金属粉末材料の性能特性に関する研究——異なるレーザー粒度分布測定装置の偏差の分析

著者: 江蘇ウィラリ——ウェイ・ファン

金属粉末の粒子サイズの検出には通常、ミー散乱原理を使用して粒子の回折または散乱光の空間分布を通じて粒子サイズを分析するレーザー粒子サイズ分析装置が使用されます。粒子サイズ分析装置には多くのブランドがあるため、テスト結果は異なる場合があります。この記事では、現在主流のレーザー粒度分布測定装置であるDandong Better 9300stとMalvern 3000を比較します。選択された粉末の種類には、金型鋼18Ni300、CX、耐熱合金GH4169、GH3536、GH3625、およびAlベースの粉末AlSi10Mgが含まれます。主なテストは、印刷セクションの粉末15〜53umに対する2つのレーザー粒度分布測定装置の検出結果の違いです。

表1 機器の基本パラメータ

粉末マトリックス	マルバーン3000		丹東バクスター9000ST
粉末マトリックス	粒子屈折率	粒子吸収率	粒子屈折率	粒子吸収率
ニッキ	1.96	0.1	1.98	1
Fe系	2.9	0.1	2.86	1
Alベース	2.5	3.0	2.5	3

Malvern 3000レーザー粒度分布測定装置とDandong Biotech 9000STレーザー粒度分布測定装置の基本パラメータ設定を表1に示します。 2 つのデバイスの粒子屈折率設定はそれほど違いはありません。ニッケルベースと鉄ベースの粒子の吸収率は異なりますが、これら 2 つのマトリックス粉末の色は濃い灰色であるため、粒子吸収率の設定が 0.1 ～ 1 であれば許容範囲内であり、結果に大きな影響はありません。

図 1 異なるマトリックス粉末に対するマルバーンおよびバイオテック粒度分析装置のテスト結果。実験結果によると、Fe ベース、Ni ベース、および Al ベースの粉末に対する 2 つの装置の D(10) および D(50) テスト結果の偏差はあまり変わりませんが、D(90) の偏差値はマトリックスによって異なります。 Fe 系粉末の場合、2 つの装置の試験結果の偏差は約 3 です。Ni 系粉末の場合、2 つの装置の試験結果の偏差は約 2 です。Al 系粉末の場合、2 つの装置の試験結果の偏差は約 2 です。

さらに、粗粒子（D10 ≥ 75 μm）の検出に関する 2 つのデバイスの全体的な結果には大きな偏差があることがわかりました。これは、2 つのデバイスのサンプル注入構造が異なるためである可能性があります。 Malvern の注入ヘッドは分散液の中間層に位置し、Dandong Biotech の注入ヘッドは下層にあります。粒子径の粗い粉末を試験する場合、分散機はサンプルを均一に分散できず、層別化が生じます。粒子径の大きい粉末は底に沈み、粒子径の小さい粉末は中間または上部の空間に分散します。そのため、マルバーンはテストを行う際に、分析とテストのために中間層のサンプルを選択し、テスト結果が低く偏っていました。しかし、丹東バクスターは底部のサンプルを検査に選んでおり、粗い粒子が検査システムに入り込み、検査結果が上方に偏ってしまうことになります。

異なる設備と異なる試験環境は試験結果に影響を与えます。したがって、付加製造の応用と推進には、より多くの基礎研究と標準の確立が必要です。ウィラリ新材料は、高い理想を持つすべての人々と協力したいと考えています。