積層造形に使用する場合、これら2つの方法は中空粉末率の金属粉末検出に適しています。

出典：バイエルンテスト

金属粉末は、その物理的特性により、多くの付加製造プロセスで使用される原材料となっています。 3D プリンティングとしても知られる付加製造は、産業革命 4.0 の象徴的なテクノロジーとして知られています。積層造形では通常、金属粉末を原料として、3Dモデルを設計図として使用します。印刷装置による処理を経て、高度にカスタマイズされた物理的な製品が最終的に製造されます。したがって、金属粉末の性能は、積層造形の最終製品に決定的な影響を及ぼします。現在、積層造形で使用される金属粉末加工技術は、主に球状化、噴霧化、回転電極などです。これらの加工方法は主流の技術ですが、製造プロセスでは常に避けられない気孔欠陥があります。このような欠陥のある粉末は中空粉末と呼ばれます。中空粉率とは、粉体粒子の総数に対する中空粉の割合を指します。

実際、金属粉末の性能を示す技術指標は、粒子サイズ、比表面積、ゆるい密度、タップ密度、流動性など、数多くあります。もちろん、中国には積層造形に使用される金属粉末に関する特別な規格もあります。この規格は、GB/T 39251-2020「積層造形用金属粉末の性能特性評価方法」です。この規格は、金属粉末のいくつかの主要な指標の試験方法を規定しています。中空麺を検出する主な方法は、金属組織学的方法と工業用CTスキャン法です。この2つの方法は常に中空麺率を検出するための最適なソリューションでしたが、標準ではこれら2つの方法が詳細に紹介されておらず、特に金属組織学的検出を代表する顕微鏡法は、非常に短い段落でのみ紹介されています。同様の実験手順と判断原則を補足する必要があります。

中空粉末率の検出を重視する理由は、気孔欠陥を表す中空粉末が、引張強度や降伏強度など、最終的な積層造形製品の重要な性能指標に直接影響を与えるためです。また、中空粉末率が高すぎると、製品の疲労寿命の低下に直接つながります。中空麺の割合とサイズは完成品の性能と寿命に直接影響するため、中空麺を効果的に管理して品質を確保する必要があります。金属粉末中空粉末を検出する主な方法は顕微鏡検査と産業用コンピューター断層撮影（CT）であるため、BYNのエンジニアはこれら2つの方法を詳しく紹介する必要があると考えています。

1. 顕微鏡法による中空粉の検出と中空粉率の検出<br /> 顕微鏡法は、金属組織学的検出法とも呼ばれ、主に金属組織学的マウント法を使用して金属粉末をマウントおよび研磨して粉末金属組織学的サンプルを取得し、次に光学顕微鏡または走査型電子顕微鏡-後方散乱電子イメージングを使用して粉末粒子の断面画像を観察し、画像内の粉末粒子の総数と中空粉末粒子の数を数え、粉末サンプルのバッチの中空粉末率を計算します。

手順<br /> まず、金属粉末と取り付け材料をよく混ぜます。次に、粉末混合物を熱間マウント法または冷間マウント法によって粉末金属組織サンプルに調製します。次に、金属組織サンプルを研磨します。サンプルの研磨量は 0.5 mm 以上で、粉末粒子の金属光沢が肉眼で確認できる必要があります。研磨後、サンプルを洗浄して乾燥させます。次に、光学顕微鏡（GB/T 13298）または走査型電子顕微鏡（GB/T 16594）を使用して粉末金属組織サンプルを観察します。異なる粒子サイズの粉末の推奨画像倍率に従って、サンプルの研磨面のさまざまな位置で粒子断面画像を観察し、写真を撮影します。

判断の原則
1. 断面が灰白色の粒子は金属粉末粒子と判断される。
2. 断面がオフホワイトの粒子には閉じたまたは半閉じた暗い部分があり、中空の粉末粒子として識別されます。
3.顕微鏡法の特性上、最大断面サイズが5μm以下で中空芯のない粒子は粉末粒子の総数に含まれません。
4. すべての粉末粒子については、中空である限り、中空粉末粒子の数にカウントされます。中空でない粒子については、画像の端に位置し、断面全体を示すことができない粒子は、粉末粒子の総数にカウントされません。
5. 凝集した「サテライトパウダー」については、粒子が互いに埋め込まれていない場合は別々にカウントし、粒子が互いに埋め込まれている場合は1つの粒子として判断します。
6. 研削・研磨中に破損した不完全な粒子は1つの粒子として判断されます。
7. 画像解析ソフトウェアを使用して画像内の粒子の数をカウントすることができ、中空粉末粒子の数は画像解析ソフトウェアと手動統計の組み合わせを使用してカウントされます。
8. 計数される粉末粒子の総数は、3,000 個（粒子または個数）以上、またはサプライヤーとバイヤーの両者が合意した数にすることが推奨されます。

顕微鏡を使用して中空粉末率を検出する場合、粉末金属組織サンプルの調製に熱間マウント法と冷間マウント法のどちらを使用しても違いはないことに留意する必要があります。金属粉末粒子には、不完全な粒子、極小サイズの粒子、「衛星粉末」粒子など、さまざまな形状があり、それらはすべて明確に識別して数える必要があります。粒子サイズが 5μm 以下の場合、統計は必要ありませんが、中空粒子が観察される場合はカウントが必要です。観察する粉末粒子の総数は 3000 個以上であることが推奨されます。

2. 産業用コンピュータ断層撮影（CT）
CT法は、主に工業用コンピューター断層撮影（CT）システムを使用して金属粉末の断層スキャンを実行し、粉末の2次元断層画像を取得し、3次元再構成ソフトウェアを使用して粉末粒子の3次元立体画像を再構成します。2次元または3次元画像内の粉末粒子の総数と中空粉末粒子の数をカウントし、粉末サンプルのバッチの中空粉末率を計算します。

ステップ
1. 金属粉末の粒子サイズに応じて、適切な試験管の仕様と固定具を選択し、粉末サンプルを試験管に入れ、試験管の両端を密封し、充填後に粉末を適切に振動させます。
2. 試験管をターンテーブルの中央に置き、垂直に固定し、試験管を水平方向に 360° 回転させて、サンプルが検出視野内にあることを確認します。
3. 2次元断層画像の最適なグレースケール値の範囲は、X線源の電流と電圧を調整することで得られます。コントラストを高めるには、低電圧と高電流を使用することをお勧めします。画像の鮮明さを確保しながら、最大倍率を選択する必要があります。
4.試験管の中央部をスキャンして、粉末粒子の2次元断層画像を取得します。再構成ソフトウェアを使用して、2次元断層画像を3次元画像情報に再構成し、画像を対比することができます。
明るさの調整、空気などの不要な物質の除去などにより、観察しやすい画像になります。
5. 解析ソフトウェアを使用して、粉末サンプルの2次元または3次元画像内の粉末粒子と中空粉末粒子の数を数えます。工業用コンピューター断層撮影（CT）法の特性により、中空部分の最大サイズが10μm以下の粒子は中空粉末粒子の数に含まれません。必要に応じて、2次元画像解析または3次元画像解析を選択できます。
6. 計数される粉末粒子の総数は、20,000 個（粒子または個数）以上、またはサプライヤーとバイヤーの両者が合意した数にすることが推奨されます。

2D画像解析
1. 2D 画像スライスをスキャンする場合、スライスの厚さは粉末粒子の最大直径よりも大きくする必要があります。
2. 装置の画像解析ソフトウェアを使用して、サンプル内のすべての中空粉末粒子を自動的に識別します。
3. 粒子および中空粉末粒子の総数は、顕微鏡法に従ってカウントするものとする。

3D画像解析
1. カウントする前に、ウォーターシェッドアルゴリズムを使用して付着した粉末粒子を分離し、粒子の数を個別にカウントします。異なる色は独立した粒子を表します。
2. 統計前に CT スライスによって生じた不完全な粒子を除去します。
3. 粒子内部に閉じた暗い領域が現れます。これは中空の粒子です。

工業用コンピューター断層撮影（CT）法を使用する場合、以下の点に注意する必要があります：異なるメーカーの機器モデルとソフトウェア操作は異なる場合があります。もちろん、上記の操作プロセスは一般的な方法です。実際の試験では、試験機器や設備の能力に応じてサンプルを準備し、適切な試験管の仕様を選択する必要があります。 CT装置の検出解像度は通常3μm以下に達しますが、粉末粒子の場合、中空部のサイズが約10μm未満になると、明確に区別することが一般的に不可能になります。そのため、中空部の最大サイズが≤10μmの粒子の場合、中空の粉末粒子の数はカウントされませんが、粉末粒子の総数にはカウントされます。観察する粉末粒子の総数は 2000 個以上であることが推奨されます。

上記は、積層造形で使用される金属粉末の中空粉末率を検出する2つの方法です。顕微鏡法は操作が簡単でコストも低いが、サンプル調製により得られる中空粉末粒子の断面がランダムであり、人為的な操作ミスの影響を受けやすいという欠点がある。工業用コンピューター断層撮影（CT）法は、設備、人員、環境に対する要件が高いため、通常は専門の第三者に検査を委託する必要があります。そのため、検査コストが高く、時間がかかりますが、1回の検査で検出される粉末の量が多く、統計も優れています。したがって、製品の状況と実際のニーズに応じて、適切な中空粉末率検出方法を選択できます。

積層造形に使用する場合、これら2つの方法は中空粉末率の金属粉末検出に適しています。

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