atomización con gas de polvo metálico

Polvo metálico atomizado con gas se refiere a un método de procesamiento de materiales para producir polvos metálicos esféricos finos para aplicaciones como el moldeo por inyección de metales (MIM), la fabricación aditiva, el prensado y la sinterización, los recubrimientos por pulverización térmica, la pulvimetalurgia, etc.

En la atomización con gas, las aleaciones metálicas fundidas se desintegran en gotas mediante chorros de gas inerte a alta presión. Las gotitas se solidifican rápidamente y se convierten en polvo, dando lugar a morfologías muy esféricas ideales para los procesos de consolidación de polvo.

En esta guía se describen las composiciones, características, aplicaciones, especificaciones, métodos de producción, proveedores, ventajas e inconvenientes y preguntas frecuentes sobre el polvo metálico atomizado con gas.

Composición de los polvos metálicos atomizados por gas

Diversos metales y aleaciones con químicas adaptadas se atomizan en polvo:

Material	Composición	Aleaciones comunes
Acero inoxidable	Fe-Cr + Ni/Mn/Mo	304, 316, 410, 420
Acero para herramientas	Aleaciones Fe-Cr-C + W/V/Mo	H13, M2, P20
Aleación de aluminio	Al + Cu/Mg/Mn/Si	2024, 6061, 7075
Aleación de titanio	Aleaciones Ti + Al/V	Ti-6Al-4V
Aleación de níquel	Aleaciones Ni + Cr/Fe/Mo	Inconel 625, 718
Aleación de cobre	Cu + Sn/Zn/aleaciones	Latón, bronce

Estos polvos metálicos ofrecen propiedades mecánicas, térmicas, eléctricas y otras propiedades físicas específicas para las necesidades de fabricación.

Características de atomización con gas de polvo metálico

Además de la química, características como el tamaño, la forma, la densidad y la microestructura de las partículas determinan el rendimiento:

Atributo	Descripción	Consideraciones
Distribución granulométrica	Gama/distribución de diámetros	Impacta en la resolución mínima de las características, la eficiencia del empaquetado
Morfología de las partículas	Forma del polvo/estructura de la superficie	Partículas redondeadas y suaves que proporcionan un mejor flujo y manejo
Densidad aparente	Peso por volumen, incluidos los huecos entre partículas	Influye en la compactabilidad y la agrupación
Densidad del grifo	Densidad asentada tras el roscado mecánico	Relacionado con la facilidad de compactación del lecho de polvo
Química de superficies	Óxidos superficiales, gases residuales o humedad	Afecta a la estabilidad y consistencia del polvo
Microestructura	Granulometría/distribución de fases	Determina propiedades como la dureza y la ductilidad tras la consolidación.

Estos aspectos interconectados se equilibran en función de las necesidades.

Aplicaciones del polvo metálico atomizado por gas

La constante entrada de material y la capacidad de conformación de la red permiten diversas aplicaciones:

Industria	Utiliza	Ejemplos de componentes
Fabricación aditiva	Materias primas para impresión 3D	Alerones aeroespaciales, implantes médicos
Moldeo por inyección de metales	Pequeñas piezas metálicas complejas	Boquillas, engranajes, cierres
Prensar y sinterizar	Producción de componentes P/M	Piezas estructurales de automóviles, componentes militares/armas de fuego
Rociado térmico	Recubrimientos superficiales	Recubrimientos antidesgaste y anticorrosivos
Pulvimetalurgia	Cojinetes Oilite, casquillos autolubricantes	Componentes de desgaste con estructuras porosas

La atomización con gas ofrece un acceso único para adaptar microestructuras y productos químicos a las necesidades de rendimiento final.

Especificaciones

Aunque son específicos de cada aplicación, los rangos nominales comunes incluyen:

Parámetro	Alcance típico	Método de ensayo
Distribución granulométrica	10 - 250 μm	Difracción láser, tamiz
Forma de las partículas	>85% esférico	Microscopía
Densidad aparente	2 - 5 g/cm3	Caudalímetro Hall
Densidad del grifo	3 - 8 g/cm3	Volúmetro de toma
Gases residuales	< 1000 ppm	Análisis de gases inertes
Contenido de óxido en la superficie	< 1000 ppm	Análisis de gases inertes

Las curvas de distribución más cerradas garantizan un rendimiento fiable en los procesos posteriores.

Producción por atomización de gas

1. Carga del horno de inducción con materias primas como lingotes de metal, chatarra de desecho
2. Material de fusión; química y temperatura de la muestra
3. Forzar la entrada de metal fundido en boquillas atomizadoras de gas acopladas.
4. Formar chorro(s) metálico(s) líquido(s) liso(s)
5. Chorros de gas inerte de alta velocidad (N2, Ar) desintegran el chorro en gotas
6. Las gotas de metal se solidifican rápidamente y se convierten en polvo ~100-800 μm
7. Clasificar térmicamente las fracciones gruesas mediante separadores ciclónicos
8. Recoger los polvos finos en el sistema de recogida y los contenedores
9. Clasificar por tamices en fracciones de tamaño según sea necesario
10. Embalaje/almacenamiento de material con relleno inerte

Controlar con precisión todos los aspectos de este proceso es clave para la coherencia.

atomización con gas de polvo metálico Proveedores

Muchos de los principales productores mundiales de materiales ofrecen la fabricación por atomización con gas:

Proveedor	Materiales	Descripción
Sandvik	Aceros para herramientas, aceros inoxidables, superaleaciones	Amplia gama de aleaciones atomizadas con gas
Tecnología Carpenter	Aceros para herramientas, aceros inoxidables, aleaciones especiales	Aleaciones personalizadas disponibles
Höganäs	Aceros para herramientas, aceros inoxidables	Líder mundial en atomización
Praxair	Aleaciones de titanio, superaleaciones	Proveedor fiable de materiales de precisión
Osprey Metales	Acero inoxidable, superaleaciones	Centrarse en aleaciones reactivas y exóticas

Los precios por volumen dependen de las condiciones del mercado, los plazos de entrega, los costes de materiales exóticos y otros factores comerciales.

Ventajas y desventajas del polvo metálico atomizado con gas

Pros:

• Morfología esférica coherente
• Distribuciones granulométricas estrechas
• Química de entrada conocida y uniforme
• Microestructura controlada y limpia del material
• Características de flujo ideales para la deposición AM
• Permite paredes finas/geometrías intrincadas

Contras:

• Requiere una importante infraestructura de capital inicial
• Disponibilidad limitada de aleaciones frente a la atomización con agua
• Manipulación especial para evitar la contaminación
• Cuesta más que los métodos alternativos en volúmenes de producción
• Menor rendimiento que los procesos alternativos
• Capacidad limitada para partículas ultrafinas

Para aplicaciones críticas, el polvo atomizado con gas proporciona ventajas únicas relacionadas con la consistencia y el rendimiento.

Preguntas frecuentes

¿Cuál es la diferencia clave entre la atomización con gas y con agua?

La atomización con gas se basa exclusivamente en chorros de gas inerte para desintegrar el metal fundido en polvo, mientras que la atomización con agua utiliza pulverizadores de agua que interactúan con los chorros de gas, lo que produce velocidades de enfriamiento más rápidas pero un polvo más irregular.

¿Cuál es la distribución granulométrica más estrecha que se puede conseguir?

Las boquillas especializadas, el ajuste y las etapas de clasificación permiten distribuciones de tamaño de partícula de hasta D10: 20 μm, D50: 30 μm, D90: 44 μm para atomización de gas. Se siguen desarrollando rangos aún más ajustados.

¿Qué tamaño pueden alcanzar las boquillas de atomización de gas?

Se han desarrollado boquillas de hasta 0,5 mm de diámetro para producir lotes de menos de 1 kg por hora. Aunque la clasificación de polvo por caída libre sigue siendo difícil por debajo de 20 μm.

¿Qué afecta a la consistencia entre lotes de polvo?

El control de la composición, la limpieza, los perfiles de temperatura, las presiones de gas, las condiciones de atomización y la manipulación/almacenamiento del polvo contribuyen a la reproducibilidad. Un control estricto del proceso es esencial.

¿Cuál es el rendimiento típico del polvo en relación con la masa inicial?

Para las aleaciones y gamas de tamaños comunes, los porcentajes de rendimiento suelen oscilar entre 50 y 85%, en función de las anchuras de distribución deseadas y de las salidas de fracción aceptables. Las distribuciones más finas tienen rendimientos más bajos.

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