Polvo de titanio atomizado por gas

Polvo de titanio atomizado con gas es un polvo de titanio de alta pureza producido mediante atomización con gas, un proceso en el que el titanio fundido se golpea con corrientes de gas a alta presión para producir finas partículas de titanio. Este polvo tiene propiedades únicas que lo hacen adecuado para diversas aplicaciones industriales.

Descripción general del polvo de titanio atomizado por gas

El polvo de titanio atomizado con gas tiene las siguientes características clave:

Composición

Componente principal	Titanio (Ti)
Aleaciones comunes	Ti-6Al-4V, Ti-6Al-4V ELI
Oligoelementos	Oxígeno, nitrógeno, hidrógeno, hierro

Propiedades

Forma de las partículas	Esférica
Tamaño de las partículas	15 - 150 micras
Fluidez	Excelente gracias a su forma esférica
Densidad aparente	2,7 - 3,5 g/cc
Densidad del grifo	3,5 - 4,5 g/cc

Proceso de fabricación

• Los lingotes de titanio en bruto se funden mediante fusión por arco de plasma
• Se utiliza gas inerte a alta presión (normalmente argón o nitrógeno) para atomizar el titanio fundido.
• Las finas partículas esféricas de polvo se solidifican rápidamente en la torre de atomización
• El polvo se recoge y se tamiza en intervalos de tamaño de partícula adecuados

Normas de calidad

• ASTM B849
• AMS 4992
• ISO 22068

Nombres comerciales comunes

• Ti64 ELI Grado 23
• Ti-6Al-4V atomizado por plasma, grado 5

Coste

Tamaño de las partículas	Precio por kg
15-45 micras	$50-$100
45-105 micras	$30-$60
105-150 micras	$20-$40

Aplicaciones de Polvo de titanio atomizado por gas

El titanio atomizado con gas se utiliza en todos los sectores debido a sus propiedades únicas. Algunas de sus principales aplicaciones son:

Fabricación aditiva

• Fusión selectiva por láser (SLM)
• Fusión por haz de electrones (EBM)
• Chorro aglomerante

Se utiliza para fabricar componentes complejos de titanio para piezas aeroespaciales, médicas y de automoción.

Moldeo por inyección de metales

• Pequeñas piezas complejas como cierres, engranajes
• Alta resistencia mecánica
• Piezas con forma de red o casi red

Revestimientos por pulverización térmica

• Recubrimientos resistentes a la corrosión y al desgaste
• Revestimientos duros hasta 550 HV

Pulvimetalurgia

• Piezas sinterizadas como cabezas de palos de golf, piezas de bicicletas
• Estructuras porosas para filtros, implantes

Pirotecnia

• Brillantes chispas de titanio ardiendo
• Militar, entretenimiento, otras aplicaciones

Proveedores de polvo de titanio atomizado por gas

La mayoría de los principales productores de titanio y fabricantes de polvo metálico suministran polvo de titanio atomizado con gas. Algunos de los principales proveedores mundiales son:

Proveedor	Ubicación
AP&C	Canadá
ATI Polvos Metálicos	EE.UU.
Tecnología Carpenter	EE.UU.
Hoganas	Suecia
GfE Metales y materiales	Alemania
TLS Técnica	Alemania

Precios

El polvo de titanio atomizado con gas es más caro que otras formas de polvo de titanio debido al complejo proceso de fabricación. Los precios oscilan entre $20 por kg para las fracciones de mayor tamaño y $100 por kg para los polvos más finos de calidad médica. Los pedidos mínimos suelen rondar los 25-100 kg.

Pros y contras de Polvo de titanio atomizado por gas

Ventajas

• La morfología esférica proporciona una excelente fluidez
• Alta pureza, grados aleados disponibles
• Distribución controlada del tamaño de las partículas
• Se utiliza en aplicaciones avanzadas como la fabricación aditiva

Desventajas

• Más caro que otros tipos de polvo de titanio
• Proveedores y capacidad de producción limitados en todo el mundo
• Requiere almacenamiento y manipulación especializados

Comparación con otros tipos de polvo de titanio

Esponja Versus Titanio Fino

• Coste 10 veces superior
• Propiedades y consistencia del polvo muy superiores

Versus Hidruro-Dehidruro de Titanio

• Coste medio 2 veces superior
• Mejor esfericidad y fluidez
• Se utiliza en aplicaciones más avanzadas

Polvo de proceso de electrodo giratorio versus plasma

• El coste es comparable
• El gas atomizado tiene una esfericidad ligeramente mejor
• PREP permite partículas de mayor tamaño

Distribución del tamaño de las partículas

El control de la distribución del tamaño de las partículas es fundamental para el polvo de titanio atomizado con gas. Algunos cortes de tamaño comunes incluyen:

Tamaño de las partículas	Aplicaciones típicas
15-45 micras	Fabricación aditiva
45-105 micras	Moldeo por inyección de metales
105-150 micras	Recubrimientos por pulverización térmica

Difracción láser o tamizado para caracterizar la distribución del tamaño de las partículas. Los parámetros estadísticos más utilizados son:

• D10, D50, D90 (Tamaño por debajo del cual caen las partículas 10%, 50%, 90%)
• Span (Medida de la anchura de distribución)

La norma ISO 13320 especifica el procedimiento para analizar la distribución de tamaños mediante difracción láser.

Efecto de las impurezas

Las impurezas afectan negativamente a las propiedades del polvo y deben controlarse mediante el proceso de fusión y atomización.

• Oxígeno - Aumenta la dureza y la fragilidad si >0,4%
• Nitrógeno - Provoca problemas de porosidad > 0,05%
• Hidrógeno - Provoca problemas de porosidad y agrietamiento
• Hierro - Reduce la ductilidad y la resistencia a la fractura

La fusión por inducción al vacío y el conformado por pulverización ayudan a conseguir bajos niveles de oxígeno y hierro.

Almacenamiento y manipulación

Deben tomarse precauciones especiales al almacenar y manipular el polvo de titanio:

• Sensible a la humedad - almacenar en contenedores sellados con bolsas desecantes
• Riesgo de explosión - se requiere recubrimiento de gas inerte
• Pirofórico - arde con partículas finas
• Requiere recipientes conductores de la electricidad, como el acero inoxidable

Salas de almacenamiento de polvo, cajas de guantes y campanas extractoras específicas para la manipulación de polvo de titanio reactivo.

Normas y especificaciones

Estándar	Organización	Descripción
ASTM B849	ASTM	Especificación del polvo de titanio prealeado
AMS 4992	SAE	Especificación para polvo de aleación de titanio atomizado con gas
ISO 22068	ISO	Especificación para polvo de titanio y aleaciones de titanio atomizado con gas

Las especificaciones enumeran los límites aceptables de los niveles de impurezas, la distribución del tamaño de las partículas, la densidad aparente y otros parámetros. También son habituales las especificaciones personalizadas del cliente.

Preguntas frecuentes

¿Qué es el proceso de atomización de gases?

La atomización con gas utiliza chorros de gas inerte a alta presión para romper una corriente de metal fundido en finas gotitas. Estas gotitas se solidifican rápidamente en partículas esféricas de polvo.

¿Cuál es la ventaja de la morfología esférica del polvo?

Las partículas esféricas tienen una excelente fluidez. Esto permite un empaquetado y esparcimiento uniformes necesarios para la fabricación aditiva y el moldeo por inyección de metales.

¿Cuáles son las aleaciones más comunes del polvo de titanio atomizado con gas?

Las aleaciones Ti-6Al-4V, Ti-6Al-4V ELI y Ti-6Al-7Nb son populares para aplicaciones de fabricación aditiva en los sectores aeroespacial y médico.

¿Qué afecta al coste del Polvo de titanio atomizado con gas?

La pureza, el rango de tamaño de las partículas, la forma y la esfericidad determinan el coste. Los polvos médicos más finos son mucho más caros que los polvos industriales más gruesos.

¿Qué determina la idoneidad para una aplicación específica?

Factores como el rango de tamaño de las partículas, la morfología, la densidad aparente, la densidad de toma, la velocidad de flujo y los niveles de impurezas deciden si el polvo se ajusta a los requisitos de los procesos de AM, pulverización térmica o MIM.

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