polvo esférico de titanio con tamaños de partícula controlados permite fabricar piezas metálicas de titanio resistentes y ligeras mediante fabricación aditiva o prensado pulvimetalúrgico. Su elevada relación resistencia-peso, resistencia a la corrosión y biocompatibilidad hacen del titanio un atractivo material de ingeniería para aplicaciones aeroespaciales, médicas, de automoción y otras aplicaciones exigentes.

Esta guía trata de las composiciones, los métodos de producción, las especificaciones, los usos, los precios y las consideraciones de aprovisionamiento del polvo esférico de titanio para la AM metálica o la fabricación por press-and-sinter.

Tipos de polvo esférico de titanio

Según su composición y procesamiento, los polvos esféricos de titanio se clasifican en:

Tipo	Descripción
Titanio CP (comercialmente puro)	99,5% y superior titanio puro con pocas impurezas elementales intersticiales
Ti-6Al-4V	Aleación de titanio con aluminio 6% y vanadio 4% para mayor resistencia
Polvo prealeado	Partículas esféricas sólidas con composición homogénea de Ti-6-4
Mezcla elemental	Mezcla de polvos puros de titanio, aluminio y vanadio

Ajuste el grado a las propiedades mecánicas, la resistencia a la corrosión y las necesidades presupuestarias de las aplicaciones de las piezas acabadas de titanio.

Métodos de producción

• Atomización por plasma - La antorcha de plasma de alta energía funde la materia prima. Las potentes bobinas de inducción generan gotas que se solidifican en esferoides de titanio. La distribución de partículas más estrecha con buen flujo de polvo y densidad de empaquetamiento.
• Atomización de gases - Proceso similar que utiliza chorros de gas inerte a presión en lugar de energía de plasma para atomizar el flujo de titanio fundido en finas gotitas. Proceso de menor potencia pero con partículas de mayor tamaño.
• Proceso de electrodo giratorio - Las fuerzas centrífugas de los electrodos giratorios desintegran el titanio fundido en gotas. Consigue partículas de pequeño tamaño. Alta velocidad de producción con distribuciones estrechas.

El control de los parámetros del proceso, como la temperatura, la presión y el flujo de gas, da como resultado polvos esféricos no porosos preferidos para la fabricación de titanio metálico.

Composición de polvo esférico de titanio

Grado	Titanio (Ti)	Aluminio (Al)	Vanadio (V)	Hierro (Fe)	Oxígeno (O)
CP Grado 1	98,9% min	0,3% máx.	0,2% máx.	0,3% máx.	0,18% máx
CP Grado 2	98,6% min	0,3% máx.	0,1% máx.	0,3% máx.	0,25% máx
CP Grado 4	97,5% min	0,3% máx.	0,1% máx.	0,5% máx	0,40% máx
Ti-6Al-4V	Base	5.5-6.75%	3.5-4.5%	0,3% máx.	0,13% máx

Los estrictos controles de bajo contenido en oxígeno y nitrógeno con límites de carbono, hierro y cromo preservan la resistencia a la corrosión y la ductilidad. La selección del grado equilibra las propiedades requeridas con los costes de aleación para diferentes aplicaciones.

Especificaciones típicas

Parámetro	Valor	Método de ensayo
Pureza	>99% titanio	ASTM E2371, análisis ICP
Forma de las partículas	Esférico >92%	Microscopía
Densidad del grifo	2,7-3,7 g/cc	Caudalímetro Hall
Tamaño de las partículas	15-45 μm	Difracción láser
Oxígeno(O)	<2000 ppm	Fusión de gases inertes
Nitrógeno(N)	<400 ppm	Fusión de gases inertes
Hidrógeno(H)	<150 ppm	Fusión de gases inertes
Caudales	>95% para 50 μm	Caudalímetro Hall

Revisar la certificación de lotes estadísticos de los proveedores confirmando los requisitos de grado estándar y el rendimiento de consistencia a través de estas métricas antes de la compra.

Propiedades mecánicas

Aleación	Resistencia a la tracción (ksi)	Límite elástico (ksi)	Alargamiento (%)
CP Grado 1	130	120	20%
CP Grado 2	150	140	18%
Ti-6Al-4V	160	150	10%

Para conseguir la resistencia deseada del material es necesario optimizar el postprocesado térmico, como el prensado isostático en caliente y el tratamiento térmico. Ajuste la calidad a las propiedades necesarias.

Aplicaciones de la AM de metales

Piezas clave de aditivos metálicos que utilizan polvos esféricos de titanio:

• Aeroespacial: Soportes de fuselajes, costillas de alas, soportes de motores - alta resistencia, bajo peso
• Medicina y odontología: implantes de cadera, rodilla y columna vertebral; instrumentos quirúrgicos biocompatibles
• Automoción: Bielas, componentes de turbocompresores - resistencia al calor y a la corrosión
• Consumidores: Monturas de gafas, equipamiento deportivo, carcasas de relojes - cualidades estéticas
• Industrial: Piezas de manipulación de fluidos como válvulas, bombas; herrajes marinos; intercambiadores de calor.

Aproveche la alta resistencia específica y adapte aleaciones como Ti6-4 para entornos de producción exigentes en todos los sectores.

Especificaciones de la industria

• ASTM F1580 - Aleación forjada de titanio 6-aluminio 4-vanadio para implantes quirúrgicos
• ASTM B348 - Especificaciones para barras, alambre, polvo y material de forja de titanio y aleaciones de titanio
• AMS 4999 - Límites de composición para la producción de polvo de aleación de titanio
• ISO 23304 - Polvos metálicos utilizados en los procesos de fabricación aditiva

Revisar los certificados de lote validados estadísticamente para garantizar que la calidad del lote de polvo cumple las certificaciones.

Consideraciones sobre la calidad

Métrica	Aceptable	Método de ensayo
Densidad del grifo	≥2,7 g/cc	Caudalímetro Hall
Caudales	≥95% para tamiz de 45 μm	Caudalímetro Hall
Forma de las partículas	≥92% esférica	Microscopía
Distribución del tamaño de las partículas	Según ASTM B348	Difracción láser
Intersticiales principales (O, H, N)	<2000; <150; <400 ppm resp.	Fusión con gas inerte

Los atributos de calidad del polvo se correlacionan directamente con la resistencia del material de la pieza sinterizada final, el acabado superficial y los índices de defectos.

Precios

Grado	Tamaño de las partículas	Precio por kg
CP Grado 1	15-45 micras	$50-$150
Ti-6Al-4V	15-45 micras	$55-$200
Ti-6Al-4V ELI	10-75 micras	$250-$750

Los precios dependen de la pureza, el tamaño del polvo, el volumen de producción y factores regionales. Obtenga presupuestos en firme de los proveedores preseleccionados específicos para su aplicación.

Consideraciones sobre la compra

Parámetro	Importancia
Certificaciones de calidad	Alta
Consistencia	Alta
Datos de calificación de la pieza	Medio
Asistencia técnica	Medio
Disponibilidad de muestras	Bajo
Factores de precio	Bajo

Preguntas frecuentes

P: ¿Qué es el apelmazamiento del polvo de titanio y cómo evitarlo?

R: La agrupación de partículas de polvo en aglomerados parcialmente sinterizados se denomina apelmazamiento. Interrumpe el flujo y la densidad de empaquetamiento. Almacenar en recipientes herméticos con desecantes para evitar la humedad y las reacciones secundarias de absorción de oxígeno que permiten el apelmazamiento entre las partículas de titanio con el tiempo.

P: ¿Existen riesgos para la salud asociados a los polvos de titanio?

R: Como la mayoría de los polvos metálicos finos, evite la inhalación durante su manipulación. Aparte de los problemas de sensibilidad, el polvo de titanio es relativamente inerte y se considera no tóxico, con bajo riesgo de incidentes por contacto externo o ingestión. Utilice equipos y procedimientos de protección adecuados durante el almacenamiento, transporte o procesamiento.

P: ¿Cómo almacenar correctamente el polvo de titanio?

R: Cerrar herméticamente los recipientes con bolsas desecantes para evitar la oxidación. Limitar la variación de temperatura entre 10-30°C. Desechar si el color cambia de gris brillante indicando deterioro como fragilización por hidrógeno. Caducidad superior a 5 años si se almacena correctamente.

P: ¿Requiere el polvo de titanio un envío y manipulación especiales?

R: Clasificado como no peligroso, no inflamable. Evitar el transporte en condiciones extremas de calor o frío. Asegure firmemente los paquetes para evitar fugas o contaminación. Para los grados de investigación de alta pureza se dispone de contenedores frigoríficos especiales con paquetes de gel.

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Additional FAQs about spherical titanium powder (5)

1) What PSD and morphology are optimal for LPBF vs. binder jetting?

• LPBF typically uses 15–45 μm or 20–63 μm, highly spherical (>90% roundness), low satellites, O2 ≤ 1500 ppm. Binder jetting favors finer medians (Dv50 ≈ 15–25 μm) with controlled fines (<10% <10 μm) to maximize green density.

2) How do oxygen, nitrogen, and hydrogen impact mechanical properties?

• Interstitials embrittle titanium. Keep O ≤ 0.13–0.20 wt% (grade‑dependent), N ≤ 0.04 wt%, H ≤ 0.015 wt% for Ti‑6Al‑4V. Elevated H promotes delayed cracking; O increases strength but lowers elongation and fracture toughness.

3) Which atomization route yields the cleanest spherical titanium powder?

• PREP and EIGA typically deliver the lowest oxygen/contamination and highest sphericity, ideal for medical and aerospace. Plasma atomization also achieves excellent shape with competitive cleanliness. Conventional gas atomization is less common for Ti due to reactivity.

4) What storage and reuse practices maintain powder quality in AM?

• Use inert, desiccated storage (<2% RH), nitrogen/argon backfilled containers, and track reuse cycles. Sieve to spec each cycle, measure O/N/H (ASTM E1409/E1019) and flow/tap density; refresh 10–30% virgin powder when interstitials or fines rise.

5) How does Ti‑6Al‑4V ELI differ from standard Ti‑6Al‑4V powders?

• ELI (Extra Low Interstitials) has tighter O/N/H limits to improve toughness and fatigue, required for many implants (ASTM F3001). Expect higher price and stricter CoA requirements, including bioburden and cytotoxicity documentation for medical use.

2025 Industry Trends for spherical titanium powder

• Cleaner feedstocks for implants: Wider adoption of EIGA/PREP and argon recovery systems to cut O/N and CO2e per kg powder.
• Cost optimization: Regional atomization capacity increases reduce Ti‑6Al‑4V premiums; more vendors offer recycle/repowder services with analytical verification.
• Process windows narrowing: LPBF parameter sets tuned for lower porosity at 30–60 μm layer thickness using contour + core strategies; in‑situ monitoring correlates spatter/optic signals to density.
• Copper‑alloyed Ti and beta‑Ti R&D: Interest grows for antimicrobial surfaces (Ti‑Cu) and high‑toughness beta grades in lattice energy absorbers.
• Regulatory alignment: Greater use of ISO/ASTM 52907 feedstock requirements on purchase orders, and tighter traceability of powder reuse for medical/aerospace parts.

2025 snapshot: spherical titanium powder metrics

Métrica	2023	2024	2025 YTD	Notes/Sources
Typical O in Ti‑6Al‑4V (wt%) AM grade	0.12–0.18	0.11–0.16	0.10–0.15	LECO trends from suppliers
LPBF relative density (Ti‑6Al‑4V, tuned)	99.5–99.8%	99.6–99.9%	99.7–99.95%	CT/metallography
As‑built Ra, vertical walls (μm)	12–18	10–16	9–14	Skin scan + powder shape
Powder price Ti‑6Al‑4V AM (USD/kg)	180–300	160–280	140–260	Regional capacity up
Sites using argon recovery (%)	25–35	35–45	45–55	ESG/EPD reports
Typical refresh rate per build (%)	15-30	12–25	10–22	Better sieving/analytics

Referencias:

• ISO/ASTM 52907 (feedstock quality), ASTM F2924/F3001 (Ti‑6Al‑4V AM), ASTM E1409/E1019 (O/N/H), ASM Handbook; supplier technical datasheets and peer‑reviewed AM studies

Latest Research Cases

Case Study 1: PREP Ti‑6Al‑4V ELI for LPBF Spinal Cages (2025)
Background: A medical OEM needed higher fatigue life and tighter pore geometry in ELI cages.
Solution: Switched to PREP powder (O = 0.11 wt%, D10/50/90 = 18/32/46 μm), implemented contour‑skin strategy and 200–350°C build plate preheat; post‑processed with HIP + stress relief per ASTM F3001.
Results: Relative density 99.92%; HCF life +24% vs baseline; pore size CV −18%; first‑pass yield 98.4%; CoA compliance improved audit time by 30%.

Case Study 2: EIGA CP‑Ti for Binder Jetting Heat Exchanger Cores (2024)
Background: An energy startup targeted lightweight CP‑Ti BJ cores with leak‑tight channels.
Solution: Used EIGA CP‑Ti (Dv50 ≈ 22 μm), solvent‑free binder, debind under N2 and sinter in high‑purity H2 (dew point < −60°C); applied voxel shrink‑compensation map.
Results: Sintered density 98.3% without HIP; helium leak rate <1×10⁻⁹ mbar·L/s; thermal effectiveness +11% vs Al baseline at equal mass.

Opiniones de expertos

• Prof. Peter B. Fox, Materials Science, University of Manchester
  Key viewpoint: “Powder cleanliness and true sphericity govern LPBF stability as much as laser settings—tight O/N/H control pays back in fatigue.”
• Dr. Laura Predina, Orthopedic Surgeon and AM Advisor
  Key viewpoint: “For implants, ELI certification and validated cleaning of lattice structures are non‑negotiable. Powder reuse logs must be tied to clinical risk.”
• Daniel Günther, Head of Powder Technology, Fraunhofer IAPT
  Key viewpoint: “Real‑time analytics plus disciplined refresh rates cut porosity scatter. Many ‘parameter’ issues are actually powder issues.”

Citations: ISO/ASTM standards, ASM Handbook, supplier white papers, and peer‑reviewed AM journals: https://www.astm.org, https://www.iso.org

Practical Tools and Resources

• Standards and QA:
• ISO/ASTM 52907 (metal feedstock), ASTM F2924/F3001 (Ti‑6Al‑4V and ELI), ASTM E1409/E1019 (O/N/H), ASTM B212/B527 (apparent/tap density)
• Metrology and monitoring:
• CT per ASTM E1441, dynamic image analysis for sphericity/aspect ratio, laser diffraction (ISO 13320), surface metrology (ISO 4287)
• Process playbooks:
• LPBF parameter guides for Ti alloys, HIP cycles for Ti‑6Al‑4V, powder reuse/sieving SOPs, desiccated/inert storage checklists
• Design and simulation:
• Lattice/topology tools (nTopology, 3‑matic), LPBF build simulation for distortion and support optimization
• Sostenibilidad:
• Environmental Product Declaration (EPD) templates; argon recovery best practices and powder reclamation guidelines

Notes on reliability and sourcing: Specify grade (CP1/2/4, Ti‑6Al‑4V vs ELI), PSD (D10/D50/D90), sphericity metrics, satellites, O/N/H limits, and flow/tap density on POs. Require CoA with lot genealogy. Validate each lot with density coupons and CT. Maintain inert, low‑humidity storage and track reuse cycles to keep interstitials and fines within control.

Last updated: 2025-10-15
Changelog: Added 5 targeted FAQs, a 2025 trend table with key metrics, two concise case studies, expert viewpoints, and practical standards/resources focused on spherical titanium powder for AM and PM
Next review date & triggers: 2026-02-15 or earlier if ISO/ASTM feedstock standards change, major suppliers release new low‑interstitial Ti powders, or studies revise LPBF/HIP property benchmarks for Ti‑6Al‑4V/ELI