1、媒介

3D打印技术是以三维推算机辅助设计（CAD/CAM）模型为基础，直接将粉末或丝状资料加工制作成形，而无需或极少附加其他工艺的先进制作技术。金属粉末产业是3D打印产业链中最重要的部门，3D打印过程中粉末资料在高能热源作用下的冶金变动速度极快，成形过程中粉末资料与热源直接作用，粉末资料没有模具的约束以及外部悠久压力的 作用。因而3D打印工艺对金属粉末 的粒径、粒度散布、比理论积、粉体密 度、松装密度、粉末流动性、振实密度 等机能要求都极度高。

钛合金拥有耐高温、高强度、耐 侵蚀、低密度、弹性模量靠近人骨以 及生物相容性良好等利益，因而3D打 印钛合金被宽泛利用于航空航天、化 工、核工业、活动器材及医疗器械等 领域。目前国内企业出产钛合金粉末 的重要步骤有电极感应溶解起雾化 法、等离子火炬雾化法和等离子旋转 电极法等。目前国内钛粉产业整体仍 处于产业化发展初期，存在自主创新 能力不及、不足行业龙头企业、产业发 展环境有待改善等问题。

2、3D 打印钛粉的制备技术及重点企业

由于钛合金熔点高并且高温条 件下极为活跃，易与绝大无数单质及 化合物反映而被传染，因而3D打印技 术对粉末资料要求极高，重要蕴含：： 氧含量低（<0.15，质量分数）、球形度 高、纯净度高、粒径散布窄、粉末粒径 藐小、松装密度高、可塑性和流动性好 等。制备金属粉末的主流步骤为雾化 法。国内企业正在积极进行钛粉产业 布局，但总体处于产业发展初期。

2.1 电极感应溶解气体雾化

电极感应溶解气体雾化法（Electrode induction melting gasatomization,EIGA）是选取无坩埚溶解技术，原料钛合金被加工成金属棒置于感应线圈中加热溶解，雾化气流 鄙人部对液流进行破碎，此设计预防了钛金属液与坩埚和导流管的直接接触，预防了冶金传染，维持粉末的高纯净度，其道理图如图1所示。

E I G A技术的利益是原料无传染、加热速度快、工艺单一、设备洗濯方便等。目前，该技术亟待解决的问题是：：电极棒在雾化过程中必须不变停顿于感应线圈固定地位，此时钛棒垂直送料速度和自转速度的共同不易节制；；感应溶解后钛液进入雾化喷嘴是应为陆续液流，现实雾化过程出现间断液滴，产生不不变溶解从而阻塞感应线圈，所以钛合金不变陆续溶解是EIGA技术的难点。

目前国内企业出产钛粉的主流技术为EIGA技术。飞而康急剧制作科技有限责任公司建有一条进口电极感应熔炼气雾化钛合金粉末出产线，并于2012年投入使用。该线年产钛合金粉末90t，是国内目前顺利通过CAAC适航认证的出产线，可提供批次不变、纯净度高、球形度高，可达到国际航空尺度的钛合金粉末。江苏威拉里新资料科技有限公司是由南阳矿务集团投资组建的高新技术企业，成立于2015年，技术路线选取世界一流的真空气雾化、等离子雾化粉体制备技术，重要从事研发、出产、销售钛合金等十余种高端金属粉体，可实现个性化定制高质量金属粉体。中国航发北京航空资料钻研院（以下简称“航材院”）是国内最早从事钛合金高纯球形粉末研制的单元，占有25年气雾化制粉技术经验，从国外引进和自主研发建设钛合金粉末出产线，建设多条粉末出产线，研制出产高纯钛基、钛铝基合金球形粉末，可批量出产高纯、低氧、粒度可控的钛合金粉末，在3D打印工况下阐发出优异的物理机能。中航迈特粉冶科技(北京)有限公司（以下简称“中航迈特”）自通过主设计开发多台先进的EIGA制粉设备，突破并解决一系列制粉基础科学和关键工程技术问 题，成功研制出切合航标、国军标、美国A S TM、AMS等尺度的钛合金粉末，资料机能与进口产品相当，产品在我国航空航天零件热等静压、3D打印等工艺技术上获得利用。

2.2 等离子火炬雾化法

等离子雾化（Plasmaa t o m i z a t i o n , P A）热源由若干个等离子喷枪组成，原料设计为丝材，出产过程中钛丝被等离子热源加热溶解进而球化凝固成粉。P A技术中熔 化和雾化同时进行，等离子枪将电能转化成热能和动能，用氩气（A r）预防气体与雾化资料产生反映。直流等离子枪的功率为20 ～40kW，每枪口流速为100 ～120L / m i n，与其他步骤相比，等离子雾化的粉末较细，均匀尺寸为40μm，尺寸散布较窄。P A装置由加拿大Pegasus RefractoryMaterials发现，如图2所示。

P A工艺的利益是钛丝溶解过程无需坩埚，因而制备的钛粉纯净度高、粉末粒度细（D50约40μ m）、雾化效能高、球形度高；；P A技术的工艺难点是金属丝的送丝速度、等离子喷枪的工作功率和等离子喷枪地位的实现最优共同。

目前国内真正攻克等离子火炬雾化技术的企业不多，湖南顶立科技有限公司（以下简称“湖南顶立”）通过借鉴美国与俄罗斯技术，经过自主研发，成功研制等离子火炬雾扮装 备，粉末球形度达到95%，细粉收得率（≤ 53μ m）达到32%。北京环宇冠川等离子技术有限公司、山东晶鑫晶体科技有限公司、新疆天业有限公司等在有关技术研发方面获得一些进展，成都优材科技公司、成都天齐机械五矿进出口公司重要引进国外设备。

2.3 等离子旋转电极雾化

等离子旋转电极雾化制粉法（P l a s m a R o t a t i n g E l e c t r o dProcess,PREP）是将钛合金制成棒状自耗电极，其端面被电弧溶解为钛液，通过电极自身旋转（15000 ～60 000r pm）的离心力将液体抛出进而粉碎为藐小液滴，随之冷凝为钛粉。1974年P R E P工艺由美国核金属公司开发成功，其工作道理如图3所示。

PREP技术的利益是粉末无传染、含氧量低（≤1 000ppm）、粉末球形度高、粒度散布窄、无卫星粉；；其弊端是：：电极棒尺寸要求高（20 ～40mm），成本较高、电极转速较快、转轴容易磨损，因而维持高速旋转电极的真空密封性和清洁度是该技术的关键问题；；悼蒲ё暄凶茉海牛┫率糁Ｖ莼底暄兴邢薰窘杓砺匏购臀诳死技际，首先实现了P R E P技术的国产化。目前国内利用P R E P技术出产钛粉的企业有十几家。西北有色金属钻研院(集团（) 以下简称“西北有色院”）下属的西安欧中资料科技有限公司通过“引进消化吸收再创新”，组建了具备国际先进水平的国内首条超高转速30 000r p m等离子旋转电极雾化SS—PREP金属球形粉末工业化出产线，重要致力于钛合金球形粉末制备，及有关产品的深度开发。西北有色院控股的西安赛隆金属资料有限责任公司出产的S L P A—V型等离子旋转电极雾化制粉设备，选取电极棒料立式搁置结构，极大地降低了

设备的振动，提高了工作转速，研发出国际首台立式P R E P设备，创新的桌面级P R E P设备电极棒最高转速达60 000rpm；；研发出钛镍（TiNi）、Ti钽（Ta）、Ti铝（Al）、Ti铌（Nb）锆（Zr）等40余种商标的3D打印用高品质球形金属粉末；；该公司形成了年产200t金属粉末、多套P R E P设备的出产能力。中航迈特、湖南顶立、陕西维克德科技开发有限公司等公司都为PREP钛粉供给商。

3、对我国3D 打印钛粉产业的思虑

据市场钻研公司ID Tech Ex报道，2017年我国3D打印资料市场规模达到29.92亿元，钛合金占比最大，达到了20.2%，即6.04亿元。由于钛合金3D打印对粉末资料各项指标要求有别于传统粉末冶金，国内现实能自主出产3D打印用合格球形钛合金粉末的制作商并不多，大部门刚起步，根基由传统粉末冶金制粉行业转向3D打印钛合金粉末行业：Ｖ魈饧际跸喽郧啡笔蛊笠翟谧椭杏龅街刂刈枇，产品品质难以保险。据媒体报道，目前我国70%以上的3D打印钛合金粉末源于进口。我国3D打印钛粉产业存在起步晚、产业幽微、主流工艺不足原创、专利布局不合理、创新能力不及、行业尺度欠缺、骨干企业缺失等问题。针对现实情况，提出以下建议。

3.1加强技术自主创新

目前世界领域钛粉重要供给商为美国卡彭特、英国L PW、山特维克（S a n d v i k O s p r e y）、吉凯恩（J K NHo e g a n a e s）、瑞典赫格纳斯等，这些 公司垄断了3D打印钛粉的60%以上的主题专利。不外，国内企业、科研院所和高校在钛粉钻研领域正进行积极攻关。有研科技集团下属北京康普锡威科技有限公司在国度“863”课题赞助下经过5年专项攻关突破国外专利关闭，根基实现钛粉产业化：：讲脑、中国钢研科技集团有限公司、西北有色院、中航迈特以及中南大学、北京科技大学等单元都在进行自主创新，但是由于产业基础幽微，出产研发实体的盈利能力有限，有关科研投入不及，造成我国有关主题专利布局不及，主题技术受制于人。因而，国度层面要增长有关领域重大专项课题布局，疏导有关实体的配套自筹资金投入，降低科研院所、企业和高校的财政压力，使科研人员能铺开手脚，全身心投入科研创新？？蒲性核、企业和高校要积极合作，形成科研合力，进行大团队攻关，强化创新能力，开发拥有齐全自主知识产权的钛粉制备工艺。

3.2 造就优势骨干企业

目前我国钛粉出产企业没有上市公司，中小企业占据行业主流。应选择一批拥有主题技术的重点企业，以本钱运作、战术合作、归并重组核技术控股等方式，进行整合，加快造就拥有竞争力的龙头企业；；激励3D打印大企业参加钛粉等有关技术研发及利用领域拓展。激励国有本钱与风投本钱进入3D打印钛粉领域，加快重点企业知识产权布局；；推进企业主题竞争力提升；；打造品牌优势的创新型企业，激励下游利用企业对上游粉末资料制备企业的归并重组，在一段功夫内推出若干家重点上市企业。激励大中小企业协同发展，提高资料制备企业的集中度。

3.3 优化产业发展环境

一是加快美满3D打印粉末资料有关尺度。以我国有关产业发展为基础，借鉴国外有关尺度，形成美满的3D打印粉末资料工业尺度系统。二是加强主题专利的前瞻性布局与；；ぁＳ泄夭棵沤胁档那罢白暄，疏导激励企业、科研院所等进行深度钻研，申请主题专利，补齐产业短板。加大对3D打印粉末资料专利侵权出格是主题工艺侵权事务的惩治力度，；；ぷ灾鞔葱鲁删，守护行业发展竞争秩序。三是积极进行有关产业布局。粉末资料是3D打印的基础，因而粉末资料出产企业应该尽量靠近利用企业，形成产业集群，所以有关产业在战术布局时应试虑产业链的齐全性和市场的合理性。

参考文件

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