水雾化SUS316L不锈钢金属粉末、等离子体球化处理的粉末中粉末的圆度检测方案(图像粒度粒形)

n No.Q127用户服务热线电话： 800-810-0439第一版发行行：2021年1月400-650-0439 金属3D打印机用粉末的质量评估：动态图像分析方法用于粒形分析 金属3D打印机用金属粉的特性和均匀性会影响成形品的质量。颗粒的球度是颗粒特性之一，颗粒越接近球形，流动性越好，贴合越紧密。另一方面，如果存在形状不规则的颗粒，则可能导致成形品缺陷、机械特性不良、表面外观不良等问题。 数十um量级的粉末形状评估一般使用扫描电子显微镜(SEM)，但是由于 SEM 观察视野小，存在测量时间长，无法确保足够的测量数量等问题。与之相比，动态图像分析(DIA)方法可以在短时间内定量获得大量的颗粒图像和定量信息，因此适用于形状的快速评估。 岛津iSpectTMDIA-10 动态颗粒图像分析系统(图1)是一种依据动态图像分析方法，获取液体样品中的颗粒图像，测量粒径分布、颗粒浓度和形状检测的仪器。采用很少遗漏的光学系统(图像采集效率90%以上)，可以几分钟之内分析数数个颗粒。 本文介绍使用 iSpectDIA-10 评估球化处理前后的 SUS316L粉末的圆度的案例。 H.Maeda 图1动态颗粒图像分析系统 iSpectTMDIA-10 样品和方法 试样使用的是水雾化SUS316L不锈钢金属粉末(以下简称“原料粉末”)及对原料粉末进行等离子体球化处理的粉末(以下简称”球化处理后”)。测量条件如表1所示。 表1测量条件(iSpectDIA-10) 帧速率 ： 8 frame/sec 效率 ： 97% 样品量 ： 50 uL 阈值 ： 110 流速 0.1 mL/min 测量结果 以球化处理后粉末为例，图2显示了按圆度大小排列的颗粒图像。随着颗粒的圆度减小，可以看出颗粒的总体形状由圆形变为接近椭圆形，随着不规则颗粒轮廓的增加，表现出更多的凹凸特征。 1.0 Area based diameter (um)(a) Scatter diagram (x-axis： area based diameter， y-axis： circularity)100 图3原料粉末圆度散点图和直方图 图3和图4分别显示了原料粉末和球化后粉末的散点图(x轴：基于面积的直径，y轴：圆度)和圆度直方图，图5显示了球化处理前后样品的圆度平均值。 从圆度的散点图和直方图可以看出，在原料粉末测试条件下，圆度在0.7~1之间分布较广，但球化处理后，圆度大于等于0.95的颗粒比例有所增加。原料粉末的圆度平均值为 0.860，球化处理后粉末的圆度平均值为0.913，表明可以对球化处理的效果进行定量评价。 结论 利用 iSpect DIA-10动态颗粒图像分析系统，通过获取颗粒图像和测量球化前后 SUS316L粉末的圆度，并对球化处理的效果进行定量评价。由于动态图像分析方法可以在短时间内对统计上显著数量的颗粒进行形状分析，因此 iSpect DIA-10 是金属3D打印机用粉末质量控制中评估颗粒特性的有效工具。 ( <参考文献> ) 1) H. Itagaki et al.， "Spherical particles with and without attached ( nanoparticles formed by DC-arc spheroidization of irregularly shapedstainless-steel powder" Japanese Journal of Applied Ph y sics， 59 (2020) ) <鸣谢> 本文制作之际，获得了国立研究开发法人产业技术综合研究所层压加工系统研究组板垣宏知先生的大力协助。在此深表谢意。 (a) Scatter diagram (x-axis： area based diameter， y-axis： circularity) Circularity 图4球化处理后粉末圆度散点图和直方图 图5圆度(平均值)的测量结果 金属3D打机用金属粉的特性和均匀性会影响成形品的质量。颗粒的球度是颗粒特性之一，颗粒越接近球形，流动性越好，贴合越紧密。另一方面，如果存在形状不规则的颗粒，则可能导致成形品缺陷、机械特性不良、表面外观不良等问题。数十μm量级的粉末形状评估一般使用扫描电子显微镜（SEM），但是由于SEM观察视野小，存在测量时间长，无法确保足够的测量数量等问题。与之相比，动态图像分析（DIA）方法可以在短时间内定量获得大量的颗粒图像和定量信息，因此适用于形状的快速评估。岛津iSpect™DIA-10动态颗粒图像分析系统（图1）是一种依据动态图像分析方法，获取液体样品中的颗粒图像，测量粒径分布、颗粒浓度和形状检测的仪器。采用很少遗漏的光学系统（图像采集效率90%以上），可以几分钟之内分析数万个颗粒。本文介绍使用iSpectDIA-10评估球化处理前后的SUS316L粉末的圆度的案例。