Polvo metálico atomizado con gas

Visión general de polvo metálico atomizado con gas

El polvo metálico atomizado con gas se refiere a las partículas metálicas producidas atomizando aleaciones fundidas con chorros de gas inerte a alta velocidad. Esto confiere una morfología esférica ideal para la fabricación aditiva, el moldeo por inyección de metales y otras aplicaciones.

Funciones de atomización de gas:

• Excelente control de la forma y distribución del tamaño de las partículas
• Aplicable a aleaciones reactivas como titanio, aluminio
• Proporciona material de partida de gran pureza para procesos avanzados
• Polvos adaptados para el prensado isostático en caliente y el tratamiento térmico
• Admite características de polvo precisas y repetibles

Siga leyendo para conocer las opciones de composición, las calidades de las partículas, las aplicaciones de uso y las especificaciones de los polvos atomizados con gas.

Aleación Tipos de polvo metálico atomizado con gas

Varias aleaciones se pueden atomizar con gas en polvos esféricos finos:

Categoría de aleación	Materiales	Composiciones
Aceros inoxidables	304, 316, 17-4PH, 303, 410	Fe/Cr/Ni + oligoelementos
Aceros para herramientas	H13, M2, M4	Fe + V, Mo, W carburos
Aleaciones de cobalto	CoCr, CoCrW, CoCrMo	Co/Cr + wolframio/molibdeno
Aleaciones de níquel	Inconel 625 y 718	Ni/Cr/Fe/Mo
Aleaciones de titanio	Ti-6Al-4V, Ti-6242	Ti/Al/V/Sn/Zr/Mo

Cuadro 1: Resumen de los sistemas de aleación disponibles comercialmente en polvo atomizado con gas

La fabricación aditiva especializada y las aleaciones específicas de la industria para uso aeroespacial/biomédico pueden tener cantidades mínimas de pedido o plazos de entrega.

Características del polvo

Características típicas de las partículas obtenidas mediante atomización con gas inerte:

Característica	Detalles	Significado
Forma de las partículas	Muy esférica	Mejora el flujo de polvo y la densidad de empaquetado
Tamaños	10 μm a 150 μm	Distribución controlada y optimizada para el uso final
Composición	Aleación mantenida dentro de ± 0,5 wt%	Conserva las propiedades mecánicas
Pureza	Hasta 99,9% alcanzable	Reduce los contaminantes y las inclusiones
Óxidos superficiales	Capa de pasivación de <50 nm de espesor	Mantiene una excelente reciclabilidad del polvo

Tabla 2: Descripción general de la calidad de las partículas de polvos metálicos atomizados con gas

Propiedades precisas producidas de forma repetible para satisfacer las necesidades de certificación en los sectores aeroespacial, médico, automovilístico e industrial.

Proceso de fabricación

• Fases típicas de la atomización con gas inerte:

1. La fusión por inducción o por arco forma aleaciones fundidas bajo una cubierta protectora de gas
2. Gas inerte de alta pureza (Ar o N2) forzado a través de boquillas especializadas
3. El chorro fundido se rompe en finas gotitas que se enfrían rápidamente y se convierten en polvo
4. Los polvos se depositan en tolvas de recogida situadas debajo
5. Clasificación mediante tamices para normalizar la distribución
6. Envasado y enviado a los clientes en atmósfera protectora

• Parámetros críticos del proceso:
  • Diseño de la boquilla: determina la distribución del tamaño de las partículas
  • Presión del gas - afecta a la velocidad de las partículas y a la velocidad de enfriamiento
  • Velocidad de colada - influye en la forma de la distribución de tamaños
• El entorno (vacío frente a atmósfera controlada) depende de la reactividad

Aplicaciones de polvo metálico atomizado con gas

Aplicación	Beneficios	Ejemplos
Fabricación aditiva	Piezas de alta densidad gracias a la excelente fluidez y empaquetado del polvo	Componentes aeroespaciales, implantes médicos
Moldeo por inyección de metales	Buena moldeabilidad para formas pequeñas e intrincadas	Álabes de turbina, componentes de tobera
Recubrimientos por pulverización térmica	Revestimientos densos por impacto de partículas deformables	Superficies resistentes al desgaste
Pastas de soldadura	Unir geometrías complejas	Intercambiadores de calor, contactos eléctricos
Prensado isostático en caliente	Minimizar los problemas de cierre con partículas esféricas	Consolidar los álabes fundidos de las turbinas
Precursores del tratamiento térmico	Estructura de grano adaptable	Aleaciones de endurecimiento por precipitación

Tabla 3: Aplicaciones que aprovechan las cualidades de los polvos metálicos atomizados con gas

La consistencia y pureza que ofrece la atomización con gas se adapta a la mayoría de los procesos avanzados de polvo metálico en los que la repetibilidad es fundamental.

Especificaciones de polvo metálico atomizado con gas

Los polvos atomizados con gas se validan con arreglo a diversas especificaciones estándar:

Estándar	Descripción
ASTM B214	Validación mediante microscopía óptica de la uniformidad y la ausencia de satélites
AMS 7008	Especificación de materiales aeroespaciales, incluido el método de atomización con gas inerte
ASTM F3049	Guía estándar para caracterizar las propiedades de los polvos metálicos para AM
ASTM F3056	Especificación para polvos de aleación de níquel de fabricación aditiva
ISO 21818	Especificación para aceros inoxidables de grado de producción DMLS/SLM

Tabla 4: Normas industriales comúnmente aplicadas a los polvos atomizados con gas inerte

Los productores reputados facilitarán la documentación de certificación completa y los resultados de las pruebas de cada lote de polvo para validar la conformidad.

Proveedores y precios

Proveedor	Materiales	Precios indicativos
Sandvik Osprey	Aleaciones de Ti, aleaciones de Ni, aceros para herramientas	$100+ por kg
Aditivo para carpinteros	Aceros inoxidables, aleaciones de cobalto, Cu	$50 - $150 por kg
Praxair	Aleaciones de Ti, aleaciones de Al, polvos de silicio	$100+ por kg
Tecnología LPW	Aceros para herramientas, aceros inoxidables, Inconels	$50 - $500 por kg
Soluciones SLM	Desarrollo de aleaciones personalizadas	$250+ por kg

Cuadro 5: Selección de empresas proveedoras de polvos metálicos atomizados con gas con precios aproximados

La mayoría de los proveedores ofrecen aleaciones estándar con plazos de entrega de 2 a 4 semanas en pequeñas cantidades. Las formulaciones personalizadas y la optimización de partículas únicas también son posibles trabajando directamente con los proveedores de atomización de gas.

Ventajas e inconvenientes frente a alternativas

Parámetro	Atomización de gases	Atomización del agua	Atomización por plasma
Morfología de las partículas	Muy esférica	Esferoides más irregulares	Mayormente esférico
Distribución granulométrica	Distribución ajustada, adaptable	Distribución más amplia	Distribución ajustada
Aleaciones compatibles	La mayoría de las aleaciones comerciales	Aleaciones limitadas	Amplia gama que incluye metales reactivos
Coste por kg	Moderado $50-150 por kg	Inferior $20-100 por kg	Superior $150-500 por kg
Índices de productividad	Capacidad de hasta 10.000 kg al día	Muy alto >50.000 kg al día	<1.000 kg al día

Tabla 6: Comparación de la atomización con gas con otros métodos alternativos de producción de polvo

La atomización con gas logra un equilibrio óptimo entre capacidad y economía, al tiempo que proporciona volúmenes de polvo adecuados para la producción comercial.

Limitaciones

• El tamaño mínimo de los lotes exige el uso de más de 100 kg de material para justificar la configuración de la máquina.
• Capacidad limitada para atomizar económicamente aleaciones de alto punto de fusión como el wolframio.
• Los polvos no son tan esféricos como la atomización por plasma y contienen algunos satélites
• Espesor del óxido ligeramente superior a las alternativas de plasma al vacío
• Costes de capital inicial elevados, en torno a $1-5 millones para un sistema llave en mano.
• Requiere una mejor manipulación/almacenamiento del polvo en comparación con los materiales vírgenes

PREGUNTAS FRECUENTES

P: ¿Cuál es la ventaja del polvo atomizado con gas sobre los materiales vírgenes para la producción de piezas?

R: Los polvos atomizados con gas ofrecen una consistencia y repetibilidad superiores. La ingeniería de la morfología del polvo y la estructura del grano desde el principio permite procesos maduros que producen componentes certificados que cumplen los requisitos más exigentes de la industria en los sectores aeroespacial y médico.

P: ¿Qué precauciones hay que tomar al manipular polvos atomizados con gas?

R: Como materiales metálicos finos propensos a la oxidación, se recomiendan protocolos de almacenamiento y manipulación inertes. Estos incluyen cajas de guantes llenas de argón con humedad controlada y trabajadores que lleven equipo de protección personal para minimizar los riesgos de explosión, inhalación o contaminación. Nunca permita el contacto con agua o compuestos orgánicos. No se requiere necesariamente la construcción de instalaciones especiales, aunque pueden aplicarse las normativas locales.

P: ¿Qué nivel de repetibilidad cabe esperar lote a lote con polvos atomizados con gas?

R: Los fabricantes de renombre garantizan distribuciones de polvo de ±10% entre lotes. Las variaciones menores justifican la reoptimización como práctica habitual, incluso si el mismo proveedor de polvo tiene tolerancias de componentes aceptables muy estrictas. Los certificados de análisis documentan la coherencia.

P: ¿Cuánto tiempo pueden permanecer viables en almacén los polvos atomizados con gas no utilizados?

R: La mejor práctica es almacenar el polvo en argón protector en contenedores sellados evitando temperaturas extremas. Si se mantiene por debajo de 30 °C y 50% de humedad relativa con un mínimo de oxígeno y humedad, el polvo dura muchos meses antes de necesitar ciclos de actualización en la caja de guantes para mantener las propiedades de flujo y reutilización.

P: ¿Qué asistencia técnica ofrecen los proveedores de polvo para la cualificación y certificación de piezas?

R: Los proveedores de renombre cuentan con científicos especializados en materiales y personal de validación para ofrecer orientación sobre aplicaciones e interactuar con los compradores de piezas a través del proceso de pruebas para certificar los polvos. Quieren una repetibilidad demostrada que cumpla las normas reguladas para ampliar el uso de materiales en aplicaciones más exigentes. Espere documentación y protocolos detallados de cualquier proveedor establecido.

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