3D打印（增材製造）一直被譽為(wei) 現代工業(ye) 4.0的標誌性技術之一。北京某新材料科技有限公司便是以研製增材製造技術為(wei) 主的高精尖技術公司。由於(yu) 增材製造屬於(yu) 新興(xing) 技術，相關(guan) 的國內(nei) 外參考標準有限，尤其是它的原材料要求，可找到的相關(guan) 資料不多，當然，為(wei) 了促進我國增材製造行業(ye) 發展，從(cong) 18年開始，國家陸續出台了部分增材製造的國標，隻不過相關(guan) 的產(chan) 品標準還是處於(yu) 完善階段。該有限公司找到我們(men) 時，是想委托我們(men) 檢測一下新研發的金屬鉻粉的各項性能。

一、需求背景

在冶金、航空、軍(jun) 工、汽車等領域，鉻零部件具有高硬度、耐磨性、抗高溫等特性，因此被廣泛應用。3D打出的鉻零部件，可高度定製，具有曲麵、孔和槽等特征，而相比傳(chuan) 統製造工藝這些都是難以實現的。對於(yu) 增材製造技術來說，金屬粉末是關(guan) 鍵的原料，尤其是要求球形度高、粒度分布較窄、氧含量低、流動性好。

但是由於(yu) 國內(nei) 外尚無增材製造用金屬鉻粉的相關(guan) 國際標準、國家標準或行業(ye) 標準可依，所以就沒有相應統一的標準要求和檢驗驗收規範，導致各生產(chan) 廠家製粉工藝也不完全一致，產(chan) 品參數不在同一基準上，從(cong) 而給產(chan) 品的生產(chan) 和評價(jia) 帶來不便，阻礙了金屬鉻增材製造技術的發展和產(chan) 業(ye) 化進程。

二、研發技術介紹

該新材料公司研發的增材製造用金屬鉻粉主要製備方法為(wei) 等離子體(ti) 球化法，該方法利用感應線圈產(chan) 生的電磁能將通入其中的氣體(ti) (一般為(wei) 氬氣)電離，它是通過電磁感應的方式來產(chan) 生的等離子體(ti) ，故可以製備出潔淨的球形粉末顆粒。此外，由此產(chan) 生的等離子體(ti) 具有高溫(溫度高達10000K)、高焓、高能量密度等特點，可以為(wei) 物理化學反應提供一個(ge) 高溫的反應環境，利用這一特點使得在球形粉體(ti) 製備領域發揮更大的作用。

等離子球化製備球形粉末技術是利用其高溫特性，將任何被送入其中的顆粒經過對流、傳(chuan) 導、輻射、化學四種傳(chuan) 熱機製的作用，在表麵張力和快速急冷的共同作用下迅速收縮成型，成型的粉末顆粒流動性明顯提升，具有分散性好、球形度高等特點，從(cong) 而能夠有效地促進球形鉻粉在增材製造領域中的應用。

三、依據標準分析

由於(yu) 沒有直接的國家標準可依據。我們(men) 隻能參考了金屬鉻、金屬粉末及增材製造相關(guan) 的標準要求， 在綜合了多方麵資料後，我們(men) 推薦可參考如下標準，對金屬鉻粉進行檢測。

GB/T 3211-2008 《金屬鉻》

GB/T 35022-2018《增材製造主要特性和測試方法零件和粉末原材料》

GB/T 1480-2012 《金屬粉末 幹篩分法測定粒度》

GB/T 19077-2016 《粒度 分布 激光衍射法》

GB/T 1479.1-2011《金屬粉末 鬆裝密度的測定 第 1 部分：漏鬥法》

GB/T 5162-2006 《金屬粉末 振實密度的測定》

GB/T 1482-2010 《金屬粉末流動性的測定 標準漏鬥法(霍爾流速計)》

GB/T 4702.6-2016《金屬鉻 鐵、鋁、矽和銅含量的測定 電感耦合等離子體(ti) 原子發射光譜法》

四、檢測項目確認

參考 GB/T 35022-2018《增材製造主要特性和測試方法零件和粉末原材料》。增材製造用金屬粉末原材料主要可檢測：粉末粒度及分布、形狀或形態、比表麵積、鬆裝或表觀密度、振實密度、流動性、灰分、氫氧氮碳和硫含量、熔融溫度火玻璃化轉變溫度等。在與(yu) 該公司技術人員充分溝通以後，我們(men) 最終決(jue) 定檢測該鉻粉的化學成分、粒度、鬆裝密度、振實密度、流動性五個(ge) 關(guan) 鍵項目。

1. 化學成分

金屬鉻的各元素的化學成分要求可以依據GB/T 3211-2008來執行。當然有些廠商為(wei) 了確保增材製造用金屬鉻粉後續成形製件的綜合性能達到設計要求也會(hui) 製定自己的產(chan) 品化學成分要求。具體(ti) 科根據檢測方的要求來執行。化學成分分析的檢測方法可以依據GB/T 4702.6-2016《金屬鉻 鐵、鋁、矽和銅含量的測定 電感耦合等離子體(ti) 原子發射光譜法》來執行。

2. 粒度分析

此次檢測的增材製造用金屬鉻粉主要通過等離子球化法製備，一般通過標準篩分進行粒度分級。同增材製造工藝對粉末粒度分布的要求不同。該企業(ye) 將粉末分為(wei) 三類：Ⅰ類適用於(yu) 選區激光熔融增材製造工藝，粒度範圍為(wei) 15～53μm；Ⅱ類適用於(yu) 電子束熔化增材製造工藝，粒度範圍為(wei) 45～150μm；Ⅲ類適用於(yu) 激光能量沉積增材製造工藝，粒度範圍為(wei) 30～4250μm。粒度檢測按照GB/T1480《金屬粉末幹篩分法測定粒度》和GB/T19077《粒度分布激光衍射法》的規定執行。

3. 鬆裝密度檢測

粉末鬆裝密度是粉末在規定條件下自由充滿標準容器後所測得的堆積密度，即粉末 鬆散填裝時單位體(ti) 積的質量，是粉末的一種工藝性能。鬆裝密度是粉末多種性能的綜合體(ti) 現，可以反映出粉末的密度、顆粒形狀、顆粒表麵狀態、顆粒的粒度及粒度分布等，對產(chan) 品生產(chan) 工藝的穩定性以及產(chan) 品質量的控製都有重要的影響。通常情況下，粉末顆粒形狀越規則、顆粒表麵越光滑、顆粒越致密，粉末的鬆裝密度會(hui) 越大。較高的粉末鬆裝密度有利於(yu) 增材製造工藝的設置和優(you) 化，並確保增材製造最終產(chan) 品致密度達到目標產(chan) 品要求。鬆裝密度應不小於(yu)  4.0g/m，檢測可按照 GB/T1479.1《金屬粉末 鬆裝密度的測定 第 1 部分：漏鬥法》 的規定執行。

4. 振實密度檢測

振實密度是粉末在容器中經過機械振動達到較理想排列狀態的粉末集體(ti) 密度，其相對於(yu) 鬆裝密度主要是粉末多種物理性和工藝性能的綜合體(ti) 現，如粉末粒度及其分布、顆粒形狀及其表麵粗糙度、比表麵積等的綜合體(ti) 現。一般來說，振實密度越大，說明粉末的流動性能越好。振實密度應不小於(yu) 5.0g/cm3，檢測可按照GB/T5162《金屬粉末振實密度的測定》的規定執行。

5. 流動性檢測

粉末流動性是指以一定量粉末流過規定孔徑的標準漏鬥所需要的時間來表示，通常采用的單位為(wei) s/50g，其數值愈小說明該粉末的流動性愈好，它是粉末的一種工藝性能。粉末流動性能與(yu) 很多因素有關(guan) ，如粉末顆粒尺寸、形狀和粗糙度、比表麵等。一般地說，增加顆粒間的摩擦係數會(hui) 使粉末流動困難。通常球形顆粒的粉末流動性最好，而顆粒形狀不規則、尺寸小、表麵粗糙的粉末，其流動性差。另外，粉末流動性受顆粒間粘附作用的影響，顆粒表麵水分、氣體(ti) 等的吸附會(hui) 降低粉末的流動性。粉末的流動性對粉末冶金成形、增材製造製件性能影響很大。產(chan) 品流動性應不大於(yu)  20s/50g，檢測可按照GB/T1482《金屬粉末流動性的測定標準漏鬥法(霍爾流速計)》的規定執行。

五、方案反饋

在增材製造中，原材料的性能會(hui) 極大的影響到最終零件的成品特性。增材製造用金屬鉻粉的研發和應用對其行業(ye) 發展和推動具有重要的作用。雖然我國尚未出台相關(guan) 的標準規定，但是市場需求已經形成一定規模了，像類似該新材料科技有限公司的產(chan) 品實際已經到了大規模投產(chan) 的階段。所以相關(guan) 指標、采樣、製備、檢測方法等規範化，除了委托檢測機構給出專(zhuan) 業(ye) 方案外，還是亟待一份權威的國家標準來指導約製的。上文給出的五個(ge) 關(guan) 鍵性能檢測方法及標準依據，僅(jin) 供大家參考。