有別於以往的金屬粉末製程：「氣霧化製程」
■中佑精密材料 / 王正欽 副總經理
前言
中佑精密材料成立於2015年1月，專門生產3D列印用金屬粉末，經過五年多的努力，成功掌握金屬粉末的關鍵霧化技術，除3D列印粉末，亦開發多項高階金屬合金粉末，應用領域涵蓋模具、消費性電子產品、光電、汽車工業、生醫與航太等產業。
過去金屬粉末的製造大都採取水霧化的方式，這種方式的製程簡易，成本相對低廉，但缺點是成型粉末形狀不規則，流動性差，純度低，且含氧量高，無法應用於3D列印的製程；而中佑精密材料的金屬粉末則是採用氣霧化的方式成型，相較於水霧化，氣霧化製程雖然難度高，技術不易掌控，但粉末成品具備高真圓度、高堆積密度及高純度優點，非常適合運用在生醫及航太產業等高附加價值的3D列印需求上。
中佑精密材料目前已成功量產多種3D列印用金屬合金粉末，包含鎳基超合金718、鈦鋁釩合金、鈷鉻鉬合金、鐵基不鏽鋼316L、工具鋼420及模具鋼18Ni300等超過30總以上的金屬合金粉末，當中鈷鉻鉬(ASTMF75)與鈦鋁釩合金(ASTMF3001)粉末更獲得TÜVISO10993生醫認證。
金屬粉末的氣霧化製程
金屬粉末的霧化是將置於陶瓷坩堝中的塊狀或棒狀金屬原料在高真空環境，且溫度高達1700°C的高週波電爐中熔融，再將熔融液態金屬液直接倒入流道坩堝中，透過核心霧化系統，以高壓惰性氣體作為霧化介質，將液態金屬液擊碎，急速冷卻形成具高真圓度之球型粉末。中佑精密材料多年來專注於金屬粉末氣霧化研究，期間結合產官學研能量，所累積的經驗逐步開花結果，近年更透過科技部與學研單位的合作，成功建置首創智慧化氣體霧化設備，透過機聯網技術建置及智能參數分析系統開發，可將霧化過程中複雜的參數，進行可視化系統化，在透過分析系統的參數優化，可讓目標粒徑15-53µm粉末產率大於40%，大幅降低粉末生產成本，並有效縮短金屬粉末開發時程。
中佑精密材料的金屬粉末分析實驗室具備完善檢測能力，當球型金屬粉末從10米高的氣體霧化設備底部取出後，會被送分析實驗室，透過感應耦合電漿原子發射光譜儀、氮氧氫分析儀、碳硫分析儀、粒徑分析儀、掃描式電子顯微鏡(SEM)、3D顯微鏡等設備，進行化學成分、粒徑、型態、流動性與不純物分析，並由SEM針對粉末內部孔隙進行分析確認，以確保粉末符合最高品質要求。
粒徑對於不同3D列印設備極為重要，中佑精密材料過去累積近百種以上的產品粒徑規格，可針對客戶的粒徑需求進行調配。粉末會依材料類別，在專屬篩分室中進行粉末處理，且每個篩網上，皆清楚標示識別碼，以對應金屬粉末，避免交叉污染疑慮。廠內旋風分級設備，亦可針對15µm以下的粉末進行分級，建構出完整的粉末分級技術。結合今年導入金屬3D列印設備能量，除了粉末驗證與列印參數最適化外，亦提供客戶3D列印偕同開發的服務，朝一條龍式產業模式發展，從高品質粉末的供應到3D列印的應用，皆能夠提供完整的客戶服務與技術支援。
技術亮點
中佑精密材料是台灣唯一可以提供客製化特殊合金粉末生產的公司，有了經驗與技術能量的累積，公司也開始投入創新3D列印金屬粉末的開發，今年更通過經濟部A+企業創新研發淬鍊計畫補助，攜手台灣傳統鞋業大廠，開發新式高強度鋁合金與高耐蝕不鏽鋼粉末，應用於先進鞋用模具的3D列印，希望從金屬粉末的角度，推展3D列印的技術，期待可大幅提升3D列印產業的應用推展，帶動整體產業發展。
中佑精密材料所有關鍵設備及技術皆國產化與自主化，成本相對其他國家的金屬粉末大廠具有競爭優勢，公司過去累積的經驗，更已成為業界客製化粉末的首選，可針對成分、粒徑、材料設計提供產品開發與技術服務，未來將推動球形金屬粉末創新研發基地，落實在台灣的金屬用粉產業實質應用。
結語
中佑精密材料致力於高品質氣噴球型粉末的開發，除了3D列印，產品更延伸至磁性粉末、靶材、金屬射出成型、熱噴塗等產業用粉。從趨勢看，未來金屬粉末的市場需求，將逐年攀升，金屬粉末的品質會是決 定勝負的關鍵。中佑精密材料從原物料管理、製程控 制，到粉末成品品質，需經過多道嚴格的管控機制， 才能把產品送到客戶手中，提供客戶最穩定優良的粉末，加上內部堅強的研發團隊，可為客戶提供最快速 準確之專業資訊與服務。相信未來將能打造公司成為業界領先卓越的企業。■
