《增材制造用鉑及鉑合金粉》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)解讀

作者：鄭晶
單位：西北有色金屬研究院


一、標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)及標(biāo)準(zhǔn)名稱
GB/T 43660-2024《增材制造用鉑及鉑合金粉》

二、標(biāo)準(zhǔn)制定背景
眾所周知，鉑及鉑合金不僅十分昂貴，而且強(qiáng)度和耐久性比金更高，是一種非常適合制造珠寶首飾的金屬材料，同時(shí)在航空航天領(lǐng)域也得到了很好的應(yīng)用，但是由于硬度高，這種材料的加工也十分困難。金屬粉末是金屬3D打印工藝的原材料，直接用于金屬3D打印技術(shù)各項(xiàng)生產(chǎn)研究，其性能很大程度上決定了最終的成形效果，因此高質(zhì)量的粉末對(duì)于金屬3D打印技術(shù)的發(fā)展至關(guān)重要。直接3D打印貴金屬可以完成非常復(fù)雜的幾何形狀，使得不能通過傳統(tǒng)技術(shù)制作的復(fù)雜首飾成為可能。目前，德國(guó)、英國(guó)、法國(guó)等國(guó)際上許多公司已經(jīng)將3D打印技術(shù)應(yīng)用于貴金屬首飾的制作。

本標(biāo)準(zhǔn)中的鉑及鉑合金粉末是專門針對(duì)制作珠寶首飾。其3D打印成品可以直接進(jìn)行打磨拋光等后處理，而不會(huì)有傳統(tǒng)的鑄造出現(xiàn)的問題。對(duì)于制造商而言，這種直接金屬打印意味著時(shí)間和成本的大量減少，不需要工具和模具，原型可以在幾個(gè)小時(shí)之內(nèi)制造出來。對(duì)于設(shè)計(jì)師來說，他們可以突破以往在設(shè)計(jì)和制造上的極限，可以充分發(fā)揮自己的設(shè)計(jì)天賦。這種可定制化珠寶飾品正好可以滿足時(shí)下人們對(duì)個(gè)性的追求。

三、標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容
GB/T 43660-2024《增材制造用鉑及鉑合金粉》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了增材制造用鉑及鉑合金粉的分類和標(biāo)記、技術(shù)要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則、包裝、標(biāo)志、運(yùn)輸和貯存，標(biāo)準(zhǔn)適用于增材制造用鉑及鉑合金粉。

標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)國(guó)內(nèi)外的生產(chǎn)現(xiàn)狀、鉑及鉑合金的特性和分析手段規(guī)定了化學(xué)成分要求，按照化學(xué)成分要求分為純鉑粉和鉑合金粉，純鉑粉分為PPt999和PPt990兩個(gè)牌號(hào)，鉑合金粉分為PPtRh5和PPtAg20兩個(gè)牌號(hào)。根據(jù)不同的增材制造工藝和應(yīng)用領(lǐng)域，將鉑及鉑合金粉按粒度分為兩個(gè)等級(jí)，其中Ⅰ類粉末(粒度范圍15μm～53μm)適用于以激光為能量源的粉末床熔融增材制造領(lǐng)域;Ⅱ類粉末(粒度范圍45μm～150μm)適用于以電子束為能量源的粉末床熔融增材制造及定向能量沉積增材制造領(lǐng)域。根據(jù)粒度分類規(guī)定了粉末松裝密度和振實(shí)密度要求，其中，粉末松裝密度可以反映出粉末的密度、顆粒形狀、顆粒表面狀態(tài)、顆粒的粒度及粒度分布等;本標(biāo)準(zhǔn)為了確保鉑及鉑合金粉能夠進(jìn)行穩(wěn)定的增材制造快速成型，規(guī)定了鉑及鉑合金粉的松裝密度不小于9.1 g/cm3，通常情況下，更高的粉末松裝密度將更加有利于增材制造工藝的設(shè)置和優(yōu)化，并確保增材制造最終產(chǎn)品致密度達(dá)到目標(biāo)產(chǎn)品要求;振實(shí)密度是粉末在容器中經(jīng)過機(jī)械振動(dòng)達(dá)到較理想排列狀態(tài)的粉末集體密度，其相對(duì)于松裝密度主要是粉末多種物理性和工藝性能的綜合體現(xiàn)，如粉末粒度及其分布、顆粒形狀及其表面粗糙度、比表面積等的綜合體現(xiàn)，本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了鉑及鉑合金粉的振實(shí)密度不小于10.6 g/cm3，一般來說，振實(shí)密度越大，說明粉末的流動(dòng)性能越好。粉末流動(dòng)性(霍爾流速)是指以一定量粉末流過規(guī)定孔徑的標(biāo)準(zhǔn)漏斗所需要的時(shí)間，通常采用的單位為s/50g，本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了鉑及鉑合金粉末流動(dòng)性(霍爾流速)不大于25 s/50g，其數(shù)值愈小說明該粉末的流動(dòng)性愈好，它是粉末的一種工藝性能;粉末流動(dòng)性能與很多因素有關(guān)，如粉末顆粒尺寸、形狀和粗糙度、比表面等，通常球形顆粒的粉末流動(dòng)性最好，而顆粒形狀不規(guī)則、尺寸小、表面粗糙的粉末，其流動(dòng)性差。另外，粉末流動(dòng)性受顆粒間粘附作用的影響，顆粒表面水分、氣體等的吸附會(huì)降低粉末的流動(dòng)性。粉末的流動(dòng)性對(duì)增材制造成形工藝影響很大。

本標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的粉末松裝密度、振實(shí)密度和流動(dòng)性(霍爾流速)，是為了提高其使用性能，確保在增材制造過程中有利于工藝的設(shè)置和優(yōu)化，使最終產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到目標(biāo)產(chǎn)品要求。標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定了粉末外觀質(zhì)量，它可以直觀反映出粉末品質(zhì)，以及是否因保存不當(dāng)導(dǎo)致受潮或其它雜物的污染。

四、標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施意義
本標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施與應(yīng)用有利于規(guī)范我國(guó)增材制造鉑及鉑合金領(lǐng)域，提升材料的各項(xiàng)性能指標(biāo)，使我國(guó)鉑及鉑合金材料的增材制造制備技術(shù)和整體性能達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，滿足首飾及個(gè)人消費(fèi)、航空航天、醫(yī)療器械等關(guān)鍵領(lǐng)域的應(yīng)用需求，對(duì)推進(jìn)高性能鉑及鉑合金材料的發(fā)展和應(yīng)用起到積極的促進(jìn)作用。