Używamy plików cookie, aby zwiększyć komfort korzystania z witryny. Kontynuując przeglądanie tej witryny, wyrażasz zgodę na używanie przez nas plików cookie. Więcej informacji.
W niedawnym artykule opublikowanym w czasopiśmie Additive Manufacturing Letters naukowcy omawiają przydatność chemicznie trawionych odprysków stali nierdzewnej w celu wydłużenia żywotności proszku w procesie produkcji addytywnej.
Badania: Wydłużanie żywotności proszku w produkcji addytywnej: trawienie chemiczne odprysków stali nierdzewnej. Źródło zdjęcia: MarinaGrigorivna/Shutterstock.com
Stapianie metali za pomocą lasera proszkowego (LPBF) Cząsteczki rozpryskowe powstają w wyniku wyrzucania kropelek stopionego materiału z kąpieli stopionej lub przez podgrzewanie cząstek proszku do temperatury bliskiej lub wyższej od temperatury topnienia podczas przechodzenia przez wiązkę lasera.
Pomimo zastosowania obojętnego środowiska, wysoka reaktywność metalu w pobliżu temperatury topnienia sprzyja utlenianiu. Chociaż rozpryskujące się cząsteczki metalu podczas topienia LPBF przynajmniej krótko pozostają na powierzchni, prawdopodobne jest wystąpienie dyfuzji lotnych pierwiastków do powierzchni. Pierwiastki te, charakteryzujące się dużym powinowactwem do tlenu, tworzą grube warstwy tlenków.
Ponieważ ciśnienie parcjalne tlenu w procesie LPBF jest zwykle wyższe niż w przypadku atomizacji gazowej, prawdopodobieństwo wiązania się z tlenem jest zwiększone.
Wiadomo, że odpryski ze stali nierdzewnej i stopów na bazie niklu utleniają się szybko, tworząc wyspy o grubości do kilku metrów. Ponadto stale nierdzewne i stopy na bazie niklu, takie jak te, które wytwarzają wyspowe odpryski tlenków, są materiałami częściej obrabianymi metodą LPBF. Zastosowanie tej metody do bardziej typowych odprysków metalu LPBF pozwala wykazać, że odnowa chemiczna ma kluczowe znaczenie dla proszku w zwykły sposób.
(a) Obraz SEM cząstek rozprysku stali nierdzewnej, (b) eksperymentalna metoda trawienia cieplno-chemicznego, (c) obróbka metodą LPBF odtlenionych cząstek rozprysku. Źródło obrazu: Murray, J. W. i in., Additive Manufacturing Letters
W tym badaniu autorzy zastosowali nową technikę trawienia chemicznego w celu usunięcia tlenków z powierzchni utlenionych proszków ze stali nierdzewnej nakładanych metodą rozpryskową. Podstawowym mechanizmem usuwania tlenków jest rozpuszczanie metalu wokół i pod wyspami tlenków na proszku, co pozwala na bardziej agresywne usuwanie tlenków. Proszki nakładane metodą rozpryskową, trawione i czyste przesiewano do takiego samego zakresu wielkości cząstek w celu przetworzenia metodą LPBF.
Zespół pokazał, jak usuwać tlenki z cząstek rozprysku stali nierdzewnej, zwłaszcza tych, które zostały wyizolowane za pomocą technik chemicznych w celu utworzenia bogatych w Si i Mn wysp tlenków na powierzchni proszku. Z warstwy proszkowej wydruków LPBF zebrano 316 l rozprysku, a następnie wytrawiono go chemicznie przez zanurzenie. Po przesianiu wszystkich cząstek do tego samego zakresu rozmiarów, LPBF przetwarza je w jednym przejściu ze zoptymalizowanym wytrawionym rozpryskiem i czystą stalą nierdzewną.
Naukowcy przyjrzeli się temperaturze, a także dwóm różnym trawieniom stali nierdzewnej. Po przesianiu do tego samego zakresu rozmiarów, pojedyncze ścieżki LPBF utworzono przy użyciu podobnych proszków pierwotnych, proszków rozpryskowych i skutecznie wytrawionych proszków rozpryskowych.
Pojedyncze ślady LPBF wygenerowane z rozprysków, rozprysków trawiących i czystego proszku. Obraz o dużym powiększeniu pokazuje, że warstwa tlenku występująca na rozpylonej ścieżce została wyeliminowana na wytrawionej rozpylonej ścieżce. Oryginalny proszek wykazał, że niektóre tlenki były nadal obecne. Źródło obrazu: Murray, J. W, et al, Additive Manufacturing Letters
Pokrycie powierzchni tlenkowej proszku rozpryskowego ze stali nierdzewnej 316L zmniejszyło się dziesięciokrotnie, z 7% do 0,7% po podgrzaniu odczynnika Ralpha do 65 °C w łaźni wodnej przez 1 godzinę. Mapowanie dużego obszaru i dane EDX wykazały redukcję poziomu tlenu z 13,5% do 4,5%.
Wytrawiony odprysk powoduje powstanie mniejszej ilości żużlu tlenkowego na powierzchni toru w porównaniu do odprysku. Ponadto trawienie chemiczne proszku zwiększa przyswajalność proszku na torze. Trawienie chemiczne ma potencjał poprawy możliwości ponownego użycia i trwałości odprysków lub proszków masowego użytku, wykonanych z powszechnie stosowanych i odpornych na korozję proszków ze stali nierdzewnej.
W całym zakresie wielkości oczek sita 45–63 µm pozostałe zaglomerowane cząstki w wytrawionych i nietrawionych proszkach rozpryskowych wyjaśniają, dlaczego śladowe objętości wytrawionych i rozpryskowych proszków są podobne, podczas gdy objętości oryginalnych proszków są o około 50% większe. Zaobserwowano, że zaglomerowane lub tworzące satelity proszki wpływają na gęstość nasypową, a tym samym na objętość.
Wytrawione odpryski mają mniejszą warstwę żużlu tlenkowego na powierzchni toru w porównaniu do odprysków. Po chemicznym usunięciu tlenków, proszki częściowo związane i gołe wykazują lepsze wiązanie zredukowanych tlenków, co przypisuje się lepszej zwilżalności.
Schemat przedstawiający korzyści z obróbki LPBF podczas chemicznego usuwania tlenków z proszku rozpryskowego w systemach ze stali nierdzewnej. Doskonała zwilżalność jest osiągana poprzez eliminację tlenków. Źródło obrazu: Murray, J. W, et al, Additive Manufacturing Letters
Podsumowując, w badaniu tym zastosowano procedurę trawienia chemicznego w celu chemicznej regeneracji silnie utlenionych proszków rozpryskowych ze stali nierdzewnej poprzez zanurzenie w odczynniku Ralpha, czyli roztworze chlorku żelazowego i chlorku miedziowego w kwasie solnym. Zaobserwowano, że zanurzenie w podgrzanym roztworze środka trawiącego Ralpha na 1 godzinę skutkowało 10-krotnym zmniejszeniem powierzchni tlenku pokrytej rozpryskanym proszkiem.
Autorzy uważają, że trawienie chemiczne ma potencjał udoskonalenia i wykorzystania na szerszą skalę w celu odnawiania wielokrotnie wykorzystywanych cząstek rozpryskowych lub proszków LPBF, zwiększając tym samym wartość drogich materiałów na bazie proszków.
Murray, JW, Speidel, A., Spierings, A. i in. Przedłużanie żywotności proszku w produkcji addytywnej: trawienie chemiczne odprysków stali nierdzewnej. Additive Manufacturing Letters 100057 (2022). https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2772369022000317
Zastrzeżenie: Poglądy wyrażone w niniejszym dokumencie są poglądami autora w jego imieniu i niekoniecznie odzwierciedlają poglądy AZoM.com Limited T/A AZoNetwork, właściciela i operatora tej witryny internetowej. Niniejsze zastrzeżenie stanowi część warunków korzystania z tej witryny internetowej.
Surbhi Jain jest niezależną autorką tekstów technicznych mieszkającą w Delhi w Indiach. Posiada tytuł doktora. Uzyskała tytuł doktora fizyki na Uniwersytecie w Delhi i brała udział w wielu wydarzeniach naukowych, kulturalnych i sportowych. Jej wykształcenie obejmuje badania w dziedzinie materiałoznawstwa, a szczególnie rozwój urządzeń optycznych i czujników. Posiada duże doświadczenie w pisaniu treści, ich redagowaniu, analizie danych eksperymentalnych i zarządzaniu projektami. Opublikowała 7 prac badawczych w czasopismach indeksowanych przez Scopus oraz złożyła 2 wnioski patentowe w Indiach na podstawie swojej pracy badawczej. Pasjonuje się czytaniem, pisaniem, badaniami i technologią, lubi gotować, grać, uprawiać ogródek i uprawiać sport.
Jainism, Subi.(24 maja 2022). Nowa metoda trawienia chemicznego usuwa tlenki z utlenionego proszku rozpryskowego ze stali nierdzewnej.AZOM.Pobrano 21 lipca 2022 r. ze strony https://www.azom.com/news.aspx?newsID=59143.
Dżinizm, Subi.”Nowa metoda trawienia chemicznego w celu usuwania tlenków z utlenionego proszku rozpryskowego ze stali nierdzewnej”.AZOM.21 lipca 2022 r.
Jainism, Subi.”Nowa metoda trawienia chemicznego w celu usuwania tlenków z utlenionego proszku rozpryskowego ze stali nierdzewnej”.AZOM.https://www.azom.com/news.aspx?newsID=59143.(Dostęp 21 lipca 2022).
Jainism, Subi.2022. Nowa metoda trawienia chemicznego w celu usuwania tlenków z utlenionego proszku rozpryskowego ze stali nierdzewnej.AZoM, dostęp 21 lipca 2022 r., https://www.azom.com/news.aspx?newsID=59143.
Podczas konferencji Advanced Materials w czerwcu 2022 r. AZoM rozmawiał z Benem Melrose z International Syalons na temat rynku materiałów zaawansowanych, Przemysłu 4.0 i dążenia do osiągnięcia zerowej emisji netto.
Podczas konferencji Advanced Materials przedstawiciele AZoM rozmawiali z Vigiem Sherrillem z General Graphene o przyszłości grafenu i o tym, w jaki sposób ich nowatorska technologia produkcji obniży koszty, otwierając zupełnie nowy świat zastosowań w przyszłości.
W tym wywiadzie AZoM rozmawia z prezesem Levicron, dr Ralfem Dupontem, o potencjale nowego wrzeciona silnikowego (U)ASD-H25 w przemyśle półprzewodnikowym.
Poznaj OTT Parsivel², laserowy miernik przemieszczenia, który można wykorzystać do pomiaru wszystkich rodzajów opadów. Umożliwia użytkownikom zbieranie danych na temat wielkości i prędkości spadających cząstek.
Firma Environics oferuje autonomiczne systemy permeacji dla pojedynczych lub wielu jednorazowych rurek permeacyjnych.
MiniFlash FPA Vision Autosampler firmy Grabner Instruments to 12-pozycyjny autosampler. Jest to akcesorium automatyczne przeznaczone do stosowania z analizatorem MINIFLASH FP Vision.
W artykule tym dokonano oceny zużycia baterii litowo-jonowych pod koniec ich cyklu życia, ze szczególnym uwzględnieniem recyklingu coraz większej liczby zużytych baterii litowo-jonowych w celu umożliwienia zrównoważonego i cyrkularnego podejścia do użytkowania i ponownego wykorzystywania baterii.
Korozja to degradacja stopu spowodowana wystawieniem na działanie czynników środowiskowych. Aby zapobiec korozji stopów metali wystawionych na działanie warunków atmosferycznych lub innych niekorzystnych warunków, stosuje się różne techniki.
W związku ze wzrastającym zapotrzebowaniem na energię wzrasta również zapotrzebowanie na paliwo jądrowe, co dodatkowo prowadzi do znacznego wzrostu zapotrzebowania na technologię kontroli po napromieniowaniu (PIE).