Polvos de aleaciones metálicas
Índice
Polvos de aleaciones metálicas se refiere a las mezclas de partículas de dos o más elementos metálicos que se utilizan en la fabricación, las técnicas aditivas y las aplicaciones de investigación. Esta guía es una referencia exhaustiva sobre aleaciones metálicas en polvo: tipos, métodos de producción, propiedades clave, especificaciones, proveedores, precios, aplicaciones, comparaciones, etc.
Polvos de aleaciones metálicas
| Característica | Descripción |
|---|---|
| Composición | Los polvos de aleaciones metálicas son partículas metálicas finamente divididas que se crean descomponiendo una combinación de dos o más metales en forma de polvo. Estas aleaciones se diseñan para conseguir propiedades específicas, como una mayor solidez, resistencia a la corrosión o conductividad, que los metales individuales no poseen por sí solos. |
| Proceso de fabricación | Los polvos de aleaciones metálicas se producen mediante diversas técnicas, siendo la atomización la más común. En la atomización, la aleación fundida se rompe en una fina niebla de gotitas que se solidifican rápidamente en partículas de polvo esféricas o casi esféricas. Otros métodos son la electrólisis, la reducción en estado sólido y el fresado mecánico, cada uno de los cuales ofrece ventajas para materiales o aplicaciones específicos. |
| Propiedades de las partículas | El tamaño, la forma y la distribución de las partículas de polvo de aleación metálica influyen significativamente en las propiedades finales de las piezas que se utilizan para crear. Las partículas esféricas suelen fluir mejor y empaquetarse con mayor densidad, lo que mejora el rendimiento en procesos de fabricación aditiva como la impresión 3D. El tamaño de las partículas también puede influir en las propiedades mecánicas, el acabado superficial y la calidad general del producto final. |
| Aplicaciones | Los polvos de aleaciones metálicas han revolucionado la fabricación en diversos sectores. Se utilizan ampliamente en la fabricación aditiva (impresión 3D) para crear componentes complejos y ligeros para aplicaciones aeroespaciales, automovilísticas y médicas. Además, los polvos de aleaciones metálicas se emplean en procesos como el moldeo por inyección de metales (MIM) para producir piezas intrincadas con forma casi de red para diversas aplicaciones. |
| Ventajas | En comparación con los métodos de fabricación tradicionales, como el mecanizado o la fundición, los polvos de aleaciones metálicas ofrecen varias ventajas. Permiten fabricar piezas con formas casi netas, lo que minimiza el desperdicio de material. Además, la posibilidad de adaptar la composición y las características de las partículas del polvo permite crear piezas con propiedades específicas. Los polvos de aleaciones metálicas también facilitan la producción de geometrías complejas y estructuras ligeras, lo que los hace ideales para diversas aplicaciones de vanguardia. |
Tipos de aleaciones metálicas en polvo
Categorías principales:
- Aleaciones de acero - aceros inoxidables, para herramientas, aleados...
- Aleaciones de titanio - Ti6Al4V, TiAl, aluminuros de titanio
- Aleaciones de aluminio - aluminio 2024, 7075, AlSiMg
- Aleaciones de cobalto - cromo cobalto, MP35N
- Aleaciones de níquel - Inconel 625, Inconel 718, Hastelloys
Y la singularidad basada en:
Elementos de aleación
| Tipo | Elementos comunes | Ejemplos de materiales |
|---|---|---|
| Baja aleación | <5% Ni, Cr, Mo | 4140, 4340 |
| Aleación media | 5-15% Ni, Cr, Mo, etc. | H13, inoxidable 420 |
| Alta aleación | 15-30% Al, Co, Ti, etc. | Acero inoxidable 316, MP35N |
Método de producción
| Método | Sistemas de aleación | Características |
|---|---|---|
| Gas atomizado | La mayoría de las aleaciones | Distribución esférica de tamaño controlado |
| Agua atomizada | Aceros | Forma irregular, amplia distribución |
| Plasma Atomizado | Materiales reactivos como aleaciones de Ti y Al | Atmósfera controlada, esférica |
| Electrolítico | Cobre, Ni | Escamas dendríticas, esponja |
La mezcla de elementos como el aluminio, el cobalto, el cromo, el wolframio, etc. con metales base mejora las capacidades del polvo de aleación. La técnica de producción también influye en la morfología y las características del polvo.
Procesos de fabricación de aleaciones metálicas en polvo
| Proceso | Descripción | Ventajas | Desventajas | Aplicaciones |
|---|---|---|---|---|
| Atomización | El método más común, la atomización, consiste en fundir la aleación metálica y luego romperla en una fina niebla de gotitas utilizando un gas a alta presión (atomización por gas) o un disco que gira rápidamente (atomización centrífuga). Las gotitas se solidifican rápidamente a medida que caen en una atmósfera controlada, creando partículas de polvo esféricas o casi esféricas. | Alto índice de producción Tamaño y distribución de partículas personalizables Adecuado para una amplia gama de aleaciones | Alto consumo de energía Potencial de oxidación durante la atomización Puede requerir un tratamiento adicional para formas específicas | Engranajes Rodamientos Herramientas de corte Componentes aeroespaciales Implantes médicos |
| Electrólisis | Este proceso utiliza una corriente eléctrica para extraer iones metálicos de una solución de sales metálicas y depositarlos en un cátodo (electrodo cargado negativamente) en forma de polvo fino. Las propiedades específicas del polvo pueden controlarse ajustando la composición del electrolito y los parámetros de deposición. | Polvos de gran pureza Excelente control del tamaño y la morfología de las partículas Adecuado para metales reactivos | Proceso relativamente lento Ritmo de producción limitado Alto consumo de energía | contactos electricos Componentes de la batería Filtros Aleaciones especializadas |
| Reducción de estado sólido | En este método, un óxido metálico se convierte directamente en polvo metálico mediante una reacción de reducción con un agente reductor como el hidrógeno o el monóxido de carbono a temperaturas elevadas. La reducción en estado sólido suele utilizarse con metales con gran afinidad por el oxígeno, como el titanio y el circonio. | Adecuado para metales reactivos Puede ser un proceso continuo Consumo de energía potencialmente menor en comparación con la atomización | Control limitado del tamaño y la morfología de las partículas Puede requerir pasos adicionales de postprocesamiento Posibilidad de contaminación por el agente reductor | Pirotecnia Materias primas para el moldeo por inyección de metales Materiales de fricción |
| Reducción química | Este proceso consiste en utilizar una reacción química para convertir un compuesto metálico en polvo metálico. Se pueden emplear diferentes reacciones químicas en función del metal específico y de las características del polvo deseado. | Puede utilizarse para una gran variedad de metales Proceso relativamente sencillo Potencial de producción de bajo coste | Control limitado de las propiedades del polvo Puede requerir amplios pasos de purificación Preocupaciones medioambientales asociadas a algunos reactivos químicos | Catalizador admite pigmentos Aleaciones de soldadura |
| Fresado mecánico | Este método consiste en triturar material a granel (lingotes, virutas) hasta obtener un polvo fino utilizando molinos de alta energía. La molienda mecánica puede utilizarse para producir polvo a partir de una amplia gama de materiales, como metales, aleaciones y cerámicas. | Versatilidad: aplicable a diversos materiales Puede utilizarse para la producción de lotes pequeños | Amplia distribución granulométrica Posibilidad de contaminación por los medios de molienda La generación de calor durante el procesamiento puede afectar a las propiedades del polvo | Polvos metálicos amorfos Materiales compuestos Aleaciones especiales |
Propiedades de Polvos de aleaciones metálicas
Propiedades físicas
| Atributo | Características |
|---|---|
| Estado | Partículas sólidas en polvo |
| Color | Polvo gris plateado/negro |
| Magnetismo | Los materiales ferríticos/martensíticos son ferromagnéticos |
| Olor | Normalmente inodoro |
| Pruebe | Sin sabor |
| Solubilidad | Insoluble en agua y disolventes comunes |
Propiedades mecánicas
| Métrica | Descripción |
|---|---|
| Dureza | Desde aleaciones preciosas blandas 700 HV |
| Fuerza | Desde < 100 MPa para aceros al carbono lisos hasta más de 2.000 MPa para algunas superaleaciones de níquel. |
| Ductilidad | Medida de maleabilidad - alta para acero C, media en aceros de trabajo, baja en materiales con alto contenido en Cr/Co. |
Propiedades térmicas
| Medida | Detalles |
|---|---|
| Punto de fusión | Depende del sistema de aleación - 500 a 1500°C+. |
| Conductividad térmica | 15 - 90 W/mK entre tipos de aleación |
| CTE | Varía de ~5 x10-6 K-1 (Invar) a ~18 x10-6 K-1 (aleaciones de aluminio) |
Tabla 2: Resumen de las propiedades físicas, mecánicas y térmicas de los polvos de aleaciones metálicas más comunes
La elección de la aleación específica equilibra la dureza, el límite elástico, la ductilidad, la densidad, la resistencia al calor/corrosión y otros atributos según la aplicación.
Especificaciones
Los polvos de aleaciones metálicas comerciales se prueban y certifican conforme a las especificaciones:
Distribución del tamaño de las partículas
| Estándar | Micras | Método de producción |
|---|---|---|
| Fino | 1-25 | Atomización de gas |
| Medio | 25-75 | Atomización de gas |
| Grueso | 75-150 | Atomización del agua |
Grados de pureza
| Clasificación | Control Químico | Impurezas |
|---|---|---|
| Estándar | Amplia gama de aleaciones | Hasta 1% otros |
| A medida | Objetivo de aleación fija | <1000 ppm de impurezas |
| Alta pureza | Banda de aleación ajustada | <100 ppm de contaminantes |
Tabla 3: Gamas de tamaño, composición química y grados de pureza típicos de los polvos de aleaciones metálicas comerciales
Cumplir o superar las especificaciones certificadas garantiza un rendimiento repetible entre lotes de polvo y series de producción posteriores.
Fabricantes de aleaciones metálicas en polvo
| Categoría del fabricante | Descripción | Productos clave | Aplicaciones atendidas | Alcance geográfico |
|---|---|---|---|---|
| Líderes mundiales | Estas empresas multinacionales poseen amplias capacidades de producción, una variada oferta de aleaciones metálicas y avanzados programas de investigación y desarrollo. Atienden a un amplio abanico de industrias y suelen tener fábricas en varios continentes. | Superaleaciones a base de níquel, hierro y cobalto Titanio y aleaciones de aluminio Aleaciones especiales para fabricación aditiva | Aeroespacial y defensa (álabes de turbina, componentes de motor) Petróleo y gas (equipos de perforación, herramientas de fondo de pozo) Automoción (engranajes, rodamientos) Medicina ( implantes, prótesis) Electrónica (disipadores de calor, contactos eléctricos) | Norteamérica Europa Asia América del Sur |
| Actores regionales | Estos fabricantes se centran en mercados geográficos específicos y atienden las necesidades de la industria regional. Pueden especializarse en aleaciones concretas o atender a nichos de aplicación. | Polvos de acero inoxidable Aceros para herramientas Polvos de latón y bronce Materia prima para el moldeo por inyección de metales (MIM) | Bienes de consumo (cuchillería, ferretería) Componentes de maquinaria industrial Componentes eléctricos Piezas de automóvil (engranajes, filtros) Productos sanitarios (instrumental quirúrgico) | Norteamérica Europa Asia (Puede tener una presencia limitada en otras regiones) |
| Fabricantes emergentes | Estas empresas suelen ser más pequeñas y se centran en tecnologías innovadoras o atienden nuevas demandas del mercado. Pueden especializarse en polvos de fabricación aditiva (AM) o explorar nuevos métodos de producción. | Polvos metálicos de alto rendimiento para AM Nanopolvos para aplicaciones especializadas Polvos de aleaciones metálicas a partir de materiales reciclados Aleaciones biocompatibles para implantes médicos | Industria de fabricación aditiva Tecnologías emergentes (por ejemplo, impresión 3D para el sector aeroespacial) Instituciones de investigación y desarrollo Iniciativas de sostenibilidad medioambiental | Se centra principalmente en las regiones desarrolladas (Norteamérica, Europa y Asia), pero puede expandirse a escala mundial con el crecimiento del mercado. |
| Fabricantes por contrato | Estos fabricantes producen polvos de aleaciones metálicas según las especificaciones del cliente. Ofrecen flexibilidad en cuanto a composición de la aleación, tamaño de las partículas y volumen de producción, atendiendo a aplicaciones específicas y necesidades de investigación. | Polvos de aleaciones metálicas a medida Producción de pequeños lotes Polvos para prototipos y proyectos piloto | Investigación y desarrollo en diversas industrias Proyectos de fabricación aditiva que requieren materiales únicos Aplicaciones especializadas en las industrias aeroespacial, médica y electrónica | Alcance mundial (pueden estar ubicadas en cualquier lugar, pero suelen estar presentes en los principales centros de fabricación). |
Aplicaciones de Polvos de aleaciones metálicas
| Industria | Aplicaciones | Beneficios |
|---|---|---|
| Aeroespacial | Palas de turbina, componentes de fuselaje | Alta resistencia, resistencia al calor |
| Automoción | Engranajes, piezas de la cadena cinemática | Protección contra el desgaste |
| Fabricación | Utillaje de productos a medida | Ciclos de desarrollo más cortos |
| Petróleo y gas | Juntas, componentes de válvulas, herramientas para pozos | Mejoras de durabilidad |
Cuadro 5: El polvo de aleaciones metálicas permite aplicaciones de alto rendimiento en todos los sectores
El aprovechamiento de propiedades como la tolerancia al calor, la dureza y la resistencia a la corrosión facilita la fiabilidad en entornos de equipos exigentes frente a otras alternativas como los plásticos o las aleaciones tradicionales.
Ventajas e inconvenientes de las aleaciones metálicas en polvo
| Pros | Contras |
|---|---|
| Flexibilidad de diseño: Los polvos de aleaciones metálicas permiten crear geometrías complejas con características intrincadas que son difíciles o imposibles de conseguir con métodos de fabricación tradicionales como el mecanizado o la fundición. Esto abre las puertas a componentes ligeros y de alto rendimiento en diversas industrias. | Tamaño de pieza limitado: Las actuales tecnologías de impresión 3D en lecho de polvo tienen limitaciones en cuanto al tamaño máximo de las piezas imprimibles. Además, las piezas más grandes pueden requerir pasos de posprocesamiento como el prensado isostático en caliente (HIP) para mejorar las propiedades mecánicas, lo que añade complejidad y coste. |
| Eficiencia del material: Los polvos de aleaciones metálicas favorecen la fabricación de formas casi netas, minimizando el desperdicio de material en comparación con técnicas sustractivas como el mecanizado. Esto es especialmente beneficioso para aleaciones caras o de alto rendimiento. | Mayor coste: Los propios polvos de aleaciones metálicas pueden ser más caros que los metales a granel debido al procesamiento adicional que conlleva su producción. Además, el equipo de impresión 3D y los pasos posteriores al procesamiento pueden contribuir a aumentar los costes generales de fabricación, especialmente en el caso de la producción de bajo volumen. |
| Propiedades a medida: Las propiedades de los polvos de aleaciones metálicas pueden controlarse con precisión ajustando el proceso de fabricación y la composición de la aleación. Esto permite crear materiales con una resistencia específica, peso, resistencia a la corrosión u otras características deseadas. | Acabado superficial: El acabado superficial de las piezas fabricadas a partir de aleaciones metálicas en polvo puede ser más rugoso que el de los componentes mecanizados o fundidos. Pueden ser necesarias técnicas de postprocesado como el pulido o el mecanizado para conseguir la calidad superficial deseada. |
| Diseño liviano: Los polvos de aleaciones metálicas facilitan la creación de estructuras ligeras con una elevada relación resistencia-peso. Esto es crucial para aplicaciones en la industria aeroespacial, automovilística y otras industrias sensibles al peso. | Anisotropía: Las piezas impresas con polvos de aleaciones metálicas pueden presentar propiedades anisótropas, lo que significa que su resistencia mecánica puede variar en función de la dirección de impresión. Esto debe tenerse en cuenta durante la fase de diseño para garantizar un rendimiento óptimo. |
| Creación rápida de prototipos: Los polvos de aleaciones metálicas son ideales para la creación rápida de prototipos de piezas complejas. Esto permite realizar iteraciones de diseño más rápidas y acelerar la comercialización de nuevos productos. | Cuestiones de seguridad: La manipulación de polvos de aleaciones metálicas puede plantear riesgos de seguridad debido a su potencial inflamabilidad, riesgos de inhalación e irritación cutánea. Los procedimientos de manipulación adecuados y el equipo de protección personal son esenciales. |
Preguntas frecuentes
P: ¿Cuál es la principal diferencia entre los lingotes de aleaciones metálicas y los polvos?
R: Los polvos confieren microestructuras refinadas y sin segregación y proporcionan materia prima para las nuevas técnicas de fabricación. Los lingotes sirven para los procesos de conformado convencionales.
P: ¿Qué aleación metálica en polvo experimentará un mayor crecimiento en los próximos años?
R: Polvos de aleaciones de titanio y aluminio para aplicaciones aeroespaciales, dada su excepcional relación resistencia-peso y procesabilidad.
P: ¿Qué rango de tamaño de partícula funciona mejor para el procesamiento AM de aleaciones metálicas comunes?
R: De 15 a 45 micras proporciona una buena densidad de empaquetamiento del lecho de polvo y una buena cohesión de las capas, al tiempo que evita los problemas que plantean los polvos ultrafinos.
P: ¿En qué se diferencian los polvos de aleaciones metálicas de los polvos de óxidos metálicos o cerámicos?
R: Los polvos de aleaciones metálicas contienen elementos metálicos 2+ que forman mezclas sustitutivas, mientras que los óxidos/cerámicas implican cambios químicos iónicos con propiedades profundamente diferentes.
Conclusión
La optimización de las composiciones, microestructuras y morfologías de los polvos de aleaciones metálicas amplía las posibilidades de fabricación de piezas, creación de prototipos y rendimiento en los sectores de la aviación, el espacio, la automoción y la energía, como se documenta aquí a través de información sobre propiedades, directrices de fabricación, parámetros de especificación y ejemplos de aplicación. Póngase en contacto con nosotros si tiene cualquier otra pregunta sobre la selección, adquisición o procesamiento de aleaciones especiales.
Compartir
MET3DP Technology Co., LTD es un proveedor líder de soluciones de fabricación aditiva con sede en Qingdao, China. Nuestra empresa está especializada en equipos de impresión 3D y polvos metálicos de alto rendimiento para aplicaciones industriales.
Solicite información para obtener el mejor precio y una solución personalizada para su empresa.
Artículos relacionados
Acerca de Met3DP
Actualización reciente
Nuestro producto
CONTACTO
¿Tiene alguna pregunta? ¡Envíenos un mensaje ahora! Atenderemos su solicitud con todo un equipo tras recibir su mensaje.
Polvos metálicos para impresión 3D y fabricación aditiva
PRODUCTO
cONTACT INFO
- Ciudad de Qingdao, Shandong, China
- [email protected]
- [email protected]
- +86 19116340731