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N. Alagha, A.; Ross L. Espiritu, E.; Galindo, E.; Gutierrez, C.; Hudon, P.; Brochu, M. (2026). Analysis of Thermally Oxidized Surfaces of Additive Manufacturing Metal Powders Using Triboelectric Charging. Appl. Sci., 2026, 16(15), 7778.

Dans la fabrication additive (FA) à base de poudre, l’exposition thermique pendant le procédé peut modifier la chimie de surface des poudres et favoriser la croissance d’oxyde, même sous atmosphère inerte, en raison d’une contamination résiduelle en oxygène. Cette étude examine l’effet de l’oxydation thermique sur la chimie de surface et le comportement de charge triboélectrique de trois poudres métalliques utilisées en FA : l’AlSi10Mg, l’acier inoxydable 316L (SS 316L) et le Ti6Al4V. Les travaux étudient l’évolution de la couche d’oxyde lors d’un traitement thermique (baking) à 100 et 300 °C, à l’aide de mesures de charge triboélectrique corroborées par spectroscopie photoélectronique X (XPS), spectroscopie de réflexion diffuse et mesures de travail de sortie (work function). Les résultats montrent que le chauffage modifie l’état de l’oxyde de surface de toutes les poudres, avec des variations dépendant de la composition de l’alliage et de la température de traitement. Pour l’AlSi10Mg, le chauffage a modifié l’oxyde de surface riche en Al2O3, avec des changements compatibles avec un ordonnancement accru de l’oxyde et des caractéristiques similaires à la γ-Al2O3, le travail de sortie augmentant de 4,34 ± 0,01 eV à l’état tel que reçu (AR) à 4,92 ± 0,03 eV après traitement à 300 °C. L’exposant triboélectrique n correspondant est passé de 0,91 à 1,38. Pour le SS 316L, la transformation de Cr(OH)3 en Cr2O3 a réduit l’accumulation de charge triboélectrique, tandis que la concentration en oxygène est passée de 49,92 à 54,87 % at. et que le travail de sortie a diminué de 5,74 ± 0,02 à 5,28 ± 0,04 eV après traitement à 300 °C. Cela s’est traduit par une baisse de l’exposant n, de 0,82 à l’état AR à 0,73 à 300 °C. Pour le Ti6Al4V, les variations de charge ont été associées à l’évolution de l’oxyde de titane et à des modifications de surface compatibles avec des caractéristiques d’oxyde de titane de type rutile, le travail de sortie augmentant de 5,33 ± 0,01 à 5,44 ± 0,03 eV après traitement à 300 °C. L’exposant triboélectrique n correspondant est passé de 0,49 à 0,52. Globalement, la charge triboélectrique constitue une approche sensible pour détecter les modifications de l’oxyde de surface induites thermiquement dans les poudres destinées à la fabrication additive.

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