再生金屬3D打印粉末的回收利用

來源：廣西增材制造協(xié)會

研究人員正在研究最近發(fā)布的用于3D打印應(yīng)用的原始和再生金屬粉末的XPS、XRD和SEM表征中的金屬粉末?；厥绽萌匀皇?D打印領(lǐng)域的難題，且由于缺陷或其他結(jié)構(gòu)問題而經(jīng)常被丟棄。雖然顯然需要盡可能多地重復(fù)使用材料，減少世界各地制造工藝的占地面積、質(zhì)量、性能和功能也是關(guān)鍵。

SEM圖像取自原始（左）和再循環(huán)（右）粉末

回收粉末的SEM圖像（20m和10m變焦）表示細(xì)長顆粒，表面上的衛(wèi)星、飛濺物、粘合顆粒和不規(guī)則形狀的顆粒。

在這項研究中，作者使用原始原料和再生不銹鋼316L進(jìn)行選擇性激光熔化工藝。研究人員使用X射線光電子能譜（XPS）、掃描電子顯微鏡（SEM）、X射線衍射（XRD）和流變學(xué)分析來表征兩種粉末的表面和微觀結(jié)構(gòu)。除了檢查和比較兩種類型的粉末外，研究人員還考慮使用原始粉末作為添加劑，如果再生粉末需要進(jìn)一步的機(jī)械強(qiáng)度。

為兩者提供表征研究以確保它們是可再現(xiàn)的，SEM結(jié)果顯示SLM過程后粉末略有不同，再循環(huán)粉末在表面上顯示更多衛(wèi)星，污染更多。在再循環(huán)粉末中也發(fā)現(xiàn)了粘合的顆粒，其中有一些變形的顆粒。

“在再生粉末中觀察到了幾個特征，例如細(xì)長顆粒、衛(wèi)星表面，飛濺物，粘合顆粒和不規(guī)則形狀的顆粒，”研究人員說?！翱偟膩碚f，再生粉末的形態(tài)顯示出微不足道的變化。然而，XPS表征可以更好地揭示粉末表面上各種元素的存在，特別是在回收粉末上?！?br />

對原始（頂部）和再生（底部）粉末的XPS測量

原始粉末和再生粉末的XRD分析

每XPS測量的氧含量從27.04％增加到34.19％，攝取取決于粉末產(chǎn)量。碳從56％減少到45.55％，可能是由于表面上的金屬氧化物的支配。研究人員指出，一些對氧具有更強(qiáng)電負(fù)性的金屬粉末可能會擴(kuò)散到粉末的外表面，從而在SLM過程中吸收氧氣。

“表面存在重金屬，如Ge（5.22％）和Sb（2.86％）也令人驚訝，正在進(jìn)行進(jìn)一步檢查，”研究人員表示，他們建議在五個周期后將原始粉末與重復(fù)使用的粉末混合。

“SEM圖像顯示更多的衛(wèi)星使用再生粉末，XPS測量顯示金屬氧化物的表面也略微增加。研究人員總結(jié)說，氧氣在表面上的增量最多，從27.04％增加到34.19％?！?br />
“XRD結(jié)果表明，與原始粉末相比，再生奧氏體不銹鋼的相位沒有變化。再循環(huán)粉末上沒有額外的鐵素體BCC峰，表明SLM工藝后的低污染和相變?！?br />
隨著材料研究在3D打印方面的不斷發(fā)展，研究人員將重點(diǎn)放在金屬上，從銅到鈦再到金屬聚合物。