Мы используем файлы cookie для улучшения вашего взаимодействия с сайтом. Продолжая просматривать этот сайт, вы соглашаетесь с использованием файлов cookie. Подробнее.
В недавней статье, опубликованной в журнале Additive Manufacturing Letters, исследователи обсуждают полезность химически протравленных брызг нержавеющей стали для продления срока службы порошка в аддитивном производстве.
Исследование: Продление срока службы порошка в аддитивном производстве: химическое травление брызг нержавеющей стали. Изображение предоставлено: MarinaGrigorivna/Shutterstock.com
В процессе лазерной порошковой плавки металлов (LPBF) частицы разбрызгивания образуются за счет выталкивания расплавленных капель из расплавленной ванны или частиц порошка, нагретых почти до температуры плавления или выше, по мере их прохождения через лазерный луч.
Несмотря на использование инертной среды, высокая реакционная способность металла вблизи температуры плавления способствует окислению. Хотя частицы брызг, выбрасываемые в процессе LPBF, плавятся, по крайней мере, кратковременно на поверхности, вероятно, происходит диффузия летучих элементов к поверхности, и эти элементы с высоким сродством к кислороду образуют толстые оксидные слои.
Поскольку парциальное давление кислорода в LPBF обычно выше, чем при газовой атомизации, вероятность связывания с кислородом возрастает.
Известно, что брызги нержавеющей стали и никелевых сплавов быстро окисляются, образуя островки толщиной до нескольких метров. Кроме того, нержавеющие стали и никелевые сплавы, такие как те, которые образуют островковые оксидные брызги, чаще всего обрабатываются методом порошковой лазерной наплавки (LPBF), и применение этого метода к более типичным металлическим брызгам LPBF демонстрирует, что химическое обновление имеет решающее значение для порошковой наплавки обычным способом.
(a) Изображение частиц брызг нержавеющей стали, полученное с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ), (b) экспериментальный метод термохимического травления, (c) обработка частиц брызг, подвергнутых окислительной обработке, методом лазерного порошкового напыления (ЛПБФ). Источник изображения: Murray, J. W, et al, Additive Manufacturing Letters
В данном исследовании авторы применили новую технологию химического травления для удаления оксидов с поверхности окисленных порошков нержавеющей стали, полученных методом распыления. В качестве основного механизма удаления оксидов используется растворение металла вокруг и под оксидными островками на порошке, что позволяет проводить более агрессивное удаление оксидов. Порошки, полученные методом распыления, травления и исходные порошки были просеяны до одинакового диапазона размеров частиц для обработки методом лазерного порошкового наплавления (LPBF).
Команда продемонстрировала, как удалять оксиды с частиц нержавеющей стали, образующихся в результате разбрызгивания, особенно с тех, которые были выделены с помощью химических методов для образования богатых кремнием и марганцем оксидных островков на поверхности порошка. 316 л разбрызгивания было собрано с порошкового слоя при печати методом LPBF и подвергнуто химическому травлению погружением. После просеивания всех частиц до одинакового диапазона размеров, метод LPBF обрабатывает их за один проход с оптимизированным травлением разбрызгивания и чистой нержавеющей сталью.
Исследователи изучили температуру, а также два различных травильных раствора для нержавеющей стали. После просеивания до одинакового диапазона размеров были созданы одиночные дорожки методом LPBF с использованием аналогичных исходных порошков, порошков, полученных методом распыления, и эффективно протравленных порошков, полученных методом распыления.
Отдельные следы LPBF, полученные из брызг, травильных брызг и исходного порошка. Изображение с большим увеличением показывает, что оксидный слой, преобладавший на распыленном следе, исчезает на травленном распыленном следе. В исходном порошке наблюдалось некоторое присутствие оксидов. Источник изображения: Murray, J. W, et al, Additive Manufacturing Letters
Покрытие поверхности оксидами порошка, нанесенного на нержавеющую сталь 316L методом распыления, уменьшилось в 10 раз, с 7% до 0,7%, после нагревания реагента Ральфа до 65 °C на водяной бане в течение 1 часа. Данные EDX-анализа, полученные на большой площади, показали снижение уровня кислорода с 13,5% до 4,5%.
Травленые брызги образуют на поверхности рельса меньшее количество оксидного шлакового покрытия по сравнению с обычными брызгами. Кроме того, химическое травление порошка увеличивает его усвоение рельсом. Химическое травление потенциально может улучшить возможность повторного использования и долговечность брызг или порошков массового применения, изготовленных из широко используемых и коррозионностойких порошков нержавеющей стали.
В диапазоне размеров частиц от 45 до 63 мкм остаточные агломерированные частицы в протравленных и непротравленных порошках, полученных методом распыления, объясняют, почему объемы протравленных и распыленных порошков примерно одинаковы, в то время как объемы исходных порошков примерно на 50% больше. Было замечено, что агломерированные или сателлитные порошки влияют на насыпную плотность и, следовательно, на объем.
Травление с помощью брызг приводит к образованию меньшего количества оксидного шлакового покрытия на поверхности рельса по сравнению с обычными брызгами. После химического удаления оксидов полусвязанные и чистые порошки демонстрируют лучшее связывание восстановленных оксидов, что объясняется лучшей смачиваемостью.
Схема, демонстрирующая преимущества обработки методом LPBF при химическом удалении оксидов из порошка, распыляемого при производстве изделий из нержавеющей стали. Отличная смачиваемость достигается за счет удаления оксидов. Источник изображения: Murray, J. W, et al, Additive Manufacturing Letters
В заключение, в данном исследовании использовалась процедура химического травления для химической регенерации сильно окисленных порошков нержавеющей стали, полученных методом распыления, путем погружения в реактив Ральфа — раствор хлорида железа(III) и хлорида меди(II) в соляной кислоте. Было установлено, что погружение в нагретый раствор реактива Ральфа на 1 час привело к десятикратному уменьшению площади оксидного покрытия на распыленном порошке.
Авторы считают, что химическое травление имеет потенциал для усовершенствования и более широкого применения для обновления многократно используемых частиц брызг или порошков LPBF, что позволит повысить ценность дорогостоящих порошковых материалов.
Мюррей, Дж. В., Спейдел, А., Спирингс, А. и др. Продление срока службы порошка в аддитивном производстве: химическое травление брызг нержавеющей стали. Additive Manufacturing Letters 100057 (2022). https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2772369022000317
Отказ от ответственности: Изложенные здесь взгляды принадлежат автору и не обязательно отражают точку зрения компании AZoM.com Limited, работающей под торговой маркой AZoNetwork, владельца и оператора данного веб-сайта. Данный отказ от ответственности является частью условий использования данного веб-сайта.
Сурбхи Джайн — внештатный технический писатель, проживающая в Дели, Индия. Она имеет докторскую степень по физике, полученную в Делийском университете, и принимала участие в ряде научных, культурных и спортивных мероприятий. Ее академическое образование связано с исследованиями в области материаловедения, специализация — разработка оптических устройств и датчиков. Она обладает обширным опытом в написании контента, редактировании, анализе экспериментальных данных и управлении проектами, опубликовала 7 научных статей в журналах, индексируемых в Scopus, и подала 2 заявки на индийские патенты на основе своей исследовательской работы. Увлекаясь чтением, письмом, исследованиями и технологиями, она любит готовить, играть в театре, заниматься садоводством и спортом.
Джайнизм, Суби. (24 мая 2022 г.). Новый метод химического травления удаляет оксиды с окисленной нержавеющей стали, полученной методом распыления порошка. AZOM. Получено 21 июля 2022 г. с https://www.azom.com/news.aspx?newsID=59143.
Джайнизм, Суби. «Новый метод химического травления для удаления оксидов с порошка, образующегося при распылении оксидов на окисленную нержавеющую сталь». AZOM. 21 июля 2022 г.
Джайнизм, Суби. «Новый метод химического травления для удаления оксидов с порошка, образующегося при разбрызгивании окисленной нержавеющей стали». AZOM. https://www.azom.com/news.aspx?newsID=59143. (Дата обращения: 21 июля 2022 г.).
Джайнизм, Суби. 2022. Новый метод химического травления для удаления оксидов с окисленной нержавеющей стали методом распыления порошка. AZoM, доступно 21 июля 2022 г., https://www.azom.com/news.aspx?newsID=59143.
На конференции Advanced Materials в июне 2022 года AZoM побеседовал с Беном Мелроузом из International Syalons о рынке передовых материалов, Индустрии 4.0 и стремлении к нулевым выбросам углерода.
На конференции Advanced Materials издание AZoM побеседовало с Вигом Шерриллом из General Graphene о будущем графена и о том, как их новая технология производства позволит снизить затраты и открыть совершенно новые возможности его применения в будущем.
В этом интервью AZoM беседует с президентом компании Levicron, доктором Ральфом Дюпоном, о потенциале нового шпинделя с двигателем (U)ASD-H25 для полупроводниковой промышленности.
Откройте для себя OTT Parsivel², лазерный измеритель перемещения, который можно использовать для измерения всех типов осадков. Он позволяет пользователям собирать данные о размере и скорости падающих частиц.
Компания Environics предлагает автономные системы для пермеации с использованием одной или нескольких одноразовых пермеационных трубок.
Автосамплер MiniFlash FPA Vision от Grabner Instruments — это 12-позиционный автосамплер, предназначенный для использования с анализатором изображения MINIFLASH FP Vision Analyzer.
В данной статье представлена ​​оценка срока службы литий-ионных батарей, с акцентом на переработку растущего числа использованных литий-ионных батарей для внедрения устойчивых и циклических подходов к использованию и повторному применению батарей.
Коррозия — это разрушение сплава под воздействием окружающей среды. Для предотвращения коррозионного разрушения металлических сплавов, подверженных воздействию атмосферных или других неблагоприятных условий, используются различные методы.
В связи с растущим спросом на энергию увеличивается и спрос на ядерное топливо, что, в свою очередь, приводит к значительному увеличению спроса на технологии послерадиационного контроля (ПИК).