单台日产能超500Kg金属3D打印粉末，探访郑机所旋转电极制粉设备

南极熊导读：目前在3D打印金属粉末材料领域，制粉厂商多采用气雾化（VIGA）制粉技术和等离子旋转电极雾化（PREP）制粉技术。郑州机械研究所有限公司深耕PREP制粉装备研究十余年，研制出高性能工业级旋转电极（PREP）制粉设备，助力钛及钛合金、高温合金等球形粉末材料的工业化生产，单套设备钛合金日产能超过500Kg，高温合金日产能超过1000Kg。

△中国机械总院郑州机械研究所

2024年4月24日，南极熊实地探访了郑州机械研究所的制粉设备车间，目前公司内有装配完好的两套大型工业级等离子旋转电极雾化（PREP）制粉设备，并完成生产试验，据悉已经实现了多套制粉设备的销售。

△郑州机械研究所的工业级等离子旋转电极雾化制粉设备

据公司智能装备事业部总经理助理杨洪涛介绍，2009年公司联合钢研集团高温材料所就研制出了国内首台大型工业级 DXD-50 型等离子旋转电极雾化制粉设备，并成功交付中国钢研集团使用。当时，各项功能和参数指标均达到或超过了进口设备性能，生产的高温合金粉末含氧量更低，球形度更好。中国钢研集团采用该制粉设备生产的合金粉末已应用于高推重比航空发动机涡轮盘、压气机盘等高温转动部件的生产制造。

△等离子旋转电极雾化技术（PREP）是一种先进的金属粉末制备技术，通过高速旋转的电极和等离子体的热效应，将金属熔体转化为细小、均匀的粉末颗粒。

此后，郑州机械研究所继续在制粉设备领域进行深入研究，2020年获国资委和工信部项目支持，组建了“高端合金粉末生产装备及产品应用”创新团队，突破了大功率等离子非转移弧热熔、超高速旋转驱动等关键技术，研制出了新一代 DXD-80 等离子高速旋转电极雾化制粉装备。经鉴定，这套制粉装备拥有自主知识产权，整体技术达到国际先进水平，其中粉体形态与粒径控制达国际领先水平。

△ 2022年郑州机械研究所正式举办“高速等离子旋转雾化制粉装备”启动仪式

杨洪涛表示：“我们最新研制的DXD-80制粉设备，采用了多项自主研发的核心技术，包括高效稳定的大功率等离子炬系统、高速电极旋转系统以及先进的自动化控制系统。这些创新技术的集成应用，使得设备具备了大规模生产、高稳定性和高可靠性的特点，满足了工业级生产的需求。”

“DXD-80制粉设备自研高速驱动系统，棒料转速从18000转到32000转（rpm），能够满足不同材质合金棒料的制粉工艺转速要求。通过自动连续送料技术，单次可以添加多根原材料棒，能够实现连续批量制粉，同一炉次粉末品质稳定，可批量生产。自研的大功率非转移弧等离子炬热熔系统，弧温可调可控，可保护粉末中低熔点元素不受损耗。”

“总的来讲，DXD-80的制粉质量和生产效率优于进口设备，和气雾化法相比制备的粉末几乎无空心粉和卫星粉、氧含量低、污染少、球形度高的优点，是增材制造和粉末冶金等成形技术理想的原材料。”

△DXD-80制粉设备生产的高温合金（GH4099）粉末

△DXD-80制粉设备生产的钛合金（TC4）粉末

据南极熊了解，目前郑州机械研究所除了销售等离子旋转电极制粉设备之外，同时也为科研机构提供新材料的研发等支持，与合作伙伴开展了粉末特性研究和应用技术开发，同增材制造、粉末冶金、注射成型、激光修复等下游应用企业紧密合作，推动了PREP粉末在多个领域的应用示范，为我国增材制造、粉末冶金等行业的发展和产业升级做出积极贡献。

郑州机械研究所将参展2024 TCT 亚洲3D打印、增材制造展览会，如果对等离子旋转电极制粉技术感兴趣，欢迎到8B96展位交流。