金屬 3D 打印新手常遇到 “莫名開裂”：鈦合金粉末打印的零件，層間像被掰開過一樣；鋁合金粉末打印時(shí)，噴嘴不斷噴出氣泡，最后零件布滿孔洞 —— 這些問題 90% 源于 “粉末沒預(yù)處理”：金屬粉末像 “海綿”，暴露在空氣中 24 小時(shí)就吸潮，打印時(shí)水分受熱變成蒸汽，撐裂零件；同時(shí)易氧化的粉末（如鈦合金）會(huì)和空氣反應(yīng)，形成脆化層，導(dǎo)致強(qiáng)度驟降。

預(yù)處理的核心就是 “先除水、再防氧化”：粉末烘干像 “給零食抽真空防潮”，去掉吸附的水分；惰性保護(hù)像 “給金屬穿防氧化衣”，隔絕空氣避免反應(yīng)。本文分兩步講清操作，分材質(zhì)給參數(shù)，附預(yù)處理前后的打印數(shù)據(jù)對比，幫你把成功率從 60% 提至 95%。

一、先搞懂：為啥預(yù)處理這么重要？未處理的 3 大災(zāi)難

別覺得 “跳過預(yù)處理能省時(shí)間”，未處理的粉末會(huì)帶來連鎖問題，浪費(fèi)的材料和時(shí)間更多：

1. 零件開裂報(bào)廢：粉末中的水分在打印時(shí)（激光溫度超 200℃）變成蒸汽，在零件內(nèi)部形成氣泡，冷卻后氣泡收縮，直接撐裂層間，某用戶用未烘干的鈦合金粉末打印零件，報(bào)廢率達(dá) 80%，500g 粉末（值 400 元）全浪費(fèi)；

2. 噴嘴堵塞停機(jī)：潮濕粉末易結(jié)塊，打印時(shí)結(jié)塊的粉末卡在噴嘴，清理一次要 1-2 小時(shí)，還可能刮傷噴嘴（換一個(gè)要 300 + 元）；

3. 強(qiáng)度驟降不達(dá)標(biāo)：易氧化的粉末（如鈦合金、鋁合金）接觸空氣后，表面形成氧化層，打印后零件拉伸強(qiáng)度下降 30%，比如未保護(hù)的鋁合金粉末，打印零件承重僅 20kg，預(yù)處理后能扛 35kg。

二、第一步：粉末烘干 —— 分材質(zhì)給參數(shù)，3 類主流粉末操作指南

烘干的核心是 “低溫慢烘，徹底除水不結(jié)塊”，不同金屬粉末的吸潮性和耐熱性不同，參數(shù)要精準(zhǔn)匹配，推薦用真空干燥箱（比普通烤箱好，能避免粉末氧化）。

（一）3 類主流粉末烘干參數(shù)表（新手直接套用）

（二）真空干燥箱操作步驟（新手也能上手）

1. 裝粉準(zhǔn)備：把粉末倒入干燥盤（鋪 1-2cm 厚，別堆太厚，否則中間烘不透），放入真空干燥箱中層；

2. 設(shè)置參數(shù)：按對應(yīng)粉末的溫度、真空度設(shè)置（比如鈦合金設(shè) 80℃、-0.095MPa），關(guān)閉箱門，先抽真空，再開加熱（避免先加熱導(dǎo)致粉末表面水分蒸發(fā)后，內(nèi)部水分難出來）；

3. 烘干監(jiān)控：烘干過程中觀察粉末狀態(tài)，若出現(xiàn)結(jié)塊或變色，立即降溫停機(jī)（比如不銹鋼粉末結(jié)塊，可能是溫度太高，下次降 5℃）；

4. 冷卻保存：烘干結(jié)束后，別馬上開箱！先通惰性氣體（氬氣 / 氮?dú)猓┢普婵?，待溫度降至室溫（約 1-2 小時(shí)），再取出粉末，立即裝入密封袋（或惰性氣體容器），避免二次吸潮。

（三）設(shè)備替代方案：沒有真空干燥箱怎么辦？

若預(yù)算有限，可用 “普通烤箱 + 密封袋” 臨時(shí)替代，但僅限不銹鋼粉末（耐氧化）：

? 溫度設(shè) 60℃，時(shí)間 3 小時(shí)，烤箱門留 1mm 縫隙（讓水蒸氣排出）；

? 烘干后立即放入裝了干燥劑（硅膠干燥劑）的密封袋，擠出空氣密封，24 小時(shí)內(nèi)必須用完，否則會(huì)再次吸潮。

三、第二步：惰性保護(hù) —— 易氧化粉末必做，2 個(gè)關(guān)鍵場景操作

惰性保護(hù)針對 “鈦合金、鋁合金” 這類易氧化粉末，核心是用 “氬氣 / 氮?dú)狻?隔絕空氣，避免粉末在烘干后、打印前及打印過程中氧化，不銹鋼粉末可省略（耐氧化）。

（一）場景 1：烘干后到打印前的 “中轉(zhuǎn)保護(hù)”

? 設(shè)備：惰性氣體密封罐（網(wǎng)上售價(jià) 100-200 元，容量 5L/10L）或手套箱；

? 操作步驟：

① 烘干后的粉末冷卻至室溫，打開真空干燥箱前，先向箱內(nèi)充氬氣（純度≥99.99%），直到壓力恢復(fù)常壓；

② 快速將粉末倒入密封罐，擰上蓋子，打開罐上的 “進(jìn)氣閥”，充入氬氣（持續(xù) 10 秒，排出罐內(nèi)空氣），再關(guān)閉閥門，確保罐內(nèi)是氬氣環(huán)境；

③ 打印前取粉時(shí)，在手套箱內(nèi)操作（或快速倒出所需粉末，立即蓋緊密封罐），避免粉末暴露在空氣中超過 10 分鐘（暴露時(shí)間越長，氧化越嚴(yán)重）。

（二）場景 2：打印過程中的 “實(shí)時(shí)保護(hù)”

? 設(shè)備：帶惰性氣體循環(huán)系統(tǒng)的 SLM 打印機(jī)（必備，否則鈦合金 / 鋁合金粉末打印必氧化）；

? 操作步驟：

① 打印前，向打印機(jī)成型艙內(nèi)充氬氣，直到氧含量≤0.1%（用打印機(jī)自帶的氧含量檢測儀查看，超 0.1% 會(huì)氧化）；

② 打印過程中，保持成型艙內(nèi)氬氣循環(huán)（流速 5-10L/min），實(shí)時(shí)監(jiān)控氧含量，若氧含量上升（比如密封不好），立即暫停打印，補(bǔ)充氬氣；

③ 打印結(jié)束后，待零件冷卻至 100℃以下，再打開成型艙，避免高溫零件接觸空氣快速氧化（零件表面會(huì)變黑，強(qiáng)度降 15%）。

（三）惰性氣體選擇：氬氣 vs 氮?dú)?，怎么選？

? 優(yōu)先選氬氣（純度 99.99%）：密度比空氣大，能更好地覆蓋粉末表面，防氧化效果比氮?dú)夂?30%，適合鈦合金這類高敏感粉末；

? 次選氮?dú)猓兌?99.99%）：成本比氬氣低 50%，適合鋁合金粉末（氧化敏感性略低于鈦合金），但要確保氧含量≤0.05%。

四、預(yù)處理前后對比：數(shù)據(jù)說話，成功率從 60% 提至 95%

某 3D 打印工作室做過 100 組對比實(shí)驗(yàn)，預(yù)處理與否的差異非常明顯，核心數(shù)據(jù)如下：

案例：該工作室用未預(yù)處理的鈦合金粉末打印 10 件醫(yī)療植入體樣品，6 件開裂、3 件表面氧化，僅 1 件合格；按本文方法預(yù)處理后，10 件樣品全部合格，拉伸強(qiáng)度達(dá)標(biāo)，后續(xù)批量生產(chǎn)時(shí)廢品率穩(wěn)定在 5% 以下。

五、避坑指南：新手最容易犯的 3 個(gè)預(yù)處理錯(cuò)誤

1. 烘干溫度太高：粉末氧化 / 結(jié)塊

某用戶烘干鈦合金粉末時(shí)設(shè) 120℃，結(jié)果粉末表面變灰，打印零件拉伸強(qiáng)度從 900MPa 降至 650MPa，只能報(bào)廢 —— 嚴(yán)格按材質(zhì)溫度上限操作，鈦合金別超 100℃，鋁合金別超 60℃。

2. 惰性氣體純度不夠：防氧化白做

用 99% 純度的氬氣保護(hù)鈦合金粉末，打印后零件表面還是發(fā)黑，檢測發(fā)現(xiàn)氧含量 0.3%（超標(biāo)）—— 必須用 99.99% 以上純度的氬氣，低純度氣體里的氧氣會(huì)繼續(xù)氧化粉末。

3. 烘干后不冷卻直接裝袋：二次吸潮

烘干后的不銹鋼粉末（溫度 80℃）直接倒入密封袋，冷卻后袋內(nèi)出現(xiàn)水珠（水蒸氣液化），粉末再次吸潮 —— 必須冷卻至室溫再裝袋，避免溫差導(dǎo)致水蒸氣凝結(jié)。

六、總結(jié)：預(yù)處理口訣 + 核心提醒

預(yù)處理口訣

鈦合 80 烘 4 時(shí)，氬氣保護(hù)別延遲；

不銹鋼 60 烘 2h，冷卻裝袋要及時(shí)；

鋁粉 50 別超溫，惰性循環(huán)打印穩(wěn)。

核心提醒

1. 不是所有粉末都要惰性保護(hù)：不銹鋼粉末耐氧化，烘干后密封好即可，不用額外充惰性氣體，省成本；

2. 預(yù)處理后別放太久：烘干 + 惰性保護(hù)的粉末，建議 72 小時(shí)內(nèi)用完，放太久仍會(huì)緩慢吸潮（尤其是密封不嚴(yán)時(shí)）；

3. 小批量試用先驗(yàn)證：首次預(yù)處理某品牌粉末，先烘 100g，打印小零件（如 1cm×1cm×1cm 方塊），看是否開裂、強(qiáng)度是否達(dá)標(biāo)，再批量處理。

預(yù)處理不是 “額外步驟”，而是金屬 3D 打印的 “必做工序”—— 花 2-6 小時(shí)預(yù)處理，能讓打印成功率從 60% 提至 95%，避免材料浪費(fèi)和設(shè)備損壞，長期看反而更高效、更省錢。