Определение азота, кислорода, водорода в материалах аддитивного производства с помощью анализатора G8 Galileo от компании Bruker
Аддитивное производство (AП), также называемое 3D-печатью, ‒ это термин, описывающий процесс соединения определенных материалов для создания объектов из данных 3D-модели, обычно слой за слоем, в отличие от субтрактивных методов производства. Процесс аддитивного производства обеспечивает высокую степень геометрической свободы и, таким образом, является экономически эффективным способом производства очень сложных конструкций даже для небольших объемов производства.
Наиболее распространенным методом, используемым в аддитивном производстве, является селективное лазерное плавление в порошковом слое, которое имеет те же проблемы, что и сварка, особенно когда речь идет о легких элементах, таких как кислород и водород. Но необходимо контролировать не только сам процесс аддитивного производства, изготовление, хранение и переработка порошка также играют важную роль, когда речь идет о контроле качества, оптимизации процесса и снижении затрат. Таким образом, элементный анализ основных и микроэлементов, а также анализ легких элементов (CS/ONH/Ar) необходимы для оценки качества порошка или печатной/готовой продукции. Количество аргона или азота может сказать, использовался ли какой-либо из этих газов для распыления порошка. Кислород и водород могут быть добавлены, например, при неправильном хранении (изменение влажности) и могут ухудшить механические свойства печатного продукта. Количество серы в порошке и печатной продукции также может оказывать негативное влияние на свойства материала, тогда как углерод используется в качестве легирующего элемента для стальных порошков, а также может добавляться при распылении связующего. Эти легкие элементы (CS/ONH/Ar) могут быть проанализированы либо с помощью метода сжигания для CS, либо путем синтеза инертного газа для ONH/Ar. Основные и второстепенные легирующие элементы можно контролировать с помощью рентгенофлуоресцентного анализа от ppm до 100%.
В матрицах из более тяжелых металлов (например, на основе Fe и Ni) концентрации и глубина поглощения этих легких элементов слишком малы. Водород вообще нельзя определить с помощью РФА. Таким образом, синтез в инертном газе можно использовать в качестве второго дополнительного метода помимо анализа горения/плавления (CS/ONH).
G8 GALILEO, G6 LEONARDO, G4 ICARUS, S6 JAGUAR и S8 TIGER обеспечивают требуемую точность и надежность для элементного анализа при контроле качества и процессов в аддитивной промышленности.
Каждая система имеет свои уникальные преимущества, выбор конкретной системы зависит от аналитических требований каждого отдельного приложения. Наиболее распространенной комбинацией в аддитивном производстве является S8 TIGER для основных элементов, G8 GALILEO для кислорода, азота, водорода и аргона и G4 ICARUS для углерода и серы.
Кислород, азот, водород и аргон в аддитивном производстве можно анализировать с помощью G8 GALILEO. G8 GALILEO использует принцип плавления в инертном газе (O, N и H) и масс-спектрометрии в инертном газе (Ar и H) с графитовыми тиглями в электродной печи в потоке инертного газа (N2, He или Ar). Азот и водород определяются как N2 и H2 с помощью детектора по теплопроводности, кислород как CO с помощью ИК-абсорбции и Ar и низкие концентрации H2 (<0,01 ppm) с помощью масс-спектрометрии.
Также анализатор G6 LEONARDO может анализировать кислород, азот и водород. Но по сравнению с G8 GALILEO, G6 LEONARDO доступен только в конфигурации с одним (O/N/H) или двумя элементами (ON/OH) без возможности добавления масс-спектрометра или других функций (например, автоматической очистки).
Подробнее об анализаторе G8 GALILEO здесь.