主流霧化技術(shù)原理與性能對比
1. ?氣霧化法?
氣霧化的原理是通過高速惰性氣體（氬氣/氮氣等）沖擊熔融金屬液流，通過動能-表面能轉(zhuǎn)化實現(xiàn)液滴破碎與球化凝固，形成粒徑15-150μm的球形粉末?。氣霧化制備金屬粉末具有粒度細、球形度高、純度高等優(yōu)點，是目前生產(chǎn)3D打印用金屬粉末的主要方法，特別適用于鈦合金、鎳基高溫合金制備。其制備的3D打印粉末金屬占霧化法制備粉末的40%左右。但氣霧化技術(shù)也存在一定的不足，在氣流破碎金屬液體的過程中，氣流能量低，霧化效率低，增加了金屬粉末制備成本。?
氣霧化法制備金屬粉體
2. ?水霧化法?
水霧化是以水為霧化介質(zhì)制備金屬粉末，通過高壓水流（20-100MPa）破碎金屬熔液，快速冷卻形成不規(guī)則粉末。其生產(chǎn)成本低，霧化效率高，常用來生產(chǎn)鋼鐵粉末、含油軸承用預(yù)合金粉末、鎳基磁性材料粉末等。相對氣霧化，水的比熱容比較大，在霧化過程中破碎的金屬熔滴快速凝固變成不規(guī)則狀，導(dǎo)致粉體形狀難以控制，且難以滿足金屬3D打印對粉末球形度的要求，需額外球化處理工序；此外由于活性金屬及其合金在高溫下與霧化介質(zhì)水接觸后會發(fā)生反應(yīng)，增加粉末氧含量，這些問題限制了水霧化法制備球形度高、氧含量低的金屬粉末。
水霧化法制備金屬粉末
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3. ?超聲振動霧化法?
超聲振動霧化技術(shù)通過功率源發(fā)生器將工頻交流電轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l電磁振蕩，提供給超聲換能器，超聲換能器借助壓電晶體的伸縮效應(yīng)將高頻電磁振蕩轉(zhuǎn)化為微弱的機械振動，然后再將機械振動的質(zhì)點位移或者將機械振動的速度放大，再傳給超聲工具頭，最終通過超聲的高速脈動氣流擊破金屬液流，將金屬液滴霧化成不同粒度的液滴。
超聲振動霧化技術(shù)制備金屬粉末
超聲振動霧化技術(shù)突破傳統(tǒng)氣霧化粒徑下限，實現(xiàn)亞微米級鎢粉制備?；振動能替代部分氣體動能，能耗降低40%?。但熔滴冷卻速度過快導(dǎo)致衛(wèi)星粉聚集，而且?設(shè)備維護成本高，暫未實現(xiàn)＞100kg/h的連續(xù)生產(chǎn)。
4. 等離子旋轉(zhuǎn)電極霧化法
等離子旋轉(zhuǎn)電極霧化法（PREP）是一種離心霧化法，將母合金加工成棒料，作為自耗電極，在惰性氣體環(huán)境下，以等離子弧作為熱源加熱旋轉(zhuǎn)的金屬棒料，端面逐漸熔化形成金屬熔體，在離心力的作用下，熔融的金屬被破碎成熔滴，然后以極快的速度飛出，并在表面張力作用下冷卻凝固成球形粉末。
旋轉(zhuǎn)電極霧化法制備金屬粉末
PREP制備的粉末和其他方法相比，具有粉末球形度高、流動性好、雜質(zhì)元素低、空心粉和衛(wèi)星粉產(chǎn)量少的優(yōu)點，金屬熔體被甩出后，細小金屬熔滴相互之間幾乎沒有干擾，并且沒有受到氣體或其他介質(zhì)的沖擊。但是，由于＜50μｍ粒徑的細粉收粉率較低，導(dǎo)致生產(chǎn)成本較高，制約了其在粉末冶金及金屬增材等方面的推廣與應(yīng)用。??
結(jié)語
當前氣霧化法仍是高端3D打印粉末制備的核心技術(shù)，而水霧化與后處理工藝的協(xié)同創(chuàng)新正在改寫中端市場格局。隨著超聲霧化設(shè)備穩(wěn)定性的突破，3D打印金屬粉末將加速向超細、低氧、窄分布方向發(fā)展。
參考來源：
尚青亮，等：3D打印用球形金屬粉末制備工藝
鄒海平，等：3D打印用金屬粉末的制備技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
王利卿，等: 氣霧化球形金屬粉末形成機理的研究進展
張朔，等：霧化法制備金屬粉末及其研究進展
