Vi använder cookies för att förbättra din upplevelse. Genom att fortsätta använda webbplatsen godkänner du vår användning av cookies. Mer information.
I en nyligen publicerad artikel i tidskriften Additive Manufacturing Letters diskuterar forskare nyttan av kemiskt etsat stänk från rostfritt stål för att förlänga pulverlivslängden inom additiv tillverkning.
Forskning: Förlängning av pulverlivslängd i additiv tillverkning: Kemisk etsning av stänk i rostfritt stål. Bildkälla: MarinaGrigorivna/Shutterstock.com
Stänkpartiklar i metalllaserpulverbäddsfusion (LPBF) produceras av smälta droppar som sprutas ut från smältpoolen eller pulverpartiklar som värms upp till nära eller över smältpunkten när de passerar genom laserstrålen.
Trots användningen av en inert miljö främjar metallens höga reaktivitet nära dess smälttemperatur oxidation. Även om stänkpartiklar som stöts ut under LPBF smälter åtminstone kortvarigt vid ytan, är det sannolikt att diffusion av flyktiga element till ytan sker, och dessa element med hög affinitet för syre producerar tjocka oxidskikt.
Eftersom partialtrycket för syre i LPBF vanligtvis är högre än vid gasatomisering, ökar risken för bindning med syre.
Stänk av rostfritt stål och nickelbaserade legeringar är kända för att oxidera snabbt och bilda öar upp till flera meter tjocka. Dessutom är rostfritt stål och nickelbaserade legeringar, såsom de som producerar öliknande oxidstänk, vanligare bearbetade material i LPBF, och att tillämpa denna metod på mer typiska LPBF-metallstänk för att visa att kemisk förnyelse är avgörande för pulver på vanligt sätt.
(a) SEM-bild av stänkpartiklar från rostfritt stål, (b) experimentell metod för termisk-kemisk etsning, (c) LPBF-behandling av deoxiderade stänkpartiklar. Bildkälla: Murray, J. W, et al, Additive Manufacturing Letters
I denna studie använde författarna en ny kemisk etsningsteknik för att avlägsna oxider från ytan av oxiderat stänkpulver av rostfritt stål. Metallupplösning runt och under oxidöarna på pulvret används som den primära mekanismen för oxidborttagning, vilket möjliggör mer aggressiv oxidborttagning. Stänk-, ets- och jungfrupulvren siktades till samma pulverstorleksintervall för LPBF-bearbetning.
Teamet visade hur man avlägsnar oxider från stänkpartiklar i rostfritt stål, särskilt de som isolerats med kemiska tekniker för att bilda Si- och Mn-rika oxidöar på pulverytan. 316 liter stänk samlades in från pulverbädden i LPBF-utskrifter och etsades kemiskt genom nedsänkning. Efter att ha siktat alla partiklar till samma storleksintervall bearbetar LPBF dem i ett enda svep med optimerat etsat stänk och jungfruligt rostfritt stål.
Forskarna tittade på temperatur samt två olika etsmedel i rostfritt stål. Efter screening till samma storleksintervall skapades LPBF-enkla spår med hjälp av liknande jungfruliga pulver, stänkpulver och effektivt etsade stänkpulver.
Individuella LPBF-spår genererade från stänk, etsstänk och rent pulver. Bilden med hög förstoring visar att oxidskiktet som förekommer på det sputtrade spåret är eliminerat på det etsade sputtrade spåret. Det ursprungliga pulvret visade att vissa oxider fortfarande fanns kvar. Bildkälla: Murray, J. W, et al, Additive Manufacturing Letters
Oxidtäckningen på stänkpulver av 316L rostfritt stål minskade med en faktor 10, från 7 % till 0,7 % efter att Ralphs reagens värmts upp till 65 °C i ett vattenbad i 1 timme. Genom att kartlägga det stora området visade EDX-data en minskning av syrenivåerna från 13,5 % till 4,5 %.
Etsat sprut har en lägre oxidslaggbeläggning på spårytan jämfört med sprut. Dessutom ökar kemisk etsning av pulvret assimileringen av pulvret på spåret. Kemisk etsning har potential att förbättra återanvändbarheten och hållbarheten hos sprut eller massanvändningspulver tillverkade av allmänt använda och korrosionsbeständiga rostfria stålpulver.
Över hela siktstorleksintervallet 45-63 µm förklarar de återstående agglomererade partiklarna i de etsade och oetsade stänkpulverna varför spårvolymerna av de etsade och stänkpulverna är likartade, medan volymerna av de ursprungliga pulvren är cirka 50 % större. Agglomererade eller satellitbildande pulver observerades påverka skrymdensiteten och därmed volymen.
Etsat stänk har en lägre oxidslaggbeläggning på spårytan jämfört med stänk. När oxiderna avlägsnas kemiskt visar de halvbundna och bara pulvren bevis på bättre bindning av de reducerade oxiderna, vilket tillskrivs bättre vätbarhet.
Schematisk bild som visar fördelarna med LPBF-behandling vid kemisk borttagning av oxider från stänkpulver i system i rostfritt stål. Utmärkt vätbarhet uppnås genom att eliminera oxider. Bildkälla: Murray, J. W, et al, Additive Manufacturing Letters
Sammanfattningsvis använde denna studie en kemisk etsningsprocedur för att kemiskt regenerera höggradigt oxiderade stänkpulver av rostfritt stål genom nedsänkning i Ralphs reagens, en lösning av järnklorid och kopparklorid i saltsyra. Det observerades att nedsänkning i den uppvärmda Ralph-etslösningen i 1 timme resulterade i en 10-faldig minskning av oxidarean på det stänkta pulvret.
Författarna tror att kemisk etsning har potential att förbättras och användas i större skala för att förnya flera återanvända stänkpartiklar eller LPBF-pulver, och därigenom öka värdet på dyra pulverbaserade material.
Murray, JW, Speidel, A., Spierings, A. et al. Förlängning av pulverlivslängd i additiv tillverkning: kemisk etsning av stänk i rostfritt stål. Additive Manufacturing Letters 100057 (2022). https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2772369022000317
Friskrivning: De åsikter som uttrycks här är författarens egna och representerar inte nödvändigtvis åsikterna hos AZoM.com Limited T/A AZoNetwork, ägaren och operatören av denna webbplats. Denna friskrivning utgör en del av användarvillkoren för denna webbplats.
Surbhi Jain är en frilansande teknisk skribent baserad i Delhi, Indien. Hon har en doktorsexamen i fysik från University of Delhi och deltagit i ett antal vetenskapliga, kulturella och sportaktiviteter. Hennes akademiska bakgrund är inom materialvetenskaplig forskning, med specialisering på utveckling av optiska enheter och sensorer. Hon har omfattande erfarenhet av innehållsförfattande, redigering, experimentell dataanalys och projektledning, och har publicerat 7 forskningsartiklar i Scopus-indexerade tidskrifter och ansökt om 2 indiska patent baserat på sitt forskningsarbete. Hon brinner för att läsa, skriva, forska och använda teknologi och tycker om att laga mat, skådespela, trädgårdsskötsel och sport.
Jainism, Subi. (24 maj 2022). Ny kemisk etsningsmetod tar bort oxider från stänkpulver av oxiderat rostfritt stål. AZOM. Hämtad 21 juli 2022 från https://www.azom.com/news.aspx?newsID=59143.
Jainism, Subi.”Ny kemisk etsningsmetod för att avlägsna oxider från oxiderat stänkpulver av rostfritt stål”. AZOM. 21 juli 2022.
Jainism, Subi.”Ny kemisk etsningsmetod för att avlägsna oxider från oxiderat stänkpulver av rostfritt stål”. AZOM. https://www.azom.com/news.aspx?newsID=59143. (Hämtad 21 juli 2022).
Jainism, Subi. 2022. Ny kemisk etsningsmetod för att avlägsna oxider från stänkpulver av oxiderat rostfritt stål. AZoM, hämtad 21 juli 2022, https://www.azom.com/news.aspx?newsID=59143.
På Advanced Materials i juni 2022 pratade AZoM med Ben Melrose från International Syalons om marknaden för avancerade material, Industri 4.0 och strävan mot nettonollutsläpp.
På Advanced Materials pratade AZoM med Vig Sherrill från General Graphene om grafens framtid och hur deras nya produktionsteknik kommer att minska kostnaderna för att öppna upp en helt ny värld av tillämpningar i framtiden.
I den här intervjun pratar AZoM med Levicrons VD Dr. Ralf Dupont om potentialen hos den nya (U)ASD-H25-motorspindeln för halvledarindustrin.
Upptäck OTT Parsivel², en laserförskjutningsmätare som kan användas för att mäta alla typer av nederbörd. Den låter användare samla in data om storleken och hastigheten på fallande partiklar.
Environics erbjuder självständiga permeationssystem för enstaka eller flera engångspermeationsrör.
MiniFlash FPA Vision Autosampler från Grabner Instruments är en autosampler med 12 positioner. Det är ett automationstillbehör designat för användning med MINIFLASH FP Vision Analyzer.
Den här artikeln ger en utvärdering av litiumjonbatterier när deras livscykel är slut, med fokus på återvinning av det ökande antalet använda litiumjonbatterier för att möjliggöra hållbara och cirkulära strategier för batterianvändning och återanvändning.
Korrosion är nedbrytning av en legering på grund av exponering för miljön. Olika tekniker används för att förhindra korrosionsnedbrytning av metalllegeringar som utsätts för atmosfäriska eller andra ogynnsamma förhållanden.
På grund av den ökande efterfrågan på energi ökar även efterfrågan på kärnbränsle, vilket ytterligare leder till en betydande ökning av efterfrågan på teknik för inspektion efter bestrålning (PIE).