CN107121377B - 选择性激光熔覆制备的不锈钢耐蚀性能检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种选择性激光熔覆制备的不锈钢耐蚀性能检测方法。SLM不锈钢产品的三维图形设计完成之后，于Z轴方向选择若干个X‑Y平面，每个平面增加圆柱体试样1组3个，每个试样直径为10mm，高度为5mm；将制备好的SLM不锈钢产品与圆柱体试样分离，标识Z轴数值，对圆柱体试样进行抛光并清洗；每组的三个试样分别进行三种性能测试，判断其耐全面腐蚀性能、耐点蚀性能、耐缝隙腐蚀性能。本发明耐蚀检测样品与实际产品为同粉末原料和同工艺参数制备，检测结果准确有效，检测过程直观。无需破坏选择性激光熔覆制备的不锈钢产品，不受实际产品的形状和尺寸限制，能显著节约时间和制造成本。

Description

选择性激光熔覆制备的不锈钢耐蚀性能检测方法
技术领域
本发明属于材料加工技术领域，具体涉及一种选择性激光熔覆制备的不锈钢耐蚀性能检测方法。
背景技术
选择性激光熔覆(SLM)是一种使用高能量密度激光熔化合金粉末的增材制造技术，是当前金属3D打印中的重要技术。在实际应用中已经成功使用该技术制备了304、316L、420、440等不同牌号的不锈钢产品，机械性能与传统制备方式相当或更好，在模具、医疗等领域具有广阔的应用潜力。
然而，不锈钢的耐蚀性能是评定其是否能应用于生产中的一个重要指标，而耐蚀性能主要取决于材料的表面形貌、相组成以及组织结构等的不均匀性。采用SLM制备的不锈钢材料与传统方式制备的同成分不锈钢材料具有较大的不同。首先，选择性激光熔覆的加工过程是一个急速加热和快速冷却过程，升温速率可达3000K/s，降温速率可达1800K/s。这种工艺特点使得产品中存在有较明显的熔覆道，组织成分和相组成具有较为明显的不均匀性。其次，SLM制备的不锈钢材料产品存在孔隙，难以实现全致密，在表面容易形成肉眼难以分辨的小孔。孔隙、相组成及组织成分是影响不锈钢耐蚀性能的关键因素。因此，使用SLM制备的不锈钢产品耐蚀性能与传统方式制备的不锈钢不同，相关的不锈钢耐蚀性能研究目前尚缺乏系统性研究，迫切需要新的评估工艺和方法。
目前针对不锈钢产品的耐蚀性能评估方法主要有：盐雾测试、硫酸铜测试、蓝点法、沸水法、三氯化铁等试验。这些方法都属于破坏性试验，且需要一定数量的样品进行检测。考虑到SLM制备的产品通常尺寸较小，产品以定制化为主，生产量一般为有限数件甚至单件，因此直接使用传统的评估方法对SLM产品而言时间成本和经济成本高，难以实现。
发明内容
本发明目的在于提供一种在选择性激光熔覆制备不锈钢过程中同步进行耐蚀性能检测的方法。无需破坏不锈钢产品，不受实际产品的形状和尺寸限制，能显著节约时间和制造成本。
为达到上述目的，采用技术方案如下：
选择性激光熔覆(SLM)制备的不锈钢耐蚀性能检测方法，包括以下步骤：
SLM不锈钢产品的三维图形设计完成之后，于Z轴方向选择若干个X-Y平面，每个平面增加圆柱体试样1组3个，每个试样直径为10mm，高度为5mm；
将制备好的SLM不锈钢产品与圆柱体试样分离，标识Z轴数值，对圆柱体试样进行抛光并清洗；
每组的三个试样分别进行以下性能测试：样品1放入3-5wt％稀硫酸溶液中，恒温加热20-40分钟，清洗、观测，判断其耐全面腐蚀性能；样品2置于支架之上与之点接触，倒入5wt％的三氯化铁溶液中恒温加热1.5-2.5h，清洗、观测，判断其耐点蚀性能；样品3表面缠绕聚四氟乙烯，放入6-8wt％的三氯化铁溶液中恒温加热1.5-2.5h，清洗、观测，判断其耐缝隙腐蚀性能。
按上述方案，所选X-Y平面平均分布于SLM不锈钢产品Z轴方向。
按上述方案，于Z轴方向选择2-3个X-Y平面增加圆柱体试样。
按上述方案，仅在Z轴为0的X-Y平面增加圆柱体试样。
按上述方案，恒温加热为35-45℃。
本发明相对于现有技术有益效果如下：
本发明耐蚀检测样品与实际产品为同粉末原料和同工艺参数制备，检测结果准确有效，检测过程直观。
无需破坏选择性激光熔覆制备的不锈钢产品，不受实际产品的形状和尺寸限制，能显著节约时间和制造成本。
具体实施方式
以下实施例进一步阐释本发明的技术方案但不作为对本发明保护范围的限制。
在SLM不锈钢产品的三维图形设计完成之后，在Z轴为0的X-Y平面增加圆柱体试样1组3个，试样直径为10mm，高度为5mm。若SLM不锈钢产品Z轴尺寸较大，则根据产品设计图，于Z轴方向选择2-3个X-Y平面，每个平面增加1组耐蚀检测样品，尺寸同上。若SLM不锈钢产品Z轴尺寸进一步增大，于Z轴方向选择若干个X-Y平面，所选X-Y平面平均分布于SLM不锈钢产品Z轴方向，每个平面增加1组耐蚀检测样品，尺寸同上。
将制备好的产品与圆柱体分离，标识Z轴数值，对圆柱体试样进行抛光并清洗。
所得其中一种三个样品分别进行以下性能测试：
将样品1抛光并清洗好的圆柱体试样放入150ml 3-5wt％稀硫酸溶液中，使用水浴加热至45℃，保温30分钟。取出试样，使用30％的硝酸清洗腐蚀产物，然后使用超声波清洗仪和去离子水进行清洗。若样品表面仍保持一定的金属光泽，则说明样品具有较好的耐全面腐蚀性能。若样品表面失去金属光泽呈现灰黑色，则说明样品发生了较为明显的全面腐蚀。
将抛光并清洗好的圆柱体试样放置于支架上，与支架点接触，放入200ml 5wt％的三氯化铁溶液中，使用水浴加热至35℃，保温2小时。取出试样用超声波清洗仪和去离子水进行清洗。若样品与支架点接触部分无明显大尺寸孔隙，则说明样品具有较好的耐点蚀性能。若样品与支架点接触部分出现较大尺寸的孔隙，则说明样品点蚀严重。使用支架的原因是使圆柱体试样与支架上的支点接触，接触部分在腐蚀剂中会发生点腐蚀，通过点腐蚀的程度来评价试样的耐点腐蚀性能。
将抛光并清洗好的圆柱体试样使用聚四氟乙烯胶带缠绕，放入150ml6-8wt％的三氯化铁溶液中，使用水浴加热至45℃，保温2小时。取出试样用超声波清洗仪和去离子水进行清洗。若聚四氟乙烯胶带边缘部分损害严重，说明表面样品表面结构均匀性差，容易形成缝隙腐蚀。若没有，则说明样品耐缝隙腐蚀性能较好。
若SLM不锈钢产品Z轴尺寸较大而制备多组样品，则以每一Z轴高度为一组，分别进行上述检测步骤。

Claims (5)

1.选择性激光熔覆制备的不锈钢耐蚀性能检测方法，其特征在于包括以下步骤：
1)SLM不锈钢产品的三维图形设计完成之后，于Z轴方向选择若干个X-Y平面，每个平面增加圆柱体试样1组3个，每个试样直径为10mm，高度为5mm；
2)将制备好的SLM不锈钢产品与圆柱体试样分离，标识Z轴数值，对圆柱体试样进行抛光并清洗；
3)每组的三个试样分别进行以下性能测试：样品1放入3-5wt％稀硫酸溶液中，恒温加热20-40分钟，清洗、观测，判断其耐全面腐蚀性能；样品2置于支架之上并与之点接触，倒入5wt％的三氯化铁溶液中恒温加热1.5-2.5h，清洗、观测，判断其耐点蚀性能；样品3表面缠绕聚四氟乙烯胶带，放入6-8wt％的三氯化铁溶液中恒温加热1.5-2.5h，清洗、观测，判断其耐缝隙腐蚀性能。
2.如权利要求1所述选择性激光熔覆制备的不锈钢耐蚀性能检测方法，其特征在于所选X-Y平面平均分布于SLM不锈钢产品Z轴方向。
3.如权利要求1所述选择性激光熔覆制备的不锈钢耐蚀性能检测方法，其特征在于于Z轴方向选择2-3个X-Y平面增加圆柱体试样。
4.如权利要求1所述选择性激光熔覆制备的不锈钢耐蚀性能检测方法，其特征在于仅在Z轴为0的X-Y平面增加圆柱体试样。
5.如权利要求1所述选择性激光熔覆制备的不锈钢耐蚀性能检测方法，其特征在于恒温加热为35-45℃。
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