Introducción a los polvos atomizados

El polvo atomizado es un tipo de polvo metálico o de aleación fabricado por atomización, un proceso en el que el metal fundido se convierte en finas gotitas que se solidifican en partículas de polvo. Este método de producción de polvo permite un control preciso de las características del polvo, como el tamaño, la forma y la composición de las partículas.

Atomipolvos zed se han convertido en un material importante en sectores como la automoción, el aeroespacial, el médico, la impresión 3D, etc., debido a sus propiedades y capacidades únicas. Este artículo ofrece una guía completa sobre el polvo atomizado, que incluye una descripción general de las opciones de composición, las propiedades clave, los métodos de producción, las aplicaciones, las especificaciones, los criterios de selección, los principales proveedores mundiales y las preguntas más frecuentes.

polvos atomizados Composición

El polvo atomizado puede producirse a partir de diversos metales y aleaciones con composiciones adaptadas para lograr el rendimiento deseado del material. Entre los materiales base más utilizados para la producción de polvo atomizado se incluyen:

Los elementos de aleación se añaden para mejorar la resistencia, la dureza, la resistencia al desgaste, el rendimiento a altas temperaturas y otras propiedades de los materiales en las partículas de polvo atomizadas finales.

Los grados de aleación más comunes utilizados para el polvo atomizado incluyen aceros inoxidables, aceros para herramientas, superaleaciones de níquel, aleaciones de titanio, aleaciones de aluminio y aleaciones de cobalto. Los nombres específicos de las aleaciones y las composiciones normalizadas se tratan más adelante en la sección de especificaciones.

Propiedades del polvo atomizado

En comparación con los polvos metálicos convencionales, los polvos atomizados ofrecen calidades superiores gracias al control preciso de la producción sobre las características críticas de las partículas:

Estas características mejoradas del polvo se traducen directamente en beneficios en términos de calidad y consistencia de la pieza final cuando se utiliza la impresión 3D metálica basada en la atomización o los procesos de conformado pulvimetalúrgico:

• Propiedades mecánicas mejoradas - Mayor densidad y química de aleación optimizada
• Mayor precisión - El tamaño uniforme de las partículas ayuda a extender una capa uniforme
• Porosidad reducida - La morfología esférica se empaqueta mejor con menos huecos
• Acabado superficial superior - Distribución más uniforme del polvo, menos contaminación
• Mayor precisión dimensional - Contracciones y distorsiones constantes

Al aprovechar el control preciso sobre la producción de polvo, la atomización permite ventajas significativas sobre equivalentes menos controlados como los polvos atomizados con gas, atomizados con plasma, electrolíticos y de hierro esponjoso cuando el rendimiento es importante.

Métodos de producción de polvo atomizado

Existen dos técnicas principales para producir polvos atomizados de metales y aleaciones con equipos especializados:

Proceso de atomización de gas

Se utiliza un gas inerte como el nitrógeno o el argón para convertir una fina corriente de metal fundido en gotitas finamente dispersas. A medida que las gotitas se enfrían y se desplazan por la cámara de una torre, se solidifican formando partículas esféricas de polvo que se recogen en el fondo. Este es el método de atomización más común que permite volúmenes comerciales rentables.

Características típicas del polvo atomizado con gas:

• Tamaño de las partículas entre ~20-150 micras
• Esfericidad de la forma de la partícula media
• Las velocidades de enfriamiento moderadas alteran la estructura del grano de la aleación
• Tamaños de lote superiores a 100 kg

Proceso de atomización del agua

Utilizando chorros de agua a alta presión, un chorro de metal fundido se rompe en finas gotitas que se convierten rápidamente en partículas sólidas al entrar en contacto. Esto produce las morfologías de polvo más esféricas, pero es más caro.

Características típicas del polvo atomizado con agua:

• Tamaño de las partículas entre ~10-100 micras
• Forma de partícula muy esférica
• Un enfriamiento más rápido altera la metalurgia y mejora la consistencia de las aleaciones
• Menor volumen de producción por lote

En términos de capacidades, la atomización con gas destaca para grandes volúmenes, mientras que la atomización con agua proporciona una calidad superior a pesar de los costes más elevados. El rango de tamaños de partícula también se reduce con la atomización con agua, lo que permite una impresión en lecho de polvo de resolución más fina.

Aplicaciones del polvo atomizado

Gracias a la mayor consistencia y propiedades posibles, los polvos atomizados se utilizan en los principales métodos de fabricación de alto rendimiento:

Para el aditivo metálico en particular, polvos atomizados cumplen los estrictos requisitos de esparcibilidad del polvo, fusión de partículas, consistencia metalúrgica y rendimiento mecánico de la pieza final. Los principales proveedores de polvo colaboran estrechamente con los OEM de impresoras 3D para personalizar las aleaciones y las características de las partículas en función de las necesidades de impresión.

Especificaciones del polvo atomizado

Los polvos atomizados para uso comercial deben cumplir las normas de certificación en cuanto a química, distribución del tamaño de las partículas, forma y características de flujo. Las especificaciones clave del polvo cubren:

Estas pruebas de caracterización del polvo garantizan la coherencia entre lotes y ayudan a cuantificar la procesabilidad. Las especificaciones personalizadas son posibles para atributos como la distribución del tamaño de partícula y los productos químicos de aleación a medida.

Los grados de aleación normalizados más comunes utilizados para los polvos atomizados incluyen:

Aceros inoxidables

• 316L, 304L, 17-4PH, 420

Aceros para herramientas

• H13, M2, M4

Superaleaciones:

• Inconel 625, 718, MP1

Aleaciones de titanio:

• Ti6Al4V

Aleaciones de aluminio

• AlSi10Mg

Cromo cobalto

• CoCrMo

También hay disponibles variantes especiales de polvo atomizado, como superaleaciones de níquel atomizadas por plasma y aleaciones de titanio con tamaños de partícula extrafinos de hasta 15 micras, para aplicaciones exigentes como turbomaquinaria e implantes médicos.

Criterios de selección del polvo atomizado

La elección del polvo atomizado adecuado depende de los requisitos de su proceso de producción y de las propiedades deseadas de la pieza final:

La selección implica ajustar los rangos de tamaño del polvo y las fracciones a las especificaciones óptimas del hardware, además de tener en cuenta los factores que influyen en la calidad final de la pieza, como las impurezas, el comportamiento de esparcimiento, la fluidez de la aleación, las microestructuras, etc.

Proveedores mundiales de Polvo atomizado

Entre los principales proveedores internacionales de polvos de aleaciones metálicas atomizados con agua y gas de alta calidad se encuentran:

Estos productores líderes de polvo metálico ofrecen amplias opciones de materiales, como aceros inoxidables, aceros de baja aleación, aceros para herramientas, superaleaciones y aleaciones de aluminio adaptadas a las necesidades de la producción industrial. Disponen tanto de aleaciones en stock como de servicios de desarrollo de aleaciones personalizadas.

Además de las grandes empresas, las oficinas de servicios de impresión 3D de metales especiales y los fabricantes por contrato también producen aleaciones especializadas adaptadas al rendimiento de la impresión. El precio varía en función de los volúmenes de compra, las composiciones exóticas más allá de los grados estándar y los requisitos adicionales de caracterización del polvo.

Preguntas frecuentes

¿Cuál es la diferencia entre los polvos atomizados con gas y con agua?

• La atomización con gas es más rentable, ofrece mayores volúmenes y formas de partícula moderadas. La atomización con agua proporciona una esfericidad del polvo y una velocidad de enfriamiento superiores a pesar de su precio más elevado.

¿Cuáles son las ventajas del polvo atomizado frente a otros métodos de producción de polvo metálico?

• Las principales ventajas son la precisión de las características de las partículas, como el control del tamaño, la consistencia de la forma, la uniformidad de la aleación y la limpieza, lo que favorece la fabricación y el rendimiento.

¿Qué es la atomización por plasma y cómo se compara?

• La atomización por plasma utiliza gas ionizado caliente, lo que permite un control más preciso y partículas de menor tamaño. Pero el rendimiento es menor y el coste es mucho mayor que el de la atomización con gas estándar.

¿Cuál es el efecto de la distribución granulométrica del polvo atomizado?

• Las distribuciones más ajustadas mejoran la densidad del lecho de polvo y proporcionan una fusión uniforme. Pero una cierta fracción de finos también ayuda a la imprimibilidad. Las mezclas óptimas se adaptan a los ajustes específicos de la impresora.

¿Cómo determinar si una aplicación necesita polvos atomizados con gas o con agua?

• Los requisitos de los componentes en cuanto a precisión, acabado superficial, consistencia de la aleación y propiedades determinan la selección. Para la mayoría de las aplicaciones, el polvo atomizado con gas moderado ofrece un rendimiento suficiente con una mejor relación calidad-precio.

¿Cuál es el plazo de entrega habitual para la compra de polvos atomizados personalizados?

• Los polvos atomizados con gas a medida tardan entre 8 y 12 semanas si el pedido supera los 1.000 kg. Los lotes pequeños de ~100 kg de aleaciones especiales pueden entregarse en 4-6 semanas.

¿Hasta qué punto es sensible el precio del polvo atomizado a los costes de las materias primas?

• Los precios de los elementos de aleación básicos representan entre el 40 y el 60% de los costes totales del polvo para las calidades comunes de acero inoxidable y acero para herramientas. Las superaleaciones más especializadas son menos volátiles.

¿Cuál es la vida útil típica de los polvos atomizados sellados?

• En recipientes purgados con nitrógeno y almacenados en lugar fresco y seco, los polvos atomizados con gas duran más de 1 año, mientras que los polvos atomizados con agua permanecen estables durante unos 6 meses antes de ser recalificados.

Los polvos atomizados producidos mediante procesos especializados de atomización con gas o agua ofrecen una consistencia de material y rendimiento que cambian las reglas del juego para los aditivos metálicos, la pulvimetalurgia, la pulverización térmica y otras tecnologías de fabricación basadas en polvo con estrictos requisitos químicos y de características de las partículas.

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