チタンガスアトマイザー装置
目次
概要 チタンガスアトマイザー装置
チタンガスアトマイザー装置は、様々なアプリケーションのためにチタン金属を霧化(微粒子に分解)するために使用される装置を指します。この装置は、溶融チタンを微細な液滴のスプレーに霧化するために、ガス、一般的にはアルゴンを使用します。
チタンガスアトマイザー機器に関するいくつかの重要な詳細:
- 溶融チタンからチタンパウダーとコーティングを製造するために使用される。
- 溶融金属を微粒化するためにアルゴンのような不活性ガスに頼る。
- 10ミクロンからサブミクロンサイズのチタン微粉末の製造が可能
- 粉末の粒度分布と形態の制御が可能
- 粉末は高純度で流動性がある。
- チタン金属射出成形(MIM)原料粉末の製造に使用
- チタン溶射皮膜や3Dプリンティング用金属粉末の製造にも使用される
チタンガスアトマイザー装置の種類
チタン粉末製造に使用されるガスアトマイズ装置には、主に2つのタイプがあります:
タイプ | 説明 |
---|---|
クローズ・カップルド・アトマイザー | チタン融液の流れは、融解るつぼを出たところで、密着ノズル内でガスアトマイズされます。より微細な粉末を高い歩留まりで生産します。 |
フリーフォール・アトマイザー | 溶融チタンの流れは不活性ガス雰囲気中を自由に落下し、液滴に霧化される。一般的に50ミクロン以上の粗粉を作るのに使用される。 |
構成 チタンガスアトマイザー装置
チタンガス噴霧装置には以下の主要部品が含まれています:
コンポーネント | 構成 |
---|---|
溶融るつぼ | 熱伝導率の高い銅製で、1660℃以上の高融点。底部に凝固したチタンの頭蓋骨を含むことがある。 |
誘導コイル | 水冷式の銅製誘導コイルがるつぼを取り囲み、電磁誘導によってチタンチャージを加熱し、融点に達する。 |
注ぎ管 | 溶融チタンはこのセラミック注湯管を伝って霧化ノズルに流れ込みます。溶融物の流れから酸素を遠ざけます。 |
アトマイザーノズル | 不活性ガスがチタン融液と正確な条件で相互作用し、微細な液滴を生成するための高度な高圧ノズル設計。 |
ガス・コントロール | 圧力、流速、乱流などのガスフローパラメータを制御し、所望の粉末収率と粒度分布を達成します。 |
コレクション・システム | 通常、サイクロンとフィルターバッグを使用して、噴霧ガスから粉末製品を回収・分離する。 |
チタンガスアトマイザー粉末の特性
チタンガスアトマイズパウダーの典型的な特性は以下の通りです:
プロパティ | 詳細 | メリット |
---|---|---|
純度 | 99.5%以上のチタン含有量 | 優れた耐食性。 |
粒子形状 | ほとんどが球形の形態 | 粉体の流動性と充填密度を向上 |
サイズ範囲 | サブミクロンから300ミクロンまで | 用途に応じて制御可能 |
流動性 | 球形で優れている | 積層造形に有用 |
見かけ密度 | 2g/cm3前後 | 鍛造チタンと同等 |
多孔性 | 低 - 高密度の粒子 | 機械的特性の向上 |
酸素含有量 | 最低0.13% | 連結後もチタンの強度を維持 |
ガスアトマイズチタン粉末の特性
不活性ガスアトマイズチタン粉末の主な粒子特性:
- 滑らかな表面形状
- 緻密な粒度分布
- 最小限のサテライト粒子または凝集
- 低酸素、低窒素ピックアップで化学的にクリーン
これらの特性により、このパウダーは、高純度と流動性を必要とする様々な用途に効果的に使用することができる。
チタンガスアトマイザー粉末の用途
ガスアトマイズされたチタン粉末の典型的な用途には以下のようなものがあります:
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
金属射出成形
- MIM用高純度原料
- 機械的特性の向上
サーマルスプレー
- 耐摩耗コーティング
- 航空宇宙エンジン部品
ガスアトマイズによるチタン粉末の仕様
ガスアトマイズされたチタンパウダーは様々なサイズカットで利用可能であり、用途に応じて特定の特性仕様を満たす必要があります:
パラメータ | 典型的な範囲 |
---|---|
粒度分布 | 10~45μm、15~53μm、45~100μmなど。 |
見かけ密度 | ≥ 2 g/cm3 |
流量 | 25~35秒/50g |
粒子形状 | 主に球形 |
純度 | ≥ 99.5% Ti含有量 |
酸素含有量 | ≤ 0.25% |
チタンガスアトマイザー装置サプライヤー
チタンガス噴霧装置の世界的な主要サプライヤーには以下のようなものがある:
サプライヤー | 所在地 | モデル |
---|---|---|
アドバンスト・マテリアル・プロセッシング(AMP) | 米国 | クローズ・カップルド&フリーフォール・アトマイザー |
3Dセラム | フランス | LABシリーズ・アトマイザー |
パイロジェネシス・カナダ | カナダ | プラズマ霧化装置 |
TSIインコーポレイテッド | 米国 | カスタム噴霧システム |
フェニックス・サイエンティフィック | 米国 | ガス・水噴霧器一体型 |
価格 チタンガスアトマイザー装置 は、霧化能力、粉体歩留まり、粉体分級システムなどのオプションにより、$200,000前後から$750,000以上まで幅がある。
チタンガスアトマイズプロセスの長所と短所
長所 | 短所 |
---|---|
優れた粉末純度 | 設備費が高い |
粒子径と形状のコントロール | 水噴霧に比べて粉末収率が低い |
酸素ピックアップの低下 | 粉体分類の追加ステップが必要 |
流動性の良い球状粉末 | アルゴン消費でコスト増 |
幅広い粉体サイズが可能 | 発火性粉体の取り扱いには課題がある |
AM、MIM用途に適したパウダー | オペレーターの専門知識が必要 |
よくあるご質問
チタンパウダーの製造方法にはどのようなものがありますか?
チタン粉末を製造する主な方法は、ガスアトマイズ法、プラズマアトマイズ法、水素化脱水素法の3つです。ガスアトマイズは不活性ガスを使用して溶融チタンを霧化し、プラズマはプラズマトーチを使用し、HDHはチタンを脆い水素化チタンに変換し、それを粉砕し脱水素して微粉末にします。
ガスアトマイズされたチタン粉末は、どの程度小さな粒子径を実現できますか?
密着型ガスアトマイズノズルを使用することで、チタン粉末の粒子径は10ミクロンまで、中央値で20ミクロン前後まで達成することができます。特殊なノズル設計により、サブミクロンの粉末の製造も可能です。
チタンのガスアトマイズで一般的に使用されるガスは何ですか?
アルゴンガスは、不活性であること、ヘリウムやネオンなどの希ガスに比べて比較的安価であること、霧化効果に優れていることなどから、最も一般的に使用されています。コンタミネーションのリスクを最小限に抑えるため、高純度アルゴン(≧99.999%)が使用されます。
球状チタンパウダーの利点は何ですか?
ガスアトマイズされたチタン粉末の球状形態は、優れた流動性、より高い充填密度、より良い成形、均一な溶融、等方性や耐疲労性のような改善された最終部品の特性のようないくつかの主要な利点を与える。
チタンガスアトマイズの粉末歩留まりはどのように計算されますか?
粉末歩留まりとは、投入された溶融チタンの初期質量と比較して回収された最終粉末質量のパーセンテージを指します。歩留まりはノズル形状、ガス流量、溶融過熱度などの要因に依存し、チタンでは30~60%の範囲となります。歩留まりを最大化するには最適化された霧化条件が必要です。
どのような産業でチタンガスアトマイズパウダーが使用されていますか?
ガスアトマイズチタン粉末を利用する主な産業には、航空宇宙、医療、防衛、スポーツ用品、自動車、化学加工が含まれる。粉末は、金属射出成形、積層造形、溶射によって、正味の形状に近いチタン部品を製造するために評価されています。
結論
チタンガスアトマイザー装置は、溶融チタン流の不活性ガスアトマイズにより、高度な金属加工法に必要な高純度球状チタン粉末を製造します。プロセスパラメーターを制御することにより、積層造形や金属射出成形のような下流工程に適した、カスタマイズ可能な粒子径と分布を持つ粉末を確実に製造することができます。主要サプライヤーは、生産性と形態、酸素ピックアップ、見かけ密度などの粉末特性を最大化するために、溶解、ガスアトマイズ、粉末回収システムを統合して提供しています。ガスアトマイゼーションによって製造されるチタン粉末は、その優れたコンポーネント特性により、航空宇宙や医療などの産業で広く採用されるようになってきています。
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