Nous utilisons des cookies pour améliorer votre expérience. En continuant à naviguer sur ce site, vous acceptez notre utilisation des cookies. Plus d'informations.
Dans un article récent publié dans la revue Additive Manufacturing Letters, des chercheurs discutent de l'utilité des projections d'acier inoxydable gravées chimiquement pour prolonger la durée de vie des poudres dans la fabrication additive.
Recherche : Prolongation de la durée de vie des poudres en fabrication additive : Décapage chimique des projections d’acier inoxydable. Crédit photo : MarinaGrigorivna/Shutterstock.com
Les particules projetées lors de la fusion laser sur lit de poudre métallique (LPBF) sont produites par des gouttelettes fondues expulsées du bain de fusion ou par des particules de poudre chauffées à une température proche ou supérieure au point de fusion lorsqu'elles traversent le faisceau laser.
Malgré l'utilisation d'un environnement inerte, la forte réactivité du métal à proximité de sa température de fusion favorise l'oxydation. Bien que les particules projetées lors du procédé LPBF fondent au moins brièvement en surface, une diffusion d'éléments volatils vers la surface est susceptible de se produire, et ces éléments, ayant une forte affinité pour l'oxygène, produisent d'épaisses couches d'oxyde.
Étant donné que la pression partielle d'oxygène dans le LPBF est généralement plus élevée que dans l'atomisation gazeuse, la possibilité de liaison avec l'oxygène est accrue.
Les projections d'acier inoxydable et d'alliages à base de nickel sont connues pour s'oxyder rapidement, formant des îlots pouvant atteindre plusieurs mètres d'épaisseur. De plus, les aciers inoxydables et les alliages à base de nickel, tels que ceux qui produisent des projections d'oxyde de type îlot, sont des matériaux couramment usinés en LPBF, et l'application de cette méthode à des projections métalliques LPBF plus typiques permet de démontrer que le renouvellement chimique est essentiel à la poudre de manière habituelle.
(a) Image MEB de particules de projection d'acier inoxydable, (b) méthode expérimentale de gravure thermochimique, (c) traitement LPBF de particules de projection désoxydées. Crédit image : Murray, J. W, et al, Additive Manufacturing Letters
Dans cette étude, les auteurs ont utilisé une nouvelle technique de gravure chimique pour éliminer les oxydes de la surface des poudres d'acier inoxydable oxydées issues de projections. La dissolution du métal autour et sous les îlots d'oxyde présents sur la poudre constitue le principal mécanisme d'élimination des oxydes, permettant ainsi une élimination plus efficace. Les poudres issues de projections, de gravure et les poudres vierges ont été tamisées afin d'obtenir une granulométrie identique pour le procédé LPBF.
L'équipe a démontré comment éliminer les oxydes des particules de projection d'acier inoxydable, notamment celles isolées par des techniques chimiques pour former des îlots d'oxyde riches en silicium et en manganèse à la surface de la poudre. 316 L de projections ont été prélevés du lit de poudre d'impressions LPBF et traités chimiquement par immersion. Après tamisage des particules pour obtenir une taille homogène, le procédé LPBF les traite en une seule passe, combinant projections traitées et acier inoxydable vierge.
Les chercheurs ont examiné la température ainsi que deux agents de gravure différents pour l'acier inoxydable. Après un tri dans la même gamme de tailles, des pistes uniques LPBF ont été créées en utilisant des poudres vierges similaires, des poudres d'éclaboussure et des poudres d'éclaboussure gravées efficacement.
Traces individuelles LPBF générées à partir de projections, de projections après gravure et de poudre vierge. L'image à fort grossissement montre que la couche d'oxyde prédominante sur la piste pulvérisée est éliminée sur la piste pulvérisée après gravure. La poudre originale présentait encore des traces d'oxyde. Crédit image : Murray, J. W, et al, Additive Manufacturing Letters
La couverture de la zone d'oxyde sur la poudre d'éclaboussure en acier inoxydable 316L a diminué d'un facteur 10, passant de 7 % à 0,7 % après que le réactif de Ralph ait été chauffé à 65 °C dans un bain-marie pendant 1 heure. La cartographie de la grande zone, les données EDX ont montré une réduction des niveaux d'oxygène de 13,5 % à 4,5 %.
Les projections traitées par gravure chimique présentent une couche de scories d'oxyde plus fine sur la surface de la voie que les projections non traitées. De plus, la gravure chimique de la poudre améliore son adhérence à la voie. Ce procédé offre la possibilité d'améliorer la réutilisabilité et la durabilité des projections ou des poudres à usage massif fabriquées à partir de poudres d'acier inoxydable largement utilisées et résistantes à la corrosion.
Sur toute la gamme de tailles de tamis de 45 à 63 µm, les particules agglomérées restantes dans les poudres de projection gravées et non gravées expliquent pourquoi les volumes de traces des poudres gravées et projetées sont similaires, tandis que les volumes des poudres originales sont environ 50 % plus importants. Il a été observé que les poudres agglomérées ou formant des satellites affectent la densité apparente et donc le volume.
Les projections gravées présentent une couche de scories d'oxyde plus fine sur la surface de la piste que les projections classiques. Lorsque les oxydes sont éliminés chimiquement, les poudres semi-liées et nues présentent des signes d'une meilleure liaison des oxydes réduits, ce qui est attribué à une meilleure mouillabilité.
Schéma illustrant les avantages du traitement LPBF pour l'élimination chimique des oxydes présents dans les poudres projetées des systèmes en acier inoxydable. Une excellente mouillabilité est obtenue grâce à l'élimination des oxydes. Crédit image : Murray, J. W, et al., Additive Manufacturing Letters
En résumé, cette étude a utilisé une procédure de gravure chimique pour régénérer chimiquement des poudres d'acier inoxydable fortement oxydées par immersion dans le réactif de Ralph, une solution de chlorure ferrique et de chlorure cuivrique dans de l'acide chlorhydrique. Il a été observé que l'immersion dans la solution de gravure de Ralph chauffée pendant 1 heure entraînait une réduction de 10 fois de la surface de couverture d'oxyde sur la poudre projetée.
Les auteurs estiment que la gravure chimique a le potentiel d'être améliorée et utilisée à plus grande échelle pour régénérer plusieurs particules de projection réutilisées ou poudres LPBF, augmentant ainsi la valeur des matériaux coûteux à base de poudre.
Murray, JW, Speidel, A., Spierings, A. et al. Prolongation de la durée de vie des poudres en fabrication additive : gravure chimique des projections d’acier inoxydable. Additive Manufacturing Letters 100057 (2022). https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2772369022000317
Avertissement : Les opinions exprimées ici sont celles de l’auteur à titre personnel et ne représentent pas nécessairement celles d’AZoM.com Limited T/A AZoNetwork, propriétaire et exploitant de ce site web. Cet avertissement fait partie intégrante des conditions d’utilisation de ce site web.
Surbhi Jain est rédactrice technique indépendante basée à Delhi, en Inde. Docteure en physique de l'Université de Delhi, elle a participé à de nombreuses activités scientifiques, culturelles et sportives. Spécialisée en science des matériaux, elle s'est spécialisée dans le développement de dispositifs et de capteurs optiques. Elle possède une vaste expérience en rédaction, édition, analyse de données expérimentales et gestion de projets. Elle a publié sept articles de recherche dans des revues indexées Scopus et déposé deux brevets indiens. Passionnée de lecture, d'écriture, de recherche et de technologie, elle aime cuisiner, jouer la comédie, jardiner et faire du sport.
Jainism, Subi.(24 mai 2022).Une nouvelle méthode de gravure chimique élimine les oxydes de la poudre de projection d'acier inoxydable oxydé.AZOM. Consulté le 21 juillet 2022 sur https://www.azom.com/news.aspx?newsID=59143.
Jainism, Subi. « Nouvelle méthode de gravure chimique pour éliminer les oxydes de la poudre de projection d'acier inoxydable oxydé ». AZOM. 21 juillet 2022.
Jainism, Subi. « Nouvelle méthode de gravure chimique pour éliminer les oxydes de la poudre de projection d'acier inoxydable oxydé ». AZOM. https://www.azom.com/news.aspx?newsID=59143. (Consulté le 21 juillet 2022).
Jainism, Subi.2022. Nouvelle méthode de gravure chimique pour éliminer les oxydes de la poudre d'éclaboussures d'acier inoxydable oxydé.AZoM, consulté le 21 juillet 2022, https://www.azom.com/news.aspx?newsID=59143.
Lors du salon Advanced Materials en juin 2022, AZoM s'est entretenu avec Ben Melrose d'International Syalons au sujet du marché des matériaux avancés, de l'industrie 4.0 et de la volonté d'atteindre la neutralité carbone.
Lors du salon Advanced Materials, AZoM s'est entretenu avec Vig Sherrill de General Graphene au sujet de l'avenir du graphène et de la manière dont leur nouvelle technologie de production permettra de réduire les coûts et d'ouvrir ainsi un tout nouveau monde d'applications.
Dans cette interview, AZoM discute avec le Dr Ralf Dupont, président de Levicron, du potentiel de la nouvelle broche de moteur (U)ASD-H25 pour l'industrie des semi-conducteurs.
Découvrez l'OTT Parsivel², un capteur de déplacement laser qui permet de mesurer tous types de précipitations. Il permet aux utilisateurs de collecter des données sur la taille et la vitesse des particules en chute libre.
Environics propose des systèmes de perméation autonomes pour tubes de perméation à usage unique ou multiple.
L'échantillonneur automatique MiniFlash FPA Vision de Grabner Instruments est un échantillonneur automatique à 12 positions. Il s'agit d'un accessoire d'automatisation conçu pour être utilisé avec l'analyseur de vision MINIFLASH FP.
Cet article propose une évaluation de la fin de vie des batteries lithium-ion, en mettant l'accent sur le recyclage du nombre croissant de batteries lithium-ion usagées afin de permettre des approches durables et circulaires en matière d'utilisation et de réutilisation des batteries.
La corrosion est la dégradation d'un alliage due à son exposition à l'environnement. Différentes techniques sont utilisées pour prévenir la détérioration par corrosion des alliages métalliques exposés aux conditions atmosphériques ou à d'autres conditions défavorables.
En raison de la demande croissante d'énergie, la demande de combustible nucléaire augmente également, ce qui entraîne une augmentation significative de la demande de technologies d'inspection post-irradiation (IPI).