적층 제조를 위한 최고의 Ti-6Al-4V 분말(TC4 분말)

Ti-6Al-4V라고도 하는 TC4 분말은 90% 티타늄(Ti), 6% 알루미늄(Al), 4% 바나듐(V)으로 구성된 티타늄 합금 분말입니다. 뛰어난 강도, 낮은 밀도, 우수한 내식성으로 널리 인정받고 있습니다. TC4 분말은 고유한 특성 조합으로 인해 산업 전반에 걸쳐 광범위하게 활용되고 있으며, 다양한 응용 분야에서 수요가 높은 소재입니다.

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목차

TC4 파우더 개요

TC4는 2상 α+β 티타늄 합금 시스템에 속합니다. 알루미늄은 알파상을 안정화시키고 바나듐은 베타상 안정화제 역할을 합니다. 그 결과 강도, 연성 및 고온 특성의 균형이 잘 맞습니다.

TC4 파우더의 주요 특징은 다음과 같습니다:

  • 높은 중량 대비 강도 비율
  • 우수한 피로 강도 및 골절 인성
  • 높은 온도에서 우수한 내크리프성 제공
  • 뛰어난 내식성
  • 다양한 입자 크기 분포로 사용 가능

TC4 파우더는 항공우주, 자동차, 의료 및 기타 까다로운 응용 분야에서 무게를 줄이고 성능을 개선하는 데 탁월한 선택으로 부상했습니다.

TC4 파우더의 구성

TC4 분말의 공칭 성분은 다음과 같습니다:

요소 무게 %
티타늄(Ti) 잔액
알루미늄(Al) 5.5-6.75%
바나듐(V) 3.5-4.5%
철(Fe) 0-0.40%
산소(O) 0-0.20%
탄소(C) 0-0.08%
질소(N) 0-0.05%

 

알루미늄과 바나듐의 양을 최적화하여 원하는 기계적 특성을 얻을 수 있습니다. 산소, 질소 및 탄소의 불순물 수준이 최소화됩니다.

TC4 파우더의 특성

TC4 파우더의 주요 특성은 다음과 같습니다:

속성 가치
밀도 4.41-4.43 g/cm3
융점 1600-1660°C
열 전도성 6.7W/mK
전기 저항 1.7 μΩ.cm
영의 계수 110 GPa
푸아송 비율 0.32-0.34
인장 강도 900-1200 MPa
수율 강도 860-900 MPa
신장 8-15%
피로 강도 400-500 MPa

 

TC4는 높은 중량 대비 강도, 내피로성, 크리프 및 내식성과 같은 특성으로 인해 산업 전반에 걸쳐 중요한 애플리케이션에 적합합니다.

TC4 분말 생산 방법

TC4 분말은 다음과 같은 방법을 통해 생산할 수 있습니다:

  • 가스 분무 - 고압 불활성 가스 분사를 통해 용융된 TC4 합금을 분무하여 구형 분말 입자를 생성합니다.
  • 플라즈마 회전 전극 공정 - 빠르게 회전하는 용융 금속 스트림의 원심분해는 구형 분말을 생성합니다.
  • 수화물-탈수화물 프로세스 - 티타늄 하이드레이드를 분해하여 미세한 티타늄 분말을 생성한 다음 다른 원소 분말과 혼합합니다.

가스 분무는 입자 크기 분포, 형태 및 유동성과 같은 분말 특성을 탁월하게 제어합니다.

TC4 파우더의 응용 분야

TC4 파우더는 일반적으로 사용됩니다:

  • 적층 제조 - 선택적 레이저 용융을 통해 항공우주 및 자동차 경량 구조 부품을 생산합니다.
  • 금속 사출 성형 - 패스너, 링크, 수술 기구와 같은 작고 복잡한 그물 모양의 부품을 제조하는 데 사용됩니다.
  • 용사 코팅 - 해양, 석유 및 가스, 생의학 분야에서 내마모성/내식성을 제공하기 위해 플라즈마 또는 HVOF 스프레이를 통해 적용됩니다.
  • 분말 야금 - 압축기 및 터빈 블레이드와 같은 고강도 부품을 만들기 위해 압착 및 소결합니다.

TC4 파우더의 사양

TC4 분말은 다양한 크기 범위, 모양 및 순도 수준에서 사용할 수 있습니다:

  • 입자 크기: AM 방식의 경우 15~45μm, 열 분무 공정의 경우 최대 100μm까지 가능합니다.
  • 형태학: 구형에 가까운 분말 모양으로 최적의 흐름과 포장 밀도를 제공합니다.
  • 순도: 불순물 제한 및 공정 요건에 따라 상업적 순도부터 고순도 수준까지 다양합니다.
  • 산소 함량: 대부분의 애플리케이션에서 2000ppm 미만으로 유지됩니다.
  • 유량: 25초/50g 이상의 우수한 유속을 위해 맞춤화된 파우더.

TC4 분말의 글로벌 공급업체

TC4 분말의 주요 글로벌 공급업체는 다음과 같습니다:

  • AP&C(캐나다)
  • TLS 테크닉(독일)
  • Tekna (캐나다)
  • 샌드빅 오스프리 (영국)
  • 고급 분말(미국)
  • CNPC 파우더 그룹(중국)

이 회사들은 적층 제조, 용사, 분말 야금 및 기타 응용 분야에 맞는 다양한 등급의 TC4 분말을 생산합니다.

TC4 파우더 가격

TC4 분말은 강철 및 니켈 합금보다 가격이 높습니다:

  • 수량 - 500kg 이상 대량 주문의 경우 kg당 $100-150입니다. 소량의 경우 가격이 훨씬 더 높습니다.
  • 품질 - 첨단 공정을 사용하여 엄격하게 통제된 조건에서 제조된 고순도 구형 분말은 프리미엄 가격이 요구됩니다.
  • 공급업체 - 주요 글로벌 공급업체는 생산량이 많기 때문에 소규모 제조업체에 비해 비용 이점을 제공합니다.
  • 지리 - 가격은 지역마다 다르며 유럽과 북미는 아시아에 비해 가격이 높은 시장입니다.

중요한 응용 분야의 경우, 구매자는 TC4 분말을 조달할 때 최저 비용보다는 품질에 초점을 맞춰야 합니다.

TC4 분말의 보관 및 취급

TC4 분말은 보관 및 취급에 주의해야 합니다:

  • 산화를 방지하기 위해 아르곤과 같은 불활성 가스를 사용하는 밀폐된 용기에 보관해야 합니다.
  • 먼지 폭발의 위험을 최소화하기 위해 미세한 가루가 쌓이지 않도록 하세요.
  • 분말을 취급할 때는 적절한 PPE, 환기, 접지 및 안전 수칙을 사용합니다.
  • 인화성 위험으로 인해 분말과 점화원이 접촉하지 않도록 하세요.
  • 공급업체 SDS의 해당 안전 지침을 따르세요.

이 반응성 미세 티타늄 합금 분말을 취급할 때는 주의해야 합니다.

TC4 분말 검사 및 테스트

TC4 분말에 대한 주요 품질 관리 테스트 수행:

  • ICP-OES 또는 XRF를 사용한 화학 분석을 통해 성분이 사양을 충족하는지 확인합니다.
  • ASTM B822 표준에 따라 레이저 회절을 사용한 입자 크기 분포.
  • SEM 이미징을 통한 형태 분석.
  • ASTM B213 표준에 따라 홀 유량계를 사용하여 분말 유량을 측정합니다.
  • 헬륨 피크노메트리를 통한 밀도 측정.
  • 불활성 가스 융합 또는 ICP-MS를 통한 불순물 분석.
  • X-선 회절을 통한 미세 구조 특성 분석.

철저한 테스트를 통해 의도한 용도에 맞는 배치 일관성과 파우더 품질을 보장합니다.

TC4와 Ti6Al4V 분말의 비교

TC4와 Ti6Al4V는 두 가지 티타늄 합금 분말을 비교한 것입니다:

매개변수 TC4 Ti6Al4V
알루미늄 함량 5.5-6.75% 5.5-6.75%
바나듐 함량 3.5-4.5% 3.5-4.5%
밀도 더 높음 Lower
인장 강도 더 높음 Lower
연성 Lower 더 높음
내산화성 유사 유사
비용 더 높음 Lower

 

TC4는 더 높은 강도를 제공하는 반면 Ti6Al4V는 더 나은 연성을 제공합니다. TC4는 더 높은 비용에도 불구하고 더 까다로운 애플리케이션에 적합합니다.

TC4 파우더 FAQ

Q: TC4 파우더는 어떻게 생산되나요?

A: TC4 분말은 가스 분무, 플라즈마 회전 전극 공정 및 수화물-수소화물 공정을 사용하여 상업적으로 생산됩니다. 가스 분무는 입자 특성을 가장 잘 제어할 수 있습니다.

Q: TC4 파우더의 주요 용도는 무엇인가요?

A: TC4 분말의 주요 응용 분야로는 적층 제조, 용사 코팅, 금속 사출 성형, 고강도 경량 구조 부품 제조를 위한 분말 야금 등이 있습니다.

Q: 선택적 레이저 용융에 사용되는 일반적인 TC4 분말 크기는 얼마입니까?

A: SLM 공정의 경우 이상적인 TC4 분말 크기 범위는 구형 형태와 우수한 분말 흐름 및 포장 밀도를 갖춘 15-45미크론입니다.

Q: TC4 파우더는 특별한 취급 주의가 필요합니까?

A: 예, 반응성이 매우 높기 때문에 화재나 폭발 위험을 방지하기 위해 적절한 환기, 접지, 개인 보호 장비를 사용하여 불활성 대기에서 조심스럽게 취급해야 합니다.

Q: 항공우주 분야에 적합한 TC4 파우더는 어디에서 구입할 수 있나요?

A: 고강도가 필요한 항공우주 부품의 경우 AP&C, TLS 테크닉, 테크나, 샌드빅 오스프리, 어드밴스드 파우더 등 주요 제조업체에서 TC4 파우더를 구매할 수 있습니다.

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