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The Use of Sacrificial Graphite-like Coating to Improve Fusion Efficiency of Copper in Selective Laser Melting

Article dans une revue avec comité de lecture
Auteur
ccCRESPI, Ângela Elisa
1051088 Laboratoire de physique des gaz et des plasmas [LPGP]
199965 Groupe de recherches sur l'énergétique des milieux ionisés [GREMI]
ccNORDET, Guillaume
86289 Laboratoire Procédés et Ingénierie en Mécanique et Matériaux [PIMM]
ccPEYRE, Patrice
86289 Laboratoire Procédés et Ingénierie en Mécanique et Matériaux [PIMM]
ccBALLAGE, Charles
1051088 Laboratoire de physique des gaz et des plasmas [LPGP]
HUGON, Marie-Christine
1051088 Laboratoire de physique des gaz et des plasmas [LPGP]
ccCHAPON, Patrick
249811 HORIBA Europe Research Center [Palaiseau] [Horiba]
ccMINEA, Tiberiu
1051088 Laboratoire de physique des gaz et des plasmas [LPGP]

URI
http://hdl.handle.net/10985/24736
DOI
10.3390/ma16062460
Date
2023-03
Journal
Materials

Résumé

Thin and ultrathin carbon films reduce the laser energy required for copper powder fusion in selective laser melting (SLM). The low absorption of infrared (IR) radiation and its excellent thermal conductivity leads to an intricate combination of processing parameters to obtain high-quality printed parts in SLM. Two carbon-based sacrificial thin films were deposited onto copper to facilitate light absorption into the copper substrates. Graphite-like (3.5 µm) and ultra-thin (25 nm) amorphous carbon films were deposited by aerosol spraying and direct current magnetron sputtering, respectively. The melting was analyzed for several IR (1.06 µm) laser powers in order to observe the coating influence on the energy absorption. Scanning electron microscopy showed the topography and cross-section of the thermally affected area, electron backscatter diffraction provided the surface chemical composition of the films, and glow-discharge optical emission spectroscopy (GDOES) allowed the tracking of the in-deep chemical composition of the 3D printed parts using carbon film-covered copper. Ultra-thin films of a few tens of nanometers could reduce fusion energy by about 40%, enhanced by interferences phenomena. Despite the lower energy required, the melting maintained good quality and high wettability when using top carbon coatings. A copper part was SLM printed and associated with 25 nm of carbon deposition between two copper layers. The chemical composition analysis demonstrated that the carbon was intrinsically removed during the fusion process, preserving the high purity of the copper part.

Fichier(s) constituant cette publication

Nom:
PIMM_3d-ICOMAS_2023_PEYRE.pdf
Taille:
4.572Mo
Format:
PDF
Description:
The Use of Sacrificial Graphit ...
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