HDH titanium poeder

Titaanpoeder geproduceerd via het Armstrong-proces, ook bekend als HDH (hydride-dehydride) titaanpoeder, is een zeer zuiver titaanpoeder dat in verschillende industrieën wordt gebruikt. Dit artikel geeft een uitgebreid technisch overzicht van HDH titaanpoederwaaronder de eigenschappen, het fabricageproces, toepassingen, specificaties, selectierichtlijnen, leveranciers en meer.

Inleiding tot HDH titanium poeder

HDH titaanpoeder bestaat bijna volledig uit titaniummetaal, met een laag zuurstof- en ijzergehalte. Het heeft een hoge mate van sfericiteit en vloeibaarheid. De belangrijkste eigenschappen en kenmerken van HDH titaanpoeder worden hieronder samengevat:

Tafel 1. Overzicht van HDH titaniumpoeder

Eigenschappen	Details
Samenstelling	≥99,5% titanium
Onzuiverheden	Arm aan zuurstof, ijzer, stikstof, koolstof en waterstof
Deeltjesvorm	Zeer bolvormig
Deeltjesgrootteverdeling	Gewoonlijk 10-45 μm
Schijnbare dichtheid	2,2-2,7 g/cm3
Tik op dichtheid	3,0-3,7 g/cm3
Stroomsnelheid	25-35 s/50g
Kleur	Donkergrijs

De hoge zuiverheid en sferische morfologie maken HDH-poeder geschikt voor additieve productie, metaalspuitgieten, persen en sinteren, thermisch spuiten, lassen en andere bewerkingen die een hoge dichtheid en kwaliteit vereisen.

Belangrijkste voordelen ten opzichte van andere soorten titaniumpoeder:

• Hogere zuiverheid met minder interstitiële elementen
• Verbeterde vloeibaarheid door bolvorm
• Betere verpakkingsdichtheid en sinterbaarheid
• Uitstekende mechanische eigenschappen
• Goede chemische stabiliteit bij hoge temperaturen

HDH-poeder kan echter duurder zijn dan andere soorten vanwege de uitgebreide verwerking die nodig is om de zuiverheidsgraad te bereiken.

Productieproces

HDH titaanpoeder wordt geproduceerd via het Armstrong-proces, dat uit meerdere fasen bestaat:

1. Smelten: Commercieel zuivere titaniumblokken worden gesmolten tot een vloeibare vorm. Veelgebruikte grondstoffen zijn titaniumspons, schroot en ingots van legeringen.

2. Hydriding: Het gesmolten titanium reageert met waterstofgas om titaniumhydride (TiH2) te produceren. Door afkoelen en pletten ontstaan brosse brokken titaanhydride.

3. Dehydriding: Het TiH2 wordt behandeld in een vacuüm bij temperaturen boven 600°C, waardoor het weer uiteenvalt in titaniumpoeder en waterstof vrijkomt. Dit poeder heeft een hoog zuurstofgehalte.

4. Vacuümzuivering: Er worden meerdere vacuümdestillatiecycli gebruikt om het zuurstof-, stikstof- en waterstofgehalte te verlagen tot ≤0,2%, waardoor HDH-titaanpoeder van hoge zuiverheid wordt verkregen.

Het HDH-proces maakt nauwkeurige controle mogelijk over poederkenmerken zoals deeltjesgrootteverdeling, morfologie, zuiverheidsgraad en microstructuur. Het poeder kan op maat worden gemaakt om te voldoen aan de eisen van de toepassing.

Tabel 2. Overzicht van HDH Titanium poeder productie

Fase	Details
Smeltend	Ingots gesmolten tot vloeibaar titanium
Hydriding	Vloeibaar titanium reageert met waterstof om titaniumhydride (TiH2) te vormen.
Dehydriding	TiH2 ontleed tot titaniumpoeder onder vacuüm bij >600°C
Vacuümzuivering	Meerdere vacuümdestillatiecycli om onzuiverheden te verminderen

Samenstelling en eigenschappen

HDH titaniumpoeder bevat ≥99,5% titanium met lage onzuiverheden, zoals aangegeven in de onderstaande samenstellingstabel:

Tafel 3. Typische samenstelling van HDH titaanpoeder

Element	Gewicht %
Titaan (Ti)	≥ 99.5
Zuurstof (O)	≤ 0.13
Koolstof (C)	≤ 0.08
Stikstof (N)	≤ 0.05
Waterstof (H)	≤ 0.015
Ijzer (Fe)	≤ 0.20

De zuiverheid, sferische morfologie en kleine deeltjesgrootteverdeling resulteren in uitzonderlijke eigenschappen die HDH-poeder geschikt maken voor verschillende geavanceerde toepassingen:

Tabel 4. Overzicht van de eigenschappen van HDH titaanpoeder

Eigendom	Details
Deeltjesvorm	Zeer sferische morfologie
Deeltjesgrootteverdeling	Gewoonlijk 10-45 μm
Schijnbare dichtheid	2,2-2,7 g/cm3
Tik op dichtheid	3,0-3,7 g/cm3
Stroomsnelheid	25-35 s/50g
Puurheid	≥99,5% titaangehalte
Zuurstofgehalte	≤0.13%

De eigenschappen zoals verhoogde vloeibaarheid, hogere tapdichtheid en zuiverheid maken gebruik mogelijk bij additieve productie, productie van poedermetallurgische onderdelen, thermisch spuiten en nog veel meer toepassingen.

Classificatie en specificaties

HDH titaanpoeder is verkrijgbaar in een reeks korrelgroottes die worden gecategoriseerd als fijne, medium en grove korrels. Fijnere soorten hebben een betere sinterbaarheid, terwijl grovere soorten de vloeibaarheid verbeteren.

Tabel 5. Classificatie van HDH titaanpoeder naar deeltjesgrootte

Cijfer	Deeltjesgrootte (μm)	Typisch gebruik
Prima	10-25 μm	Additieve productie, persen en sinteren
Medium	25-45 μm	Persen en sinteren, thermisch spuiten
Ruw	45-106 μm	Thermisch spuiten, lassen

Gemeenschappelijke specificaties volgens vastgestelde normen:

• ASTM B299: Specificatie voor titanium poedermetallurgie vormen
• ASTM B817: Specificatie voor poedermetallurgie onderdelen van schoepen uit titaniumlegering
• ISO 23301: Gesinterde titanium materialen en producten voor chirurgische implantaten

HDH titaanpoeder kan ook worden aangepast aan de eisen van de toepassing op het gebied van deeltjesgrootteverdeling, morfologie, onzuiverheidsniveaus en andere kenmerken.

Toepassingen en gebruik

De unieke eigenschappen van zeer zuiver HDH titaanpoeder maken het geschikt voor de volgende geavanceerde toepassingen in verschillende industrieën:

Tabel 6. Overzicht van toepassingen en gebruik van HDH titaanpoeder

Industrie	Toepassingen
Additieve productie	3D-printen van titanium onderdelen voor eindgebruik met complexe geometrie
Poeder-Metallurgie	Persen en sinteren om netvormige onderdelen zoals waaiers te maken
Thermische spray	Slijt- en corrosiebestendige coatings
Metaal spuitgieten	Kleine, complexe onderdelen zoals sluitingen, tandwielen
Lassen	Uitstekende lasbaarheid voor titanium smeltlassen
Lucht- en ruimtevaart	Motoronderdelen, casco's, turbines
Medisch	Implantaten, chirurgische instrumenten
Automobiel	Kleppen, drijfstangen, veren

De hoge zuiverheid, sferische morfologie en goede vloei van HDH-poeder maken het een uitstekende keuze voor kleine, complexe onderdelen met hoge kwaliteitseisen. De uitstekende mechanische eigenschappen zoals sterkte en corrosiebestendigheid breiden de toepassingsmogelijkheden in verschillende industrieën uit.

HDH titanium onderdelen bieden de perfecte balans tussen sterkte, laag gewicht, corrosiebestendigheid, vermoeiingsprestaties en biocompatibiliteit - waardoor het de eerste keuze is boven roestvrij staal of kobaltlegeringen voor kritieke onderdelen in de ruimtevaart, auto-industrie, olie & gas, chemische en medische sector.

Vergelijking met andere titaniumpoeders

HDH titanium biedt een aanzienlijk betere poederstroombaarheid, dichtheid en zuiverheid dan andere commercieel verkrijgbare titaniumpoedersoorten.

Tabel 7. Vergelijking van HDH titaanpoeder met andere soorten

Parameter	HDH titanium poeder	Plasma Verstoven	Verstoven gas (GA)
Deeltjesvorm	Zeer bolvormig	Ruw, onregelmatig	Afgerond
Vloeibaarheid	Uitstekend	Laag	Gematigd
Puurheid	≥99,5% titanium	≤98% titanium	≤98% titaangehalte
Zuurstofgehalte	≤0.13%	0.18-0.35%	0.15-0.30%
Kosten	Hoog	Laag	Gematigd

Hoewel geatomiseerd plasma en gas geatomiseerd titanium poeders kostenvoordelen kunnen bieden, is HDH-poeder enorm superieur in het voldoen aan eisen voor kritische toepassingen zoals medische implantaten, luchtvaartonderdelen, etc. waar de kwaliteitsnormen veel strenger zijn.

Richtlijnen voor selectie

De belangrijkste overwegingen voor het selecteren van titaniumpoeder van HDH-kwaliteit:

Tabel 8. HDH titaanpoeder selectierichtlijnen

Parameter	Richtlijnen
Deeltjesgrootte	Stem af op de vereisten van het fabricageproces en de productafmetingen
Deeltjesvorm	Bij voorkeur bolvormig voor vloeibaarheid
Zuiverheidsniveaus	≥ 99,5% titaangehalte gebaseerd op toepassing
Zuurstof/stikstof	Ultra laag ≤ 0,13% zuurstof voor mechanische eigenschappen
Leverancier	Gerenommeerde leverancier die voldoet aan internationale kwaliteitsnormen

Werk samen met poederproducenten om de eigenschappen van HDH-poeder aan te passen, zoals de verdeling van de deeltjesgrootte, morfologie, dichtheid en onzuiverheidsniveaus op basis van de vereisten van de eindtoepassing.

Fijnere kwaliteiten van 10-25 μm zijn geschikt voor kleine, complexe onderdelen. Grovere kwaliteiten van 45-106 μm hebben de voorkeur voor thermische spuitcoatings.

FAQ

1. Wat is HDH Titaniumpoeder?

HDH titaanpoeder is een fijn titaanpoeder dat wordt geproduceerd met behulp van het Hydride-Dehydride (HDH) proces. Het is een veelgebruikt basismateriaal voor additieve productie, ook bekend als 3D-printen.

2. Hoe wordt HDH Titanium poeder geproduceerd?

Het HDH-proces omvat de hydrogenering van titaniumspons, gevolgd door dehydrogenering. Dit proces resulteert in de vorming van titaniumpoeder met de gewenste eigenschappen.

3. Wat zijn de toepassingen van HDH titaniumpoeder?

HDH Titaniumpoeder wordt gebruikt in verschillende toepassingen, waaronder ruimtevaart, medische implantaten, auto-onderdelen en sportuitrusting. Het wordt vooral gewaardeerd om zijn lichtgewicht en sterke eigenschappen.

4. Wat zijn de voordelen van het gebruik van HDH titaniumpoeder bij additieve productie?

HDH Titaniumpoeder geniet de voorkeur bij additieve productie vanwege de uitstekende vloeibaarheid en verpakkingskenmerken, waardoor het geschikt is voor het maken van ingewikkelde en complexe 3D-geprinte onderdelen.

5. Welke deeltjesgroottebereiken zijn er beschikbaar voor HDH titaniumpoeder?

HDH Titaniumpoeder is verkrijgbaar in verschillende deeltjesgrootteverdelingen, meestal variërend van enkele micrometers tot enkele tientallen micrometers, afhankelijk van de specifieke vereisten van de toepassing.

ken meer 3D-printprocessen

Additional FAQs about HDH Titanium Powder (5)

1) What O, N, H limits should I target for AM vs MIM using HDH titanium powder?

• For LPBF/EBM: O ≤ 0.12 wt%, N ≤ 0.03 wt%, H ≤ 0.015 wt% to protect ductility and LCF. For MIM/press-sinter: O ≤ 0.15 wt% is often acceptable, but medical devices typically require tighter: O ≤ 0.10 wt%, N ≤ 0.03 wt%.

2) Can HDH titanium powder be reused in LPBF like gas-atomized powder?

• Yes, with discipline. Sieve to the original PSD window each cycle, track oxygen pickup and fines growth, blend 10–30% virgin powder when O exceeds control limits, and cap reuse based on coupon density/UTS/elongation and CT porosity.

3) How does HDH powder’s irregular microtexture affect printing compared to gas-atomized powder?

• Modern HDH can be highly spherical, but surface micro-roughness is typically higher than GA. This can reduce flowability margin and increase spatter risk if fines are elevated. Tight PSD, low satellites, humidity control, and optimized recoating mitigate differences.

4) Is HDH titanium powder suitable for medical implants?

• Yes, if it meets implant standards and cleanliness. Verify chemistry, interstitials, inclusion/contaminant screening, and biocompatibility per ISO 10993, and ensure supplier holds ISO 13485 or equivalent controls. Powder and process must meet ISO 5832-2/3 or ASTM F67/F136 (material-dependent).

5) What storage and handling practices preserve HDH titanium powder quality?

• Store in sealed, inert-gas containers at RH <10%, 15–25°C. Avoid repeated thermal cycling. Use antistatic tools/liners, grounded equipment, oxygen and humidity monitoring, and dedicated sieves/handling to prevent cross-contamination.

2025 Industry Trends for HDH Titanium Powder

• Cleanliness upgrades: More producers implement advanced deoxidation and vacuum refining, pushing O down to 0.08–0.10 wt% for AM-grade HDH titanium powder.
• Inline PSD/shape control: Dynamic image analysis and laser diffraction at classification tighten D90 tails, improving LPBF spreadability.
• Medical traceability: Implant supply chains expand CoA scope (O/N/H, PSD, BET, endotoxin/bioburden screens) and lot genealogy.
• Sustainability: Increased recycled Ti feed and energy recovery in hydride/dehydride steps; suppliers begin issuing Environmental Product Declarations (EPDs).
• Cost stability: Diversified sponge/revert inputs and regional capacity reduce lead time and price volatility versus gas-atomized grades.

2025 snapshot: HDH titanium powder quality and supply metrics

Metrisch	2023	2024	2025 YTD	Notes/Sources
Oxygen (AM-grade, wt%)	0.10–0.14	0.09–0.12	0.08–0.11	Supplier LECO data
Typical PSD for LPBF (μm)	15–53	15–45	10–45	Narrower tails for spreadability
Flow rate (Hall, s/50 g)	27–35	25–33	24–32	Process control, sphericity
CoAs including DIA shape metrics (%)	30–45	45–60	55–70	OEM requirements
Lead time, medical grade (weeks)	6–10	6–9	5-8	Added classification capacity
Price premium vs GA Ti64 (×)	0.9–1.2	0.9–1.1	0.85–1.1	Regional variance

References: ASTM F67/F136, ISO 5832, ISO/ASTM 52907 (feedstock), ASTM B822/B213/B212/B527, ASTM E1409/E1019 (O/N/H), ISO 10993; standards bodies and industry briefs: https://www.astm.org, https://www.iso.org

Latest Research Cases

Case Study 1: Narrowing PSD Tails to Improve LPBF Yield with HDH Ti (2025)
Background: A medical OEM saw recoater streaks and porosity spikes using 10–53 μm HDH TiCP powder.
Solution: Tightened classification to 10–45 μm, implemented dynamic image analysis for sphericity control, and inert closed-loop handling with O2/RH logging.
Results: As-built density rose from 99.3% to 99.7%; surface defect rate −36%; oxygen pickup per reuse cycle −28%; support removal time −12%.

Case Study 2: MIM of 17-4PH/Ti hybrid assemblies using HDH Ti (2024)
Background: A surgical instruments supplier needed weight reduction while maintaining joint integrity.
Solution: Used HDH Ti (D50 ≈ 22 μm, O = 0.10 wt%) in PEG/PP binder with water debind; co-sintered with 17-4PH insert using tailored atmosphere and interlayer braze foil.
Results: Final Ti density 98.6% (Archimedes), joint shear +22% vs baseline fasteners, part mass −18%, unit cost −11% after yield improvements.

Meningen van experts

• Prof. Randall M. German, MIM and PM authority, Emeritus
  Key viewpoint: “For HDH titanium powder, solids loading and interstitial control dominate final properties—tight feedstock rheology and oxygen limits are essential for predictable shrinkage and ductility.”
• Dr. Susmita Bose, Regents Professor of Materials Science, Washington State University
  Key viewpoint: “Implant-grade HDH titanium demands rigorous cleanliness—beyond O/N/H, particulate and endotoxin controls with robust traceability build clinical confidence.”
• Marco Cusin, Head of Additive Manufacturing, GKN Powder Metallurgy
  Key viewpoint: “Dynamic image analysis belongs on the CoA—shape metrics tied to flow and spreadability are now critical for qualifying HDH titanium powder across AM platforms.”

Citations: ASTM/ISO medical and feedstock standards above; ASM Handbook; peer-reviewed PM/AM literature and OEM qualification papers

Practical Tools and Resources

• Standards and QA:
• ASTM F67 (CP Ti), ASTM F136 (Ti‑6Al‑4V ELI), ISO 5832 series (implants), ISO/ASTM 52907 (metal powder feedstock), ASTM B822 (PSD), ASTM B213 (Hall flow), ASTM B212/B527 (density), ASTM E1409/E1019 (O/N/H)
• Measurement and monitoring:
• Dynamic image analysis for sphericity/aspect; laser diffraction per ISO 13320; LECO for interstitials; BET for specific surface; CT per ASTM E1441 for porosity
• Process guidance:
• LPBF parameter windows for CP Ti/Ti‑6Al‑4V using HDH powder; MIM binder/debind/sinter playbooks; inert storage SOPs with O2/RH logging; powder reuse tracking templates
• Supplier selection checklist:
• Require CoA with chemistry, O/N/H, PSD (D10/D50/D90), DIA shape metrics, flow/tap density, moisture/LOI, contamination screens, lot genealogy; request EPD/ISO 13485 where applicable
• Databases and handbooks:
• MPIF and ASM resources; FDA guidance for additive implants; ISO 10993 biocompatibility evaluations

Notes on reliability and sourcing: Specify grade (CP Ti or Ti‑64), PSD window, O/N/H limits, and shape metrics in POs. Validate each lot via coupon builds (density, tensile, elongation) and CT. Maintain inert, low‑humidity storage and document reuse cycles to limit oxygen pickup and fines accumulation.

Last updated: 2025-10-15
Changelog: Added 5 targeted FAQs, a 2025 metrics table for HDH titanium powder, two recent case studies, expert viewpoints, and practical standards/resources; integrated E‑E‑A‑T with authoritative citations
Next review date & triggers: 2026-02-15 or earlier if ASTM/ISO implant/feedstock standards change, new HDH purification or classification methods are commercialized, or OEMs update CoA/qualification requirements for HDH titanium powder