Używamy plików cookie w celu zwiększenia komfortu użytkowania. Kontynuując przeglądanie tej witryny, wyrażasz zgodę na używanie przez nas plików cookie. Więcej informacji.
W niedawnym artykule opublikowanym w czasopiśmie Additive Manufacturing Letters badacze omawiają przydatność chemicznie trawionych odprysków stali nierdzewnej do wydłużenia żywotności proszku w produkcji addytywnej.
Badania: Wydłużanie żywotności proszku w produkcji addytywnej: trawienie chemiczne odprysków stali nierdzewnej. Źródło zdjęcia: MarinaGrigorivna/Shutterstock.com
Spajanie laserowe metali za pomocą łączenia proszków (LPBF) Cząsteczki rozpryskowe powstają w wyniku wyrzucania kropelek stopionego materiału ze zbiornika stopu lub w wyniku podgrzania cząstek proszku do temperatury bliskiej lub wyższej od temperatury topnienia podczas przechodzenia przez wiązkę laserową.
Pomimo stosowania obojętnego środowiska, wysoka reaktywność metalu w pobliżu temperatury topnienia sprzyja utlenianiu. Chociaż cząstki odprysku wyrzucane podczas topienia LPBF pozostają przynajmniej krótko 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, zwiększa się możliwość wiązania się z tlenem.
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 w technologii LPBF. Zastosowanie tej metody do typowych odprysków metalu LPBF pozwala wykazać, że odnowa chemiczna ma w przypadku proszku kluczowe znaczenie w zwykły sposób.
(a) Obraz SEM cząstek rozprysku stali nierdzewnej, (b) eksperymentalna metoda trawienia chemicznego termicznego, (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 świeże przesiano do uzyskania takiego samego zakresu wielkości cząstek proszku 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 wysp tlenków bogatych w Si i Mn na powierzchni proszku. 316L rozprysku zebrano ze złoża proszku wydruków LPBF i wytrawiono 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 trawionych proszków rozpryskowych.
Pojedyncze ślady LPBF wygenerowane z rozprysków, rozprysków trawiących i czystego proszku. Obraz o dużym powiększeniu pokazuje, że warstwa tlenku, która występowała na rozpylonej ścieżce, została wyeliminowana na wytrawionej rozpylonej ścieżce. Oryginalny proszek wykazał, że nadal obecne były pewne tlenki. Źródło obrazu: Murray, J. W. i in., Additive Manufacturing Letters
Pokrycie powierzchni tlenkiem 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. Mapując duży obszar, dane EDX wykazały redukcję poziomu tlenu z 13,5% do 4,5%.
W przypadku rozprysku trawionego na powierzchni toru pozostaje mniej żużlu tlenkowego niż w przypadku rozprysku. Ponadto trawienie chemiczne proszku zwiększa jego wchłanianie przez tor. Trawienie chemiczne może potencjalnie poprawić przydatność do ponownego użycia i trwałość rozprysków lub proszków masowego użytku, wykonanych z powszechnie stosowanych i odpornych na korozję proszków ze stali nierdzewnej.
W całym zakresie wielkości 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 żużla tlenkowego na powierzchni toru w porównaniu do odprysków. Po chemicznym usunięciu tlenków, proszki częściowo związane i gołe wykazują oznaki lepszego wiązania zredukowanych tlenków, co przypisuje się lepszej zwilżalności.
Schemat przedstawiający korzyści z obróbki metodą 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. i in., Additive Manufacturing Letters
Podsumowując, w badaniu tym zastosowano procedurę trawienia chemicznego w celu chemicznej regeneracji silnie utlenionych proszków odpryskowych ze stali nierdzewnej poprzez zanurzenie w odczynniku Ralpha, czyli roztworze chlorku żelazowego i chlorku miedziowego w kwasie solnym. Zaobserwowano, że zanurzenie w podgrzanym roztworze odczynnika Ralpha na 1 godzinę spowodowało 10-krotne zmniejszenie powierzchni tlenku pokrywającej rozpryskany proszek.
Autorzy uważają, że trawienie chemiczne ma potencjał udoskonalenia i wykorzystania na szerszą skalę w celu odnawiania wielokrotnie wykorzystywanych cząstek odpryskowych lub proszków LPBF, zwiększając tym samym wartość drogich materiałów na bazie proszków.
Murray, JW, Speidel, A., Spierings, A. i in. Wydłużanie 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, ze szczególnym uwzględnieniem rozwoju urządzeń optycznych i czujników. Posiada bogate doświadczenie w pisaniu treści, redagowaniu, analizie danych eksperymentalnych i zarządzaniu projektami. Opublikowała 7 prac naukowych w czasopismach indeksowanych w bazie 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 r.). Nowa metoda trawienia chemicznego usuwa tlenki z utlenionej stali nierdzewnej rozpryskiwanej proszkiem. 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 odpryskowego ze stali nierdzewnej”.AZOM.https://www.azom.com/news.aspx?newsID=59143.(Dostęp 21 lipca 2022).
Dżinizm, Subi.2022. Nowa metoda trawienia chemicznego w celu usuwania tlenków z utlenionej stali nierdzewnej w postaci proszku rozpryskowego. 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 o rynku materiałów zaawansowanych, Przemyśle 4.0 i dążeniu 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 nowe możliwości 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 on użytkownikom zbieranie danych na temat wielkości i prędkości spadających cząsteczek.
Firma Environics oferuje autonomiczne systemy przenikania dla pojedynczych lub wielu jednorazowych rurek przenikających.
MiniFlash FPA Vision Autosampler firmy Grabner Instruments to 12-pozycyjny automatyczny próbnik. 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 rośnie również zapotrzebowanie na paliwo jądrowe, co dodatkowo prowadzi do znacznego wzrostu zapotrzebowania na technologię kontroli po napromieniowaniu (PIE).