Úvod do rozprašovaných prášků

Atomizovaný prášek je druh kovového prášku nebo prášku ze slitiny vyrobený atomizací, což je proces, při kterém se roztavený kov mění na jemné kapičky, které tuhnou v částice prášku. Tato metoda výroby prášku umožňuje přesnou kontrolu vlastností prášku, jako je velikost, tvar a složení částic.

Atomiprášky zed se díky svým jedinečným vlastnostem a schopnostem staly důležitým materiálem napříč průmyslovými odvětvími, jako je automobilový a letecký průmysl, lékařství, 3D tisk a další. Tento článek poskytuje komplexního průvodce atomizovaným práškem, včetně přehledu možností složení, klíčových vlastností, výrobních metod, aplikací, specifikací, kritérií výběru, hlavních světových dodavatelů a často kladených otázek.

Rozprašované prášky Složení

Atomizovaný prášek lze vyrábět z různých kovů a slitin s přizpůsobeným složením pro dosažení požadovaných vlastností materiálu. Mezi běžné základní materiály používané pro výrobu atomizovaného prášku patří:

Legující prvky se přidávají za účelem dosažení zvýšené pevnosti, tvrdosti, odolnosti proti opotřebení, vysokoteplotních vlastností a dalších cílových vlastností materiálu v konečných částicích rozprašovaného prášku.

Mezi nejběžnější třídy slitin používané pro práškovou atomizaci patří nerezové oceli, nástrojové oceli, niklové superslitiny, titanové slitiny, hliníkové slitiny a kobaltové slitiny. Konkrétní názvy slitin a standardizované složení jsou popsány později v části specifikace.

Vlastnosti atomizovaného prášku

V porovnání s běžnými kovovými prášky nabízejí atomizované prášky vynikající vlastnosti díky přesné kontrole kritických vlastností částic při výrobě:

Tyto vylepšené vlastnosti prášku se přímo promítají do výhod, pokud jde o kvalitu a konzistenci finálních dílů při použití 3D tisku z kovu na bázi atomizace nebo procesů tvarování práškovou metalurgií:

• Zlepšené mechanické vlastnosti - Vyšší hustota a optimalizovaný chemický složení slitiny
• Zvýšená přesnost - Stejná velikost částic napomáhá rovnoměrnému rozprostření vrstvy
• Snížená pórovitost - Sférická morfologie se lépe balí s menším množstvím dutin
• Vynikající povrchová úprava - Rovnoměrnější rozložení prášku, méně kontaminace
• Lepší rozměrová přesnost - Stálé smršťování a zkreslení

Díky přesné kontrole výroby prášku umožňuje atomizace významné výhody oproti méně kontrolovaným ekvivalentům, jako jsou plynové, plazmové, elektrolytické a houbové prášky, když záleží na výkonu.

Metody výroby atomizovaného prášku

Existují dvě základní techniky výroby atomizovaných kovových a slitinových prášků pomocí specializovaného zařízení:

Proces atomizace plynu

Inertní plyn, jako je dusík nebo argon, se používá k přeměně tenkého proudu roztaveného kovu na jemně rozptýlené kapičky. Když se kapky ochladí a putují v komoře věže, ztuhnou na kulovité částice prášku shromážděné na dně. Jedná se o nejběžnější metodu atomizace, která umožňuje nákladově efektivní komerční objemy.

Typické vlastnosti prášku rozprašovaného plynem:

• Velikost částic mezi ~20-150 mikrony
• Tvar středních částic sféricita
• Mírná rychlost chlazení mění strukturu zrn slitiny
• Dávky nad 100 kg

Proces atomizace vody

Pomocí vysokotlakých vodních paprsků se proud roztaveného kovu rozbije na jemné kapičky, které se při kontaktu rychle rozplynou na pevné částice. Tímto způsobem se získá nejkulatější morfologie prášku, ale je to dražší.

Typické vlastnosti prášku rozprašovaného vodou:

• Velikost částic mezi ~10-100 mikrony
• Velmi kulovitý tvar částic
• Rychlejší chlazení mění metalurgii a zlepšuje konzistenci slitiny
• Nižší výrobní objemy na dávku

Pokud jde o možnosti, plynová atomizace vyniká při velkých objemech, zatímco vodní atomizace poskytuje vyšší kvalitu navzdory vyšším nákladům. Rozsah velikosti částic se u vodní atomizace také posouvá níže, což umožňuje tisk v práškovém loži s jemnějším rozlišením.

Aplikace atomizovaného prášku

Díky lepší konzistenci a lepším vlastnostem se rozprašované prášky využívají ve všech hlavních vysoce výkonných výrobních metodách:

Zejména pro přísady do kovů, rozprašované prášky splňují přísné požadavky na roztíratelnost prášku, slučování částic, metalurgickou konzistenci a mechanické vlastnosti finálního dílu. Přední dodavatelé prášků úzce spolupracují s výrobci OEM 3D tiskáren, aby přizpůsobili slitiny a vlastnosti částic speciálně pro potřeby tisku.

Specifikace atomizovaného prášku

Atomizované prášky pro komerční použití musí splňovat certifikační normy pro chemický složení, distribuci velikosti částic, tvar a tokové charakteristiky. Klíčové specifikace prášků zahrnují:

Tyto testy charakterizace prášku zajišťují konzistenci jednotlivých šarží a pomáhají kvantifikovat zpracovatelnost. Pro atributy, jako je distribuce velikosti částic a cílové chemické složení slitin na míru, je možné zadat specifikace na míru.

Mezi běžné standardizované třídy slitin používané pro atomizované prášky patří:

Nerezové oceli

• 316L, 304L, 17-4PH, 420

Nástrojové oceli

• H13, M2, M4

Superslitiny:

• Inconel 625, 718, MP1

Slitiny titanu:

• Ti6Al4V

Hliníkové slitiny

• AlSi 10Mg

Kobalt Chrome

• CoCrMo

Pro náročné aplikace, jako jsou turbosoustrojí a lékařské implantáty, jsou k dispozici také speciální varianty atomizovaného prášku, například plazmově atomizované niklové superslitiny a titanové slitiny s velmi jemnými částicemi o velikosti až 15 mikronů.

Kritéria výběru atomizovaného prášku

Výběr správného rozprašovaného prášku závisí na požadavcích výrobního procesu a požadovaných vlastnostech finálního dílu:

Výběr zahrnuje sladění velikostních rozsahů a frakcí prášku s optimálními specifikacemi hardwaru a zohlednění faktorů ovlivňujících kvalitu finálního dílu, jako jsou nečistoty, chování při roztírání, tekutost slitiny, mikrostruktury a další.

Globální dodavatelé atomizovaného prášku

Mezi přední mezinárodní dodavatele známé pro vysoce kvalitní prášky kovových slitin rozprašované plynem a vodou patří:

Tito přední výrobci kovových prášků nabízejí široké možnosti materiálů včetně nerezových ocelí, nízkolegovaných ocelí, nástrojových ocelí, superslitin a hliníkových slitin přizpůsobených potřebám průmyslové výroby. K dispozici jsou jak skladové slitiny, tak služby vývoje slitin na zakázku.

Kromě velkých společností vyrábějí speciální kovové 3D tiskové servisní kanceláře a smluvní výrobci také speciální třídy slitin vyladěné pro tisk. Ceny se liší v závislosti na objemu nákupu, exotickém složení nad rámec standardních tříd a dalších požadavcích na charakterizaci prášku.

Nejčastější dotazy

Jaký je rozdíl mezi prášky rozprašovanými plynem a vodou?

• Plynová atomizace je nákladově efektivnější, nabízí větší objemy a mírné tvary částic. Vodní atomizace poskytuje lepší sféricitu prášku a rychlost chlazení navzdory vyšší ceně.

Jaké jsou výhody atomizovaného prášku oproti jiným metodám výroby kovového prášku?

• Klíčovou výhodou jsou přesné vlastnosti částic, jako je kontrola velikosti, tvarová stálost, rovnoměrnost slitiny a čistota, které napomáhají výrobní možnosti a výkonu.

Co je to plazmová atomizace a jaké je její srovnání?

• Plazmová atomizace využívá horký ionizovaný plyn, který umožňuje jemnější kontrolu a menší velikost částic. V porovnání se standardní plynovou atomizací je však výkon nižší a náklady jsou mnohem vyšší.

Jaký vliv má distribuce velikosti částic rozprašovaného prášku?

• Těsnější rozdělení zlepšuje hustotu práškového lože a zajišťuje konzistentní tavení. Určitý podíl jemných částic však také pomáhá tisknutelnosti. Optimální směsi se zaměřují na konkrétní nastavení tiskárny.

Jak zjistit, zda aplikace potřebuje plynové nebo vodou rozprašované prášky?

• Výběr součástek se řídí požadavky na přesnost, povrchovou úpravu, konzistenci a vlastnosti slitin. Pro většinu aplikací má prášek rozprašovaný mírným plynem dostatečný výkon a lepší ekonomické parametry.

Jaká je obvyklá doba dodání při nákupu prášků na zakázku?

• Prášky rozprašované plynem na zakázku trvají ~8-12 týdnů při velikosti objednávky nad 1000 kg. Malé dávky ~100 kg speciálních slitin lze dodat do 4-6 týdnů.

Jak citlivá je cena rozprašovaného prášku na náklady na suroviny?

• Ceny základních legujících prvků představují 40-60% celkových nákladů na prášek pro běžné jakosti nerezové a nástrojové oceli. Specializovanější superslitiny jsou méně volatilní.

Jaká je typická trvanlivost uzavřených rozprašovaných prášků?

• Prášky rozprašované plynem vydrží v nádobách s dusíkem skladovaných v chladu a suchu déle než 1 rok, zatímco prášky rozprašované vodou zůstávají stabilní ~6 měsíců před opětovnou kalibrací.

Rozprašované prášky vyráběné specializovanými procesy atomizace plynem nebo vodou nabízejí konzistentní materiál a výkonnost, které mění pravidla hry pro aditivní výrobu kovů, práškovou metalurgii, tepelné stříkání a další výrobní technologie založené na prášcích s přísnými požadavky na chemii a vlastnosti částic.

znát více procesů 3D tisku