Zuiver titaniumpoeder

Overzicht van Zuiver titaniumpoeder

Zuiver titaniumpoeder is een fijn verdeelde vorm van titaniummetaal, meestal met een deeltjesgrootte van 10 tot 150 micron. Het heeft een hoge zuiverheidsgraad van 99,5% of hoger. Dankzij de inherente eigenschappen van sterkte, licht gewicht, corrosiebestendigheid en biocompatibiliteit heeft puur titaanpoeder diverse commerciële en industriële toepassingen.

Enkele belangrijke eigenschappen van zuiver titaniumpoeder:

Kenmerken	Details
Chemische formule	Ti
Zuiverheidsniveaus	99,5%, 99,6%, 99,9% Ti
Deeltjesgroottebereik	10 μm tot 150 μm
Vorm	Bolvormig, onregelmatig, hoekig
Productieproces	Gasverneveling, plasmaverneveling
Leveringsformulieren	Poeders, korrels, pasta

Enkele opmerkelijke voordelen van zuiver titaanpoeder zijn de hoge sterkte-gewichtsverhouding, uitzonderlijke corrosiebestendigheid, biocompatibiliteit, bestand tegen extreme temperaturen, niet-toxisch en niet-magnetisch.

Nadelen zijn echter de hoge kosten in vergelijking met concurrerende materialen en moeilijkheden bij de bewerking vanwege de inherente hardheid.

Samenstelling van zuiver titaniumpoeder

Zoals de naam al doet vermoeden, bevat commercieel zuiver titaanpoeder (CP) alleen titanium als het belangrijkste element met slechts kleine sporen van andere elementen zoals zuurstof, koolstof, stikstof en ijzer. Per definitie moet het volgens de ASTM-normen een minimaal titaangehalte van meer dan 99,5% hebben om de aanduiding "commercieel zuiver" te krijgen.

Element	Samenstelling bereik
Titaan (Ti)	99,5% min
Zuurstof (O)	Tot 0,40%
Stikstof (N)	Tot 0,03%
Koolstof (C)	Tot 0,08%
Ijzer (Fe)	Tot 0,20%
Andere metalen (totaal)	Tot 0,4%

De hoge zuiverheidsgraad resulteert in de inherente eigenschappen van titanium zoals hoge corrosiebestendigheid, sterkte/dichtheidsverhouding, vermoeiingsgrens en biologische compatibiliteit die het ideaal maken voor geavanceerde toepassingen.

Belangrijkste eigenschappen van zuiver titaniumpoeder

De unieke combinatie van fysische, chemische, elektrische, thermische en biologische eigenschappen van titaanpoeder van hoge zuiverheid vloeit voort uit de elektronenconfiguratie en maakt het zeer geschikt voor nichetoepassingen in de ruimtevaart, medische implantaten en geavanceerde technische domeinen.

Eigendom	Waarde
Dikte	4,5 g/cm3
Smeltpunt	1668 °C
Warmtegeleiding	7-16 W/mK
Specifieke sterkte	108 kN-m/kg
Treksterkte	240-550 MPa
Corrosieweerstand	Uitstekend
Bio-compatibiliteit	Uitstekend
Elektrische weerstand	420-680 Ω.m
Niet-giftig	Ja
Niet-magnetisme	Ja

De hoge zuiverheidsgraad resulteert in de inherente eigenschappen van titanium zoals hoge corrosiebestendigheid, sterkte/dichtheidsverhouding, vermoeiingsgrens en biologische compatibiliteit die het ideaal maken voor geavanceerde toepassingen.

In deeltjesvorm als poeder behoudt titanium zijn belangrijkste eigenschappen. De verdeling van de deeltjesgrootte en de poedermorfologie beïnvloeden de uiteindelijke eigenschappen van een onderdeel of component dat uit het poeder is vervaardigd.

Toepassingen van zuiver titaniumpoeder

Dankzij de veelzijdige materiaaleigenschappen wordt titaanpoeder met hoge zuiverheidsgraad gebruikt in veel kritische industrieën, van luchtvaartonderdelen tot medische implantaten en van auto-onderdelen tot energietoepassingen.

Enkele belangrijke toepassingsgebieden:

Industrie	Toepassingen
Lucht- en ruimtevaart	Motoronderdelen, ruimtevaartuigonderdelen
Medisch	Orthopedische en tandheelkundige implantaten, chirurgische instrumenten
Chemisch	Corrosiebestendige apparatuur, reactoren, warmtewisselaars
Stroomopwekking	Stoomturbinebladen, warmtewisselaars van vloeibaar metaal
Automobiel	Kleppen, drijfstangen, veren, bevestigingsmiddelen
Klant	Sportuitrusting, brilmonturen, horloges
Opkomende gebieden	Additieve productie, batterijen, ontzilting van zeewater

Dankzij de biocompatibiliteit en corrosiebestendigheid kan titaanpoeder 3D-geprint worden tot poreuze structuren die ideaal zijn voor medische implantaten die integreren met het lichaam. Het lichte gewicht en de hoge bedrijfstemperatuur maken titanium aantrekkelijk voor onderdelen van vliegtuigmotoren en andere structuren.

Wereldwijd is het biomedische segment goed voor meer dan 37% van het titaniumpoederverbruik, gevolgd door de luchtvaart met een aandeel van 26%. De additive manufacturing sector zal waarschijnlijk de hoogste groei vertonen met meer dan 20% CAGR in het komende decennium, wat de vraag naar titaniumpoeder zal stimuleren.

Specificaties van Zuiver titaniumpoeder

Commercieel zuiver titaanpoeder is verkrijgbaar in gestandaardiseerde specificaties per graad gedefinieerd door ASTM International en andere regelgevende instanties. De kwaliteiten zijn gebaseerd op zuiverheidsniveaus van graad 1 met een minimaal Ti gehalte van 99,5% tot graad 4 met 99,5% Ti. Hogere kwaliteiten hebben betere mechanische eigenschappen.

Cijfer	Minimaal Ti gehalte (%)	Belangrijkste onzuiverheden
Rang 1	99.5%	O, Fe
Rang 2	99.5%	O, C, Fe
Rang 3	99.5%	O, N, C
Rang 4	99.5%	O, C, N, Fe

Deeltjesgrootteverdeling

De deeltjesgrootte en -distributie is een belangrijke eigenschap die van invloed is op de geschiktheid voor toepassingen, de stroombaarheid van poeder, de dichtheid van het uiteindelijke onderdeel en andere eigenschappen.

Titanium poederdeeltjes worden gesorteerd door standaard testzeven, aangeduid in micron of maasgetal. Veel voorkomende deeltjesgrootteverdelingen zijn:

Maatbereik	Attributen	Toepassingen
10 tot 45 micron	- Hogere tapdichtheid - Verbeterde poederstroom	Additieve productie, spuitgieten van metaal
45 tot 106 micron	- Matige poederstroom	Geperste en gesinterde onderdelen, MIM
106 tot 150 micron	- Lagere kosten - Hogere productiviteit	Niet-kritische toepassingen

Fijnere deeltjes bieden een betere verdichting, terwijl grover poeder geschikt is voor toepassingen met een hoge verwerkingscapaciteit. Aangepaste deeltjesgrootteverdelingen op maat van het eindgebruik kunnen worden gemaakt via procesbesturing.

Morfologie en vorm

De morfologie en vorm van individuele poederdeeltjes beïnvloedt de uiteindelijke eigenschappen. Bolvormige poeders bieden een betere vloeibaarheid en verpakkingsdichtheid in vergelijking met onregelmatige vormen. Verschillende productietechnieken leveren verschillende morfologieën op:

• Gasvernevelde poeders hebben bolvormige deeltjes met een glad oppervlak en een hogere zuiverheid.
• Plasmavernevelde poederdeeltjes zijn onregelmatiger en poreuzer met een bredere grootteverdeling
• Hydride-dehydride proces creëert hoekige, onregelmatige deeltjes

Fabrikanten leveren afbeeldingen van deeltjesvormen en oppervlaktemorfologie. Klanten kunnen monsters aanvragen om de vorm en deeltjeskenmerken te analyseren op basis van hun toepassingsbehoeften. Een goed gecontroleerde deeltjesmorfologie verbetert de uiteindelijke kwaliteit van de deeltjes.

Wereldwijde leveranciers

Titaanpoeder van hoge zuiverheid wordt geproduceerd door een beperkt aantal fabrikanten vanwege het zeer technische en energie-intensieve productieproces. De belangrijkste wereldwijde leveranciers zijn:

Bedrijf	Land
Geavanceerde poeders en coatings	VS
AP&C Canada	Canada
ATI-poedermetalen	VS
Timmerman technologie	VS
OSAKA Titanium	Japan
Toho Titanium	Japan

Verschillende Indiase fabrikanten produceren ook CP titaniumpoeder voor de binnenlandse markt. Er worden verwerkingsdiensten op maat aangeboden waarbij door de klant aangeleverde titanium ingots en schroot worden omgezet in poeder.

Prijzen

Als speciaal metaalproduct heeft CP titaanpoeder een hogere prijs dan standaard metaalpoeders. De kosten zijn sterk afhankelijk van:

• Zuiverheidsgraden: Grade 1 poeder met 99,5% Ti basis is het duurst; Grade 4 poeder met hogere onzuiverheden is goedkoper.
• Verwerkingsmethode: Gasverneveld poeder is hoger geprijsd dan plasmaverneveld poeder
• Deeltjesgrootte en -verdeling: Fijnere poeders onder 45 micron zijn duurder dan poeders boven 106 micron.
• Aankoopvolume: Het kopen van volledige containerladingen maakt prijsonderhandelingen mogelijk

Cijfer	Prijsbereik
Rang 1	$70-$195 per kg
Rang 2	$45-$115 per kg
Rang 3	$40-$100 per kg

Prijzen variëren tussen wereldwijde leveranciers op basis van productiekosten, grondstofcontracten, energiekosten en lokale marktomstandigheden. Grote inkopers die grote volumes kunnen bestellen, krijgen meer onderhandelingsmacht over de prijzen.

Commercieel zuivere titaniumlegeringen vergelijken met titaniumlegeringen

Commercieel zuiver titaanpoeder verschilt van titaanlegeringen die andere metalen elementen bevatten zoals aluminium, vanadium en molybdeen om specifieke eigenschappen zoals sterkte en hardheid te verbeteren.

Attribuut	Commercieel zuiver poeder	Titaniumlegeringspoeder
Samenstelling	99,5%+ Ti	Ti + andere metalen zoals Al, V, Mo
Puurheid	Heel hoog	Gematigd
Kosten	Dure	Lage kosten
Kracht	Gematigd	Heel hoog
Hardheid	Laag	Hoog
Corrosieweerstand	Uitstekend	Goed
Biocompatibiliteit	Uitstekend	Gematigd
Toepassingen	Medisch, scheepvaart, warmtewisselaars	Lucht- en ruimtevaart, automobiel

CP titanium heeft een voorkeur voor langdurige geïmplanteerde medische apparatuur en zeewatertoepassingen waarbij biocompatibiliteit en corrosiegedrag van vitaal belang zijn, terwijl titaanlegeringen worden geselecteerd op basis van hun mechanische sterkte.

Voor- en nadelen van Zuiver titaniumpoeder

Puur titaniumpoeder levert veel prestatievoordelen op, maar heeft ook een paar nadelen, zoals hieronder wordt uitgelegd:

Voordelen

• Uitstekende sterkte-gewichtsverhouding
• Biocompatibel en niet-giftig
• Extreme weerstand tegen corrosie
• Bestand tegen hoge temperaturen
• Eenvoudig te legeren en eigenschappen aan te passen
• Niet-magnetisch

Nadelen

• Duur materiaal
• Reactief voor zuurstof bij hoge temperaturen
• Moeilijk machinaal te verwerken in bulkvorm
• Lage hardheid en slijtvastheid
• Afscherming met inert gas vereist tijdens verwerking
• Beperkte wereldwijde beschikbaarheid

Met een goed technisch ontwerp wegen de voordelen van titaanpoeder met een hoge zuiverheidsgraad op tegen de beperkingen voor gespecialiseerde toepassingen. Lopend onderzoek richt zich op verbeterde productiemethoden voor efficiëntie en kostenverlaging.

Vooruitzichten voor de zuiverheid Titanium poeder industrie

De wereldwijde markt voor commercieel zuiver titaniumpoeder vertegenwoordigde in 2022 een omzet van $800 miljoen. Dankzij de groei zal de omzet in 2030 naar verwachting $2,5 miljard bedragen, met een gezonde CAGR van 12,4% in dat decennium volgens onafhankelijk marktonderzoek.

De belangrijkste aspecten die de vraag zullen stimuleren zijn:

• Groeiende 3D printindustrie gebruikt titaniumpoeder voor luchtvaartonderdelen
• Toenemende penetratie van medische implantaten en hulpmiddelen van titanium
• Streng beleid voor ontziltingsinstallaties om titanium warmtewisselaars te gebruiken
• Ontwikkelingen in spuitgieten van metaal en poedermetallurgietechnieken
• De auto- en luchtvaartsector stapt over op lichtgewicht titanium onderdelen
• Nieuwe productinnovaties in consumentengoederen met titanium

Uitdagingen die de groei van de markt beperken zijn onder andere de hoge prijs van titanium in vergelijking met staal en aluminium, het onevenwicht tussen vraag en aanbod, het intensieve productieproces en de beschikbaarheid van concurrerende poeders zoals kobalt-chroomlegeringen.

Toonaangevende spelers investeren om hun productiemethoden te verbeteren, terwijl nieuwe leveranciers in China, India en Korea zullen proberen marktaandeel te veroveren. Op de lange termijn blijven analisten positief over de glanzende vooruitzichten voor producenten van zuiver titaniumpoeder in de komende tien jaar.

FAQ

Wat is zuiver titaniumpoeder?

Zuiver titaniumpoeder is een fijn verdeelde vorm van titaniummetaal. Het bestaat uit kleine deeltjes titanium met een hoge zuiverheid en wordt vaak gebruikt in verschillende industriële toepassingen.

Hoe wordt zuiver titaniumpoeder geproduceerd?

Zuiver titaniumpoeder wordt meestal geproduceerd door middel van een proces dat poedermetallurgie wordt genoemd. Bij deze methode worden titaniumspons of andere grondstoffen geatomiseerd of vermalen tot kleine deeltjes, die vervolgens worden gebruikt om het poeder te maken.

Wat zijn de eigenschappen van zuiver titaanpoeder?

Zuiver titaanpoeder staat bekend om zijn hoge corrosiebestendigheid, uitstekende verhouding sterkte/gewicht en biocompatibiliteit. Het is licht van gewicht, duurzaam en bestand tegen zware omgevingsomstandigheden.

Wat zijn de meest gebruikte toepassingen van zuiver titaniumpoeder?

Zuiver titaanpoeder wordt gebruikt in verschillende toepassingen, waaronder additive manufacturing (3D-printen), onderdelen voor de ruimtevaart, medische implantaten en auto-onderdelen. Het wordt ook gebruikt bij de productie van vuurwerk en pigmenten.

Is zuiver titaniumpoeder veilig voor menselijk gebruik?

Ja, zuiver titaniumpoeder wordt over het algemeen als veilig beschouwd voor gebruik in medische implantaten en tandheelkundige toepassingen vanwege de biocompatibiliteit. Het is hypoallergeen en reageert niet met het menselijk lichaam.

ken meer 3D-printprocessen