परमाणुकरण उच्च गुणवत्ता वाले स्टेनलेस स्टील पाउडर में एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग थ्रीडी प्रिंटिंग

उच्च गुणवत्ता वाले स्टेनलेस स्टील पाउडर के उत्पादन के लिए प्राथमिक विधि परमाणुकरण है। इस प्रक्रिया में पिघले हुए स्टेनलेस स्टील को बूंदों के बारीक स्प्रे में बदलना शामिल है जो पाउडर कणों में जम जाते हैं। दो मुख्य प्रकार हैं:

पिघले हुए स्टील को एक उच्च दबाव वाले पानी के जेट द्वारा विघटित किया जाता है। यह तीव्र शमन अनियमित आकार के कणों का उत्पादन करता है जिसमें उच्च सतह क्षेत्र होता है। ये पाउडर प्रेस-एंड-सिंटर तकनीकों (जैसे मेटल इंजेक्शन मोल्डिंग) के लिए आदर्श हैं क्योंकि अनियमित आकार सिंटरिंग से पहले अच्छी हरी ताकत और भाग अखंडता की अनुमति देता है। वे आम तौर पर अधिक किफायती होते हैं लेकिन उनमें ऑक्सीजन की मात्रा अधिक होती है।

एक अक्रिय गैस (आमतौर पर आर्गन या नाइट्रोजन) का उपयोग पिघले हुए धातु की धारा को तोड़ने के लिए किया जाता है। इसके परिणामस्वरूप गोलाकार, उपग्रह-मुक्त कण बनते हैं जिनकी सतह चिकनी होती है। इन पाउडर में हैं:

• कम ऑक्सीजन सामग्री: अच्छे यांत्रिक गुणों और वेल्डबिलिटी के लिए महत्वपूर्ण।
• उत्कृष्ट प्रवाह क्षमता:  एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग (3डी प्रिंटिंग) में पतली, सुसंगत परतें फैलाने के लिए आवश्यक।
• उच्च पैकिंग घनत्व: हॉट आइसोस्टैटिक प्रेसिंग (HIP) जैसी प्रक्रियाओं के लिए फायदेमंद।

अन्य विधियों में प्लाज्मा रोटेटिंग इलेक्ट्रोड प्रोसेस (PREP) और इलेक्ट्रोलाइसिस शामिल हैं, लेकिन परमाणुकरण औद्योगिक मात्रा के लिए सबसे आम है।

स्टेनलेस स्टील पाउडर का प्रदर्शन कई महत्वपूर्ण विशेषताओं द्वारा परिभाषित किया गया है:

• कण आकार वितरण (PSD): माइक्रोन (µm) में मापा जाता है। एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग के लिए एक विशिष्ट PSD 15-45 µm हो सकता है, जबकि मेटल इंजेक्शन मोल्डिंग के लिए यह 2-20 µm हो सकता है। प्रक्रिया दोहराव के लिए एक नियंत्रित PSD महत्वपूर्ण है।
• कण आकार: जैसा कि उल्लेख किया गया है, यह प्रक्रिया-निर्भर है (AM के लिए गोलाकार, MIM के लिए अनियमित)।
• स्पष्ट घनत्व: असंघनित पाउडर का प्रति इकाई आयतन द्रव्यमान। बेहतर पैकिंग के लिए अक्सर उच्च घनत्व पसंद किया जाता है।
• प्रवाह क्षमता: एक विशिष्ट मात्रा में पाउडर को एक मानकीकृत फ़नल से प्रवाहित होने में लगने वाला समय। स्वचालित AM और प्रेस-एंड-सिंटर प्रक्रियाओं के लिए महत्वपूर्ण।
• रासायनिक संरचना: वांछित स्टेनलेस स्टील ग्रेड (जैसे, 316L, 17-4PH) के विनिर्देशों से मेल खाना चाहिए। प्रमुख तत्वों में क्रोमियम (संक्षारण प्रतिरोध के लिए), निकल (ऑस्टेनिटिक संरचना और क्रूरता के लिए), और मोलिब्डेनम (बढ़ी हुई गड्ढेदार संक्षारण प्रतिरोध के लिए) शामिल हैं।
• पाइरोफोरिसिटी: बारीक धातु पाउडर हवा में निलंबित होने पर ज्वलनशील या विस्फोटक हो सकते हैं। स्टेनलेस स्टील पाउडर कुछ धातुओं (जैसे एल्यूमीनियम) की तुलना में कम पाइरोफोरिक होता है, लेकिन इसमें अभी भी धूल विस्फोट को रोकने के लिए सावधानीपूर्वक हैंडलिंग की आवश्यकता होती है।

• 316L: एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग और MIM के लिए सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला ग्रेड। उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध, अच्छे यांत्रिक गुण और जैव-संगतता। समुद्री, रासायनिक, चिकित्सा और खाद्य प्रसंस्करण अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है।
• 304L: 316L के समान लेकिन कम निकल और कोई मोलिब्डेनम नहीं है, जिससे यह थोड़ा कम संक्षारण-प्रतिरोधी लेकिन अधिक किफायती हो जाता है।

• 17-4PH (630): अच्छे संक्षारण प्रतिरोध को बनाए रखते हुए बहुत अधिक शक्ति और कठोरता प्राप्त करने के लिए निर्माण के बाद गर्मी-उपचार किया जा सकता है। एयरोस्पेस घटकों, गियर और उच्च-तनाव इंजीनियरिंग भागों के लिए उपयोग किया जाता है।
• 420: गर्मी उपचार के बाद उच्च कठोरता और पहनने का प्रतिरोध प्रदान करता है, लेकिन ऑस्टेनिटिक ग्रेड की तुलना में कम संक्षारण प्रतिरोध के साथ। कटलरी, मोल्ड और सर्जिकल उपकरणों के लिए उपयोग किया जाता है।

• डुप्लेक्स 2205: ऑस्टेनाइट और फेराइट के मिश्रित माइक्रोस्ट्रक्चर की सुविधाएँ, जिसके परिणामस्वरूप तनाव संक्षारण क्रैकिंग के लिए बहुत अधिक शक्ति और उत्कृष्ट प्रतिरोध होता है। अपतटीय तेल और गैस और रासायनिक उद्योगों में उपयोग किया जाता है।

स्टेनलेस स्टील पाउडर कई उन्नत विनिर्माण प्रौद्योगिकियों के लिए फीडस्टॉक है:

• लेजर पाउडर बेड फ्यूजन (L-PBF): एक लेजर चयनात्मक रूप से पाउडर की परतों को पिघलाता है ताकि CAD मॉडल से सीधे जटिल, हल्के और एकीकृत घटकों का निर्माण किया जा सके।
• बाइंडर जेटिंग: एक तरल बाइंडर को पाउडर बेड पर जेट किया जाता है ताकि एक "ग्रीन" भाग बन सके, जिसे बाद में भट्टी में सिंटर किया जाता है।
• निर्देशित ऊर्जा जमाव (DED): पाउडर को एक लेजर या इलेक्ट्रॉन बीम द्वारा बनाए गए पिघल पूल में उड़ा दिया जाता है, जिसका उपयोग आमतौर पर मौजूदा भागों की मरम्मत या सुविधाएँ जोड़ने के लिए किया जाता है।

पाउडर को एक बहुलक बाइंडर के साथ मिलाया जाता है ताकि एक फीडस्टॉक बनाया जा सके जिसे एक मोल्ड में इंजेक्ट किया जाता है। फिर बाइंडर को हटा दिया जाता है (डीबाइंडिंग) और भाग को लगभग पूर्ण घनत्व तक सिंटर किया जाता है। छोटे, जटिल भागों के बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए आदर्श।

पाउडर को एक कंटेनर में रखा जाता है और उच्च तापमान और आइसोस्टैटिक गैस दबाव के अधीन किया जाता है, जिससे यह पूरी तरह से घने, लगभग-नेट-शेप बिलेट या घटक में समेकित हो जाता है।

पाउडर को एक कठोर डाई में दबाया जाता है ताकि एक "ग्रीन" कॉम्पैक्ट बन सके, जिसे बाद में एक नियंत्रित वातावरण भट्टी में सिंटर किया जाता है। फिल्टर और झरझरा घटकों के निर्माण के लिए सामान्य।

• डिजाइन स्वतंत्रता: अत्यधिक जटिल ज्यामिति, आंतरिक चैनलों और जाली संरचनाओं के उत्पादन को सक्षम बनाता है।
• सामग्री दक्षता: लगभग-नेट-शेप प्रक्रियाएं घटाव मशीनिंग की तुलना में सामग्री के कचरे को कम करती हैं।
• भाग समेकन: एकाधिक घटकों को एक ही भाग के रूप में डिज़ाइन और मुद्रित किया जा सकता है, जिससे विश्वसनीयता में सुधार होता है और असेंबली कम हो जाती है।
• उत्कृष्ट गुण: अंतिम भाग यांत्रिक गुणों और संक्षारण प्रतिरोध प्राप्त कर सकते हैं जो उनके जाली समकक्षों के बराबर हैं, और कभी-कभी उससे अधिक भी होते हैं।
• बड़े पैमाने पर उत्पादन: MIM जैसी प्रक्रियाएं जटिल भागों के उच्च-मात्रा उत्पादन की अनुमति देती हैं।

स्टेनलेस स्टील पाउडर को सख्त सुरक्षा प्रोटोकॉल की आवश्यकता होती है:

• विस्फोट रोकथाम: अक्रिय वातावरण (जैसे, नाइट्रोजन) में या विस्फोट-प्रूफ उपकरणों के साथ संग्रहीत और संभाला जाना चाहिए। स्थैतिक निर्वहन को रोकने के लिए उचित ग्राउंडिंग आवश्यक है।
• स्वास्थ्य और सुरक्षा: बारीक धातु पाउडर का साँस लेना स्वास्थ्य के लिए खतरा है। संचालन अच्छी तरह हवादार क्षेत्रों में या बंद प्रणालियों (जैसे, AM प्रिंटर) के भीतर किए जाने चाहिए, और कर्मियों को उचित व्यक्तिगत सुरक्षा उपकरण (PPE) जैसे श्वसन यंत्र का उपयोग करना चाहिए।
• भंडारण: नमी के अवशोषण और ऑक्सीकरण को रोकने के लिए सीलबंद कंटेनरों में एक ठंडी, सूखी जगह पर संग्रहीत किया जाता है।