Willari: 金属 3D プリント粉末の水分含有量に影響を与える要因

2020年9月、南極熊は国内の金属3Dプリント粉末材料メーカーである江蘇省ウェラリを訪問しました。徐鉱業グループの子会社であるこの会社は、金属粉の品質試験と管理に厳しい要求をしており、その製品は顧客に好評で、今年の売上は大幅に増加していることがわかりました。

△工場内見学

△大量の3Dプリント用金属粉末が出荷待ち

以下は、江蘇省ウェラリ社のエンジニアである Wei Fang 氏による詳細な要約です。金属 3D プリント粉末の水分含有量に影響を与える要因。

著者: ウェイ・ファン (江蘇ウィラリ)

流動性は、3D プリント用金属粉末の重要な指標の 1 つです。粉末の流動性に影響を与える要因には、主に粉末の形態、粒度分布、水分含有量などがあります。水分含有量は主に外部環境の影響を受けます。したがって、さまざまな環境条件下での粉末の水分含有量の変化を理解することは、粉末の輸送と保管にとって大きな指針となります。
1. 粉末の粒度分布が水分含有量に与える影響<br /> 同じ環境下で、異なる粒子サイズ（14〜34μm、15〜45μm、15〜53μm、20〜60μm）の粉末の水分含有量をテストしました（図1を参照）。図から、粉末の粒子サイズが大きくなるにつれて、粉末内の水分含有量が増加し続けることがわかります。これは、粒子サイズが小さいほど、比表面積が大きくなるためです。また、粒子サイズが小さいほど、粉末同士が吸着して凝集体を形成しやすくなります。凝集力が大きいほど、粉末が密集したスタックを形成しやすくなり、吸着される水分量が多くなります。
図 1: 異なるサイズの粒子の水分含有量2. 空気接触時間が水分含有量に与える影響<br /> 粉末を開封した後の空気接触時間が粉末の水分含有量に与える影響を調べるため。分解した粉末を大気環境に置いて、1時間、4時間、8時間、12時間、24時間、48時間という異なる時間で粉末の水分含有量を測定しました。図2からわかるように、粉末が空気にさらされる時間が長くなるにつれて、粉末の水分含有量は減少し続けます。時間が4時間を超えると、粉末は完全に水にさらされるため、水分含有量に明らかな変化はありません。流動性試験により、粉末は空気と1時間接触した後は流動性が向上し、8時間接触した後は叩く必要があり、12時間接触した後は粉末の流れが中断する現象が見られることが分かりました。つまり、粉末は開封後 12 時間以上空気にさらさないでください。
図2 粉末と空気の接触時間が水分含有量に与える影響3. 空気湿度が水分含有量に与える影響<br /> 粉末を異なる湿度環境に置き、粉末の水分含有量を測定しました。湿度はそれぞれ 30%、40%、50%、60%、70% でした。図3は、異なる湿度環境下における粉末の水分含有量を示しています。図からわかるように、周囲の湿度が上昇するにつれて、粉末の水分含有量は増加し続けます。周囲の湿度が50％を超えると、粉末の水分含有量に明らかな変化はありません。流動性テストにより、周囲の湿度が 50% 未満の場合は粉末の流動性が良くなり、周囲の湿度が 50% を超えると粉末が遮断されることがわかります。このことから、粉末保管環境の湿度は 50% を超えてはならないことがわかります。
図 3 異なる空気湿度が水分含有量に与える影響まとめると、金属粉末の流動性が良好であることを保証するには、開封後の空気との接触時間が 12 時間を超えてはならず、保管環境の湿度が 50% を超えてはなりません。
△南極クマは、ウィラリの金属粉末工場で、一時的に保管されていた材料が密封袋に完全に密封されていることに気づきました。

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