Dodavatelé kovových prášků

Kovové prášky jsou široce používány v aditivní výrobě, vstřikování kovů a dalších aplikacích práškové metalurgie. Tento článek poskytuje přehled různých kovových prášků, výrobních metod, vlastností, specifikací, aplikací, cen dodavatel kovového prášku a také výhody a omezení technologií založených na prášku.

Přehled kovových prášků

Kovové prášky zpracované na hotové součásti nabízejí výhody jako:

• Přizpůsobené slitiny/složení nedosažitelné pomocí ingotové metalurgie
• Složité, lehké geometrie pomocí aditivní výroby
• Výroba čistého tvaru snižující plýtvání oproti subtraktivním metodám
• Izotropní vlastnosti z rychlé solidifikace oproti odlévání

Běžné kovové prášky se pohybují od nerezových ocelí, nástrojových ocelí, superslitin až po titan, hliník, měď a exotické slitiny. Výroba pomocí atomizace inertním plynem, atomizace vodou a procesem plazmové rotující elektrody umožňuje přizpůsobení distribuce velikosti částic, morfologie a mikrostruktury pro různé aplikace.

Typy kovových prášků

Nerezové oceli

Austenitické a martenzitické prášky z nerezové oceli, jako jsou 316L, 420 a 17-4PH, nabízejí dobrou odolnost proti korozi a vysokou tvrdost po tepelném zpracování:

Třída	Vlastnosti	Aplikace
316L	Vynikající odolnost proti korozi, skvělá svařitelnost/tvárnost	Čerpadla, ventily, námořní hardware
420	Vysoká tvrdost, odolnost proti opotřebení	Řezné nástroje, ložiska
17-4PH	Vysoká pevnost, mírná odolnost proti korozi, dobrá houževnatost po stárnutí	Letecké a průmyslové součásti

Nástrojové oceli

Nástrojové oceli kalené vzduchem, jako jsou H13 a D2, poskytují velmi vysoké úrovně tvrdosti po tepelném zpracování:

Třída	Rozsah tvrdosti	Používá
H13	50-55 HRC	Vstřikovací formy, matrice, nástroje
P20	30–40 HRC	Plastové vstřikovací formy
D2	60-62 HRC	Řezné nástroje, tvářecí matrice

Superslitiny

Slitiny na bázi niklu, železa a kobaltu nabízejí výjimečnou pevnost při vysokých teplotách pro extrémní prostředí:

Třída	Max. provozní teplota	Používá
Inconel 718	700°C	Letecké součásti a systémy
Inconel 625	980°C	Letecké turbíny, petrochemické zařízení
Haynes 282	870°C	Součásti proudových motorů, pozemní turbíny
Kobalt Chrome	500°C	Lékařské/zubní implantáty

Hliník a titan

Lehké kovy, jako jsou slitiny hliníku a titanu, umožňují lehké konstrukční díly v kombinaci s dobrou odolností proti korozi (Ti) a vysokým poměrem pevnosti k hmotnosti:

Třída	Používá
AlSi 10Mg	Letecké a automobilové součásti, prototypy
Ti-6Al-4V	Letecké konstrukční díly, biomedicínské implantáty

Měď a wolfram

Měď nabízí vysokou tepelnou a elektrickou vodivost, zatímco wolframové třídy poskytují extrémní tvrdost a hustotu až 18 g/cm3:

Materiál	Aplikace
Měď	Chladiče, elektrody, svařovací hroty
Těžké slitiny wolframu	Stínění proti záření, tlumení vibrací

Exotické slitiny

Pokročilé třídy zahrnují drahé kovy, žáruvzdorné kovy a permanentní magnety vzácných zemin:

Třída	Složení	Používá
Elgiloy	Co-Cr-Ni + stopové prvky	Lékařské přístroje, spojovací prvky
Nitinol	Nikl-titan	Pohony, kryogenní aplikace
Neodymové magnety	Nd-Fe-B	Motory, generátory, senzory

Ty umožňují specializované elektrické, magnetické, termomechanické a biokompatibilní vlastnosti pro specializované aplikace.

Výrobní metody

Atomizace plynem je primární technikou pro výrobu definovaných distribucí velikosti částic optimalizovaných pro aditivní výrobu, vstřikování kovů atd. Atomizace vodou slouží nákladově orientovaným aplikacím, jako jsou pouzdra a filtry pro vstřikování prášku.

Atomizace plynu

Vysokotlaký inertní plyn (obvykle argon nebo dusík) odděluje jemné kapky roztaveného kovu ze proudu taveniny, které rychle tuhnou do sférických prášků ideálních pro vrstvenou fúzi. Požadované chemické složení a mikrostruktura jsou zabudovány do slitiny před atomizací. To usnadňuje vysokou čistotu prášku a konzistentní složení přizpůsobené funkčnosti dílu.

Atomizace vody

V tomto procesu je proud roztaveného kovu rozdělen vysokorychlostními vodními tryskami na jemné částice, které rychle chladnou a tvoří nepravidelné tvary. Jedná se o levnější proces užitečný pro velkoobjemové aplikace, kde jsou přijatelné vlastnosti volného prášku.

Proces rotační elektrody

Touto metodou elektrický oblouk roztaví rotující tyč, která se přivádí do plazmového hořáku. Odpařený kov kondenzuje v atmosféře inertního plynu a rotující roztavené částice tvoří sférický prášek. Nabízí extrémně jemné řízení distribuce velikosti částic pro specializované aplikace.

Vlastnosti a specifikace

Klíčové vlastnosti prášku, jako je tvar částic, distribuce velikosti, rychlost toku a zdánlivá hustota, řídí výkon v navazujících procesech, jako je aditivní výroba:

Parametr	Typický rozsah	Význam
Tvar částic	Přednostně sférické	Ovlivňuje hustotu balení, tekutost, roztíratelnost během tisku
Rozložení velikosti	Typicky 15-45 μm	Ovlivňuje rozlišení minimálních prvků, povrchovou úpravu, hustotu
Průtoková rychlost	25–40 s/50 g	Indikuje fluidizaci prášku, roztíratelnost, snížené shlukování
Zdánlivá hustota	Až 65 % teoretické hodnoty	Potřebné pro vysokou denzifikaci během slinování nebo tavení
Zbytkový uhlík	< 0,01%	Určuje zachycení kyslíku/dusíku ovlivňující mechanické vlastnosti

Zprávy o zkouškách materiálů od renomovaných dodavatelé kovových prášků prezentují podrobná data o charakterizaci pro výběr správné třídy pro zamýšlenou aplikaci a proces.

Oblasti použití

Aditivní výroba

• Letecké součásti – lopatky, oběžná kola, sekce motoru
• Lékařské implantáty – ortopedické/dentální, chirurgické nástroje
• Automobilový průmysl – ventily, písty, potrubí
• Průmyslové nástroje – řezné nástroje, matrice, formy

Vstřikování kovů

• Malé přesné díly – ozubená kola, trysky, spojovací prvky
• Ortopedické šrouby, implantáty kolene/kyčle
• Automobilové mechanismy – zámky, kladky

Tepelné nástřiky

• Vrstvy odolné proti opotřebení – hřídele čerpadel, válce
• Ochrana proti korozi – ventily, potrubí, nádoby

Lisování a slinování prášku

• Samomazná ložiska
• Permanentní magnety
• Konstrukční díly pomocí lisování za studena/horka

Přizpůsobené vlastnosti prášku umožňují různé aplikace využívající výrobu čistého tvaru nebo téměř čistého tvaru.

dodavatel kovového prášku

Přední evropští, asijští a severoameričtí dodavatelé uspokojují poptávku po kovovém prášku napříč průmyslovými odvětvími a geografickými oblastmi.

Společnost	Materiály	Kapacita	Trhy
Sandvik	Nerezové, nástrojové oceli, superslitiny	210 000 MT	Evropa, Asie
GKN	Nerezové oceli, superslitiny, slitiny Ti	170 000 MT	Evropa, Severní Amerika
Praxair	Slitiny Ti, Ni, Co	110 000 MT	Severní/Jižní Amerika
Hoganas	Nástrojové oceli, nerezové oceli, nízkolegované oceli	100 000 MT	Evropa, Asie
Kovové prášky Rio Tinto	Hliník, Ti, intermetalické třídy	75 000 MT	Globální

Tyto společnosti nabízejí široké možnosti v atomizačních procesech, které odpovídají přísné interní kontrole kvality vlastností prášku a čistoty, podpořené certifikovanými zkušebními protokoly o chemickém složení, distribuci velikosti částic, mikrostruktuře a konzistenci šarží.

Aplikační experti pomáhají přizpůsobovat stávající slitiny nebo navrhovat nové třídy přizpůsobené potřebám mechanických vlastností, geometrie a funkčnosti zákazníka od prototypování až po komerční objednávky kovových prášků.

Ceny kovových prášků

Materiál	Cenové rozpětí
Nerezová ocel 316L	5–20 USD/kg
Maraging steel	30–60 USD/kg
Nástrojová ocel H13	12–30 USD/kg
Inconel 718	$50-150/kg
Titan Ti-6Al-4V	$100-500/kg

Ceny významně závisí na objemu objednávky, kvalitě (komerční, letecký průmysl, lékařství atd.), regionální dynamice poptávky a rozsahu certifikace. Zákazníci schválení velkými výrobci OEM získávají mnohem nižší ceny, dokonce 30–40 USD/kg za běžné letecké superslitiny.

Výhody a nevýhody práškové metalurgie

Výhody

• Vlastní slitiny/složení mimo konvenční rozsah ingotové metalurgie
• Složité geometrie z aditivní výroby se sníženou montáží
• Výroba téměř čistého tvaru s menším plýtváním surovinami
• Vylepšené mechanické vlastnosti z rychlé solidifikace

Omezení

• Obecně pomalejší výrobní rychlosti než odlévání nebo kování
• Další kroky, jako je CIP/HIP, potřebné v AM ke zlepšení hustoty
• Opětovné použití prášku může mít za následek změnu vlastností
• Vyžaduje manipulační systémy pro regeneraci/recyklaci nepoužitého prášku

Souhrn

Stručně řečeno, klíčové typy kovových prá

Nejčastější dotazy

Jak se vyrábí kovové prášky?

Většina komerčních prášků se spoléhá na procesy atomizace inertním plynem nebo vodou, aby se vytvořily jemné sférické částice s přesně řízeným rozložením velikosti.

Jaké jsou hlavní typy kovových prášků?

Běžné klasifikace zahrnují nerezové oceli, nástrojové oceli, superslitiny, slitiny hliníku/titánu, těžké slitiny wolframu a drahé kovy včetně exotických jako Elgiloy, Nitinol atd.

Jaké faktory ovlivňují ceny kovových prášků?

Ceny se výrazně liší v závislosti na objemu, rozsahu certifikace, regionální dynamice poptávky, nákladech na suroviny a složení slitiny – exotické superslitiny mohou stát 5-10x více než nerezové oceli na kilogram.

Jaké jsou typické velikosti kovových prášků?

Standardní rozložení pro aditivní výrobu se pohybuje mezi 15-45 mikrony. Vodou atomizované třídy se mohou pohybovat od 45-150 μm, které se používají hlavně pro lisování a slinování.

Co řídí výběr kovových prášků?

Klíčovými hledisky jsou funkčnost dílu (provozní teplota, namáhání atd.), výrobní metoda (lití, MIM, AM), cíle nákladů, rozsah následného zpracování a dostupnost v požadované formě produktu.

Jak se kovové prášky charakterizují a specifikují?

Typické parametry uvedené ve zprávách o zkouškách materiálů zahrnují složení prášku, rozložení velikosti částic, morfologii (sférická/nepravidelná), charakteristiky toku, zdánlivou hustotu a hladiny zbytkových nečistot. Ty řídí vhodnost pro provoz.

Existují normy pro kovové prášky?

ASTM, ASME, MPIF, ISO a ekvivalentní národní/regionální normy pomáhají definovat specifikace pro běžné třídy z hlediska chemie, výroby, postupů odběru vzorků, metodiky testování, stavu dodávky a zajištění kvality.

Jaká opatření jsou nutná při manipulaci s kovovými prášky?

Klíčová rizika zahrnují hořlavost a nebezpečí výbuchu. Boxy s inertním plynem, uzavřené dopravní/transportní systémy, uzemnění, antistatické povlaky pomáhají bezpečné manipulaci s práškem spolu s používáním osobních ochranných prostředků při extrakci a přenosu.

znát více procesů 3D tisku