kugelförmiges Titanpulver mit kontrollierter Partikelgröße ermöglicht die Herstellung von starken, leichten Titanmetallteilen durch additive Fertigung oder pulvermetallurgisches Pressen. Sein hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht, seine Korrosionsbeständigkeit und Biokompatibilität machen Titan zu einem attraktiven technischen Werkstoff für die Luft- und Raumfahrt, die Medizintechnik, die Automobilindustrie und andere anspruchsvolle Anwendungen.

Dieser Leitfaden behandelt Zusammensetzungen, Produktionsmethoden, Spezifikationen, Verwendungszwecke, Preisgestaltung und Beschaffungsaspekte für sphärisches Titanpulver für Metall-AM oder Press-und-Sinter-Fertigung.

Typen von kugelförmigem Titanpulver

Je nach Zusammensetzung und Verarbeitung werden sphärische Titanpulver in folgende Kategorien eingeteilt:

Typ	Beschreibung
CP (Commercially Pure) Titan	99,5% und mehr Reintitan mit geringen interstitiellen elementaren Verunreinigungen
Ti-6Al-4V	Titanlegierung mit 6% Aluminium- und 4% Vanadiumzusätzen für mehr Festigkeit
Vorlegiertes Pulver	Feste kugelförmige Teilchen mit homogener Ti-6-4-Zusammensetzung
Blended Elemental	Gemisch aus Reintitan-, Aluminium- und Vanadiumpulvern

Passen Sie die Güteklasse an die mechanischen Eigenschaften, die Korrosionsbeständigkeit und die Budgetanforderungen der Anwendungen für Titanfertigteile an.

Produktionsmethoden

• Plasma-Zerstäubung - Ein Hochenergie-Plasmabrenner schmilzt das Ausgangsmaterial. Leistungsstarke Induktionsspulen erzeugen Tröpfchensprühnebel, die zu Titankugeln erstarren. Engste Partikelverteilung mit gutem Pulverfluss und hoher Packungsdichte.
• Gaszerstäubung - Ähnliches Verfahren, bei dem unter Druck stehende Inertgasstrahlen anstelle von Plasmaenergie verwendet werden, um den geschmolzenen Titanstrom in feine Tröpfchen zu zerstäuben. Verfahren mit geringerer Leistung, aber größeren Partikelgrößen.
• Verfahren mit rotierenden Elektroden - Durch die Zentrifugalkräfte der rotierenden Elektroden wird geschmolzenes Titan in Tröpfchen zerlegt. Erzielt kleine Partikelgrößen. Hohe Produktionsrate mit engen Verteilungen.

Die Steuerung von Prozessparametern wie Temperatur, Druck und Gasfluss führt zu kugelförmigen, porenfreien Pulvern, die für die Herstellung von Titanmetallen bevorzugt werden.

Zusammensetzung von kugelförmiges Titanpulver

Klasse	Titan (Ti)	Aluminium (Al)	Vanadium (V)	Eisen (Fe)	Sauerstoff (O)
CP Klasse 1	98.9% min	0,3% max	0,2% max	0,3% max	0,18% max
CP Klasse 2	98.6% min	0,3% max	0,1% max	0,3% max	0,25% max
CP Klasse 4	97.5% min	0,3% max	0,1% max	0,5% max	0,40% max
Ti-6Al-4V	Basis	5.5-6.75%	3.5-4.5%	0,3% max	0,13% max

Strenge Kontrollen für niedrigen Sauerstoff- und Stickstoffgehalt mit Grenzwerten für Kohlenstoff, Eisen und Chrom erhalten die Korrosionsbeständigkeit und Duktilität. Bei der Auswahl der Sorten werden die erforderlichen Eigenschaften mit den Legierungskosten für verschiedene Anwendungen in Einklang gebracht.

Typische Spezifikationen

Parameter	Wert	Prüfverfahren
Reinheit	>99% Titan	ASTM E2371, ICP-Analyse
Partikelform	Kugelförmig >92%	Mikroskopie
Dichte des Gewindebohrers	2,7-3,7 g/cc	Hall-Durchflussmesser
Partikelgröße	15-45 μm	Laserbeugung
Sauerstoff(O)	<2000 ppm	Inertgasfusion
Stickstoff(N)	<400 ppm	Inertgasfusion
Wasserstoff(H)	<150 ppm	Inertgasfusion
Durchflussmengen	>95% für 50 μm	Hall-Durchflussmesser

Überprüfen Sie vor dem Kauf die statistischen Chargenzertifikate der Lieferanten, die die Anforderungen an die Standardqualität und die Konsistenz der Leistung in Bezug auf diese Kriterien bestätigen.

Mechanische Eigenschaften

Legierung	Höchstzugkraft (ksi)	Streckgrenze (ksi)	Dehnung (%)
CP Klasse 1	130	120	20%
CP Klasse 2	150	140	18%
Ti-6Al-4V	160	150	10%

Um die angestrebten Materialfestigkeiten zu erreichen, ist eine optimierte thermische Nachbearbeitung wie heißisostatisches Pressen und Wärmebehandlung erforderlich. Anpassung der Sorte an die erforderlichen Eigenschaften.

Metall-AM-Anwendungen

Wichtige additiv gefertigte Metallteile aus kugelförmigen Titanpulvern:

• Luft- und Raumfahrt: Flugzeughalterungen, Flügelrippen, Triebwerksaufhängungen - hohe Festigkeit, geringes Gewicht
• Medizin & Dental: Hüft-, Knie- und Wirbelsäulenimplantate; chirurgische Werkzeuge - biokompatibel
• Automobilindustrie: Pleuelstangen, Turboladerkomponenten - Hitze- und Korrosionsbeständigkeit
• Verbraucher: Brillengestelle, Sportgeräte, Uhrengehäuse - ästhetische Qualitäten
• Industriell: Teile für den Umgang mit Flüssigkeiten wie Ventile, Pumpen; Schiffsteile; Wärmetauscher

Nutzen Sie hohe spezifische Festigkeit und maßgeschneiderte Legierungen wie Ti6-4 für anspruchsvolle Produktionsumgebungen in verschiedenen Branchen.

Spezifikationen für die Industrie

• ASTM F1580 - Titan-6-Aluminium-4-Vanadium-Knetlegierung für chirurgische Implantate
• ASTM B348 - Stäbe, Draht, Pulver und Schmiedestücke aus Titan und Titanlegierungen
• AMS 4999 - Zusammensetzungsgrenzen für die Herstellung von Titanlegierungspulver
• ISO 23304 - Metallpulver für additive Fertigungsverfahren

Überprüfung statistisch validierter Chargenzertifikate, um sicherzustellen, dass die Qualität der Pulverchargen den Zertifizierungen entspricht.

Überlegungen zur Qualität

Metrisch	Annehmbar	Prüfverfahren
Zapfstellendichte	≥2,7 g/cc	Hall-Durchflussmesser
Durchflussmengen	≥95% für 45 μm-Sieb	Hall-Durchflussmesser
Partikelform	≥92% kugelförmig	Mikroskopie
Partikelgrößenverteilung	Gemäß ASTM B348	Laserbeugung
Wichtige Zwischengitterstoffe (O, H, N)	<2000; <150; <400 ppm bzw.	Inertgas-Fusion

Die Qualitätseigenschaften des Pulvers stehen in direktem Zusammenhang mit den Materialfestigkeiten, der Oberflächenbeschaffenheit und der Fehlerquote des fertigen Sinterteils.

Preisspanne

Klasse	Partikelgröße	Preis pro kg
CP Klasse 1	15-45 Mikrometer	$50-$150
Ti-6Al-4V	15-45 Mikrometer	$55-$200
Ti-6Al-4V ELI	10-75 Mikrometer	$250-$750

Die Preisgestaltung hängt von der Reinheit, der Pulvergröße, dem Produktionsvolumen und regionalen Faktoren ab. Holen Sie verbindliche Kostenvoranschläge von Anbietern ein, die für Ihre Anwendung in die engere Wahl kommen.

Überlegungen zum Kauf

Parameter	Bedeutung
Qualitätszertifizierungen	Hoch
Konsistenz	Hoch
Teil Qualifikationsdaten	Mittel
Technische Unterstützung	Mittel
Verfügbarkeit von Probenahmen	Niedrig
Preis-Faktoren	Niedrig

FAQs

F: Was sind Anbackungen im Titanpulver und wie kann man sie verhindern?

A: Das Zusammenklumpen von Pulverpartikeln zu teilweise gesinterten Agglomeraten wird als Anbacken bezeichnet. Es stört den Fluss und die Packungsdichte. Lagern Sie das Pulver in luftdichten Behältern mit Trocknungsmitteln, um die Nebenreaktionen der Feuchtigkeits- und Sauerstoffaufnahme zu verhindern, die im Laufe der Zeit zum Zusammenbacken der Titanpartikel führen.

F: Gibt es gesundheitliche Gefahren im Zusammenhang mit Titanpulvern?

A: Wie bei den meisten feinen Metallpulvern ist bei der Handhabung das Einatmen zu vermeiden. Abgesehen von Empfindlichkeitsproblemen ist Titanpulver relativ inert und gilt als ungiftig mit geringem Risiko für externen Kontakt oder Verschlucken. Verwenden Sie bei der Lagerung, dem Transport und der Verarbeitung angemessene Schutzausrüstung und -verfahren.

F: Wie lagert man Titanpulver richtig?

A: Behälter mit Trockenmittelbeuteln luftdicht verschließen, um Oxidation zu verhindern. Temperaturschwankungen zwischen 10-30°C begrenzen. Wegwerfen, wenn sich die Farbe von glänzend grau ändert, was auf eine Verschlechterung wie Wasserstoffversprödung hinweist. Bei ordnungsgemäßer Lagerung über 5 Jahre haltbar.

F: Ist für Titanpulver ein besonderer Versand und eine besondere Handhabung erforderlich?

A: Einstufung als nicht gefährlich, nicht entzündlich. Vermeiden Sie den Transport bei extremer Hitze oder Kälte. Verpackungen fest verschließen, um ein Auslaufen oder eine Verunreinigung zu verhindern. Für hochreine Forschungsqualitäten sind spezielle Kühltransporter mit Gelpacks erhältlich.

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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

Metrisch	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

Referenzen:

• 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.

Expertenmeinungen

• 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
• Nachhaltigkeit:
• 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