Sférický titanový prášek

Přehled

Sférický titanový prášek je forma titanového kovového prášku, který byl zpracován tak, aby měl kulovitou morfologii. Vyznačuje se vysokou kulovitostí, hladkým povrchem, kontrolovanou distribucí velikosti částic a dobrou tekutostí.

Mezi klíčové vlastnosti a detaily sférického titanového prášku patří:

Typy

• Čistý titanový prášek
• Prášky ze slitin titanu (Ti-6Al-4V, Ti-6Al-7Nb atd.)

Výrobní metody

• Rozprašování plynu
• Plazmový proces s rotujícími elektrodami (PREP)
• Indukční atomizace tavicího plynu na elektrodách (EIGA)

Rozsah velikosti částic

• 15-45 mikronů
• 45-100 mikronů
• 106-250 mikronů

Typická použití

• Prášek pro 3D tisk
• Vstřikování kovů
• Tepelné stříkání
• Výroba titanových dílů

Klíčové vlastnosti

• Vysoká sféricita (>90%)
• Řízená distribuce velikosti částic
• Dobrá tekutost
• Vysoká čistota
• Menší povrch ve srovnání s nepravidelnými prášky

Typy Sférický titanový prášek

Existují dvě hlavní kategorie sférického titanového prášku podle složení:

Tabulka 1: Typy sférického titanového prášku

Čistý titanový prášek

Čistý sférický titanový prášek obsahuje nejméně 99,5% titanu s maximálními limity obsahu kyslíku a železa. Má nejvyšší obsah titanu ve srovnání s titanovými slitinami.

Typické složení:

• Titan: minimálně 99,5%
• Kyslík: maximálně 2000 ppm
• Železo: maximálně 3000 ppm

Nabízí vlastnosti blízké čistému kovovému titanu - vysokou pevnost, nízkou hustotu, odolnost proti korozi. Používá se v případě potřeby vysoké chemické čistoty.

Prášky ze slitin titanu

Nejběžnějšími práškovými titanovými slitinami jsou Ti-6Al-4V a Ti-6Al-7Nb s příměsí hliníku a vanadu nebo niobu. Vyrábějí se i další slitiny s prvky jako molybden, zirkonium a cín.

Výhody slitin:

• Zvýšená síla
• Vyšší teplotní odolnost
• Zvýšená odolnost proti korozi

Prášky slitin rozšiřují rozsah použití nad rámec čistých titanových prášků.

Metody výroby sférického prášku

K výrobě sférického titanového prášku s řízenou velikostí částic se komerčně používají různé techniky plynové atomizace:

Tabulka 2: Výrobní postupy pro sférický titanový prášek

Typické rozsahy vyráběných velikostí

Plynová atomizace využívá vysokorychlostní proudy inertního plynu, jako je argon nebo dusík, k rozbití proudu roztaveného titanového kovu na jemné kapičky, které ztuhnou v prášek. Vznikají tak kulovité částice s hladkým povrchem, který je výsledkem působení povrchového napětí.

PREP a EIGA jsou varianty, které nabízejí zvýšenou kontrolu, užší distribuci velikosti a optimalizaci tvaru.

Specifikace

Sférický titanový prášek je k dispozici v různých velikostech rozdělených podle průměru částic. Mezi běžné rozsahy velikostí podle velikosti ok patří:

Tabulka 3: Specifikace velikosti částic

Další parametry používané pro specifikaci prášků:

• Sféricita: >90% udává, jak jsou částice kulovité.
• Hustota kohoutku: 2,2-3,5 g/cm3 udává hustotu balení
• Hausnerův poměr: <1,25 znamená průtočnost
• Zjevná hustota: rozsah na základě složení
• Průtok: měření hmotnostního průtoku nálevkou

Pro specifikaci prášků se používají normy ASTM B819, ASTM F3049, EN 10204/3.1.

Aplikace z Sférický titanový prášek

Řízená distribuce velikosti částic a sférická morfologie přináší určité výhody, které rozšiřují možnosti použití titanového prášku:

Tabulka 4: Typické aplikace sférického titanového prášku

Hlavní výhodou sférického prášku je, že usnadňuje automatizovanou manipulaci s materiálem lépe než nepravidelný prášek. To umožňuje vyrábět titanové součásti téměř čistého tvaru.

Dodavatelé a ceny

Sférický kovový prášek z titanu prodávají různí přední výrobci:

Tabulka 5: Hlavní dodavatelé sférického titanového prášku

Odhad ceny:

• Čistý titan: $50-100 za kg
• Slitiny titanu: $70-150 za kg

Ceny se liší v závislosti na objednaném množství, třídě prášku, rozsahu velikosti částic a také na poptávce na trhu a ekonomice nabídky.

Výhody a nevýhody sférického titanového prášku

Tabulka 6: Srovnání výhod a nevýhod

Zatímco sférický titanový prášek umožňuje větší flexibilitu procesů, ale vyžaduje také opatření proti vznícení nebo výbuchu. Náklady jsou vyšší než u jiných forem, např. houbových jemných částic.

Nejčastější dotazy

Jaký je typický stupeň čistoty sférického titanového prášku?

U čistého titanového prášku je minimální obsah titanu 99,5% podle norem ASTM. U slitin, jako je Ti-6Al-4V, je obsah titanu vyšší než 90% se specifickými rozsahy pro ostatní prvky.

Jaký rozsah velikostí je nejvhodnější pro aditivní výrobu?

Pro většinu procesů tavení titanového prášku v loži je ideální velikost částic v rozmezí 45-100 mikronů. Menší velikosti mají špatný průtok, zatímco větší velikosti ovlivňují rozlišení. Specifikace poskytují normy jako ASTM F3049.

Má kulový tvar vliv na vlastnosti tištěných dílů?

Ano, sférické částice mají za následek vyšší hustotu výtisků s lepší vazbou mezi částicemi, což vede k lepším mechanickým vlastnostem. Díly mohou dosáhnout vlastností bližších objemovému titanu.

Jaká je typická výrobní kapacita sférického titanového prášku?

Přední výrobci sférického titanového prášku mají v současné době kapacitu od několika set tun ročně až po více než 2000 tun ročně. Očekává se, že kapacity se budou výrazně rozšiřovat, aby odpovídaly růstu v oblasti AM kovů.

Jak se určuje cena sférického titanového prášku?

Cena závisí na složení prášku, rozsahu velikosti částic, způsobu výroby, objemu objednávky a podmínkách na trhu. Menší velikosti (<45 μm) jsou obvykle o 20-30% dražší než větší velikosti kvůli větší náročnosti zpracování a poptávce.

Závěr

Sférický titanový prášek má oproti jiným formám titanových prášků výrazné výhody, pokud jde o tekutost, hustotu balení a opakovatelnost při automatizovaném zpracování prášku. To umožňuje vyrábět součásti téměř síťového tvaru s vynikajícími vlastnostmi.

Různé techniky plynové atomizace umožňují výrobu titanových slitin a distribuci velikosti částic na míru pro výrobní metody, jako je 3D tisk kovů, které jsou založeny na technologii tavení v práškovém loži.

Navzdory vyšším cenám se výhody sférické morfologie stále více uplatňují v různých průmyslových odvětvích, aby se rozšířily aplikace titanového kovu nad rámec běžného zpracování. Pokračuje vývoj, který zlepšuje rozdělení velikosti a složení slitin, aby se dále zlepšily vlastnosti.

znát více procesů 3D tisku