摩擦电充电法快速检测3D打印金属粉末表面氧化——AlSi10Mg/316L/Ti6Al4V适用性验证

2026-08-04 Applied Sciences (MDPI) 5 8
quality_control_method positive ["McGill University" Track
摩擦电充电法快速检测3D打印金属粉末表面氧化——AlSi10Mg/316L/Ti6Al4V适用性验证

2026年8月4日,麦吉尔大学REGAL铝研究中心在《Applied Sciences》发表研究,验证摩擦电充电(GranuCharge)可作为一种快速、低成本的金属粉末表面氧化筛查方法。研究对AlSi10Mg、316L不锈钢和Ti6Al4V三种LPBF常用粉末进行100°C和300°C空气烘烤加速氧化处理,以XPS深度剖析、Auger参数、漫反射光谱和功函数测量作为参照基准,对比摩擦电充电响应的变化。

实验结果显示:AlSi10Mg在300°C烘烤后功函数从4.34 eV升至4.92 eV,摩擦电n指数从0.91升至1.38,对应表面氧化物从AlO(OH)向γ-Al₂O₃转变;316L表面氧浓度从49.92 at.%增至54.87 at.%,功函数从5.74 eV降至5.28 eV,Cr(OH)₃向Cr₂O₃的转化降低了电荷积累;Ti6Al4V的变化幅度最小,与金红石型TiO₂特征演变相关。粒子粒径分布和形貌在所有条件下基本不变,确认响应变化来源于表面化学而非物理改变。

相比XPS和Auger光谱等昂贵且耗时的表面分析技术,摩擦电充电设备成本低、操作简单、检测速度快,可用于粉末入库检验、循环使用前后的氧化状态快速评估等场景。但该方法为间接测量,需与已有标准方法进行交叉验证后方可作为质量控制判据。

对粉末采购商的价值:①为航空/医疗等高要求场景提供低成本的粉末批次间氧化状态快速筛查手段,无需每批送检实验室;②可在粉末循环使用过程中监控氧化累积程度,辅助制定粉末更换策略;③目前处于实验室验证阶段,距离商业化部署需设备厂商配套开发专用检测仪器。

原文链接: 查看原文