sférický titanový prášek s řízenou velikostí částic umožňuje výrobu pevných a lehkých kovových dílů z titanu pomocí aditivní výroby nebo lisování práškové metalurgie. Díky vysokému poměru pevnosti a hmotnosti, odolnosti proti korozi a biokompatibilitě je titan atraktivním konstrukčním materiálem pro letectví, lékařství, automobilový průmysl a další náročné aplikace.

Tato příručka se zabývá složením, výrobními metodami, specifikacemi, použitím, cenami a možnostmi získávání sférického titanového prášku pro výrobu metodou AM nebo lisováním a spékáním.

Typy sférického titanového prášku

Na základě složení a zpracování se sférické titanové prášky dělí na:

Typ	Popis
CP (komerčně čistý) titan	99,5% a vyšší čistý titan s nízkým obsahem intersticiálních elementárních nečistot
Ti-6Al-4V	Slitina titanu s příměsí hliníku 6% a vanadu 4% pro zvýšení pevnosti
Předlegovaný prášek	Pevné sférické částice s homogenním složením Ti-6-4
Smíšený elementál	Směs čistých prášků titanu, hliníku a vanadu

Přizpůsobte třídu mechanickým vlastnostem, odolnosti proti korozi a rozpočtovým potřebám aplikací hotových titanových dílů.

Výrobní metody

• Plazmová atomizace - Vysokoenergetický plazmový hořák taví vstupní suroviny. Výkonné indukční cívky vytvářejí kapky, které tuhnou do titanových sféroidů. Nejužší distribuce částic s dobrým tokem prášku a hustotou balení.
• Atomizace plynu - Podobný proces, při kterém se místo energie plazmatu používají proudy inertního plynu pod tlakem k atomizaci proudu roztaveného titanu na jemné kapičky. Proces s nižším výkonem, ale větší velikostí částic.
• Proces rotační elektrody - Odstředivé síly rotujících elektrod rozkládají roztavený titan na kapičky. Dosahuje malých velikostí částic. Vysoká rychlost výroby s úzkou distribucí.

Řízením procesních parametrů, jako je teplota, tlak a průtok plynu, se dosáhne sférických neporézních prášků, které jsou preferovány pro výrobu kovového titanu.

Složení z sférický titanový prášek

Třída	titan (Ti)	hliník (Al)	Vanad (V)	železo (Fe)	Kyslík (O)
CP stupeň 1	98.9% min	0,3% max	0,2% max	0,3% max	0,18% max
CP stupeň 2	98.6% min	0,3% max	0,1% max	0,3% max	0,25% max
CP stupeň 4	97.5% min	0,3% max	0,1% max	0,5% max	0,40% max
Ti-6Al-4V	Základna	5.5-6.75%	3.5-4.5%	0,3% max	0,13% max

Přísná kontrola nízkého obsahu kyslíku a dusíku s limity uhlíku, železa a chromu zachovává korozní odolnost a tažnost. Výběr třídy vyvažuje požadované vlastnosti s náklady na slitinu pro různé aplikace.

Typické specifikace

Parametr	Hodnota	Zkušební metoda
Čistota	>99% titan	ASTM E2371, ICP analýza
Tvar částic	Sférické >92%	Mikroskopie
Hustota poklepání	2,7-3,7 g/cc	Hallův průtokoměr
Velikost částic	15-45 μm	Difrakce laseru
Kyslík(O)	<2000 ppm	Fúze inertních plynů
Dusík(N)	<400 ppm	Fúze inertních plynů
Vodík(H)	<150 ppm	Fúze inertních plynů
Průtoky	>95% pro 50 μm	Hallův průtokoměr

Před nákupem zkontrolujte statistickou certifikaci šarží od dodavatelů, která potvrzuje požadavky na standardní třídu a konzistentní výkonnost v těchto ukazatelích.

Mechanické vlastnosti

Slitina	Mez pevnosti v tahu (ksi)	Mez kluzu (ksi)	Prodloužení (%)
CP stupeň 1	130	120	20%
CP stupeň 2	150	140	18%
Ti-6Al-4V	160	150	10%

Dosažení cílové pevnosti materiálu vyžaduje optimalizované tepelné následné zpracování, jako je izostatické lisování za tepla a tepelné zpracování. Přizpůsobte třídu potřebným vlastnostem.

Aplikace AM pro kovy

Klíčové kovové aditivní díly s použitím sférických titanových prášků:

• Letectví a kosmonautika: Držáky draku, žebra křídel, držáky motorů - vysoká pevnost, nízká hmotnost.
• Lékařství a zubní lékařství: kyčelní, kolenní a páteřní implantáty; chirurgické nástroje - biokompatibilní
• Automobilový průmysl: ojnice, součásti turbodmychadla - odolnost proti teplu a korozi
• Spotřebitel: Obroučky brýlí, sportovní vybavení, těla hodinek - estetické vlastnosti
• Průmyslové: Výměníky tepla: součásti pro manipulaci s kapalinami, jako jsou ventily, čerpadla; lodní hardware; výměníky tepla.

Využijte vysokou specifickou pevnost a přizpůsobte slitiny, jako je Ti6-4, pro náročná výrobní prostředí v různých průmyslových odvětvích.

Specifikace odvětví

• ASTM F1580 - Tvářená slitina 6-hliníku a 4vanadu pro chirurgické implantáty
• ASTM B348 - Specifikace tyčí, drátu, prášku a výkovků z titanu a slitin titanu
• AMS 4999 - Limity složení pro výrobu prášku ze slitiny titanu
• ISO 23304 - Kovové prášky používané pro aditivní výrobní procesy

Kontrola statisticky ověřených certifikátů šarží, které zajišťují, že kvalita šarží prášku odpovídá certifikacím.

Úvahy o kvalitě

Metrický	Přijatelné	Zkušební metoda
Klepněte na položku Hustota	≥2,7 g/cc	Hallův průtokoměr
Průtokové rychlosti	≥95% pro síto 45 μm	Hallův průtokoměr
Tvar částice	≥92% sférický	Mikroskopie
Distribuce velikosti částic	Podle normy ASTM B348	Difrakce laseru
Hlavní intersticiály (O, H, N)	<2000; <150; <400 ppm resp.	Fúze inertních plynů

Atributy kvality prášku přímo souvisejí s pevností materiálu finálního spékaného dílu, kvalitou povrchu a mírou defektů.

Cenové rozpětí

Třída	Velikost částic	Cena za kg
CP stupeň 1	15-45 mikronů	$50-$150
Ti-6Al-4V	15-45 mikronů	$55-$200
Ti-6Al-4V ELI	10-75 mikronů	$250-$750

Ceny závisí na čistotě, velikosti prášku, objemu výroby a regionálních faktorech. Získejte pevné rozpočtové nabídky od dodavatelů z užšího výběru, které jsou specifické pro vaši aplikaci.

Úvahy o nákupu

Parametr	Důležitost
Certifikace kvality	Vysoký
Konzistence	Vysoký
Kvalifikační údaje části	Střední
Technická podpora	Střední
Dostupnost odběru vzorků	Nízký
Cenové faktory	Nízký

Nejčastější dotazy

Otázka: Co je to zalepování titanového prášku a jak mu zabránit?

Odpověď: Shlukování částic prášku do částečně spečených aglomerátů se nazývá spékání. Narušuje tok a hustotu balení. Skladujte ve vzduchotěsných nádobách s desikanty, abyste zabránili vedlejším reakcím absorpce vlhkosti a kyslíku, které časem umožňují spékání mezi částicemi titanu.

Otázka: Existují zdravotní rizika spojená s titanovým práškem?

Odpověď: Stejně jako u většiny jemných kovových prášků se při manipulaci vyvarujte vdechnutí. Kromě problémů s citlivostí je titanový prášek relativně inertní a považuje se za netoxický s nízkým rizikem vnějšího kontaktu nebo požití. Při skladování, přepravě nebo zpracování používejte odpovídající ochranné pomůcky a postupy.

Otázka: Jak správně skladovat titanový prášek?

Odpověď: Nádoby vzduchotěsně uzavřete pomocí vysoušecích sáčků, abyste zabránili oxidaci. Omezte kolísání teploty v rozmezí 10-30 °C. Pokud se barva změní z leskle šedé na šedou, což naznačuje zhoršení kvality, např. vodíkovou křehkost, vyhoďte je. Skladovatelnost více než 5 let při správném skladování.

Otázka: Vyžaduje titanový prášek speciální přepravu a manipulaci?

A: Klasifikováno jako neškodné, nehořlavé. Vyhněte se přepravě za extrémního horka nebo chladu. Pevně zajistěte obaly, aby nedošlo k úniku nebo kontaminaci. Pro výzkumné třídy vysoké čistoty jsou k dispozici speciální chladicí přepravky s gelovými obaly.

znát více procesů 3D tisku

Additional FAQs about spherical titanium powder (5)

1) What PSD and morphology are optimal for LPBF vs. binder jetting?

• LPBF typically uses 15–45 μm or 20–63 μm, highly spherical (>90% roundness), low satellites, O2 ≤ 1500 ppm. Binder jetting favors finer medians (Dv50 ≈ 15–25 μm) with controlled fines (<10% <10 μm) to maximize green density.

2) How do oxygen, nitrogen, and hydrogen impact mechanical properties?

• Interstitials embrittle titanium. Keep O ≤ 0.13–0.20 wt% (grade‑dependent), N ≤ 0.04 wt%, H ≤ 0.015 wt% for Ti‑6Al‑4V. Elevated H promotes delayed cracking; O increases strength but lowers elongation and fracture toughness.

3) Which atomization route yields the cleanest spherical titanium powder?

• PREP and EIGA typically deliver the lowest oxygen/contamination and highest sphericity, ideal for medical and aerospace. Plasma atomization also achieves excellent shape with competitive cleanliness. Conventional gas atomization is less common for Ti due to reactivity.

4) What storage and reuse practices maintain powder quality in AM?

• Use inert, desiccated storage (<2% RH), nitrogen/argon backfilled containers, and track reuse cycles. Sieve to spec each cycle, measure O/N/H (ASTM E1409/E1019) and flow/tap density; refresh 10–30% virgin powder when interstitials or fines rise.

5) How does Ti‑6Al‑4V ELI differ from standard Ti‑6Al‑4V powders?

• ELI (Extra Low Interstitials) has tighter O/N/H limits to improve toughness and fatigue, required for many implants (ASTM F3001). Expect higher price and stricter CoA requirements, including bioburden and cytotoxicity documentation for medical use.

2025 Industry Trends for spherical titanium powder

• Cleaner feedstocks for implants: Wider adoption of EIGA/PREP and argon recovery systems to cut O/N and CO2e per kg powder.
• Cost optimization: Regional atomization capacity increases reduce Ti‑6Al‑4V premiums; more vendors offer recycle/repowder services with analytical verification.
• Process windows narrowing: LPBF parameter sets tuned for lower porosity at 30–60 μm layer thickness using contour + core strategies; in‑situ monitoring correlates spatter/optic signals to density.
• Copper‑alloyed Ti and beta‑Ti R&D: Interest grows for antimicrobial surfaces (Ti‑Cu) and high‑toughness beta grades in lattice energy absorbers.
• Regulatory alignment: Greater use of ISO/ASTM 52907 feedstock requirements on purchase orders, and tighter traceability of powder reuse for medical/aerospace parts.

2025 snapshot: spherical titanium powder metrics

Metrický	2023	2024	2025 YTD	Notes/Sources
Typical O in Ti‑6Al‑4V (wt%) AM grade	0.12–0.18	0.11–0.16	0.10–0.15	LECO trends from suppliers
LPBF relative density (Ti‑6Al‑4V, tuned)	99.5–99.8%	99.6–99.9%	99.7–99.95%	CT/metallography
As‑built Ra, vertical walls (μm)	12–18	10–16	9–14	Skin scan + powder shape
Powder price Ti‑6Al‑4V AM (USD/kg)	180–300	160–280	140–260	Regional capacity up
Sites using argon recovery (%)	25–35	35–45	45–55	ESG/EPD reports
Typical refresh rate per build (%)	15-30	12–25	10–22	Better sieving/analytics

Odkazy:

• ISO/ASTM 52907 (feedstock quality), ASTM F2924/F3001 (Ti‑6Al‑4V AM), ASTM E1409/E1019 (O/N/H), ASM Handbook; supplier technical datasheets and peer‑reviewed AM studies

Latest Research Cases

Case Study 1: PREP Ti‑6Al‑4V ELI for LPBF Spinal Cages (2025)
Background: A medical OEM needed higher fatigue life and tighter pore geometry in ELI cages.
Solution: Switched to PREP powder (O = 0.11 wt%, D10/50/90 = 18/32/46 μm), implemented contour‑skin strategy and 200–350°C build plate preheat; post‑processed with HIP + stress relief per ASTM F3001.
Results: Relative density 99.92%; HCF life +24% vs baseline; pore size CV −18%; first‑pass yield 98.4%; CoA compliance improved audit time by 30%.

Case Study 2: EIGA CP‑Ti for Binder Jetting Heat Exchanger Cores (2024)
Background: An energy startup targeted lightweight CP‑Ti BJ cores with leak‑tight channels.
Solution: Used EIGA CP‑Ti (Dv50 ≈ 22 μm), solvent‑free binder, debind under N2 and sinter in high‑purity H2 (dew point < −60°C); applied voxel shrink‑compensation map.
Results: Sintered density 98.3% without HIP; helium leak rate <1×10⁻⁹ mbar·L/s; thermal effectiveness +11% vs Al baseline at equal mass.

Názory odborníků

• Prof. Peter B. Fox, Materials Science, University of Manchester
  Key viewpoint: “Powder cleanliness and true sphericity govern LPBF stability as much as laser settings—tight O/N/H control pays back in fatigue.”
• Dr. Laura Predina, Orthopedic Surgeon and AM Advisor
  Key viewpoint: “For implants, ELI certification and validated cleaning of lattice structures are non‑negotiable. Powder reuse logs must be tied to clinical risk.”
• Daniel Günther, Head of Powder Technology, Fraunhofer IAPT
  Key viewpoint: “Real‑time analytics plus disciplined refresh rates cut porosity scatter. Many ‘parameter’ issues are actually powder issues.”

Citations: ISO/ASTM standards, ASM Handbook, supplier white papers, and peer‑reviewed AM journals: https://www.astm.org, https://www.iso.org

Practical Tools and Resources

• Standards and QA:
• ISO/ASTM 52907 (metal feedstock), ASTM F2924/F3001 (Ti‑6Al‑4V and ELI), ASTM E1409/E1019 (O/N/H), ASTM B212/B527 (apparent/tap density)
• Metrology and monitoring:
• CT per ASTM E1441, dynamic image analysis for sphericity/aspect ratio, laser diffraction (ISO 13320), surface metrology (ISO 4287)
• Process playbooks:
• LPBF parameter guides for Ti alloys, HIP cycles for Ti‑6Al‑4V, powder reuse/sieving SOPs, desiccated/inert storage checklists
• Design and simulation:
• Lattice/topology tools (nTopology, 3‑matic), LPBF build simulation for distortion and support optimization
• Udržitelnost:
• Environmental Product Declaration (EPD) templates; argon recovery best practices and powder reclamation guidelines

Notes on reliability and sourcing: Specify grade (CP1/2/4, Ti‑6Al‑4V vs ELI), PSD (D10/D50/D90), sphericity metrics, satellites, O/N/H limits, and flow/tap density on POs. Require CoA with lot genealogy. Validate each lot with density coupons and CT. Maintain inert, low‑humidity storage and track reuse cycles to keep interstitials and fines within control.

Last updated: 2025-10-15
Changelog: Added 5 targeted FAQs, a 2025 trend table with key metrics, two concise case studies, expert viewpoints, and practical standards/resources focused on spherical titanium powder for AM and PM
Next review date & triggers: 2026-02-15 or earlier if ISO/ASTM feedstock standards change, major suppliers release new low‑interstitial Ti powders, or studies revise LPBF/HIP property benchmarks for Ti‑6Al‑4V/ELI