Titanio esférico en polvo
Índice
Visión general
Polvo esférico de titanio es una forma de polvo metálico de titanio que se ha procesado para que tenga una morfología esférica. Se caracteriza por su alta esfericidad, superficie lisa, distribución controlada del tamaño de las partículas y buena fluidez.
Algunas propiedades y detalles clave del polvo de titanio esférico son:
Tipos
- Polvo de titanio puro
- Polvos de aleaciones de titanio (Ti-6Al-4V, Ti-6Al-7Nb, etc.)
Métodos de producción
- Atomización de gas
- Proceso de electrodos rotativos de plasma (PREP)
- Atomización de gas de fusión por inducción de electrodos (EIGA)
Gama de tamaños de partículas
- 15-45 micras
- 45-100 micras
- 106-250 micras
Usos típicos
- Polvo de impresión 3D
- Moldeo por inyección de metales
- Pulverización térmica
- Producción de piezas de titanio
Características principales
- Esfericidad elevada (>90%)
- Distribución controlada del tamaño de las partículas
- Buena fluidez
- Alta pureza
- Menor superficie en comparación con los polvos irregulares
![Titanio esférico en polvo 1 polvo esférico de titanio](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/10/D2.jpg)
Tipos de Titanio esférico en polvo
Existen dos categorías principales de polvo esférico de titanio en función de su composición:
Cuadro 1: Tipos de polvo esférico de titanio
Tipo | Descripción |
---|---|
Titanio puro | 99,5% titanio con bajos niveles de oxígeno y hierro |
Aleaciones de titanio | Titanio combinado con aluminio + vanadio, niobio, etc. |
Titanio puro en polvo
El polvo esférico de titanio puro contiene al menos 99,5% de titanio con límites máximos en los niveles de oxígeno y hierro. Tiene el mayor contenido de titanio en comparación con las aleaciones de titanio.
Composición típica:
- Titanio: 99,5% mínimo
- Oxígeno: 2000 ppm máximo
- Hierro: 3000 ppm máximo
Ofrece propiedades próximas a las del titanio metálico puro: alta resistencia, baja densidad y resistencia a la corrosión. Se utiliza cuando se necesita una gran pureza química.
Polvos de aleación de titanio
Los polvos de aleación de titanio más comunes son Ti-6Al-4V y Ti-6Al-7Nb, que contienen aluminio y adiciones de vanadio o niobio. También se producen otras aleaciones con elementos como molibdeno, circonio y estaño.
Ventajas de las aleaciones:
- Mayor resistencia
- Mayor capacidad de temperatura
- Mayor resistencia a la corrosión
Los polvos de aleación amplían la gama de aplicaciones más allá de los polvos de titanio puro.
Métodos de producción de polvo esférico
Se utilizan comercialmente varias técnicas de atomización con gas para fabricar polvo de titanio esférico con tamaños de partícula controlados:
Tabla 2: Procesos de producción de polvo de titanio esférico
Método | Principio | Tamaño de las partículas |
---|---|---|
Atomización de gases | Desintegración de corrientes fundidas por chorros de gas | 15-106 μm |
Electrodo rotativo de plasma (PREP) | Desintegración centrífuga de metal fundido | 15-45 μm |
Atomización de gas por inducción de electrodos (EIGA) | Fusión por inducción + atomización con gas | 15-250 μm |
Tamaños típicos producidos
La atomización con gas utiliza chorros de gas inerte de alta velocidad, como argón o nitrógeno, para romper una corriente fundida de metal de titanio en finas gotitas, que se solidifican y se convierten en polvo. Esto produce partículas esféricas con superficies lisas como resultado de los efectos de la tensión superficial.
PREP y EIGA son variantes que ofrecen un mayor control, distribuciones de tamaño más estrechas y optimización de la forma.
Especificaciones
Polvo esférico de titanio está disponible en varios cortes de tamaño clasificados según el diámetro de las partículas. Los rangos de tamaño más comunes basados en mallas incluyen:
Tabla 3: Especificaciones granulométricas
Clasificación por tamaños | Gama de mallas | Diámetro de las partículas |
---|---|---|
Pequeño | -325 mallas | <45 μm |
Medio | Malla 140-325 | 45-100 μm |
Grande | +100 mallas | >106 μm |
Otros parámetros utilizados para especificar los polvos:
- Esfericidad: >90% indica la esfericidad de las partículas
- Densidad del grifo: 2,2-3,5 g/cm3 indica la densidad de empaquetamiento
- Proporción de Hausner: <1,25 indica fluidez
- Densidad aparente: gama basada en la composición
- Caudal: medición del caudal másico a través de un embudo
Las normas utilizadas para especificar los polvos incluyen ASTM B819, ASTM F3049, EN 10204/3.1.
Aplicaciones de Titanio esférico en polvo
La distribución controlada del tamaño de las partículas y la morfología esférica proporcionan ciertas ventajas que amplían los usos del polvo de titanio:
Tabla 4: Aplicaciones típicas del polvo esférico de titanio
Zona | Beneficios |
---|---|
Impresión 3D | Excelente fluidez, densidad de empaquetado para la fabricación aditiva |
Moldeo por inyección de metales | Permite la fabricación de piezas complejas en forma de red |
Pulverización térmica | Mejora la densidad del revestimiento y la eficacia de la deposición |
Pulvimetalurgia | Facilita la fabricación de piezas de titanio como cierres, engranajes |
Biomédica | Mejora las propiedades de los revestimientos superficiales para implantes |
Aeroespacial | Se utiliza para reparar piezas de motores a reacción mediante prensado isostático en caliente |
La principal ventaja del polvo esférico es que facilita la manipulación automatizada del material mejor que el polvo irregular. Esto permite fabricar componentes de titanio con una forma casi neta.
Proveedores y precios
El polvo metálico de titanio esférico lo venden varios fabricantes líderes:
Cuadro 5: Principales proveedores de polvo esférico de titanio
Empresa | Métodos de producción |
---|---|
AP&C | Atomización de gas |
Tecnología Carpenter | Fusión por inducción de electrodos |
Sandvik | Atomización por plasma |
TLS Técnica | Atomización de gas |
Tekna | Inducción de plasma |
Estimación de precios:
- Titanio puro: $50-100 por kg
- Aleaciones de titanio: $70-150 por kg
Los precios varían en función de la cantidad pedida, la calidad del polvo, el tamaño de las partículas, la demanda del mercado y la economía de la oferta.
Ventajas e inconvenientes del polvo de titanio esférico
Tabla 6: Comparación de ventajas e inconvenientes
Ventajas | Desventajas |
---|---|
Excelente fluidez para la automatización | Coste más elevado que otras formas |
Alta densidad de empaquetado | Disponibilidad limitada de tallas muy grandes |
Distribución controlada del tamaño de las partículas | Requiere atmósfera inerte controlada |
Capacidad de fabricación de formas próximas a la red | Reactivo a altas temperaturas |
Se mezcla bien con otros polvos | Debe gestionarse el riesgo de explosión del polvo |
Consigue propiedades de los materiales más parecidas a las del material a granel |
En polvo esférico de titanio permite una mayor flexibilidad del proceso, también requiere precauciones de manipulación contra la ignición o la explosión. Su coste es superior al de otras formas, como los finos esponjosos.
![Titanio esférico en polvo 11 polvo esférico de titanio](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/09/AlSiMg-Powder.jpg)
Preguntas frecuentes
¿Cuál es el grado de pureza típico del polvo esférico de titanio?
Para los polvos de titanio puro, el nivel de pureza es de 99,5% de contenido mínimo de titanio según las normas ASTM. Para aleaciones como Ti-6Al-4V, el nivel de titanio es superior a 90% con rangos específicos para otros elementos.
¿Qué gama de tamaños es la más adecuada para la fabricación aditiva?
Para la mayoría de los procesos de fusión del lecho de polvo de titanio, el tamaño ideal de las partículas oscila entre 45 y 100 micras. Los tamaños más pequeños tienen un flujo deficiente, mientras que los tamaños más grandes afectan a la resolución. Normas como ASTM F3049 proporcionan especificaciones.
¿Afecta la forma esférica a las propiedades de las piezas impresas?
Sí, las partículas esféricas dan lugar a impresiones de mayor densidad con una mejor unión entre las partículas, lo que mejora las propiedades mecánicas. Las piezas pueden alcanzar propiedades más parecidas a las del titanio a granel.
¿Cuál es la capacidad de producción típica de polvo de titanio esférico?
Los principales fabricantes de polvo de titanio esférico tienen capacidades que oscilan entre unos cientos de toneladas anuales y más de 2.000 toneladas anuales en la actualidad. Se espera que las capacidades aumenten considerablemente para adaptarse al crecimiento de la AM metálica.
¿Cómo se determina el precio del polvo esférico de titanio?
El precio depende de la composición del polvo, la gama de tamaños de partícula, el método de producción, el volumen del pedido y las condiciones del mercado. Los tamaños más pequeños (<45 μm) suelen tener un precio 20-30% más elevado que los tamaños más grandes debido a la mayor dificultad de procesamiento y a la mayor demanda.
Conclusión
El polvo de titanio esférico tiene claras ventajas sobre otras formas de polvo de titanio en términos de fluidez, densidad de empaquetamiento y repetibilidad en el procesamiento automatizado del polvo. Esto permite fabricar componentes de forma casi neta con propiedades superiores.
Diversas técnicas de atomización con gas permiten la producción a medida de aleaciones de titanio y la distribución del tamaño de las partículas para métodos de fabricación como la impresión 3D de metales, que se basa en la tecnología de fusión de lechos de polvo.
A pesar del aumento de los precios, las ventajas de la morfología esférica impulsan su creciente adopción en todos los sectores para ampliar las aplicaciones del titanio metálico más allá del procesamiento convencional. Los avances continúan, mejorando las distribuciones de tamaño y las composiciones de las aleaciones para mejorar aún más las propiedades.
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