3Dプリンティング用金属粉末の6つの主要性能指標

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現在、3Dプリンター用金属粉末材料の種類には次のようなものがある。 ステンレス鋼粉末金型用スチールパウダー、 ニッケル合金粉, チタン合金粉コバルトクロム合金粉末、アルミニウム合金粉末、青銅合金粉末。

金属粉 粉体調製法は、調製プロセスによって、還元法、電解法、粉砕法、アトマイズ法などに分けられる。一般的に使用されている最先端の粉末調製法は、アルゴンアトマイズ法とプラズマ回転電極法である。

3Dプリンティング用金属粉末
6 3Dプリンティング用金属粉末の主要性能指標 2

3Dプリンティング用の金属粉末には、いくつかの性能指標がある。

純度。セラミック介在物は最終部品の性能を著しく低下させる可能性があり、これらの介在物は一般的に融点が高く、焼結が困難であるため、セラミック介在物を含まない粉末が必要となります。これに加えて

さらに、酸素と窒素の含有量も厳密に管理する必要がある。金属3Dプリンティングのための現在の粉末調製技術は、主にアトマイゼーション(エアロゾル化や回転電極アトマイゼーションを含む)に基づいており、粉末は比表面積が大きく酸化しやすい。

航空宇宙などの特殊用途では、この指標に対する顧客の要求はより厳しく、例えば、高温合金粉末の酸素含有量0.006%~0.018%、チタン合金粉末の酸素含有量0.007%~0.013%、ステンレス鋼粉末の酸素含有量0.007%~0.013%などである。 0.013%、ステンレス鋼粉末の酸素含有量は0.010%~0.025%(いずれも質量分率)。チタン合金粉末の場合、高温の窒素、水素、チタンはTiNとTiH2を形成し、チタン合金の塑性と靭性を低下させる。これはチタン合金の塑性と靭性を低下させる。したがって、粉末調製時の雰囲気は厳密に管理されるべきである。

パウダー粒度分布。3Dプリンティングマシンや成形プロセスによって、必要とされるパウダーの粒度分布は異なります。金属3Dプリンティングで一般的に使用されるパウダーの粒度範囲は、15~53μm(微粉)、53~105μm(粗粉)であり、場合によっては105~150μm(粗粉)に緩和されることもある。15~53μmのパウダーサイズは消耗品として使用され、パウダーは層ごとに補充され、エネルギー源として電子ビームが使用される。

電子ビームは、粉末敷設タイプのプリンタのエネルギー源として使用され、焦点スポットはやや粗く、粗い粉末を溶融するのに適しており、メインとして53〜105μmの粗い粉末の使用に適しています。

粉末の形態。一般的に、金属ガスや溶融液から粉末にする場合、粉末粒子の形状は球状になりやすく、固体から粉末にする場合、粉末粒子の形状は不規則になりやすい。一般的に、真球度が高いほど粉末粒子の流動性は向上する。3Dプリントされる金属粉末は、真球度が98%以上であることが必要であり、これによりプリント中に粉末を広げたり供給したりすることが容易になる。

エアロゾル化法と回転電極法を除くすべての方法で調製された粉末は非球状である。粉末の形状は非球状である。したがって、エアロゾル化法と回転電極法は、高品質の3Dプリント金属粉末を調製するための主な方法である。

パウダーフローとルースパッキング密度。パウダーフローは、印刷中のパウダーの広がりの均一性とパウダー供給プロセスの安定性に直接影響します。粉体の流動性は、粉体の形状、粒度分布、かさ密度に関係する。流動性は粉末の形態、粒度分布、嵩密度に関係する。

粉末粒子が大きいほど、粒度分布と粉末の密度が大きくなる。粉体粒子が大きいほど、粒子形状が規則的で、粒度組成に占める超微粉の割合が小さいほど、移動度が向上する。 粉体粒子が大きいほど、粒子形状が規則的で、粒度組成に占める超微粉の割合が小さいほど、移動度が向上する。粒子 密度は変わらず、相対密度が増加し、粉体の移動度が増加する。粒子 表面に水やガスなどが吸着すると、粉体の流動性が低下する。緩充填密度とは、粉体試料が所定の容器に自然に充填されたときの粉体の単位体積をいう。粉体の質量。一般に、粉末の粒度が粗いほど嵩密度は高くなる。粉末が粗いほど嵩密度は高くなる。ルース

見かけ密度が最終的な金属印刷製品の密度に及ぼす影響については、決定的な証拠はない。かさ密度が最終的な金属印刷製品の密度に及ぼす影響については、決定的な証拠はないが、かさ密度を高めると粉末の流動性が改善される可能性がある。

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