CPTi prášek

Přehled prášku CPTi

Prášek CPTi (chemicky čistý titan) je vysoce čistý titanový kovový prášek používaný v různých aplikacích vyžadujících vynikající odolnost proti korozi, vysokou pevnost, nízkou hmotnost a biokompatibilitu. Nabízí vynikající vlastnosti ve srovnání s jinými druhy titanu a slitinovými prášky.

Prášek CPTi se vyrábí procesem plynové atomizace, aby se dosáhlo sférické morfologie prášku s minimální kontaminací. Velikost částic se pohybuje v rozmezí 15-150 mikronů. Vysoká čistota a čistota mají za následek vynikající sypnost, hustotu balení a spékavost.

Mezi hlavní vlastnosti a výhody prášku CPTi patří:

Vlastnosti a charakteristiky prášku CPTi

Vlastnosti	Podrobnosti
Složení	99.5% minimálně titan. Nízký obsah nečistot O, C, N, H, Fe
Hustota	4,5 g/cc
Tekutost	Vynikající díky sférické morfologii
Spékavost	Vynikající, dosahuje téměř plné hustoty
Tvar částic	Převážně sférické
Rozsah velikosti částic	15-150 mikronů
Zdánlivá hustota	2,7-3,2 g/cc
Čistota	Obsah až 99,995% Ti
Nečistoty	Nízký obsah kyslíku, dusíku, uhlíku, železa
Barva	Tmavě šedá s kovovým leskem

Hlavní výhody prášku CPTi

• Vysoká čistota zlepšuje výkon a biokompatibilitu
• Sférická morfologie prášku zajišťuje dobrý tok a balení
• Široké využití pro aditivní výrobu, vstřikování kovů
• Odolnost proti korozi je v mnoha prostředích vyšší než u nerezové oceli.
• Vysoký poměr pevnosti a hmotnosti
• Netoxické a nealergizující
• Lze je legovat a upravit tak jejich vlastnosti, např. pevnost.
• Cenově výhodné ve srovnání s tepaným titanem

Prášek CPTi je vynikající volbou pro díly a výrobky vyžadující optimální kombinaci pevnosti, nízké hmotnosti, odolnosti proti korozi, únavové odolnosti a biokompatibility.

Používá se pro různé aplikace v leteckém, lékařském, automobilovém, chemickém a spotřebním průmyslu.

Složení a stupně čistoty prášku CPTi

Složení prášku CPTi má minimální obsah titanu 99,5%. Obsah nečistot kyslíku, dusíku, uhlíku, vodíku a železa je pečlivě kontrolován. Vyrábějí se i vyšší stupně čistoty až do 99,995% Ti.

Složení prášku CPTi

Živel	Hmotnost %
Titan	99.5% min
Kyslík	0.08% – 0.40%
Uhlík	0.03% – 0.08%
Dusík	0.01% – 0.05%
Vodík	0.005% – 0.015%
Žehlička	0.05% – 0.25%

Tyto úrovně nečistot vedou k zachování vysoké pevnosti a odolnosti proti korozi, která je spojena s kovovým titanem. K úpravě vlastností, jako je pevnost, lze použít i specifické příměsi legur.

Prášek CPTi je k dispozici v různých stupních čistoty v závislosti na požadavcích:

Stupně čistoty CPTi

Třída	Čistota	Velikost částic	Aplikace
CPTi stupeň 1	99.5% min	Střední, velký	Obecné použití
CPTi stupeň 2	99.9%	Jemné, střední	Letectví a kosmonautika, zdravotnictví
CPTi stupeň 3	99.95%	Pokuta	Lékařské, zubní
CPTi stupeň 4	99.99%	Ultrafine	Implantáty, použití pro vysokou čistotu

Vyšší čistota snižuje riziko toxicity a zlepšuje biokompatibilitu pro lékařské použití. Zlepšuje také výkon při vysokých teplotách.

Vyšší čistota však zvyšuje náklady. Vhodná jakost se tedy vybírá na základě vyváženého kompromisu pro zamýšlenou aplikaci.

Fyzikální vlastnosti prášku CPTi

Klíčové fyzikální vlastnosti prášku CPTi, které ovlivňují jeho zpracování a výkon:

Fyzikální vlastnosti prášku CPTi

Vlastnosti	Hodnoty
Hustota	4,5 g/cc
Bod tání	1668°C
Tepelná vodivost	21,9 W/mK
Elektrický odpor	53,8 ohm-cm
Youngův modul	107 GPa
Poissonův poměr	0.33
Mohsova tvrdost	6
Odolnost proti oxidaci	Až 590 °C na vzduchu

• Hustota je v porovnání s jinými kovy poměrně nízká, což zajišťuje vysoký poměr pevnosti k hmotnosti.
• Bod tání je středně vysoký, což umožňuje použití pro aplikace při zvýšených teplotách.
• Tepelná vodivost je nižší než u jiných kovů, jako je hliník nebo měď.
• Elektrický odpor je relativně vysoký, takže je vhodný pro korozivzdorné spojovací prvky a konektory.
• Tvrdost je podobná jako u jiných slitin titanu, ale nižší než u kovů s vysokou tvrdostí.
• Odolnost proti oxidaci se zvyšuje s vyššími úrovněmi čistoty.

Díky těmto vlastnostem je CPTi vhodný pro lehké konstrukční díly, které vyžadují vysoký mechanický výkon a odolnost proti korozi.

Mechanické vlastnosti prášku CPTi

Mechanické vlastnosti představují pevnost, tvrdost a zpracovatelnost materiálu. Důležité mechanické vlastnosti:

Mechanické vlastnosti prášku CPTi

Vlastnosti	Hodnoty
Pevnost v tahu	420 - 550 MPa
Pevnost v tahu	380 - 470 MPa
Prodloužení	15 – 30%
Tvrdost	200-240 HV
Únavová pevnost	200-300 MPa

• Pevnost v tahu a mez kluzu jsou středně vysoké, zatímco prodloužení je přiměřené.
• Únavová pevnost je ve srovnání s jinými konkurenčními materiály vynikající.
• Tvrdost je podobná nebo mírně nižší než u slitin titanu.
• Vlastnosti závisí na faktorech, jako je čistota, pórovitost a způsob zpracování.
• Legování prvky jako Al, V, Mo může výrazně zvýšit pevnost.

Kombinace dobré pevnosti, tažnosti, únavové životnosti a tvrdosti poskytuje vyvážené mechanické vlastnosti.

CPTi odpovídá nebo překonává vlastnosti nerezových ocelí s nižší hustotou. Nabízí optimální kompromis mezi vysokou pevností a mírnou tažností.

Aplikace prášku CPTi

Prášek CPTi se díky svým vynikajícím vlastnostem používá v několika průmyslových odvětvích:

Aplikace prášku CPTi

Průmysl	Příklady použití
Aerospace	Součásti motoru, části draku, spojovací materiál
Lékařský	Implantáty, protézy, nástroje
Automobilový průmysl	Ventily, ojnice, pružiny
Chemické	Čerpadla, ventily, nádrže, potrubí
3D tisk	Letecké a lékařské komponenty
Vstřikování kovů	Zubní nástroje, hardware
Investiční lití	Lopatky turbín, hlavy golfových holí

Některé konkrétní aplikace výrobků zahrnují:

• Ortopedické a zubní implantáty
• Chirurgické nástroje a bioimplantáty
• Lehké díly automobilových motorů, jako jsou ojnice.
• Letecké hydraulické trubky a součásti, jako jsou pouzdra
• Potravinářský/chemický průmysl ventily, čerpadla, potrubí
• Pouzdra na hodinky, šperky
• Sportovní zboží, jako jsou golfové hole, rámy jízdních kol.
• Aditivní výroba leteckých a lékařských dílů

Netoxičnost umožňuje použití ve výrobcích, které přicházejí do styku s potravinami, léčivy a biologickými tekutinami.

Prášek CPTi celkově poskytuje nejlepší rovnováhu vlastností pro lehké konstrukční díly v různých průmyslových odvětvích.

Specifikace prášku CPTi

Pro hodnocení kvality prášku CPTi a zajištění konzistence výkonu se používají průmyslové specifikace a normy:

Práškové normy CPTi

Standard	Popis
ASTM B348	Standardní specifikace pro prášky titanu a slitin titanu
ASTM F67	Standardní specifikace pro tyče z nelegovaného titanu pro chirurgické implantáty
ISO 5832-2	Implantátové materiály z tepaného titanu

Tyto normy specifikují požadavky na:

• Chemické složení - procentní podíl titanu a obsah nečistot
• Fyzikální vlastnosti, jako je distribuce velikosti částic, průtoková rychlost, hustota.
• Mechanické vlastnosti, jako je pevnost v tahu a mez kluzu
• Výrobní metoda jako rozprašování argonu
• Zajištění kvality prostřednictvím odběru vzorků, testování a kontroly
• Požadavky na balení a identifikaci

Renomovaní výrobci prášku CPTi vyrábějí materiál podle norem ASTM a poskytují certifikaci shody pro kritické aplikace.

Velikost částic prášku CPTi

Prášek CPTi se vyrábí v různých distribucích velikosti částic podle způsobu použití:

Velikost částic prášku CPTi

Velikost částic	Typický rozsah velikostí	Aplikace
Pokuta	1-25 mikronů	Investiční lití, MIM
Střední	25-45 mikronů	Lisování a spékání, HIP
Hrubý	45-150 mikronů	Tepelné stříkání a stříkání za studena

• Jemný prášek zajišťuje vysokou hustotu spékání a povrchovou úpravu
• Hrubý prášek má lepší sypkost a používá se k tepelnému nástřiku.
• Středně velká řada nabízí vyváženost vhodnou pro lisování a spékání
• Rozložení velikosti je optimalizováno na základě potřebných vlastností finálního dílu.
• Sférická morfologie je zachována ve všech velikostních řadách.

Kontrola distribuce velikosti částic a morfologie je rozhodující pro dosažení vysoké hustoty balení prášku a kvality spékaných dílů.

Prášek CPTi Zdánlivá hustota

Zdánlivá hustota nebo hustota odbočky udává hustotu zabaleného prášku:

Prášek CPTi Zdánlivá hustota

Zdánlivá hustota	Charakteristika
2,7 - 3,0 g/cc	Nelegovaný prášek CPTi
3,0 - 3,2 g/cc	Legovaný prášek CPTi
Až 50% skutečné hustoty	V důsledku dutin mezi částicemi

• Vyšší zdánlivá hustota zlepšuje tok a stlačitelnost prášku.
• Legující prvky jako Al, V zvyšují hustotu částic
• S optimalizovaným práškem je možné dosáhnout hodnot až 60%.
• Vysoká zdánlivá hustota zkracuje dobu lisovacího cyklu a zlepšuje kvalitu dílů.

Maximalizace zdánlivé hustoty umožňuje efektivní lisování prášku a spékání na plnou hustotu. Zvyšuje produktivitu výroby.

Metody výroby prášku CPTi

Prášek CPTi se komerčně vyrábí procesem plynové atomizace za použití vysoce čistých tyčí/prutů z Ti:

Výroba prášku CPTi

Metoda	Podrobnosti
Rozprašování plynu	Vysokotlaký plyn argon rozkládá proud roztaveného Ti na jemné kapičky, které tuhnou v kulovitý prášek.
Tavení ve vakuovém oblouku	Vysoce čistá vstupní surovina Ti je rafinována za účelem snížení plynných nečistot, jako jsou O, N, H
Vícenásobné tání	Zajišťuje chemickou homogenitu surovin.
Sítování	Rozděluje prášek do různých distribucí velikosti částic.
Směšování	Prášky s různou velikostí částic se míchají v optimalizovaných poměrech.

• Plynová atomizace umožňuje výrobu sférického prášku CPTi ve velkém měřítku
• Více kroků vede k výrobě prášku vysoké čistoty s kontrolovanou velikostí a morfologií.
• Plynný argon zabraňuje kontaminaci při rozprašování
• Následné zpracování poskytuje zákazníkům práškové stupně na míru.

Vysoce automatizované zařízení umožňuje efektivní výrobu prášku CPTi s přísnou kontrolou všech vlastností, jako je čistota, distribuce velikosti částic, morfologie a zdánlivá hustota.

Ceny prášku CPTi

Ceny prášku CPTi závisí na různých faktorech:

Ceny prášku CPTi

Faktor	Dopad
Čistota	Zvýšení ceny za vyšší čistotu
Velikost částic	Ultrajemný prášek je dražší
Množství	Snížení ceny při hromadné objednávce
Způsob výroby	Vícenásobné přetavení zvyšuje náklady
Balení	Tlakové láhve plněné argonem jsou dražší
Testování/certifikace	Příplatek za důkladnější testování
Doba realizace	Rychlejší dodání zvyšuje cenu

Orientační ceny pro prášek střední velikosti částic:

• CPTi stupeň 1: $50-$100 za kg
• CPTi stupeň 2: $100-$150 na kg
• CPTi třída 3: $150-$300 za kg
• CPTi třídy 4: $300+ za kg

Snížené ceny jsou typické pro hromadné objednávky přesahující několik set kilogramů.

Dodavatelé prášku CPTi

Mezi oblíbené dodavatele prášku CPTi patří:

Dodavatelé prášku CPTi

Společnost	Umístění
Pokročilé prášky a nátěry	USA
Atlantik vybavení inženýrů	USA
Reading Alloys, Inc.	USA
TLS Technik GmbH & Co.	Německo
AP&C	Kanada
Xi'an Saite Metal Materials	Čína

Faktory, které je třeba zvážit při výběru dodavatele:

• možnosti práškové kvality
• rozmezí průměrné velikosti částic
• výrobní kapacita
• morfologie a konzistence prášku
• možnosti balení
• dodací lhůta a dodání
• stanovení cen
• soulad s normami ASTM
• kontrolní a zkušební procesy
• zajištění a kontrola kvality

CPTi Manipulace s práškem a bezpečnost

Je třeba dodržovat zásady bezpečné manipulace s práškem:

Manipulace s práškem CPTi

Doporučení	Důvod
Vyhněte se vdechování	Vzhledem k malé velikosti částic
Používejte ochranné masky	Zabraňte požití nosem/ústy
Manipulaci provádějte ve větraných prostorách	Snížení cirkulace prášku ve vzduchu
Používání ochranných obleků ve velkých provozech	Minimalizujte kontakt s pokožkou
Zajistěte, aby v blízkosti nebyly žádné zdroje vznícení	Prášek může v kyslíkové atmosféře hořet
Dodržujte antistatické protokoly	Zabraňte náhodnému požáru v důsledku nahromadění statického náboje.
Používejte nejiskřící nástroje	Zabraňuje možnosti vznícení při manipulaci
Skladujte uzavřené nádoby v chladném a suchém prostředí.	Zabraňuje zachycování vlhkosti a reaktivitě

Přestože je prášek CPTi ve srovnání s reaktivními kovovými prášky relativně inertní, je nutné dodržovat bezpečnostní opatření ke zmírnění bezpečnostních a požárních rizik.

Kontrola a testování prášku CPTi

Testování kvality zajišťuje, že prášek CPTi splňuje požadované specifikace materiálu:

Testování prášku CPTi

Test	Podrobnosti
Chemická analýza	ICP spektroskopie ověřuje prvkové složení
Distribuce velikosti částic	Analýza sít určuje rozdělení podle velikosti
Zdánlivá hustota	Měřeno podle normy ASTM B212
Morfologie prášku	Skenovací elektronová mikroskopie ověřuje kulovitý tvar
Průtoková rychlost	Čas potřebný k průtoku stanoveného množství prášku definovanou tryskou
Hustota poklepání	Hustota měřená po mechanickém vyklepání vzorku prášku
Stlačitelnost	Sledování změny hustoty práškového lože během lisování

Přísné testovací protokoly zajišťují spolehlivý a konzistentní vysoký výkon prášku CPTi pro kritické aplikace.

Skladování a reaktivita prášku CPTi

Prášek CPTi má střední reaktivitu:

Skladování prášku CPTi

Faktor	Efekt
Vzduch, kyslík	Mírné riziko oxidace při teplotách nad 500 °C
Vlhkost	Nízká míra koroze při pokojové teplotě
Uhlovodíky	Nebezpečí požáru při kontaminaci práškem
Kyseliny, zásady	Nízká míra koroze v neutrálních roztocích
Organická rozpouštědla	Určitá absorpce a změna barvy při ponoření do vody
Zvýšené teploty	Zvýšená reaktivita s kyslíkem a dusíkem

Doporučení:

• Skladujte v uzavřených nádobách naplněných inertním plynem
• Udržujte teplotu pod 30 °C
• Otevřené nádoby pouze v suchém, kontrolovaném prostředí
• Omezte kontakt s oxidačními kyselinami a chlorovanými uhlovodíky.

Při správných opatřeních při skladování a manipulaci vykazuje prášek CPTi vynikající stabilitu a nízkou reaktivitu.

Srovnání s práškem ze slitiny Ti-6Al-4V

Ti-6Al-4V je oblíbený prášek ze slitiny titanu alfa-beta. Srovnání s CPTi:

CPTi vs Ti-6Al-4V prášek

Parametr	CPTi prášek	Prášek Ti-6Al-4V
Hustota	4,5 g/cc	4,42 g/cc
Pevnost v tahu	420 - 550 MPa	950 - 1050 MPa
Tažnost	15 – 30%	10 – 18%
Únavová pevnost	200 - 300 MPa	500 - 600 MPa
Odolnost proti korozi	Vynikající	Mírný
Odolnost proti oxidaci	Vynikající	Dobrý
Náklady	Nízký	Mírný
Toxicita	Žádný	Nízký
Používá	Nízkoteplotní aplikace, protetika	Letecké komponenty, automobilové díly

• CPTi poskytuje lepší tažnost a odolnost proti oxidaci
• Ti-6Al-4V je pevnější a má vyšší únavovou pevnost.
• CPTi má lepší biokompatibilitu a odolnost proti korozi
• Ti-6Al-4V poskytuje vyšší poměr pevnosti k hmotnosti
• CPTi je cenově výhodnější, zatímco Ti-6Al-4V nabízí vyšší výkon.

Klady a zápory prášku CPTi

Výhody prášku CPTi:

• Vynikající odolnost proti korozi
• Vysoký poměr pevnosti a hmotnosti
• Dobrá tažnost a lomová houževnatost
• Netoxické a biokompatibilní
• Nemagnetické a tepelně stabilní
• Cenově výhodné ve srovnání se slitinami titanu
• Lze legovat pro zlepšení vlastností
• Vhodné pro různé aplikace v různých odvětvích

Omezení prášku CPTi:

• Relativně drahé ve srovnání s práškovým železem/ocelí
• Nižší pevnost než u slitin titanu
• Mírná odolnost proti oxidaci při vysokých teplotách
• Vyžaduje ochranné prostředí během zpracování
• náchylnost k zadírání a zadření při kluzném kontaktu
• Obtížnější obrábění ve srovnání s ocelí a hliníkovými slitinami.

Nejčastější dotazy k prášku CPTi

Otázka: Jaké jsou hlavní výhody prášku CPTi?

Odpověď: Hlavními výhodami jsou vysoká pevnost, nízká hustota, vynikající odolnost proti korozi, biokompatibilita, tepelná stabilita a cenová výhodnost.

Otázka: Jaké jsou typické aplikace prášku CPTi?

A: Hlavní aplikace jsou ortopedické implantáty, zubní implantáty, letecké a kosmické komponenty, automobilové díly, sportovní zboží, šperky, chemická zařízení a lékařské přístroje.

Otázka: Jaké jsou rozdíly mezi různými třídami prášku CPTi?

Odpověď: Prášky vyšší čistoty (třída 3 a 4) se používají pro lékařské implantáty a vysoce výkonné aplikace. Nižší stupně poskytují odpovídající vlastnosti při nižších nákladech pro průmyslové použití.