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:

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:

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:

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:

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:

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:

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