3D打印技術(shù)綜合了數(shù)字建模技術(shù)、機(jī)電控制技術(shù)、信息技術(shù)、材料科學(xué)與化學(xué)等諸多領(lǐng)域的前沿技術(shù)，已應(yīng)用于產(chǎn)品原型、模具制造、生物工程與醫(yī)學(xué)、珠寶制作等領(lǐng)域，可替代傳統(tǒng)精細(xì)加工工藝并在很大程度上提升制作的效率和精密程度。然而，3D打印工藝過(guò)程對(duì)金屬粉末材料提出了更高的要求，如要求粒徑范圍在20-50微米、具有高球形度和低氧含量等。目前，國(guó)內(nèi)所需的細(xì)粒徑球形金屬粉末基本依賴進(jìn)口，由于粉末的制備工藝存在原料利用率低的瓶頸問(wèn)題、價(jià)格昂貴，這在極大程度上制約了我國(guó)金屬3D打印技術(shù)的推廣與應(yīng)用。

    3D打印高球形粉末的技術(shù)特色和優(yōu)勢(shì)主要有：

    (1)在金屬起弧蒸發(fā)的過(guò)程中，充入氫氣，在高溫下氫氣作為導(dǎo)熱介質(zhì)，可提高產(chǎn)率并控制金屬氣體原子的活性，生成物相純凈的單質(zhì)金屬納米粒子；

    (2)以物相純凈的金屬納米粉末為初始材料配制懸浮溶液料漿。本發(fā)明中，穩(wěn)定均勻料漿的制備對(duì)造粒粉末的形貌及粒徑分布有著至關(guān)重要的作用，采用球磨與機(jī)械攪拌相結(jié)合的方式，階段球磨的作用是打碎納米顆粒團(tuán)聚體，使有機(jī)粘結(jié)劑和分散劑在顆粒表面的吸附達(dá)到平衡，第二階段采用能量較低的機(jī)械攪拌，作用是排出料漿中夾雜的氣泡并使有機(jī)添加劑的高分子鏈連接形成均勻穩(wěn)定的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；

    (3)通過(guò)噴霧干燥的方法對(duì)所制備的穩(wěn)定懸浮溶液料漿進(jìn)行造粒，可以獲得具有良好的球形度、低氧含量和較高致密度的微米級(jí)顆粒。本發(fā)明中，干燥塔為密閉式，干燥介質(zhì)為惰性氣體，可有效控制終制備的金屬粉末顆粒中的氧含量。

    (4)造粒后的熱處理工藝，對(duì)終獲得滿足3D打印要求的金屬粉末非常重要。本發(fā)明中，采用階段式熱處理方式，階段熱處理的作用是使造粒過(guò)程中加入的有機(jī)粘結(jié)劑揮發(fā)；第二階段熱處理的作用是使金屬粉末顆粒之間形成固相粘結(jié)，既保證具有足夠的顆粒間結(jié)合強(qiáng)度和致密度，又不發(fā)生顆粒(或內(nèi)部微結(jié)構(gòu))快速粗化或整體燒結(jié)。

   （5）3D打印高球形粉末通過(guò)調(diào)控各工藝步驟的參數(shù)組合，可以制備得到具有優(yōu)良球形度、高流動(dòng)性、低氧含量且平均粒徑及粒徑分布滿足3D打印要求的純單質(zhì)金屬粉末。同時(shí)，本方法與其他工藝方法相比，對(duì)金屬顆粒的球形度、粒徑分布和氧含量的可控性強(qiáng)，并且具有工藝簡(jiǎn)單和成本低的優(yōu)勢(shì)。