plynová atomizace kovového prášku

Obsah

Kovový prášek pro plynovou atomizaci označuje metodu zpracování materiálu pro výrobu jemných sférických kovových prášků pro aplikace, jako je vstřikování kovů (MIM), aditivní výroba, lisování a slinování, povlaky pro tepelné stříkání, prášková metalurgie a další.

Při plynové atomizaci se roztavené kovové slitiny rozpadají na kapičky pomocí vysokotlakých trysek inertního plynu. Kapičky rychle ztuhnou na prášek, čímž se dosáhne vysoce sférické morfologie, která je ideální pro procesy konsolidace prášku.

Tato příručka se zabývá složením kovových prášků pro plynovou atomizaci, charakteristikami, aplikacemi, specifikacemi, výrobními metodami, dodavateli, pro a proti a často kladenými dotazy.

plynová atomizace kovového prášku

Složení kovových prášků atomizovaných plynem

Různé kovy a slitiny s upraveným chemickým složením se atomizují na prášky:

MateriálPřehled složeníBěžné slitiny
Nerezová ocelFe-Cr + Ni/Mn/Mo304, 316, 410, 420
Nástrojová ocelFe-Cr-C + W/V/Mo slitinyH13, M2, P20
Slitina hliníkuAl + Cu/Mg/Mn/Si2024, 6061, 7075
Slitina titanuTi + Al/V slitinyTi-6Al-4V
Slitina nikluNi + Cr/Fe/Mo slitinyInconel 625, 718
Slitina mědiCu + Sn/Zn/slitinyMosaz, bronz

Tyto kovové prášky nabízejí specifické mechanické, tepelné, elektrické a další fyzikální vlastnosti pro výrobní potřeby.

Charakteristika plynová atomizace kovového prášku

Kromě chemického složení určují výkonnost i charakteristiky, jako je velikost částic, tvar, hustota a mikrostruktura:

AtributPopisÚvahy
Distribuce velikosti částicRozsah/distribuce průměrůOvlivňuje minimální rozlišení prvků, účinnost balení
Morfologie částicTvar prášku/struktura povrchuZaoblené, hladké částice poskytují nejlepší tok a manipulaci
Zdánlivá hustotaHmotnost na objem včetně mezipaticových dutinOvlivňuje slisovatelnost a shlukování
Hustota poklepáníUsazená hustota po mechanickém poklepáváníSouvisí se snadností zhutňování práškového lože
Chemie povrchuPovrchové oxidy, zbytkové plyny nebo vlhkostOvlivňuje stabilitu a konzistenci prášku
MikrostrukturaVelikost zrna/fázová distribuceUrčuje vlastnosti jako tvrdost, tažnost po konsolidaci

Tyto vzájemně propojené aspekty jsou vyváženy pro potřeby.

Aplikace kovového prášku atomizovaného plynem

Konzistentní vstup materiálu a schopnosti tvarování do konečného tvaru podporují různé aplikace:

PrůmyslPoužíváPříklady součástí
Aditivní výrobaSurovina pro 3D tiskLetecké profily, lékařské implantáty
Vstřikování kovůMalé složité kovové dílyTrysky, ozubená kola, spojovací prvky
Lisování a spékáníVýroba P/M komponentůKonstrukční autodíly, vojenské/zbraňové komponenty
Tepelný nástřikPovrchové nátěryProtioděrové, antikorozní povlaky
Prášková metalurgieOilite ložiska, samomazná pouzdraOpotřebitelné součásti s porézními strukturami

Atomizace plynem poskytuje jedinečný přístup k úpravě mikrostruktur a chemických složení vhodných pro potřeby konečného výkonu.

Specifikace

I když jsou specifické pro danou aplikaci, běžné nominální rozsahy zahrnují:

ParametrTypický rozsahZkušební metoda
Distribuce velikosti částic10 - 250 μmLaserová difrakce, síto
Tvar částic>85 % sférickéMikroskopie
Zdánlivá hustota2 – 5 g/cm3Hallův průtokoměr
Hustota poklepání3 – 8 g/cm3Klepání na volumetr
Zbytkové plyny< 1000 ppmAnalýza inertního plynu
Obsah povrchových oxidů< 1000 ppmAnalýza inertního plynu

Užší distribuční křivky zajišťují spolehlivý výkon v následných procesech.

Přehled výroby atomizací plynem

  1. Indukční pec s vsázkou surovin, jako jsou kovové ingoty, odpadní šrot
  2. Roztavení materiálu; vzorek chemického složení a teploty
  3. Vytlačení proudu roztaveného kovu do trysky(trysek) atomizéru s těsným spojením
  4. Tvarování hladkého proudu roztaveného kovu
  5. Vysokorychlostní proudy inertního plynu (N2, Ar) rozkládají proud na kapičky
  6. Kovové kapičky rychle tuhnou na prášek ~100-800 μm
  7. Tepelné třídění hrubých frakcí pomocí cyklonových separátorů
  8. Sběr jemných prášků v systému sběru a nádobách
  9. Třídění sítem na frakce velikosti podle potřeby
  10. Balení/skladování materiálu s inertní výplní

Přesná kontrola všech aspektů tohoto procesu je klíčem ke konzistenci.

plynová atomizace kovového prášku Dodavatelé

Mnoho předních světových výrobců materiálů nabízí výrobu atomizací plynem:

DodavatelMateriályPopis
SandvikNástrojové oceli, nerezové oceli, superslitinyŠiroká škála slitin atomizovaných plynem
Tesařská technologieNástrojové oceli, nerezové oceli, speciální slitinyK dispozici jsou vlastní slitiny
HöganäsNástrojové oceli, nerezové oceliSvětový lídr v atomizaci
PraxairSlitiny titanu, superslitinySpolehlivý dodavatel přesných materiálů
Osprey MetalsNerezová ocel, superslitinyZaměření na reaktivní a exotické slitiny

Objemové ceny závisí na tržních podmínkách, dodacích lhůtách, poplatcích za exotické materiály a dalších obchodních faktorech.

Kompromisy při zvažování kovového prášku atomizovaného plynem

Klady:

  • Konzistentní sférická morfologie
  • Úzké distribuce velikosti částic
  • Známe a jednotné vstupní chemické složení
  • Řízená, čistá mikrostruktura materiálu
  • Ideální charakteristiky toku pro depozici AM
  • Umožňuje tenké stěny/složitou geometrii

Nevýhody:

  • Vyžaduje významnou počáteční kapitálovou infrastrukturu
  • Omezená dostupnost slitin oproti vodní atomizaci
  • Zvláštní manipulace, aby se zabránilo kontaminaci
  • Náklady jsou vyšší než alternativní metody při výrobních objemech
  • Nižší výtěžnost než alternativní procesy
  • Omezená kapacita pro ultrajemné velikosti částic

Pro kritické aplikace poskytuje prášek atomizovaný plynem jedinečné výhody související s konzistencí a výkonem.

plynová atomizace kovového prášku

Často kladené otázky

Jaký je klíčový rozdíl mezi atomizací plynem a vodou?

Atomizace plynem se spoléhá pouze na proudy inertního plynu, které rozkládají roztavený kov na prášek, zatímco vodní atomizace používá vodní spreje interagující s proudy plynu, což vede k rychlejšímu ochlazování, ale nepravidelnějšímu prášku.

Jaké je nejužší dosažitelné rozdělení velikosti částic?

Specializované trysky, ladění a stupně klasifikace umožňují rozdělení velikosti částic až na D10: 20 μm, D50: 30 μm, D90: 44 μm pro atomizaci plynem. I užší rozsahy se nadále vyvíjejí.

Jak malé mohou být trysky pro atomizaci plynem?

Byly vyvinuty otvory trysek o velikosti až 0,5 mm pro výrobu dávek o objemu menším než 1 kg za hodinu. Klasifikace prášku volným pádem však zůstává náročná pod 20 μm.

Co ovlivňuje konzistenci mezi dávkami prášku?

Kontrola nad složením, čistotou, teplotními profily, tlaky plynu, atomizačními podmínkami a manipulací s práškem/skladováním přispívá k reprodukovatelnosti. Důležitá je přísná kontrola procesu.

Jaká je typická výtěžnost prášku vzhledem k počáteční hmotnosti?

U běžných slitin a rozsahů velikostí se procenta výtěžnosti obvykle pohybují v rozmezí 50–85 % v závislosti na požadované šířce distribuce a přijatelné frakci. Jemnější distribuce mají nižší výtěžnost.

znát více procesů 3D tisku

Sdílet na

Facebook
Cvrlikání
LinkedIn
WhatsApp
E-mailem

MET3DP Technology Co., LTD je předním poskytovatelem řešení aditivní výroby se sídlem v Qingdao v Číně. Naše společnost se specializuje na zařízení pro 3D tisk a vysoce výkonné kovové prášky pro průmyslové aplikace.

Dotaz k získání nejlepší ceny a přizpůsobeného řešení pro vaše podnikání!

Související články

Získejte Metal3DP
Produktová brožura

Získejte nejnovější produkty a ceník