再生金属3D打印粉末的回收利用

来源：广西增材制造协会

研究人员正在研究最近发布的用于3D打印应用的原始和再生金属粉末的XPS、XRD和SEM表征中的金属粉末。回收利用仍然是3D打印领域的难题，且由于缺陷或其他结构问题而经常被丢弃。虽然显然需要尽可能多地重复使用材料，减少世界各地制造工艺的占地面积、质量、性能和功能也是关键。

SEM图像取自原始（左）和再循环（右）粉末

回收粉末的SEM图像（20m和10m变焦）表示细长颗粒，表面上的卫星、飞溅物、粘合颗粒和不规则形状的颗粒。

在这项研究中，作者使用原始原料和再生不锈钢316L进行选择性激光熔化工艺。研究人员使用X射线光电子能谱（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和流变学分析来表征两种粉末的表面和微观结构。除了检查和比较两种类型的粉末外，研究人员还考虑使用原始粉末作为添加剂，如果再生粉末需要进一步的机械强度。

为两者提供表征研究以确保它们是可再现的，SEM结果显示SLM过程后粉末略有不同，再循环粉末在表面上显示更多卫星，污染更多。在再循环粉末中也发现了粘合的颗粒，其中有一些变形的颗粒。

“在再生粉末中观察到了几个特征，例如细长颗粒、卫星表面，飞溅物，粘合颗粒和不规则形状的颗粒，”研究人员说。“总的来说，再生粉末的形态显示出微不足道的变化。然而，XPS表征可以更好地揭示粉末表面上各种元素的存在，特别是在回收粉末上。”

对原始（顶部）和再生（底部）粉末的XPS测量

原始粉末和再生粉末的XRD分析

每XPS测量的氧含量从27.04％增加到34.19％，摄取取决于粉末产量。碳从56％减少到45.55％，可能是由于表面上的金属氧化物的支配。研究人员指出，一些对氧具有更强电负性的金属粉末可能会扩散到粉末的外表面，从而在SLM过程中吸收氧气。

“表面存在重金属，如Ge（5.22％）和Sb（2.86％）也令人惊讶，正在进行进一步检查，”研究人员表示，他们建议在五个周期后将原始粉末与重复使用的粉末混合。

“SEM图像显示更多的卫星使用再生粉末，XPS测量显示金属氧化物的表面也略微增加。研究人员总结说，氧气在表面上的增量最多，从27.04％增加到34.19％。”

“XRD结果表明，与原始粉末相比，再生奥氏体不锈钢的相位没有变化。再循环粉末上没有额外的铁素体BCC峰，表明SLM工艺后的低污染和相变。”

随着材料研究在3D打印方面的不断发展，研究人员将重点放在金属上，从铜到钛再到金属聚合物。