ガスアトマイズチタン粉

ガスアトマイズド・チタン粉末 は、溶融チタンに高圧ガス流を衝突させて微細なチタン粒子を生成するプロセスであるガスアトマイズによって製造される高純度チタンパウダーです。このパウダーはユニークな特性を持っており、様々な産業分野での用途に適しています。

ガスアトマイズチタン粉末の概要

ガスアトマイズされたチタンパウダーは、次のような主な特徴を持っています：

構成

主要コンポーネント	チタン（Ti）
一般的な合金	Ti-6Al-4V, Ti-6Al-4V ELI
微量元素	酸素、窒素、水素、鉄

プロパティ

粒子形状	球形
粒子径	15～150ミクロン
流動性	球形で優れている
見かけ密度	2.7 - 3.5 g/cc
タップ密度	3.5 - 4.5 g/cc

製造工程

• 原料のチタンインゴットはプラズマアーク溶解で溶解される
• 高圧不活性ガス（通常はアルゴンまたは窒素）を使用して溶融チタンを霧化する。
• 微細な球状粉末粒子は霧化塔で急速に固化する
• パウダーを集め、適切な粒度範囲にふるいにかける。

品質基準

• ASTM B849
• AMS 4992
• ISO 22068

一般的な商品名

• Ti64 ELI グレード23
• プラズマアトマイズTi-6Al-4Vグレード5

コスト

粒子径	kgあたりの価格
15-45ミクロン	$50-$100
45～105ミクロン	$30-$60
105-150ミクロン	$20-$40

の応用 ガスアトマイズチタン粉

ガスアトマイズされたチタンは、そのユニークな特性により、様々な産業で使用されています。主な用途は以下の通りです：

アディティブ・マニュファクチャリング

• 選択的レーザー溶融（SLM）
• 電子ビーム溶解（EBM）
• バインダー噴射

航空宇宙、医療、自動車部品用の複雑なチタン部品の製造に使用。

金属射出成形

• ファスナー、ギアなどの小型複雑部品
• 高い機械的強度
• ネット形状またはそれに近い形状の部品

溶射コーティング

• 耐食・耐摩耗コーティング
• 最高550HVのハードフェイスコーティング

粉末冶金

• ゴルフクラブヘッド、自転車部品などの焼結部品
• フィルター、インプラント用多孔質構造体

花火技術

• 明るく燃えるチタンの火花
• 軍事、娯楽、その他の用途

ガスアトマイズチタン粉末のサプライヤー

ほとんどの主要なチタンメーカーと金属粉末メーカーはガスアトマイズチタン粉末を供給しています。代表的なグローバルサプライヤーは以下の通りです：

サプライヤー	所在地
エーピーアンドシー	カナダ
ATI粉末冶金	アメリカ
カーペンター・テクノロジー	アメリカ
ホーガナス	スウェーデン
GfEの金属と素材	ドイツ
TLSテクニーク	ドイツ

価格

ガスアトマイズされたチタンパウダーは複雑な製造工程のため、他のチタンパウダーよりも高価です。価格は、より大きなサイズのフラクションで1kgあたり$20から、最高級の医療グレードのパウダーで1kgあたり$100です。最小発注量は通常25-100kgです。

の長所と短所 ガスアトマイズチタン粉

メリット

• 球状形態により優れた流動性を実現
• 高純度合金グレードあり
• 制御された粒度分布
• アディティブ・マニュファクチャリング（積層造形）のような高度なアプリケーションで使用される

デメリット

• 他のチタンパウダーより高価
• 世界的にサプライヤーと生産能力が限られている
• 特殊な保管と取り扱いが必要

他のチタン粉末との比較

バーサス スポンジ ファインチタン

• 10倍のコスト
• はるかに優れたパウダー特性と一貫性

水素化脱水素化チタンとの比較

• 平均2倍のコスト
• より優れた真球度と流動性
• より高度なアプリケーションで使用される

対プラズマ回転電極プロセス粉体

• コストは同等
• ガスアトマイズの方がわずかに真球度が高い。
• PREPはより大きな粒子径を可能にする

粒度分布

粒度分布の制御はガスアトマイズチタン粉末にとって非常に重要です。一般的な粒度分布は以下の通りです：

粒子径	代表的なアプリケーション
15-45ミクロン	積層造形
45～105ミクロン	金属射出成形
105-150ミクロン	溶射コーティング

レーザー回折 または ふるい分け 技術は、粒度分布を特徴付けるために使用されます。一般的に使用される統計パラメータは以下の通りである：

• D10、D50、D90（10%、50%、90%粒子が該当するサイズ以下）
• スパン（分布幅の測定）

ISO 13320規格は、レーザー回折法を用いた粒度分布の分析手順を規定しています。

不純物の影響

不純物は粉末の特性に悪影響を与えるため、溶融と微粒化のプロセスを通じて制御する必要がある。

• 酸素 - 0.4%を超えると硬度と脆性が増加する。
• 窒素 - 気孔率の問題を引き起こす > 0.05%
• 水素 - 気孔の発生とクラッキングの問題
• 鉄 - 延性と耐破壊性を低下させる。

真空誘導溶解とスプレー成形は、低酸素と低鉄レベルを達成するのに役立つ。

保管と取り扱い

チタン粉末の保管および取り扱いには特別な注意が必要である：

• 湿気に弱い - 乾燥剤入りの密閉容器で保管する。
• 爆発リスク - 不活性ガスによるブランケットが必要
• 発熱性 - 細かい粒子径で燃焼する。
• ステンレス鋼のような導電性の容器が必要

反応性チタン粉末を取り扱うための専用の粉末保管室、グローブボックス、ヒュームフード。

規格と仕様

スタンダード	組織	説明
ASTM B849	ASTM	プレアロイチタン粉末仕様
AMS 4992	SAE	ガスアトマイズチタン合金粉末の仕様
ISO 22068	国際標準化機構	ガスアトマイズチタンおよびチタン合金粉末の仕様

仕様書には、不純物レベル、粒度分布、見かけ密度、その他のパラメータの許容限度が記載されている。顧客仕様のカスタマイズも一般的。

よくあるご質問

ガス噴霧プロセスとは？

ガスアトマイズは、高圧の不活性ガスジェットを使用して、溶融金属の流れを微細な液滴に分解します。この液滴は急速に凝固し、球状の粉末粒子になります。

球状粉末の利点は何ですか？

球状粒子は流動性に優れています。このため、積層造形や金属射出成形に必要な均一な充填と拡散が可能です。

ガスアトマイズチタン粉末の一般的な合金とは？

Ti-6Al-4V、Ti-6Al-4V ELIおよびTi-6Al-7Nb合金は、航空宇宙および医療分野における積層造形用途に人気がある。

ガスアトマイズチタン粉末のコストに影響するものは何ですか？

純度、粒子径範囲、形状、真球度がコストを決定する。より微細な医療グレードの粉末は、粗い工業グレードの粉末よりもはるかに高価である。

特定の用途への適合性を決定するものは何か？

粒度範囲、形態、見かけ密度、タップ密度、流量、不純物レベルなどの要因によって、粉末がAM、溶射、MIMプロセスの要件に適合するかどうかが決まる。

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