몰리브덴 티타늄 분말
목차
몰리브덴 티타늄 분말 개요
몰리브덴 티타늄 분말 원자화 공정을 통해 생성된 각 원소의 미세한 금속 입자를 말합니다. 높은 강도, 경도 및 내열성을 나타냅니다.
파우더는 개별적으로 또는 고성능 합금 제조를 위한 블렌드로 사용됩니다. 입자 크기 분포가 제어되어 금속 3D 프린팅 시 복잡한 그물 모양에 가까운 부품을 층층이 쌓아 올릴 수 있습니다.
몰리브덴과 티타늄 분말의 몇 가지 주요 특징:
몰리브덴 분말
- 고온에서 뛰어난 크리프 저항성과 안정성 제공
- 낮은 열팽창 계수
- 높은 경도 및 내마모성
- 강철 및 초합금 강화를 위한 합금 첨가제로 사용됩니다.
티타늄 분말
- 구조용 금속으로 매우 강하면서도 가볍습니다.
- 뛰어난 내식성
- 의료용 임플란트용 생체 적합성
- 반응형이며 제어된 처리가 필요함
혼합/합성 분말
- 각 요소의 유익한 특성 결합
- 맞춤형 머티리얼 성능 허용
- 최적화된 3D 프린팅 파라미터가 필요합니다.
적층 가공을 통해 조성을 조작하면 극한 환경에 적합한 우수한 특성을 가진 혁신적인 합금을 만들 수 있습니다.
몰리브덴 및 티타늄 분말의 종류
몰리브덴과 티타늄 분말은 금속 적층 제조를 위해 다양한 유형으로 시판되고 있습니다:
| 파우더 변형 | 특성 | 일반적인 용도 |
|---|---|---|
| 몰리브덴 | 순수 및 합금 등급 | 몰리 합금, 촉매의 AM |
| 티타늄 Ti-6Al-4V | 항공우주 합금 | 하중을 견디는 에어로 구조 |
| 티타늄 Ti-6Al-7Nb | 생체 적합성 알파-베타 합금 | 의료용 임플란트, 보철물 |
| 모티늄-티타늄 원소 혼합 | 맞춤형 합금 구성 | 고급 엔지니어링 애플리케이션 |
| Mo-Ti 마스터 합금 | 사전 합금된 혼합물 | 간소화된 AM 처리 |
원소 형태에서 몰리브덴은 고온 경도를 제공하는 반면 티타늄은 강도와 내식성을 제공합니다. 적층 가공을 통해 이 두 가지를 결합하면 전반적인 성능이 향상된 혁신적인 합금을 만들 수 있습니다.
구성/동맹
몰리브덴과 티타늄 분말의 명목상 성분은 다음과 같습니다:
몰리브덴 분말
| 요소 | 구성 범위 |
|---|---|
| 몰리브덴(Mo) | 99% 이상 |
| 산소(O) | 최대 0.01% |
| 탄소(C) | 최대 0.01% |
| 철(Fe) | 최대 0.01% |
| 기타 금속 | 최대 0.01% |
적층 제조 및 다운스트림 공정에서 재현성을 높이려면 고순도가 필요합니다. 오염은 재료 특성에 악영향을 미칠 수 있습니다.
티타늄 Ti-6Al-4V
| 요소 | 무게 % |
|---|---|
| 티타늄(Ti) | 잔액 |
| 알루미늄(Al) | 5.5-6.75 |
| 바나듐(V) | 3.5-4.5 |
| 철(Fe) | < 0.3 |
| 산소(O) | <0.2 |
| 기타 금속 | <0.1 |
알루미늄과 바나듐을 소량 첨가하면 티타늄의 강도를 크게 향상시켜 하중을 견디는 경량 구조물을 제작할 수 있습니다.
Mo-Ti 혼합 분말의 경우 상대 비율을 100% Mo에서 100% Ti까지 다양하게 변경하여 맞춤형 합금을 만들 수 있습니다. 원소 및 사전 합금된 혼합 분말을 모두 사용하면 조성이 무한히 자유롭기 때문에 적층 가공을 통해 지금까지 발견되지 않은 합금을 개발할 수 있습니다.
속성 몰리브덴 티타늄 분말
몰리브덴 분말
| 물리적 속성 | |
|---|---|
| 밀도 | 10.22g/cm3 |
| 융점 | 2610°C |
| 열 전도성 | 138W/mK |
| 전기 저항 | 5.5μΩ-cm |
| 열팽창 계수 | 5.3 μm/m-°C |
| 기계적 특성 | |
|---|---|
| 경도 | ~300 HV |
| 궁극의 인장 강도 | 600-800 MPa |
| 항복 강도(0.2% 오프셋) | 500+ MPa |
| 신장 | 30-50% |
| 탄성 계수 | 325 GPa |
몰리브덴 분말을 사용하면 적층 가공 기술을 사용하여 매우 단단하고 내열성이 뛰어난 합금을 제조할 수 있습니다. 부품은 1000°C 이상의 고온에서 산화, 부식 및 마찰 마모 조건에서 높은 강도를 유지합니다.
티타늄 Ti-6Al-4V 분말
| 물리적 속성 | 값 |
|---|---|
| 밀도 | 4.43g/cm3 |
| 융점 | 1604-1660°C |
| 열 전도성 | 7.2W/mK |
| 전기 저항 | 170 μΩ-cm |
| 열팽창 계수 | 8.6 μm/m-°C |
| 기계적 특성 | 빌드된 상태 | Annealed |
|---|---|---|
| 인장 강도 | 1050 MPa | 950 MPa |
| 항복 강도(0.2% 오프셋) | 900 MPa | 850 MPa |
| 신장 | ~15% | ~20% |
| 경도 | ~350 HV | ~300 HV |
고강도와 적절한 연성의 균형이 잘 잡혀 있어 로켓 엔진, 기체 및 터빈의 중요한 인쇄 부품으로 매우 인기 있는 항공우주 합금입니다.
몰리브덴과 티타늄 분말을 다양한 비율로 혼합하여 두 가지 특성의 조합을 맞춤형 합금으로 구현할 수 있습니다.
몰리브덴 티타늄 분말의 응용 분야
| 적용 분야 | 활용되는 속성 | 예제 |
|---|---|---|
| 항공우주 및 방위 | 높은 중량 대비 강도, 뛰어난 내열성 | - 항공기 엔진 부품(디스크, 블레이드) <br> - 미사일 탄피 - 열 차폐 |
| 바이오메디컬 | 생체 적합성, 우수한 내식성, 고강도 | - 정형외과 임플란트(고관절, 무릎 관절) - 치과 임플란트 - 수술 기구 |
| 화학 처리 | 내식성, 우수한 가공성 | - 화학 반응기 및 용기 - 열 교환기 - 교반기 샤프트 |
| 전자 및 전기 | 높은 전기 전도성, 우수한 열 안정성 | - 전기 접점 및 커넥터 - 고전력 저항기 - 방전 가공(EDM)용 전극 |
| 적층 제조 | 맞춤형 속성, 복잡한 형상 가능 | - 항공우주 및 자동차를 위한 경량, 고성능 부품 - 맞춤형 구조의 생체 적합성 임플란트 - 효율적인 열 관리를 위한 복합 열 교환기 |
몰리브덴 티타늄 분말의 사양
몰리브덴과 티타늄 분말은 업계에서 인정하는 표준에 따라 적층 제조에 사용하기 위한 정확한 화학적 요구 사항과 엄격한 품질 사양을 충족해야 합니다:
화학물질 순도 기준
| 파우더 등급 | 표준 |
|---|---|
| 몰리브덴 | ASTM B393 |
| 티타늄 Ti-6Al-4V | ASTM F2924 |
| 티타늄 Ti-6Al-7Nb | ASTM F3001 |
일반적인 파우더 특성
| 속성 | 요구 사항 | 테스트 방법 |
|---|---|---|
| 파티클 모양 | 주로 구형 | ASTM B822에 따른 SEM 이미징 |
| 겉보기 밀도 | 2~5g/cc | MPIF 04 또는 ASTM B212 |
| 유량 | 홀 흐름 테스트 > 30초 | ASTM B213 |
| 입자 크기 분포 | AM 공정에 최적화된 D10, D50, D90 | ASTM B822 |
| 점화 시 손실(LOI) | 낮은 산소/질소 | 불활성 기체 융합 분석 |
| 마이크로 구조 | 결함 없는, 위성 없음 | 고배율 SEM |
이 요구 사항은 균일한 용융 거동, 결함 없는 빌드 및 재현 가능한 최종 부품 특성을 보장하는 것을 목표로 합니다.
글로벌 공급업체
많은 기존 제조업체가 적층 가공용 몰리브덴 및 티타늄 분말을 제공합니다:
몰리브덴 분말
| 회사 | 브랜드 이름 | 생산 방법 |
|---|---|---|
| H.C. 스탁 | Mo | 전해질 |
| 몰리멧 | PureMo | 수소 감소 |
| Plansee | 몰리파우더 | 칼슘 감소 |
| 중서부 텅스텐 | 테로몰리 | 칼슘 감소 |
티타늄 분말
| 회사 | 제공된 성적 | 생산 방법 |
|---|---|---|
| AP&C | Ti-6Al-4V, 기타 Ti 합금 | 플라즈마 분무 |
| 목수 첨가제 | Ti-6Al-4V | 플라즈마 분무 |
| 샌드빅 | Ti6Al4V ELI, Ti6Al4V ELI-0406 | 플라즈마 분무 |
| Tekna | Ti-6Al-4V, Ti 6Al-7Nb | 플라즈마 분무 |
| TLS 테크닉 | Ti6Al4V, Ti6Al4V ELI, Ti 등급 23 | 가스, 플라즈마 분무 |
기존 금속 분말 생산업체와 전문 AM 분말 제조업체 모두 까다로운 산업 사양에 맞춰 이러한 재료를 제공합니다.
가격 몰리브덴 티타늄 분말
금속 적층 제조에 널리 사용되는 재료인 몰리브덴과 티타늄 분말에 대한 가격 지표가 공개되어 있습니다:
몰리브덴 분말
| 입자 크기 | 가격 범위 |
|---|---|
| 10-45 μm | kg당 $40 - $60 |
| 15-53 μm | kg당 $50 - $70 |
| 사용자 지정 크기 | > kg당 $100 |
티타늄 Ti-6Al-4V 분말
| 입자 크기 | 가격 범위 |
|---|---|
| 15-45 μm | kg당 $150 - $450 |
| 45-100 μm | kg당 $100 - $350 |
| 사용자 지정 크기 | > kg당 $500 |
가격은 품질 등급, 로트 크기, 유통 범위, 플라즈마 대 가스 분무 및 구매 수량에 따라 달라집니다. 대량 구매 및 계약 가격은 일반적으로 공급업체와 직접 협상합니다.
AM의 몰리브덴 및 티타늄 합금의 장단점
| 기능 | 몰리브덴 합금(AM) | 티타늄 합금(AM) |
|---|---|---|
| 힘 | 고온에서 매우 높은 강도와 크리프 저항성. 항공우주 및 에너지 분야의 고성능 애플리케이션에 이상적입니다. | 무게 대비 강도가 뛰어납니다. 강철보다 가볍지만 강도는 비슷해 항공우주, 자동차, 생체 의학 분야에서 가치가 높습니다. |
| 무게 | 티타늄에 비해 상대적으로 밀도가 높지만 다른 많은 고성능 금속에 비해 여전히 가볍습니다. | 강철보다 훨씬 가벼워 무게가 중요한 애플리케이션에서 상당한 경량화 이점을 제공합니다. |
| 내식성 | 일반적으로 내식성이 우수하며, 특히 환원 환경에서는 더욱 그렇습니다. 하지만 고온에서 산화되기 쉽습니다. | 바닷물 및 체액을 포함한 다양한 환경에서 뛰어난 내식성을 발휘합니다. 해양 분야 및 생체 의료용 임플란트에 선호되는 소재입니다. |
| 생체 적합성 | 체내 몰리브덴 이온의 방출 가능성으로 인해 생체 적합성이 제한됩니다. 대부분의 의료용 임플란트에는 적합하지 않습니다. | 생체 적합성이 뛰어나 임플란트 및 보철에 적합합니다. |
| 고온 성능 | 고온에서도 강도와 크리프 저항성을 유지하여 제트 엔진의 뜨거운 부분과 기타 극한 환경에서도 사용할 수 있습니다. | 고온에서 우수한 기계적 특성을 유지할 수 있지만 몰리브덴 합금과 같은 정도는 아닙니다. |
| 열 전도성 | 열전도율이 매우 우수하여 고온 애플리케이션에서 효율적으로 열을 방출할 수 있습니다. | 몰리브덴보다 열전도율이 낮지만 많은 애플리케이션에 충분한 중간 정도입니다. |
| 적층 제조(AM) 인쇄 가능성 | 몰리브덴 분말은 높은 융점과 반응성으로 인해 가공이 까다로울 수 있습니다. 전자 빔 용융(EBM)과 같은 전문화된 적층 제조 기술이 필요합니다. | 선택적 레이저 용융(SLM) 및 전자 빔 용융(EBM)과 같은 다양한 적층 제조 기술을 사용하여 더 쉽게 인쇄할 수 있습니다. 파우더 특성과 인쇄 가능성은 특정 티타늄 합금에 따라 달라질 수 있습니다. |
| 비용 | 몰리브덴은 비교적 풍부한 원소이지만, 적층 제조 공정은 특수 장비와 취급 요건으로 인해 비용이 많이 들 수 있습니다. | 티타늄 자체는 몰리브덴보다 더 비싼 원소입니다. 하지만 적층 가공 기술의 발전으로 티타늄 부품의 가격이 낮아지고 있습니다. |
| 표면 마감 | AM으로 생산된 몰리브덴 부품은 표면 마감이 거칠어 추가적인 후처리 단계가 필요할 수 있습니다. | AM 티타늄 부품은 사용되는 특정 AM 공정과 파라미터에 따라 우수한 표면 마감을 얻을 수 있습니다. |
| 애플리케이션 | - 제트 엔진 및 로켓 엔진의 고온 부품 - 열교환기 - 고온 용해 공정용 몰리브덴 도가니 - 고온 용해 공정용 몰리브덴 도가니 | - 항공우주 부품(항공기 부품, 랜딩 기어) - 생체의료 임플란트(무릎 인공관절, 고관절) - 자동차 부품(커넥팅 로드, 서스펜션 부품) - 스포츠 용품(골프 클럽, 자전거 프레임) |
몰리브덴과 티타늄 분말은 어떻게 만들어지나요?
고급 가스 분무 공정은 입자 모양, 크기 범위, 화학적 순도와 같은 중요한 특성을 정밀하게 제어하여 미세 금속 분말을 제조합니다.
가스 분무
고순도 잉곳은 불활성 분위기에서 유도 용융되고 액체 금속 스트림은 특수 분무 용기에 부어집니다. 강력한 아르곤 또는 질소 가스 분사가 금속을 미세한 물방울로 분무하여 빠르게 분말로 응고시킵니다.
가스 흐름 파라미터와 냉각 속도를 최적화하여 원하는 입자 크기 분포를 가진 구형 입자를 얻습니다. 그런 다음 분말을 다양한 적층 제조 공정에 필요한 다양한 크기 분류로 체질합니다.
추가 처리
산소 수준을 낮추기 위한 탈기, 빠른 응고로 인한 내부 응력을 줄이기 위한 어닐링, 특정 크기 범위를 얻기 위한 다른 분말 분획과의 혼합 등 분말 특성을 개선하기 위한 추가 단계를 수행할 수 있습니다.
파우더는 고객에게 배송되기 전에 산화를 방지하기 위해 불활성 분위기에서 최종적으로 포장됩니다. 취급 및 보관 프로토콜은 다운스트림 금속 적층 가공 중 습기 흡수나 오염을 방지합니다.
몰리브덴과 티타늄의 바인더 제팅과 파우더 베드 융합 비교
몰리브덴과 티타늄 합금은 바인더 제팅과 파우더 베드 융착 카테고리를 모두 사용하여 프린트할 수 있습니다:
| 측면 | 바인더 분사 | 파우더 베드 퓨전 |
|---|---|---|
| 빌드 방법 | 액체 결합제 | 레이저/전자빔 용융 |
| 해상도 | ~100μm | ~50μm |
| 다공성 | 높을수록 잠입이 필요합니다. | 낮은, 99%+ 밀도 |
| 표면 마감 | 거칠고 가공이 필요함 | 보통, 마무리가 필요할 수 있음 |
| 기계적 특성 | 낮음, 부품에 따라 다름 | 더 높고, 더 균일한 |
| 치수 정확도 | 수축 시 ±0.3% | ±0.1% 이상 |
| 포스트 프로세싱 | 디바인딩, 소결, HIP | 지지대 제거, 열처리 |
| 빌드 크기 | 산업 규모 | 더 작은 챔버 |
| 시간 요구 사항 | 일수 | 최대 1~2일 시간 |
| 경제학 | 낮은 부품 비용, 높은 볼륨 | 부피가 작고 비싼 하드웨어 |
바인더 제팅은 속도와 저렴한 비용으로 인해 디자인 컨셉 모델에 적합합니다. 파우더 베드 융착은 우수한 특성을 가진 고충실도 최종 사용 부품을 제작합니다.
몰리브덴 티타늄 합금 - 전망
| 기능 | 설명 | 장점 | 잠재적 과제 |
|---|---|---|---|
| 우수한 기계적 특성 | 몰리브덴(Mo)은 티타늄(Ti)을 강화하여 뛰어난 중량 대비 강도, 높은 크리프 저항(고온에서 응력 하에서 변형에 대한 저항), 우수한 피로 강도(주기적 하중 하에서 고장에 대한 저항)를 가진 합금을 만들어냅니다. | - 특히 고온에서 가볍지만 견고한 부품이 필요한 애플리케이션에 이상적입니다. - 더 무거운 대체 소재에 비해 동일한 수준의 강도를 위해 더 적은 재료가 필요하므로 효율적인 설계가 가능합니다. | - 몰리브덴을 첨가하면 합금의 연성(소성 변형 능력)이 감소하여 복잡한 형상에 대한 성형성이 제한될 수 있습니다. - 이러한 합금의 가공은 복잡하고 전문적인 기술이 필요할 수 있어 비용 효율성에 영향을 미칠 수 있습니다. |
| 향상된 고온 성능 | 몰리브덴의 높은 융점은 비합금 티타늄에 비해 Ti-Mo 합금의 최대 사용 온도를 높입니다. | - 제트 엔진, 로켓 부품, 고성능 용광로 등 극한의 열이 발생하는 환경에서 사용할 수 있습니다. - 까다로운 열 애플리케이션에서 부품 수명을 연장합니다. | - 고온에서 산소와 반응하는 것을 견디는 능력인 산화 저항성은 일부 Ti-Mo 합금에서 문제가 될 수 있습니다. 합금 첨가 또는 표면 처리를 통해 산화 거동을 개선하기 위한 연구가 진행 중입니다. |
| 전기 전도성 애플리케이션 | 특정 Ti-Mo 합금, 특히 Mo 함량이 높은 합금은 전기 전도성이 우수합니다. | - 전극, 전기 접점, 고전력 저항기 등 전류 전송이 필요한 애플리케이션에 유용합니다. - 특정 시나리오에서 구리와 같은 기존 도체를 대체할 수 있는 잠재적인 소재를 제공합니다. | - Ti-Mo 합금의 전기 전도도는 항상 순수 구리의 전기 전도도와 일치하지 않을 수 있으므로 특정 애플리케이션의 요구 사항에 따라 신중한 소재 선택이 필요합니다. - 저온에서 취성 거동으로 인해 극저온 애플리케이션에서 사용이 제한될 수 있습니다. |
| 떠오르는 적층 제조의 잠재력 | 3D 프린팅과 같은 적층 제조 기술과 호환되는 Ti-Mo 합금 분말의 개발은 복잡한 부품 설계와 경량 구조에 대한 새로운 가능성을 열어줍니다. | - 복잡한 형상과 격자 구조를 만들 수 있어 잠재적으로 무게를 줄이고 성능을 향상시킬 수 있습니다. - 기존 제조 방식에 비해 더 큰 설계 자유도를 제공합니다. | - Ti-Mo 합금의 분말 생산 및 인쇄성 최적화는 현재 진행 중인 연구 분야입니다. - 적층 제조 공정 전반에 걸쳐 일관된 재료 특성과 품질 관리를 보장하려면 더 많은 개발이 필요합니다. |
| 시장 성장 및 개발 | 항공우주, 바이오메디컬, 에너지 분야의 수요 증가로 인해 Ti-Mo 합금의 글로벌 시장은 꾸준히 성장할 것으로 예상됩니다. | - 이러한 산업에서 경량 및 고성능 소재에 대한 수요 증가는 시장 확대를 주도하고 있습니다. - 가공 및 생산 방법의 기술 발전은 비용 효율성을 더욱 개선하고 적용 가능성을 넓힐 수 있습니다. | - 알루미늄 및 고성능 강재와 같은 기존 소재와의 경쟁으로 인해 특정 부문에서 시장 점유율이 제한될 수 있습니다. - 몰리브덴과 티타늄의 가격 변동은 Ti-Mo 합금의 전체 비용에 영향을 미칠 수 있습니다. |
자주 묻는 질문
Q: 몰리브덴의 용도는 무엇인가요?
A: 고온 특성이 뛰어난 몰리브덴은 항공우주, 발전, 용광로 건설, 미사일 부품 등 까다로운 응용 분야에서 사용되는 내열강 및 초합금을 강화하기 위한 합금 첨가제로 주로 사용됩니다.
질문: 몰리브덴은 독성이 있나요?
A: 원소 몰리브덴과 그 합금은 일반적으로 독성 수준이 낮으며 엔지니어링용으로 사용하기에 안전합니다. 하지만 일부 몰리브덴 화합물은 장기간 흡입할 경우 발암 가능성이 있으므로 취급 및 가공 시 보호 장비를 착용해야 합니다.
Q: 티타늄은 비쌉니까?
A: 티타늄 합금은 강철 및 알루미늄 합금에 비해 원재료 비용이 높습니다. 그러나 적층 제조의 경우 구매 대 비행 비율이 1에 가까워지면서 새로운 기술과 디자인을 채택하려는 항공우주 산업과 같은 산업에서는 티타늄 부품 완제품 비용이 경제적으로 책정될 수 있습니다.
Q: 티타늄이 임플란트에 이상적인 이유는 무엇인가요?
A: 티타늄 합금은 생체 적합성과 높은 중량 대비 강도 비율로 인해 인체 뼈를 대체하는 데 이상적입니다. 하중을 견디는 임플란트의 수명을 개선하기 위해 Nb 및 Ta와 같은 생체 적합성 베타 안정제와 합금하여 탄성 계수를 뼈에 더 가깝게 줄일 수 있습니다.
Q: 몰리브덴과 티타늄에는 어떤 3D 프린팅 공정이 사용되나요?
A: 고성능 최종 사용 부품의 경우, 선택적 레이저 용융(SLM) 및 전자빔 용융(EBM)과 같은 분말 베드 용융 기술이 주로 사용됩니다. 고온 열원은 엔지니어링 애플리케이션에 적합한 우수한 특성으로 거의 완전 밀도에 가까운 빌드를 달성합니다.
Q: 몰리브덴과 티타늄 파우더를 혼합하는 이유는 무엇인가요?
A: 몰리브덴은 고온 경도, 크리프 저항성 및 공구강과 유사한 특성을 향상시키는 반면 티타늄은 우수한 내식성과 저밀도 특성을 제공합니다. 적층 가공을 통해 분말을 직접 혼합하여 만든 맞춤형 합금은 고급 애플리케이션에 이상적인 조합을 제공합니다.
공유
중국 칭다오에 본사를 둔 선도적인 적층 제조 솔루션 제공업체인 MET3DP Technology Co. 당사는 산업용 3D 프린팅 장비와 고성능 금속 분말을 전문으로 합니다.
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