Vaikuttaako pintakäsittely korroosionkestävyyteen?

Jos olet ostanut tai täsmentänyt3D-tulostus metallillaosia pitkäksi aikaa, olet todennäköisesti kokenut tämän: osat näyttävät täydellisiltä, ​​kun ne irtoavat koneesta, ne hyväksytään ensimmäisessä tarkastuksessa, ja sitten - viikkoa tai kuukautta myöhemmin - alkavat näkyä ruostepisteitä, kuoppia tai odottamatonta huononemista pellolla.

Olen istunut pöydän toisella puolella monien turhautuneiden insinöörien ja hankintapäälliköiden kanssa, jotka käyttivät paljon rahaa SLM 3D Printing Metaliin vain katsellakseen osien epäonnistuvan suola-spraytestauksessa tai todellisessa{2}}maailmassa. Yleisin kuulemani väärinkäsitys? "Se on ruostumatonta terästä -, sen ei pitäisi ruostua."

Tässä on totuus joltakulta, joka on nähnyt satoja näitä projekteja: pintakäsittely on usein vuosia kestävän osan ja kuukausissa epäonnistuvan osan välinen ero. sisäänSLM 3D-tulostus metallia, niin{0}}painettu pinta on suurin haavoittuvuus. Tänään vedän verhon taakse siitä, miksi näin tapahtuu ja mitä voit tehdä asialle.

SLM-3D-tulostusmetallin ainutlaatuinen pintamaantiede

Toisin kuin CNC-työstö, joka leikkaa materiaalin pois siististi, SLM rakentaa osia kerros kerrokselta jauheesta. Jokainen kerros sulatetaan laserilla, ja tuloksena on pinta täynnä osittain sulaneita jauhehiukkasia, kerrosviivoja ja mikroskooppisia laaksoja - klassinen "portaikkoefekti".

Tyypilliset-painetut Ra-arvot vaihtelevat välillä 8–25 μm, joskus korkeampia alaspäin olevilla pinnoilla. Se ei ole vain "karkea" -, se on maisema, jossa on pieniä rakoja ja irtonaisia ​​hiukkasia, jotka toimivat magneeteina kosteudelle, klorideille ja epäpuhtauksille. Nämä ominaisuudet tekevät teoreettisesti korroosiota{7}kestävästä seoksesta osan, joka syöpyy odotettua nopeammin.

Osittain sulaneet jauhehiukkaset ovat erityisen ongelmallisia. Ne luovat galvaanisia kennoja ja vangitsevat elektrolyyttejä kiihdyttäen paikallista korroosiota. Tästä syystä monet asiakkaat, jotka jättävät väliin oikean pinnan viimeistelyn, päätyvät ennenaikaiseen epäonnistumiseen jopa premium-jauheita käytettäessä.

Kuinka pinnan epätasaisuus laukaisee korroosiota

SLM-osien korroosio ilmenee yleensä kahdessa päämuodossa:

Rakokorroosio: Pienet raot ja laaksot vangitsevat pysähtyneen nesteen. Happitasot laskevat rakon sisällä, kun taas ympäröivä alue pysyy hapetettuna, jolloin syntyy syövyttävä akku, joka syö metallia.

Pistekorroosio: Yksittäinen syvä laakso tai upotettu hiukkanen tulee aloituspaikaksi. Kun passiivinen oksidikerros on rikottu, kuoppa kasvaa nopeasti, mikä usein johtaa rakenteelliseen vaurioitumiseen kauan ennen kuin muu osa osoittaa näkyviä vaurioita.

Mitä sileämpi pinta, sitä tasaisempi ja vakaampi on passiivinen oksidikerros (Cr2O3 ruostumattomalla teräksellä, TiO2 titaanilla). Karkeat pinnat rikkovat tämän kerroksen ja tarjoavat lukemattomia lähtökohtia hyökkäykselle.

Määrälliset tiedot(todelliset-testien keskiarvot):

Korkeampi pistelyöntipotentiaali=paljon parempi vastus. Tiedot eivät valehtele - pinnan viimeistely voi parantaa korroosion suorituskykyä suuruusluokkaa.

Kaikki metalliseokset eivät reagoi samalla tavalla

316L Stainless Steel Yleisin valinta metallien tukkumyyntiin 3D-tulostuspalveluihin syövyttävissä ympäristöissä. Se on vahvasti riippuvainen kromi-rikasta passiivikerrosta. As-printed 316L on erityisen herkkä, koska nopea sulaminen ja jäähtyminen voivat aiheuttaa mikro-segregaatiota ja pintaoksideja. Asianmukainen sähkökiillotus ei vain tasoita pintaa, vaan rikastaa merkittävästi pinnan kromipitoisuutta, mikä parantaa suorituskykyä dramaattisesti.

Titaani (Ti-6Al-4V) Luonnollisesti erinomainen korroosionkestävyys vakaan TiO₂-kerroksen ansiosta. Painettu titaani sisältää kuitenkin edelleen alfakoteloa ja löysästi kiinnittyneitä hiukkasia, jotka on poistettava. Meri- tai kemiallisissa sovelluksissa jopa titaani hyötyy kohdistetusta pintakäsittelystä.

Nikkeli{0}}pohjaiset superseokset (IN718, IN625) Käytetään korkeissa-lämpötiloissa ja erittäin syövyttävissä ympäristöissä. Ne ovat anteeksiantavampia kuin ruostumaton teräs, mutta kärsivät silti pintaoksideista ja alkuaineiden erottelusta. Lämpökäsittelystä + viimeistelystä ei- voida neuvotella pitkän-keston vuoksi.

Hyvä mukautetun SLM-3D-tulostuspalveluntarjoaja ymmärtää nämä erot ja räätälöi sekä tulostusparametrit että jälkikäsittelyn{1}} niiden mukaan.

Tärkeitä pintakäsittelyjä korroosion estämiseksi

Tässä on mikä käytännössä toimii:

Mekaaninen kiillotus ja hiekkapuhallus Hyvä ensimmäinen askel irtojauheen poistamiseen ja karkeuden vähentämiseen. Ei yksin riitä ankariin ympäristöihin.

Sähkökiillotus Kultastandardi monimutkaisille SLM-osille. Se poistaa piikit, purseet ja parantaa passiivista kerrosta samanaikaisesti. Erinomainen sisäisille kanaville, joihin muut menetelmät eivät pääse.

Kemiallinen passivointi Vahvistaa entisestään suojaavaa oksidikalvoa tasoituksen jälkeen.

Lämpökäsittely Usein unohdetaan korroosiotyökaluna, mutta jännityksenpoistohehkutus vähentää jäännösjännityksen aiheuttamia mikro{0}}galvaanisia soluja.

Paras teollisuusmetallien 3D-tulostustehdas integroi nämä vaiheet validoituun prosessikulkuun sen sijaan, että käsittäisi niitä lisäosina.

Tosi{0}}maailman skenaariot

Marine Industry Offshore-anturien kotelot ja venttiilit painettu 316L. Koska-painetut osat epäonnistuivat suola-suihkutestauksessa alle 100 tunnissa. Sähkökiillotuksen + passivoinnin jälkeen sama malli ylitti 1000 tuntia minimaalisella pistesyötöllä.

Lääketieteelliset implantit Karkeita pintoja käytetään tarkoituksella luun{0}}kosketusalueilla osseointegraatioon, mutta kaikkien muiden pintojen on oltava sileitä. Huono viimeistely johtaa ionien vapautumiseen ja tulehdukseen.

Chemical Processing Acid{0}}käsittelyjärjestelmät. Sileät sisäpinnat ovat välttämättömiä - pienetkin kuopat voivat aiheuttaa vuotoja ja katastrofaalisia vaurioita.

Kustannusten vertailu: Jälki{0}}käsittely vs. osan vaihto

Viimeistely saattaa lisätä osan hintaan 20–40 %, mutta sen väliin jättäminen maksaa usein 5–10 kertaa enemmän, kun otetaan huomioon testausvirheet, kenttien vaihdot, seisokit ja mahdollinen vastuu. Eräs merialan asiakas alensi vuotuista vaihtoastettaan 65 % otettuaan käyttöön asianmukaiset pintaprotokollat.

Usein kysytyt kysymykset

Voinko käyttää 3D-tulostettuja metalliosia merivedessä ilman kiillotusta?

Yleensä ei. Jopa titaani hyötyy kunnollisesta viimeistelystä-pitkän aikavälin merelle altistuessa.

Parantaako tai huonontaako hiekkapuhallus korroosionkestävyyttä?

Se auttaa{0}}ennakkovaiheessa poistamalla irtonaiset hiukkaset, mutta se ei yleensä yksin riitä. Sen jälkeen on suoritettava kiillotus tai passivointi.

Mikä on ihanteellinen Ra-arvo korroosionkestävälle-316L-osalle?

Ra 0,2–0,4 μm useimpiin aggressiivisiin ympäristöihin. Alle 0,8 μm on hyvän suorituskyvyn yleinen minimi.

Miksi 3D-tulostetuissa osissani on "ruostepisteitä", vaikka ne olisivat valmistettu titaanista?

Yleensä johtuu pintakontaminaatiosta, upotetusta jauheesta tai alfakotelosta. Asianmukainen puhdistus ja syövytys ratkaisevat tämän.

Pintakäsittely SLM 3D-tulostuksessa Metalli ei ole kosmeettinen lisä -, se on yksi tärkeimmistä tekijöistä, jotka määrittävät todellisen-kestävyyden. Ero vuosia luotettavasti toimivan ja ennenaikaisesti rikkoutuneen osan välillä johtuu usein siitä, kuinka hyvin pinta on esikäsitelty.

Jos hankit metallin 3D-tulostuspalveluita tukkukaupasta tai työskentelet teollisuusmetallien 3D-tulostustehtaan kanssa, ota pinnan viimeistelystä osa keskustelua alusta alkaen. Kysy heidän prosessinkulkustaan, validointitiedoistaan ​​ja kokemuksistaan ​​ympäristöstäsi.

Oikea metallinen 3D-tulostusvalmistaja ei vain tulosta osiasi -, vaan toimittaa osia, jotka todella selviävät olosuhteista, jotka heille asetetaan.

Tarvitsetko apua nykyisen toimittajasi arvioinnissa tai pintakäsittelyn optimoinnissa seuraavaa projektia varten? Ota rohkeasti yhteyttä. Kun olen nähnyt satoja tällaisia ​​tapauksia, huomaan yleensä piilotetut riskit melko nopeasti - ja mikä tärkeintä, näytän sinulle, kuinka ne korjataan ennen kuin niistä tulee kalliita ongelmia.