Polvo de titanio HDH
Índice
El polvo de titanio producido mediante el proceso Armstrong, también conocido como polvo de titanio HDH (hidruro-dehidruro), es un polvo de titanio de gran pureza que se utiliza en diversos sectores. Este artículo ofrece una descripción técnica completa de Polvo de titanio HDHincluyendo sus propiedades, proceso de fabricación, aplicaciones, especificaciones, pautas de selección, proveedores, etc.
Introducción al polvo de titanio HDH
El polvo de titanio HDH está compuesto casi en su totalidad por titanio metálico, con bajo contenido en oxígeno y hierro. Tiene un alto grado de esfericidad y fluidez. A continuación se resumen las principales propiedades y características del polvo de titanio HDH:
Cuadro 1. Descripción general del polvo de titanio HDH
Propiedades | Detalles |
---|---|
Composición | ≥99.5% titanio |
Impurezas | Poco oxígeno, hierro, nitrógeno, carbono e hidrógeno |
Forma de las partículas | Muy esférica |
Distribución granulométrica | Normalmente 10-45 μm |
Densidad aparente | 2,2-2,7 g/cm3 |
Densidad del grifo | 3,0-3,7 g/cm3 |
Caudal | 25-35 s/50g |
Color | Gris oscuro |
La alta pureza y la morfología esférica hacen que el polvo HDH sea adecuado para la fabricación aditiva, el moldeo por inyección de metales, el prensado y la sinterización, la pulverización térmica, la soldadura y otras fabricaciones que requieren alta densidad y calidad.
Principales ventajas frente a otras variedades de polvo de titanio:
- Mayor pureza con menos elementos intersticiales
- Mayor fluidez gracias a su forma esférica
- Mejor densidad de empaquetamiento y sinterabilidad
- Excelentes propiedades mecánicas
- Buena estabilidad química a altas temperaturas
Sin embargo, el polvo de HDH puede ser más caro que el de otras variedades debido al extenso procesamiento necesario para alcanzar los niveles de pureza.
![Polvo de titanio HDH 1 polvo de titanio hdh](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/10/Ti45Al8Nb-Powder.jpg)
Proceso de fabricación
Polvo de titanio HDH se produce mediante el proceso Armstrong, que consta de varias etapas:
1. Fusión: Los lingotes de titanio comercialmente puro se funden en forma líquida. Las materias primas habituales son la esponja de titanio, la chatarra y los lingotes de aleación.
2. Hidridación: El titanio fundido reacciona con el gas hidrógeno para producir hidruro de titanio (TiH2). El enfriamiento y la trituración crean trozos quebradizos de hidruro de titanio.
3. Deshidratación: El TiH2 se trata al vacío a temperaturas superiores a 600°C, descomponiéndolo de nuevo en polvo de titanio y liberando hidrógeno. Este polvo tiene un alto contenido en oxígeno.
4. Depuración al vacío: Se utilizan múltiples ciclos de destilación al vacío para reducir los niveles de oxígeno, nitrógeno e hidrógeno a ≤0,2%, consiguiendo polvo de titanio HDH de gran pureza.
El proceso HDH permite un control preciso de las características del polvo, como la distribución del tamaño de las partículas, la morfología, el nivel de pureza y la microestructura. El polvo puede adaptarse a los requisitos de la aplicación.
Tabla 2. Visión general de la fabricación de polvo de titanio HDH
Escenario | Detalles |
---|---|
Fundición | Lingotes fundidos en forma de titanio líquido |
Hidridación | El titanio líquido reacciona con el hidrógeno para formar hidruro de titanio (TiH2) |
Deshidratación | TiH2 descompuesto en polvo de titanio al vacío a >600°C |
Depuración al vacío | Múltiples ciclos de destilación al vacío para reducir las impurezas |
Composición y propiedades
El polvo de titanio HDH contiene titanio ≥99,5% con bajos niveles de impurezas, como se destaca en la tabla de composición que figura a continuación:
Tabla 3. Composición típica del polvo de titanio HDH
Elemento | Peso % |
---|---|
Titanio (Ti) | ≥ 99.5 |
Oxígeno (O) | ≤ 0.13 |
Carbono (C) | ≤ 0.08 |
Nitrógeno (N) | ≤ 0.05 |
Hidrógeno (H) | ≤ 0.015 |
Hierro (Fe) | ≤ 0.20 |
La pureza, la morfología esférica y la pequeña distribución del tamaño de las partículas dan como resultado unas propiedades excepcionales que hacen que el polvo HDH sea adecuado para diversas aplicaciones avanzadas:
Tabla 4. Propiedades del polvo de titanio HDH
Propiedad | Detalles |
---|---|
Forma de las partículas | Morfología muy esférica |
Distribución granulométrica | Normalmente 10-45 μm |
Densidad aparente | 2,2-2,7 g/cm3 |
Densidad del grifo | 3,0-3,7 g/cm3 |
Caudal | 25-35 s/50g |
Pureza | Contenido de titanio ≥99,5% |
Contenido de oxígeno | ≤0.13% |
Sus propiedades, como una mayor fluidez, mayor densidad de toma y pureza, permiten su uso en la fabricación aditiva, la producción de piezas pulvimetalúrgicas, la pulverización térmica y otras aplicaciones.
Clasificación y especificaciones
Polvo de titanio HDH está disponible en una gama de distribuciones granulométricas clasificadas en finas, medias y gruesas. Las más finas son más sinterizables, mientras que las más gruesas mejoran la fluidez.
Cuadro 5. Clasificación del polvo de titanio HDH según el tamaño de las partículas
Grado | Tamaño de las partículas (μm) | Uso típico |
---|---|---|
Fino | 10-25 μm | Fabricación aditiva, prensado y sinterizado |
Medio | 25-45 μm | Prensado y sinterizado, proyección térmica |
Grueso | 45-106 μm | Proyección térmica, soldadura |
Especificaciones comunes según las normas establecidas:
- ASTM B299: Especificación para formas pulvimetalúrgicas de titanio
- ASTM B817: Especificación para componentes de impulsores de aleación de titanio pulvimetalúrgicos.
- ISO 23301: Materiales y productos de titanio sinterizado para implantes quirúrgicos
El polvo de titanio HDH también puede personalizarse según los requisitos de la aplicación en cuanto a distribución granulométrica, morfología, niveles de impurezas y otros atributos.
Aplicaciones y usos
Las propiedades únicas del polvo de titanio HDH de alta pureza lo hacen adecuado para las siguientes aplicaciones avanzadas en todos los sectores industriales:
Cuadro 6. Aplicaciones y usos del polvo de titanio HDH
Industria | Aplicaciones |
---|---|
Fabricación aditiva | Impresión 3D de piezas de titanio de uso final con geometría compleja |
Pulvimetalurgia | Prensado y sinterización para crear componentes con forma de red, como impulsores |
Rociado térmico | Revestimientos resistentes al desgaste y la corrosión |
Moldeo por inyección de metales | Piezas pequeñas y complejas como cierres, engranajes |
Soldadura | Excelente soldabilidad para la soldadura por fusión de titanio |
Aeroespacial | Componentes de motores, fuselajes, turbinas |
Médico | Implantes, instrumental quirúrgico |
Automoción | Válvulas, bielas, muelles |
La gran pureza, la morfología esférica y la buena fluidez del polvo HDH lo convierten en una opción excelente para piezas pequeñas y complejas con elevados requisitos de calidad. Sus excelentes propiedades mecánicas, como la solidez y la resistencia a la corrosión, amplían las posibilidades de aplicación en todos los sectores.
Las piezas de titanio HDH ofrecen el equilibrio perfecto entre solidez, ligereza, resistencia a la corrosión, resistencia a la fatiga y biocompatibilidad, lo que las convierte en la mejor opción frente al acero inoxidable o las aleaciones de cobalto para componentes críticos de los sectores aeroespacial, automoción, petróleo y gas, químico y médico.
Comparación con otros polvos de titanio
El titanio HDH proporciona una fluidez, densidad y pureza del polvo significativamente mejores que otras variedades de titanio en polvo disponibles en el mercado.
Tabla 7. Comparación del polvo de titanio HDH con otros tipos
Parámetro | Polvo de titanio HDH | Plasma Atomizado | Gas atomizado (GA) |
---|---|---|---|
Forma de las partículas | Muy esférica | Áspero, irregular | Redondeado |
Fluidez | Excelente | Bajo | Moderado |
Pureza | ≥99.5% titanio | ≤98% titanio | ≤98% contenido en titanio |
Contenido de oxígeno | ≤0.13% | 0.18-0.35% | 0.15-0.30% |
Coste | Alta | Bajo | Moderado |
Aunque los polvos de titanio atomizados por plasma y por gas pueden ofrecer ventajas en cuanto a costes, el polvo HDH es muy superior a la hora de cumplir los requisitos de aplicaciones críticas como implantes médicos, componentes aeroespaciales, etc., donde las normas de calidad son mucho más estrictas.
![Polvo de titanio HDH 11 polvo de titanio hdh](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/10/GH3536-Alloy-Powder.jpg)
Directrices de selección
Consideraciones clave para seleccionar el polvo de titanio de grado HDH:
Cuadro 8. Polvo de titanio HDH directrices de selección
Parámetro | Directrices |
---|---|
Tamaño de las partículas | Adaptación a los requisitos del proceso de fabricación y a las dimensiones de la pieza |
Forma de las partículas | Se prefiere la forma esférica por su fluidez |
Niveles de pureza | ≥ 99,5% contenido de titanio en función de la aplicación. |
Oxígeno/nitrógeno | Ultra bajo ≤ 0,13% de oxígeno para las propiedades mecánicas. |
Proveedor | Proveedor reputado que cumple las normas internacionales de calidad |
Trabajar con los productores de polvo para personalizar las propiedades del polvo HDH, como la distribución del tamaño de las partículas, la morfología, la densidad y los niveles de impurezas, en función de los requisitos de la aplicación final.
Las calidades más finas de 10-25 μm son adecuadas para componentes pequeños y complejos. Las calidades más gruesas de 45-106 μm son las preferidas para revestimientos por proyección térmica.
PREGUNTAS FRECUENTES
1. Qué es el polvo de titanio HDH?
El polvo de titanio HDH es un polvo de titanio de grado fino producido mediante el proceso de hidruro-deshidruro (HDH). Es un material de partida habitual para la fabricación aditiva, también conocida como impresión 3D.
2. ¿Cómo se produce el polvo de titanio HDH?
El proceso HDH implica la hidrogenación de la esponja de titanio, seguida de su deshidrogenación. Este proceso da lugar a la formación de polvo de titanio con las características deseadas.
3. ¿Cuáles son las aplicaciones del polvo de titanio HDH?
El titanio en polvo HDH se utiliza en diversas aplicaciones, como la industria aeroespacial, los implantes médicos, las piezas de automóvil y el equipamiento deportivo. Es especialmente apreciado por sus propiedades de ligereza y alta resistencia.
4. Cuáles son las ventajas de utilizar polvo de titanio HDH en la fabricación aditiva?
El polvo de titanio HDH es el preferido en la fabricación aditiva por sus excelentes características de fluidez y empaquetamiento, que lo hacen adecuado para crear componentes impresos en 3D intrincados y complejos.
5. ¿Qué tamaños de partículas están disponibles para el polvo de titanio HDH?
El polvo de titanio HDH está disponible en diversas distribuciones de tamaño de partícula, que suelen oscilar entre unos pocos micrómetros y varias decenas de micrómetros, en función de los requisitos específicos de la aplicación.
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