We gebruiken cookies om uw ervaring te verbeteren. Door verder te browsen op deze site gaat u akkoord met ons gebruik van cookies. Meer informatie.
In een recent artikel in het tijdschrift Additive Manufacturing Letters bespreken onderzoekers het nut van chemisch geëtste roestvrijstalen spetters voor het verlengen van de levensduur van poeder bij 3D-printen.
Onderzoek: Verlenging van de levensduur van poeder bij additieve productie: Chemisch etsen van roestvrijstalen spatten. Afbeelding: MarinaGrigorivna/Shutterstock.com
Bij metaallaserpoederbedfusie (LPBF) ontstaan ​​spatdeeltjes doordat gesmolten druppels uit het smeltbad worden gestoten of doordat poederdeeltjes die tot bijna of boven het smeltpunt worden verhit, door de laserstraal gaan.
Ondanks het gebruik van een inerte omgeving bevordert de hoge reactiviteit van het metaal nabij het smeltpunt oxidatie. Hoewel de tijdens LPBF uitgestoten spatterdeeltjes ten minste kortstondig aan het oppervlak smelten, is diffusie van vluchtige elementen naar het oppervlak waarschijnlijk, en deze elementen met een hoge affiniteit voor zuurstof produceren dikke oxidelagen.
Omdat de partiële zuurstofdruk in LPBF doorgaans hoger is dan bij gasverstuiving, is de kans op binding met zuurstof groter.
Het is bekend dat spatten van roestvrij staal en nikkellegeringen snel oxideren en eilanden vormen met een dikte tot wel enkele meters. Bovendien zijn roestvrij staal en nikkellegeringen, zoals die welke eilandvormige oxidespatten produceren, vaker bewerkte materialen bij LPBF. Door deze methode toe te passen op meer typische LPBF-metaalspatten wordt aangetoond dat chemische vernieuwing cruciaal is voor poedervorming op de gebruikelijke manier.
(a) SEM-afbeelding van roestvrijstalen spatterdeeltjes, (b) experimentele methode van thermisch chemisch etsen, (c) LPBF-behandeling van gedeoxideerde spatterdeeltjes. Afbeeldingsbron: Murray, J. W, et al, Additive Manufacturing Letters
In deze studie hebben de auteurs een nieuwe chemische etstechniek toegepast om oxiden te verwijderen van het oppervlak van geoxideerde roestvrijstalen spatpoeders. Metaaloplossing rond en onder oxide-eilanden op het poeder wordt gebruikt als primair mechanisme voor oxideverwijdering, wat een agressievere oxideverwijdering mogelijk maakt. De spat-, ets- en onbehandelde poeders werden gezeefd tot dezelfde korrelgrootte voor LPBF-verwerking.
Het team liet zien hoe oxiden van roestvrijstalen spatterdeeltjes verwijderd kunnen worden, met name van deeltjes die met behulp van chemische technieken waren geïsoleerd om Si- en Mn-rijke oxide-eilanden op het poederoppervlak te vormen. 316 liter spatter werd verzameld uit het poederbed van LPBF-prints en chemisch geëtst door onderdompeling. Nadat alle deeltjes tot dezelfde grootte waren gezeefd, verwerkt LPBF ze in één doorgang tot geoptimaliseerde geëtste spatter en zuiver roestvrij staal.
De onderzoekers bestudeerden de temperatuur en twee verschillende etsmiddelen voor roestvrij staal. Na screening tot hetzelfde groottebereik werden LPBF-sporen gecreëerd met behulp van vergelijkbare onbewerkte poeders, spatpoeders en efficiënt geëtste spatpoeders.
Individuele LPBF-sporen gegenereerd door sputteren, etsspatters en onbewerkt poeder. De sterk vergrote afbeelding laat zien dat de oxidelaag die op het gesputterde spoor aanwezig is, verdwijnt op het geëtste gesputterde spoor. Het oorspronkelijke poeder vertoonde nog steeds enkele oxiden. Afbeeldingsbron: Murray, J. W, et al, Additive Manufacturing Letters
De oxidebedekking op 316L roestvrijstalen spatpoeder nam met een factor 10 af, van 7% tot 0,7%, nadat Ralph's reagens gedurende 1 uur in een waterbad tot 65 °C was verhit. Door het grote oppervlak in kaart te brengen, toonden EDX-gegevens een afname van het zuurstofgehalte van 13,5% tot 4,5%.
Geëtst spattermateriaal heeft een dunnere oxideslaklaag op het spooroppervlak dan spattermateriaal. Bovendien verbetert chemisch etsen van het poeder de hechting van het poeder aan het spoor. Chemisch etsen heeft de potentie om de herbruikbaarheid en duurzaamheid van spatter- of massaproductiepoeders, gemaakt van veelgebruikte en corrosiebestendige roestvrijstalen poeders, te verbeteren.
Over het gehele zeefgroottebereik van 45-63 µm verklaren de resterende geagglomereerde deeltjes in de geëtste en niet-geëtste spatterpoeders waarom de spoorvolumes van de geëtste en gespatte poeders vergelijkbaar zijn, terwijl de volumes van de oorspronkelijke poeders ongeveer 50% groter zijn. Er werd waargenomen dat geagglomereerde of satellietvormende poeders de bulkdichtheid en daarmee het volume beïnvloeden.
Geëtste spatten hebben een dunnere oxide-slaklaag op het spooroppervlak vergeleken met spatten zonder etsing. Wanneer de oxiden chemisch worden verwijderd, vertonen de halfgebonden en onbedekte poeders een betere binding van de gereduceerde oxiden, wat wordt toegeschreven aan een betere bevochtigbaarheid.
Schematische weergave van de voordelen van LPBF-behandeling bij het chemisch verwijderen van oxiden uit spatpoeder in roestvrijstalen systemen. Uitstekende bevochtigbaarheid wordt bereikt door het verwijderen van oxiden. Afbeelding: Murray, J. W, et al, Additive Manufacturing Letters
Samenvattend werd in deze studie een chemische etsprocedure gebruikt om sterk geoxideerde roestvrijstalen spatterpoeders chemisch te regenereren door onderdompeling in Ralph's reagens, een oplossing van ijzer(III)chloride en koper(II)chloride in zoutzuur. Er werd waargenomen dat onderdompeling in de verwarmde Ralph-etsoplossing gedurende 1 uur resulteerde in een tienvoudige vermindering van de oxidebedekking op het gespatte poeder.
De auteurs zijn van mening dat chemisch etsen verbeterd kan worden en op grotere schaal toegepast kan worden om meerdere hergebruikte spatterdeeltjes of LPBF-poeders te vernieuwen, waardoor de waarde van dure poedermaterialen toeneemt.
Murray, JW, Speidel, A., Spierings, A. et al. Verlenging van de levensduur van poeder in additieve productie: chemische etsing van roestvrijstalen spatten. Additive Manufacturing Letters 100057 (2022). https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2772369022000317
Disclaimer: De hierin geuite meningen zijn die van de auteur in persoonlijke hoedanigheid en vertegenwoordigen niet noodzakelijkerwijs de meningen van AZoM.com Limited T/A AZoNetwork, de eigenaar en beheerder van deze website. Deze disclaimer maakt deel uit van de gebruiksvoorwaarden van deze website.
Surbhi Jain is een freelance technisch schrijver gevestigd in Delhi, India. Ze heeft een doctoraat in de natuurkunde behaald aan de Universiteit van Delhi en heeft deelgenomen aan diverse wetenschappelijke, culturele en sportieve activiteiten. Haar academische achtergrond ligt in materiaalwetenschappelijk onderzoek, met name in de ontwikkeling van optische apparaten en sensoren. Ze heeft uitgebreide ervaring in het schrijven van content, redigeren, analyseren van experimentele data en projectmanagement. Daarnaast heeft ze 7 onderzoeksartikelen gepubliceerd in Scopus-geïndexeerde tijdschriften en 2 Indiase patenten aangevraagd op basis van haar onderzoek. Ze is gepassioneerd door lezen, schrijven, onderzoek en technologie en geniet van koken, acteren, tuinieren en sporten.
Jainisme, Subi. (24 mei 2022). Nieuwe chemische etsmethode verwijdert oxiden van geoxideerd roestvrij staal spatpoeder. AZOM. Geraadpleegd op 21 juli 2022 van https://www.azom.com/news.aspx?newsID=59143.
Jainisme, Subi. "Nieuwe chemische etsmethode voor het verwijderen van oxiden uit geoxideerd roestvrij staal spatpoeder". AZOM. 21 juli 2022.
Jainisme, Subi. "Nieuwe chemische etsmethode voor het verwijderen van oxiden uit geoxideerd roestvrij staal spatpoeder". AZOM. https://www.azom.com/news.aspx?newsID=59143. (Geraadpleegd op 21 juli 2022).
Jainisme, Subi.2022. Nieuwe chemische etsmethode voor het verwijderen van oxiden uit geoxideerd roestvrij staal spatpoeder.AZoM, geraadpleegd op 21 juli 2022, https://www.azom.com/news.aspx?newsID=59143.
Tijdens Advanced Materials in juni 2022 sprak AZoM met Ben Melrose van International Syalons over de markt voor geavanceerde materialen, Industrie 4.0 en de inspanningen om netto nul uitstoot te bereiken.
Tijdens de Advanced Materials-beurs sprak AZoM met Vig Sherrill van General Graphene over de toekomst van grafeen en hoe hun nieuwe productietechnologie de kosten zal verlagen, waardoor een geheel nieuwe wereld aan toepassingen in de toekomst mogelijk wordt.
In dit interview spreekt AZoM met Dr. Ralf Dupont, president van Levicron, over het potentieel van de nieuwe (U)ASD-H25 motorspindel voor de halfgeleiderindustrie.
Ontdek de OTT Parsivel², een laserverplaatsingsmeter waarmee alle soorten neerslag gemeten kunnen worden. Gebruikers kunnen hiermee gegevens verzamelen over de grootte en snelheid van vallende deeltjes.
Environics biedt zelfstandige permeatiesystemen voor permeatiebuizen voor eenmalig of meervoudig gebruik.
De MiniFlash FPA Vision Autosampler van Grabner Instruments is een autosampler met 12 posities. Het is een automatiseringsaccessoire dat is ontworpen voor gebruik met de MINIFLASH FP Vision Analyzer.
Dit artikel biedt een beoordeling van de levenscyclus van lithium-ionbatterijen, met de nadruk op het recyclen van het toenemende aantal gebruikte lithium-ionbatterijen om duurzame en circulaire benaderingen voor batterijgebruik en -hergebruik mogelijk te maken.
Corrosie is de aantasting van een legering als gevolg van blootstelling aan de omgeving. Er worden diverse technieken gebruikt om corrosie van metaallegeringen te voorkomen die worden blootgesteld aan atmosferische of andere ongunstige omstandigheden.
Door de toenemende vraag naar energie stijgt ook de vraag naar kernbrandstof, wat vervolgens leidt tot een aanzienlijke toename van de vraag naar technologie voor inspectie na bestraling (PIE).