구리 분말의 레이저 흡광도에 영향을 미치는 요인.
1. 입자 크기의 영향
다른 레이저에 대한 순수 구리 분말의 세 가지 다른 입자 크기 분포의 반사율은 아래 그림에 나와 있으며, 이는 레이저용 구리 분말의 반사율이 파장, 특히 550nm 이상의 파장 대역에서 구리 분말의 반사율에 따라 증가함을 보여줍니다. 1046nm IR 레이저의 우수한 열 발생에도 불구하고 SLM으로 구리 부품을 형성하기가 더 어려운 주된 이유입니다. 1064nm 파장 레이저의 흡수는 {{5 }} µm, 15-53 µm 범위에서 22%, 5-35 µm 범위에서 39.4%
그림. 1064nm에서 레이저 및 레이저 반사율의 다른 파장에 대한 3가지 입자 크기 분포를 가진 순수 구리 분말의 반사율
금속 분말의 레이저 흡수율은 분말 재료 자체의 특성 외에도 분말의 색상, 온도, 입자 표면 품질, 레이저 입사각 및 기타 요인에 의해 다양한 요인의 영향을 받습니다. 분말 입자 사이의 구리 분말 색상 및 레이저 반사에 의한 입자 크기 변화 변화, 분말 입자가 작을수록 분말 색상이 짙어 질수록 특정 범위에서 분말 입자 크기가 작을수록 1064nm 파장의 흡수율이 높아짐 레이저. 금속 분말의 입자 크기가 작을수록 레이저가 분말 사이에서 더 많이 반사되어 간접적으로 레이저에 대한 분말의 흡수율을 증가시킵니다.
2. 합금화의 효과
Cu{0}}.8 wt% Cr 분말의 레이저 반사율을 테스트하고 순수 구리 분말의 레이저 흡수와 비교했습니다. 1064 nm에서 Cu-0.8wt% Cr 분말의 레이저 반사율은 69.5%로 동일한 입자 크기 분포를 가진 순수 구리 분말의 레이저 반사율보다 낮지만 -0.8wt% Cr 분말의 레이저 반사율보다는 여전히 높습니다. {7}}음 순수 구리 분말, 아래 그림과 같습니다. Cr은 Cu에 비해 광 흡수 값이 더 높고 Cu 격자 왜곡에서 Cr 원소의 고용체도 레이저 흡수율에 영향을 미치므로 15-53um의 동일한 입자 크기 범위에서 0.8wt% Cr 원소를 추가할 때 Cu{11}}.8wt% Cr 분말의 레이저 흡수율은 1064nm에서 순수한 Cu 분말의 레이저 흡수율보다 더 큽니다. Cu{14}}.8wt% Cr 분말은 1064nm에서 레이저 흡수율은 30.5%이고 15-53um 순수 구리 분말의 경우 값은 22%입니다.
다양한 파장에서 Cu{0}}.8wt% Cr의 레이저 반사율 및 1064nm에서 레이저 흡수
3. 표면 개질 효과
Nano TiC는 입자 크기가 작고 비표면적이 크며 표면 활성이 높은 흑색 점성 분말이며 일반적으로 재료 특성을 개선하기 위해 강화상으로 금속 매트릭스에 첨가됩니다. 1064nm에서 레이저 흡수율은 여전히 96.7%로 높습니다. 나노 TiC의 표면 개질에 의해 구리 및 구리 합금 분말의 레이저 흡수율이 향상됩니다.
1064 nm에서 레이저의 다른 파장에 대한 nano-TiC의 반사율
나노-TiC는 볼 밀링에 의해 구리 분말의 표면에 코팅되었고, 0.05%, 0.1%, 0.2%, { {9}}.3%, 0.4% 질량 분율의 nano-TiC를 입자 크기 분포가 있는 3가지 종류의 순수 구리 분말에 첨가하고 각 분말의 레이저 반사율을 UV{12}}Plus UV 분광광도계로 테스트했습니다. 아래 그림에서 nano-TiC의 첨가는 순동 분말의 레이저 반사율을 현저히 감소시키는 것을 알 수 있으며, 일정한 기울기 감소에서 nano-TiC의 함량이 증가함에 따라 레이저 반사율은 점점 작아지는 것을 알 수 있다. 나노크기의 TiC를 구리분말 표면에 균일하게 코팅하여 구리분말 본래의 금속광택을 덮고 있으며, 나노TiC 자체에 의한 레이저의 높은 흡수율과 더불어 구리 분말.
다른 파장의 레이저 광에 추가된 나노 TiC의 질량 분율이 다른 세 가지 순수 구리 분말의 반사율. (a:5-35음, b:15-53음, c:40-160음)
4. 합금화 및 표면개질 효과
다양한 파장에서 첨가된 나노-TiC의 질량 분율이 다른 Cu{0}}.8wt% Cr 분말의 레이저 반사율은 아래와 같습니다. 파장이 같을 때 첨가되는 nano-TiC의 질량 분율이 증가함에 따라 구리 분말의 레이저 반사율은 감소하고, 첨가되는 nano-TiC의 질량 분율이 0.4wt%일 때 분말의 레이저 흡수는 67.3%이다. 표면 합금과 표면 개질이 여전히 분말의 레이저 흡수율을 효과적으로 감소시킬 수 있다는 테스트 결과는 합금 분말의 레이저 흡수율을 향상시키는 아이디어를 제공합니다.
다양한 파장의 레이저 광에 추가된 TiC의 질량 분율이 다른 Cu{0}}.8wt% Cr 분말의 반사율
5. 산화처리
3개의 순수 구리 분말과 Cu{0}}.8wt% Cr 합금 분말의 레이저 반사율을 50도, 150도, 250도, 350도로 가열하고 커런덤 도가니에서 5분 동안 유지하고 실온(RT ) 및 산화 처리 후 등. 레이저 반사율은 다음과 같습니다. 3개의 순동 분말의 50도, 150도 조건에서 5분간 유지한 레이저 흡광도는 미산화 분말의 레이저 흡광도에 비해 변화가 적다. 온도를 250도까지 올려 5분간 유지하면 분말의 레이저 반사율이 크게 감소하여 350도에서 최대값에 도달하여 5분간 유지하였다. 3가지 순수 구리 분말의 레이저 흡수율은 350도에서 5-35um, 15-53um 및 40-160um에 대해 각각 61.7%, 68.3% 및 64.8%였으며 5분 동안 유지되었습니다. . Cu{25}}.8wt% Cr 분말의 레이저 흡수율은 50도 및 150도에서 산화 후 각각 30.5%에서 41.2% 및 42.3%로 증가했으며 250도에서 산화 후 76.9% 및 77.4%로 증가했습니다. 동일한 입도 분포를 갖는 순동 분말과 비교하여 각각 350도 및 350도.
50도 , 150도 , 250도 , 350도에서 각각 5분 동안 유지한 다양한 분말에 대한 다양한 파장에서의 레이저 반사율(a:5-35um, b:15-53um, c:40-160 음, d: Cu-0.8wt% Cr)
결론
금속 분말의 레이저 흡수율을 향상시키는 방법에는 여러 가지가 있지만 분말의 레이저 흡수율 개선을 기반으로 성형 부품의 품질을 보장할 수 있는지 여부는 실험을 통해 검증해야 합니다. 예를 들어, 분말 입자 크기가 작을수록 레이저 흡수율이 높지만 금속 분말 입자 크기가 작을수록 좋은 것은 아닙니다. 선택한 레이저 용융 장비는 특정 두께의 부설 분말, 분말 입자 크기이기 때문에 장비의 최소 두께보다 작으면 분말을 제대로 놓을 수 없으므로 적절한 입자 크기는 레이저 흡수율을 볼 수 있을 뿐만 아니라; 합금 및 표면 개질 방법의 경우 기존 구리 합금은 성숙한 시스템을 가지고 있으며 미량 원소의 첨가가 성형 부품의 품질에 미치는 영향은 실험적 검증이 필요합니다. 표면 산화 방법은 레이저에 대한 구리 분말의 반사율을 효과적으로 감소시키지만 금속 적층 제조 분말의 경우 분말의 산소 함량이 낮을수록 표면 활성이 작을수록 용융 효과가 우수하고 성형 밀도가 높아집니다. 산소 함량이 증가하면 분말의 레이저 반사율이 감소하지만 분말 산소 함량은 합리적인 범위 내에서 제어되어야 합니다.
참고 문헌: "구리 및 구리 합금 분말의 레이저 흡수율 및 선택 영역 레이저 용융 및 성형에 관한 연구", Shen Jibiao, Kunming University of Science and Technology
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