積層造形用チタンアムパウダー

卓越した強度対重量比、耐腐食性、生体適合性を持つチタンは、航空宇宙、医療、自動車、産業用途の積層造形において高く評価されている材料です。この概要では、様々なチタンアムパウダー、それらに対応する特性、後処理、主要なグローバルサプライヤー、および産業別の使用例について説明します。

概要 チタンアムパウダー

主な特性は、チタンを粉末床融合と指向性エネルギー堆積AMプロセスに理想的な材料にしている：

• 高強度 - Ti-6Al-4V に匹敵しながら、しばしば焼鈍チタンを上回る。
• 低密度 - 高い強度対重量比、印刷部品の軽量化
• 耐食性 - 保護表面酸化シールド
• 生体適合性 - 医療機器やインプラントに最適
• 合金化能力 - 強度や硬度などの特性を調整する能力
• 費用対効果 - ブロックからの機械加工に比べ、材料の無駄が少ない
• 90%+を超えるバイヤー・ツー・フライ比 - 最適化された設計により重量と素材を削減

AMが促進する設計の自由度と組み合わせることで、チタンは新たな用途の可能性を解き放つ。

AM用チタン合金粉末オプション

今日活用されている一般的なチタン合金には、市販の純グレード、アルファおよびアルファベータ合金、そしてチタン6242のような新しい独自グレードがあります。

一般的なチタン合金組成

合金	Al%	V%	Fe%	O%	その他
CPチタン グレード1	–	–	≤ 0.20	≤ 0.18	–
CPチタン グレード2	–	–	≤ 0.30	≤ 0.25	–
Ti-6Al-4V	5.5-6.5	3.5-4.5	≤ 0.25	≤ 0.13	–
Ti 6242	5.8-6.8	–	≤ 0.30	≤ 0.20	Mo、Zr

最適なAM加工と機械的特性を確保するため、微量の酸素、窒素、炭素は厳しく制限されている。

仕様 チタンアムパウダー

欠陥のない緻密なAM部品には、粒度分布が制御された高純度の球状チタン粉末が必要です。

チタン粉末の粒度分布

測定	仕様
サイズ範囲	15 - 45 μm
平均粒子径	25-35 μm
粒子形状	主に球形

球状化により、粉末の拡散性を促進。分布が制御されているため、塗布時の偏析を防止し、リサイクル可能。

AMチタン部品の後処理手順

付加製造されたチタン部品のための一般的な後処理オプションは、以下を含みます：

後処理方法

応力緩和

低温エージングは、製造工程での残留応力を除去し、潜在的な反りや割れを防止する。

表面仕上げ

精密寸法のための表面仕上げを強化し、鋭いエッジを壊し、美的外観を向上させる。

熱間静水圧プレス

高温と静水圧の同時適用により、あらゆる内部空隙を緻密化。動的な最終用途に必要。

熱処理

Ti-6Al-4Vやその他のチタン合金のミクロ組織を変化させ、延性や疲労寿命などの機械的特性を向上させる。

機械加工

AMニアネットシェイプパーツのベアリングおよびシール面の高精度寸法と表面仕上げを実現します。

チタン粉末の積層造形技術

最新の金属3Dプリンティングでは、微細なチタンのマイクロ溶接を使用して複雑なコンポーネントを構築します。2つの一般的なアプローチがある：

チタンAMプロセス・オプションの比較

方法	説明	メリット	制限事項
パウダーベッド・フュージョン	レーザーまたは電子ビームが、デジタルモデルに従って粉体ベッドの領域を選択的に溶断する。	最終用途の機能性チタン部品に適した、卓越した幾何学的能力と素材の多様性	DEDより造型速度が遅い、マシンベッドによるサイズ制限
直接エネルギー蒸着	集束された熱源が金属粉スプレーノズルを溶かす	より大きなコンポーネントが可能。補修やコーティングに最適。	表面仕上げが悪い、気孔率が高い - 大規模な後処理が必要

レーザーベースのアプローチは、精度と材料性能のおかげで、現在、高純度チタン合金の印刷に最も広く採用されている。

の応用 チタンアムパウダー

単位重量あたりの高い機械的性能とAM設計の自由度の組み合わせといったチタン素材の利点により、その用途には以下のようなものがある：

チタンAMパーツの採用業界

航空宇宙 - エンジンブラケット、ドローン部品、衛星部品

メディカル＆デンタル - インプラント、補綴物、手術器具

自動車 - モータースポーツギア、カスタムブラケット

石油・ガス - 深海用工具、バルブ、ポンプ

発電 - 軽量インペラー、タービンブレード

Ti-6242のような新しい人工合金は、高成長分野におけるチタンの能力をさらに押し上げる。

チタンプリント粉の主要サプライヤー

信頼性の高いAMプロセス用の球状チタン粉末の主な生産者は以下の通りである：

チタンパウダー製造業者

会社概要	共通グレード	価格/Kg
エーピーアンドシー	Ti-6Al-4V、Ti-6242、グレード2、23	$50 – $350
リンデ・グループ	Ti-6Al-4V、グレード2、23、5	$200 – $600
ウォルフラム金属粉	Ti-6Al-4V、グレード5	$100 – $500
サンドビック	Ti-6Al-4V	$120 – $310

価格は、純度基準、粉末サイズパラメーター、認定化学物質、購入量によって大きく異なる。

よくあるご質問

医療用または歯科用AM部品に最適なチタン合金グレードは？

厳格な化学的管理が施された医療グレード5チタンは、最適な生体適合性と高い疲労性能を必要とする生体不活性インプラント用途に推奨されます。

なぜチタンプリント粉は低酸素が重要なのか？

高酸素は過剰なチタン酸化物をもたらし、融合能力、延性、疲労寿命、機械的性能を低下させます。酸素は0.18-0.2%レベル以下に制限されています。

どのようなチタン合金が後処理から最も恩恵を受けますか？

Ti-6Al-4Vの顕著な二重熱処理は、延性を向上させながら引張強度を高めます。グレード2のチタンは、焼きなましによる緩和とそれに続く時効反応により、最も高い引張強さを達成します。

チタンAM部品に表面仕上げは必要ですか？

精密CNC機械加工、研磨／琢磨、EDM、ショットピーニング、陽極酸化、プラズマ電解酸化など、表面強化によって最適な寸法精度、トライボロジー、美観、不活性化のニーズが求められる用途もあります。

チタン粉末の印刷発注において、サプライヤーはどのように評価されるべきでしょうか？

添加剤メーカーや設計者がチタン粉末サプライヤーを認定する際に、リーズナブルな価格設定以上に使用される主要な重要特性には、球状形態、粒度分布の厳密な制御、極めて低いガス状不純物含有量（特に酸素と窒素）、厳格な品質管理システムによるロットのトレーサビリティ、迅速な技術的専門知識、サンプリングの可用性、標準化された社内試験プロトコルを証明する認証などがあります。

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