Inleiding tot verstoven poeders

Verstoven poeder is een type metaal of legeringspoeder dat wordt gemaakt door atomisering, een proces waarbij gesmolten metaal wordt omgezet in fijne druppeltjes die stollen tot poederdeeltjes. Deze poederproductiemethode maakt nauwkeurige controle mogelijk over poederkenmerken zoals deeltjesgrootte, vorm en samenstelling.

Atomized poeders zijn dankzij hun unieke eigenschappen en mogelijkheden een belangrijk materiaal geworden in industrieën zoals de auto-industrie, lucht- en ruimtevaart, de medische sector, 3D-printing en nog veel meer. Dit artikel biedt een uitgebreide gids voor geatomiseerd poeder, inclusief een overzicht van samenstellingsopties, belangrijkste eigenschappen, productiemethoden, toepassingen, specificaties, selectiecriteria, belangrijkste wereldwijde leveranciers en veelgestelde vragen.

geatomiseerde poeders Samenstelling

Verstoven poeder kan worden gemaakt van verschillende metalen en legeringen met op maat gemaakte samenstellingen om de gewenste materiaalprestaties te bereiken. Veelgebruikte basismaterialen voor de productie van verstoven poeder zijn onder andere:

Metaal materiaal	Typische legeringselementen
Aluminium	Silicium, magnesium, zink, koper
Kobalt	Chroom, wolfraam, molybdeen
Koper	Tin, zink, silicium, chroom
Ijzer	Nikkel, silicium, chroom, molybdeen
Nikkel	Chroom, molybdeen, kobalt
Titanium	Aluminium, vanadium, ijzer
Wolfraam	Koper, ijzer, nikkel

Legeringselementen worden toegevoegd om de sterkte, hardheid, slijtvastheid, prestaties bij hoge temperaturen en andere beoogde materiaaleigenschappen in de uiteindelijke verstoven poederdeeltjes te verbeteren.

De meest gebruikte legeringskwaliteiten voor geatomiseerd poeder zijn roestvast staal, gereedschapsstaal, nikkelsuperlegeringen, titaanlegeringen, aluminiumlegeringen en kobaltlegeringen. Specifieke legeringsnamen en gestandaardiseerde samenstellingen worden verderop in het hoofdstuk over specificaties behandeld.

Eigenschappen verstoven poeder

Vergeleken met conventionele metaalpoeders bieden geatomiseerde poeders superieure kwaliteiten dankzij nauwkeurige productiecontrole over kritieke deeltjeskenmerken:

Eigendom	Beschrijving
Deeltjesvorm	Zeer sferische morfologie van gespecialiseerde gas- of waterverstuiving
Deeltjesgrootte	Consistente smalle verdeling van ongeveer 10 micron tot 150+ micron
Scheikunde	Uniforme samenstelling met minimale vervuiling
Dikte	Volledig dichte poederstructuur in tegenstelling tot poreuze alternatieven
Oppervlakteoxide	Gecontroleerde lage oxidelaagdikte
Vloeibaarheid	Vrijstromende deeltjes met goede hanteerbaarheid en verpakkingsdichtheid

Deze verbeterde poedereigenschappen vertalen zich direct naar voordelen op het gebied van uiteindelijke productkwaliteit en -consistentie bij het gebruik van op verstuiving gebaseerd metaal 3D printen of poedermetallurgie vormgevingsprocessen:

• Verbeterde mechanische eigenschappen - Hogere dichtheid en geoptimaliseerde legering
• Verhoogde precisie - Consistente deeltjesgrootte voor een gelijkmatige laagverdeling
• Verminderde porositeit - Sferische morfologie verpakt beter met minder leegtes
• Superieure oppervlakteafwerking - Gelijkmatigere poederverdeling, minder verontreiniging
• Betere maatnauwkeurigheid - Consistente krimp en vervormingen

Door gebruik te maken van nauwkeurige controle over de poederproductie, biedt verneveling aanzienlijke voordelen ten opzichte van minder gecontroleerde equivalenten zoals gasverneveling, plasmaverneveling, elektrolytische en sponsijzerpoeders wanneer prestaties van belang zijn.

Productiemethoden voor verstoven poeder

Er zijn twee primaire technieken die worden gebruikt om geatomiseerde metaal- en legeringspoeders te produceren met gespecialiseerde apparatuur:

Verstuiving van gas

Inert gas zoals stikstof of argon wordt gebruikt om een dunne stroom gesmolten metaal om te zetten in fijn gedispergeerde druppeltjes. Terwijl de druppels afkoelen en door een torenkamer bewegen, stollen ze tot bolvormige poederdeeltjes die op de bodem worden verzameld. Dit is de meest gebruikte verstuivingsmethode die kosteneffectieve commerciële volumes mogelijk maakt.

Typische kenmerken van gasverneveld poeder:

• Deeltjesgrootte tussen ~20-150 micron
• Medium deeltjesvorm sfericiteit
• Matige afkoelsnelheden veranderen de korrelstructuur van de legering
• Batches van meer dan 100 kg

Waterverstuivingsproces

Met behulp van waterstralen onder hoge druk wordt een stroom gesmolten metaal gebroken in fijne druppeltjes die bij contact snel doven tot vaste deeltjes. Dit produceert de meest sferische poedermorfologieën, maar is duurder.

Typische kenmerken van waterverstoven poeder:

• Deeltjesgrootte tussen ~10-100 micron
• Zeer sferische deeltjesvorm
• Sneller koelen verandert de metallurgie en verbetert de consistentie van de legering
• Lagere productievolumes per batch

Qua mogelijkheden blinkt gasverstuiving uit voor grote volumes, terwijl waterverstuiving superieure kwaliteit biedt ondanks hogere kosten. Het bereik van de deeltjesgrootte verschuift ook lager met waterverstuiving, waardoor poederbedprinten met een fijnere resolutie mogelijk wordt.

Toepassingen van verstoven poeder

Dankzij de verbeterde consistentie en eigenschappen die mogelijk zijn, worden geatomiseerde poeders gebruikt in de belangrijkste hoogwaardige productiemethoden:

Proces	Voordelen	Voorbeelden voor de industrie
Metaal additieve productie (3D printen)	- Hoge precisie gelaagde metallurgie - Aangepaste legeringen en geometrieën - Minder bewerkingsvereisten	Ruimtevaart, automobielindustrie, medisch
Metaal spuitgieten	- Geconsolideerde onderdelen met hoge complexiteit - Uitgebreide reeks legeringen	Industrie, elektronica, vuurwapens
Heet isostatisch persen	- Volledig dichte geconsolideerde componenten - Grote complexe onderdelen - Flexibiliteit van de legering	Ruimtevaart, energie, auto's
Thermische en koudspuitcoatings	- Slijtvaste oppervlakken - Dimensionale restauratie - Corrosiebestendigheid	Olie & gas, chemie, infrastructuur

Voor metaaladditieven in het bijzonder, geatomiseerde poeders voldoen aan de strenge eisen op het gebied van spreidbaarheid van het poeder, versmelting van de deeltjes, metallurgische consistentie en mechanische prestaties van het eindproduct. Toonaangevende poederleveranciers werken nauw samen met OEM's van 3D-printers om legeringen en deeltjeskenmerken specifiek aan te passen aan de printbehoeften.

Specificaties verstoven poeder

Verstoven poeders voor commercieel gebruik moeten voldoen aan certificeringsnormen voor chemie, deeltjesgrootteverdeling, vorm en stromingseigenschappen. De belangrijkste poederspecificaties zijn:

Parameter	Typische specificatie
Legering	ISO, ASTM, AWS legeringaanduidingen
Chemische samenstelling	Element gewichtspercentages
Deeltjesgrootteverdeling	D10, D50, D90 micron gemeten door laserdiffractie
Deeltjesvorm	Bolvormigheid op 1-5 schaal door microscopie
Poederstroomsnelheid	S in s/100g gemeten door Hall stromingsmeter trechter
Schijnbare dichtheid	Gemeten in g/cm3 door Hall debietmeter
Tik op dichtheid	Gemeten in g/cm3 na mechanisch aftappen

Deze poederkarakteriseringstesten zorgen voor consistentie tussen batches en helpen de verwerkbaarheid te kwantificeren. Aangepaste specificaties zijn mogelijk voor attributen zoals deeltjesgrootteverdeling en op maat gemaakte legeringstypes.

Gebruikelijke gestandaardiseerde legeringskwaliteiten die worden gebruikt voor geatomiseerde poeders zijn onder andere:

Roestvrij staal

• 316L, 304L, 17-4PH, 420

Gereedschapsstaal

• H13, M2, M4

Superlegeringen:

• Inconel 625, 718, MP1

Titaanlegeringen:

• Ti6Al4V

Aluminium legeringen

• AlSi10Mg

Kobalt Chroom

• CoCrMo

Speciale geatomiseerde poedervarianten zoals plasma geatomiseerde nikkel superlegeringen en titaanlegeringen met extra fijne deeltjesgroottes tot 15 micron zijn ook beschikbaar voor veeleisende toepassingen zoals turbomachines en medische implantaten.

Selectiecriteria voor verstoven poeder

De keuze van het juiste verstuifde poeder hangt af van de vereisten van uw productieproces en de gewenste eigenschappen van het eindproduct:

Overweging	Belangrijkste beslissingsfactoren
Additieve productie	- Deeltjesgroottebereik gebaseerd op printermodel - Bolvormigheid voor poederspreiding - Mechanische eigenschappen van de legering bij temperatuur - Ontworpen voor lage porositeit en anisotropie - Chemie om vluchtige elementen te beperken
Metaal spuitgieten	- Poeder onzuiverheden om verstopping te voorkomen - Vloeibaarheid van de legering in gesmolten toestand - Gecontroleerde deeltjesvorm en -grootteverdeling
Thermische spray	- Geschiktheid van poeder voor plasma-/verbrandingswarmtebronnen - Afzettingschemie, dichtheid, hechtsterkte - Stroming door sproei-injectiestuk
Heet isostatisch persen	- Ruimtelijke uniformiteit van consolidatie - Mechanische eigenschappen eindproduct - Chemische controle voor corrosiebestendigheid
Koud spuiten	- Deformatie van de deeltjes bij impact - Verwijderen van depotporiën en scheuren - Binding binnen legeringen

De selectie omvat het afstemmen van poedergroottebereiken en -fracties op optimale hardwarespecificaties plus het rekening houden met factoren die de uiteindelijke kwaliteit van het onderdeel beïnvloeden, zoals onzuiverheden, spreidgedrag, vloeibaarheid van de legering, microstructuren en meer.

Wereldwijde leveranciers van verstoven poeder

Toonaangevende internationale leveranciers die bekend staan om hun hoge kwaliteit gas- en watervernevelde metaallegeringspoeders zijn onder andere:

Bedrijf	Hoofdkwartier	Capaciteit	Opmerkelijke functies
Sandvik Visarend	Groot-Brittannië	10.000 ton per jaar	Bolvormig gas geatomiseerde poeders met eigen legeringen R&D
Hoganas	Zweden	50.000 ton per jaar	Compleet assortiment metaalpoeder
Praxair	VS	15.000 ton per jaar	Toonaangevende kwaliteitsnormen
Erasteel	Frankrijk	20.000 ton per jaar	Poeders met smalle grootteverdeling
TLS-techniek	Duitsland	10.000 ton per jaar	Aangepaste legeringen voor additieve vervaardiging
AMPS	Zuid-Korea	3.000 ton per jaar	Sferische watervernevelde nikkelsuperlegeringen

Deze toonaangevende metaalpoederproducenten bieden uitgebreide materiaalopties, waaronder roestvast staal, laaggelegeerd staal, gereedschapsstaal, superlegeringen en aluminiumlegeringen op maat van industriële productiebehoeften. Zowel voorraadlegeringen als aangepaste legeringsontwikkelingsdiensten zijn beschikbaar.

Naast grote bedrijven produceren gespecialiseerde metaal 3D printing servicebureaus en contractfabrikanten ook niche-legeringkwaliteiten die zijn afgestemd op printprestaties. De prijzen variëren op basis van inkoopvolumes, exotische samenstellingen buiten de standaardkwaliteiten en aanvullende vereisten voor poederkarakterisering.

Veelgestelde vragen

Wat is het verschil tussen gas- en watervernevelde poeders?

• Gasverstuiving is voordeliger, biedt grotere volumes en gematigde deeltjesvormen. Waterverstuiving biedt superieure poederfericiteit en koelsnelheden ondanks de hogere prijs.

Wat zijn de voordelen van geatomiseerd poeder ten opzichte van andere productiemethoden voor metaalpoeder?

• De belangrijkste voordelen zijn precieze deeltjeskenmerken zoals controle van de grootte, vormconsistentie, uniformiteit van de legering en zuiverheid, wat de produceerbaarheid en prestaties ten goede komt.

Wat is plasmaverneveling en hoe is het te vergelijken?

• Plasmaverneveling maakt gebruik van heet geïoniseerd gas voor een fijnere controle en kleinere deeltjesgrootte. Maar de verwerkingscapaciteit is lager en de kosten zijn veel hoger in vergelijking met standaard gasverstuiving.

Wat is het effect van de deeltjesgrootteverdeling van verstoven poeder?

• Strengere verdelingen verbeteren de dichtheid van het poederbed en zorgen voor een consistente smelt. Maar een fractie fijne deeltjes helpt ook bij de printbaarheid. Optimale mengsels zijn gericht op specifieke printerinstellingen.

Hoe bepaal je of een toepassing gas- of watervernevelde poeders nodig heeft?

• De keuze wordt bepaald door de eisen die aan de componenten worden gesteld op het gebied van nauwkeurigheid, oppervlakteafwerking, consistentie van de legering en eigenschappen. Voor de meeste toepassingen presteert gematigd gasverneveld poeder voldoende tegen betere rendementen.

Wat is de typische levertijd voor de aankoop van aangepaste geatomiseerde poeders?

• Aangepaste gasvernevelde poeders nemen ~8-12 weken in beslag bij bestellingen van meer dan 1000 kg. Kleine batches ~100 kg speciale legeringen kunnen binnen 4-6 weken worden geleverd.

Hoe gevoelig is de prijs van geatomiseerd poeder voor grondstofkosten?

• De prijzen van basislegeringselementen zijn goed voor 40-60% van de totale poederkosten voor gewone roestvaste en gereedschapsstaalsoorten. Meer gespecialiseerde superlegeringen zijn minder volatiel.

Wat is de typische houdbaarheid van gesealde verstoven poeders?

• In met stikstof gezuiverde containers die koel en droog worden bewaard, gaan gasverstuivingspoeders meer dan 1 jaar mee, terwijl waterverstuivingspoeders ongeveer 6 maanden stabiel blijven voordat ze opnieuw moeten worden gekalibreerd.

Vernevelde poeders geproduceerd via gespecialiseerde gas- of waterverstuivingsprocessen bieden baanbrekende materiaal- en prestatieconsistentie voor metaaladditieven, poedermetallurgie, thermisch spuiten en andere poedervormige productietechnologieën met strenge eisen op het gebied van chemie en deeltjeskenmerken.

ken meer 3D-printprocessen

Additional FAQs about atomized powders (5)

1) How do atomized powders differ by morphology and why does it matter for AM?

• Gas‑atomized powders are generally more spherical with narrower PSD and fewer satellites, enabling better flow and higher powder‑bed density. Water‑atomized powders are more irregular and oxidized, suiting binder jetting/MIM but less ideal for LPBF unless conditioned.

2) What certificate of analysis (CoA) data should I demand for atomized powders?

• Chemistry (wt%), interstitials O/N/H (LECO), PSD (D10/D50/D90 and span) per ISO 13320/ASTM B822, sphericity/shape (DIA), Hall/Carney flow, apparent/tap density (ASTM B212/B527), moisture, and contamination (Fe pick‑up for non‑Fe alloys). Include lot genealogy and storage guidance.

3) How tight should PSD be for LPBF vs binder jetting?

• LPBF metals: often 15–45 μm or 20–63 μm with low fines (<5–10% <10 μm) to balance flow and density. Binder jetting: finer medians (Dv50 15–25 μm) and sometimes bimodal blends to raise green density.

4) What are best practices for powder reuse and refresh rates?

• Track oxygen/moisture rise, flow loss, and fines accumulation after each cycle. Typical refresh 10–30% new powder per build for steels/Ni; stricter for Al/Ti. Sieve to spec; reject lots exceeding O/N/H or PSD tails.

5) When is plasma or EIGA atomization preferred over gas or water?

• For highly reactive/oxygen‑sensitive alloys (Ti, TiAl, Ni superalloys for critical aerospace/medical) needing ultra‑low O and high sphericity. Throughput and cost are higher, but performance and qualification justify use.

2025 Industry Trends for atomized powders

• Inline QC becomes standard: Atomizers integrate laser diffraction and dynamic image analysis to control PSD and sphericity in real time.
• Sustainability focus: Closed‑loop water systems and argon recovery lower kg CO2e per kg powder; Environmental Product Declarations (EPDs) gain traction in sourcing.
• AM‑tuned chemistries: Low‑oxygen steels and modified superalloys reduce cracking/porosity in LPBF; lot‑to‑lot printability KPIs included on CoAs.
• Shape engineering: Post‑atomization plasma spheroidization expands water‑atomized powders’ suitability for LPBF in select steels and Cu alloys.
• Supply resilience: Regional powder capacity grows in NA/EU/India, shortening lead times for standard grades (316L, 17‑4PH, IN718, AlSi10Mg).

2025 snapshot: atomized powder metrics and market indicators

Metrisch	2023	2024	2025 YTD	Notes/Sources
Share of AM CoAs reporting DIA shape metrics (%)	35–45	50-60	65–75	OEM specs, supplier datasheets
Typical LPBF PSD window (μm, steels)	20–63	15–53	15–45	Narrowing for flowability/density
Average O (wt%) in GA 316L for AM	0.035–0.05	0.030–0.045	0.025–0.040	LECO trends
Lead time standard GA 316L (weeks)	6–10	5-8	4–7	Capacity additions
Price delta GA vs WA 316L (USD/kg)	+12–20	+10–18	+10–15	GA premium persists
Plants with closed‑loop water/Ar recovery (%)	25–35	35–45	45–55	ESG reporting

References:

• ISO 13320 (PSD), ASTM B822/B212/B527, ASTM F3049 (AM powder characterization): https://www.iso.org, https://www.astm.org
• ASM Handbook: Powder Metallurgy; supplier ESG/EPD reports

Latest Research Cases

Case Study 1: Real‑Time PSD Control in Gas Atomization for IN718 (2025)
Background: A powder producer faced wide PSD tails causing LPBF recoater streaks and porosity.
Solution: Installed at‑line laser diffraction and DIA feedback to adjust gas pressure/nozzle ΔP and melt flow; implemented fines bleed‑off.
Results: Span reduced 18%; out‑of‑spec tails (>63 μm) cut by 60%; LPBF relative density improved from 99.3% to 99.7%; scrap −22%.

Case Study 2: Plasma Spheroidization of Water‑Atomized 17‑4PH for LPBF (2024)
Background: Client sought lower feedstock cost versus GA powder with acceptable LPBF performance.
Solution: Post‑processed WA 17‑4PH via plasma spheroidization and H2 anneal; tuned PSD to 15–45 μm, O reduced from 0.12% to 0.06%.
Results: Hall flow improved from “no flow” to 18 s/50 g (Carney 6.2 s/50 g); LPBF build achieved 99.6% density after parameter optimization; tensile properties met internal spec with HIP.

Meningen van experts

• Prof. Iain Todd, Professor of Metallurgy & Materials Processing, University of Sheffield
  Key viewpoint: “You cannot manage what you don’t measure—pairing PSD with shape metrics is now essential to predict spreadability and part density in atomized powders.”
• Dr. Christina M. Yang, Director of AM Powders, Industrial Supplier
  Key viewpoint: “Lot‑to‑lot printability hinges on oxygen and fines control. A disciplined refresh/sieving strategy beats chasing laser parameters after the fact.”
• Dr. Tony L. Fry, Principal Scientist, National Physical Laboratory (NPL), UK
  Key viewpoint: “Traceable method validation with reference materials is the only way to make PSD numbers comparable across labs and contracts.”

Citations: NPL particle metrology resources: https://www.npl.co.uk; ASM Handbook; ASTM/ISO standards

Practical Tools and Resources

• Standards and QA:
• ISO 13320 (laser diffraction), ISO 9276 (data presentation), ASTM B822 (PSD), ASTM B212/B213 (apparent density/flow), ASTM B527 (tap density), ASTM F3049 (AM powder)
• Meting:
• Dynamic image analysis systems for sphericity/aspect ratio; LECO O/N/H (ASTM E1019/E1409)
• Procesbeheersing:
• Atomizer nozzle/gas pressure tuning guides; sieving/conditioning SOPs; powder reuse tracking templates (O2, fines, flow)
• Databases/handbooks:
• ASM International (Powder Metallurgy), MPIF publications, OEM AM powder specifications
• Duurzaamheid:
• ISO 14001 frameworks; EPD tools; best practices for closed‑loop water and argon recovery

Notes on reliability and sourcing: Specify alloy grade and chemistry tolerances, PSD (D10/D50/D90, span), shape metrics, O/N/H limits, flow and density targets on POs. Qualify each lot with print or sinter coupons. Store under inert/desiccated conditions and document reuse cycles. Align powder characteristics with the intended process (LPBF, BJ, MIM, DED) to avoid downstream variability.

Last updated: 2025-10-15
Changelog: Added 5 focused FAQs, a 2025 trends table with metrics, two recent case studies, expert viewpoints with citations, and practical standards/resources tailored to atomized powders for AM and PM
Next review date & triggers: 2026-02-15 or earlier if ASTM/ISO powder standards are updated, major OEMs revise AM powder CoA requirements, or new data emerges on conditioning methods that broaden WA powders’ LPBF suitability