浙江亞通PREP法成功研發出電子束3D列印醫用材料

電子束選區熔化成形技術(EBSM)是一種以數字模型文件為基礎，在真空環境下利用高能電子束作為熱源將金屬粉末熔化成三維實體零件的一種金屬增材製造技術，其原理如圖1所示。

圖1 EBSM原理示意圖(圖片來源：網路)

EBSM技術成形的金屬零部件內在質量好，成形速度快，殘餘應力小，目前已廣泛應用在骨科醫療、航空航天等領域。但是，成形件質量的好壞很大程度取決於成形工藝和金屬粉末。EBSM技術採用的粉末粒徑相對較粗，一般集中在45-105μm。

圖2 EBSM技術在醫療領域的應用(圖片來源：網路)

目前用於電子束金屬列印專用粉末大多以真空氣霧化為主，粉末存在非金屬陶瓷夾雜，空心粉，衛星球等缺點。等離子旋轉電極法PREP(Plasma Rotating Electrode Process，PREP)是一種球形粉末製備工藝。其原理如圖3所示，以金屬或合金製成自耗電極，其端面受等離子弧加熱而熔融為液體，通過電極高速旋轉的離心力將液體拋出並粉碎，並在表面張力作用下球化形成粉末。

圖3 等離子旋轉霧化制粉原理示意圖

而且具有以下優勢：

(1) 材料定製化能力強，可製備鈦合金、鈷合金、醫用不鏽鋼、形狀記憶合金、貴金屬、高溫合金、高熔點難熔金屬等。

(2) 粉末純凈度高，無非金屬陶瓷夾雜

(3) 粉末球形度高，流動性優異

(4) 粉末氧含量低

(5) 粉末穩定性高

(6) 粉末成品率高

浙江亞通焊材有限公司作為國內3D列印金屬粉末材料專業製造商，擁有多種粉末生產的方式，特別是2017年底成功投產的PERP生產線目前已成功生產出了EBSM專用的CoCrMo醫用合金粉末。CoCrMo是鈷基合金中的一種，也是通常所說的司太立(Stellite)合金的一種，具有高的強度，優良的耐腐蝕性和良好的生物相容性，無磁性無鎳(鎳含量

圖4 PREP法製備的CoCrMo合金粉末

CoCrMo合金粉末形貌

CoCrMo合金粉末截面

從圖4可以看出，PREP生產的CoCrMo合金粉末，球形度高，幾乎沒有空心粉、衛星粉和氣體夾雜。PREP法製備的金屬粉末非常適合電子束金屬列印，PREP法製備的醫用粉末材料，可以說是為電子束3D列印量身而制。

浙江亞通焊材有限公司隸屬浙江冶金研究院有限公司，位於杭州市西湖科技園，是一家專業從事金屬粉體研發、生產的國家高新技術企業。企業目前擁有釺焊材料與技術國家地方聯合實驗室、國家級博士後科研工作站、浙江省釺焊材料與技術重點實驗室和浙江省重點企業研究院。亞通團隊豐富的理論知識和長期的實踐經驗確立了亞通在粉末製造行業的領先地位。公司致力於3D列印用高品質球形金屬粉末材料的研發和國產化，另配備多台套真空熔煉爐、中頻熔煉爐、真空氣霧化成套設備、無坩堝氣霧化、水霧化成套設備,成功開發316L、304L不鏽鋼，17-4PH，M2，D2，H13，30Cr3，18Ni300(MS1)，AlSi10Mg，AlSi12，IN718，CoCrMo, TC4等適用於激光/電子束選區熔化、凈近成形以及熔覆工藝的金屬粉末。

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