麻省理工学院（MIT）的研究人员已经开发出一种新的喷涂金属涂层的方法，这项研究对金属3D打印有很大的意义。研究人员使用超高速照相机观察喷涂工艺并据此找出了可以让金属粘附的理想条件。

金属表面经过喷雾撞击后形成的小坑

熔融通常被认为是一种粘结金属的好办法，但MIT研究人员的发现却颠覆了这个认知，这在未来可能会对金属添加剂产业产生重大影响。该研究采用了16个独立电荷耦合器CCD成像芯片，这使高速摄像机能够实现在3纳秒内捕获图像的能力。这带来的好处就是可以跟踪观察单个粒子以超音速喷射到物体表面的过程，而此前对金属表面喷涂的研究只能对结果进行研究。因此，人们一直对金属颗粒撞击金属表面时是否熔化而争论不休。

不卖关子，MIT研究发现，某种情况下的金属颗粒确实会熔化，但事实上这也会带来一个意想不到的撞击效应（knock-on）：颗粒并没有因此粘附。研究表明，这些金属颗粒虽然熔化了，但它们在固化之前就被弹开了。这个发现颠覆了直觉判断，应该会重塑人们对金属粘接的看法：你以为粘不住应该加快喷雾的速度或者温度，然而其实应该反过来才对。

上：粒子熔化和弹起；下：不熔化和粘附

基于以上发现，研究团队得到一个很显然的结论，当喷涂的冲击颗粒和表面保持固态时，粘接效果最好，这些颗粒只是看起来像熔化的液体颗粒，但却依然保持固态。通过更多实验，可以找到最适合的工况条件达到最好效果。虽然并非所有的金属3D打印都如此进行，但至少SLM（选择性激光熔化）方法操作的设备可以受益。这项研究的另一个意义在于其支持喷涂修复磨损的发动机部件，而不是过去那样当废铁卖掉。

上述研究成果已经以“In-situ observations of single micro-particle impact bonding”（ 微单粒子碰撞结合现场观测）为题发表在Scripta Materialia（材料快报）上；并以“Melting Can Hinder Impact-Induced Adhesion”（ 熔化反而阻碍冲击粘结）为题发表在Physical Review Letters（物理评论快报）上。

文章发表于3D Printing Technology

粉体圈 编译