Bolvormig Titaniumpoeder

Overzicht

Bolvormig titaniumpoeder is een vorm van titaniummetaalpoeder dat bewerkt is om een bolvormige morfologie te hebben. Het wordt gekenmerkt door zijn hoge bolvorm, glad oppervlak, gecontroleerde deeltjesgrootteverdeling en goede vloeibaarheid.

Enkele belangrijke eigenschappen en details van bolvormig titaniumpoeder zijn:

Soorten

• Zuiver titaniumpoeder
• Titaanlegeringspoeders (Ti-6Al-4V, Ti-6Al-7Nb, enz.)

Productie methodes

• Gasverneveling
• Plasma-roterend elektrodeproces (PREP)
• Elektrode-inductie smeltgasatomisatie (EIGA)

Deeltjesgroottebereik

• 15-45 micron
• 45-100 micron
• 106-250 micron

Typische toepassingen

• 3D-printpoeder
• Metaal spuitgieten
• Thermisch spuiten
• Productie van titanium onderdelen

Sleuteleigenschappen

• Hoge bolvorm (>90%)
• Gecontroleerde deeltjesgrootteverdeling
• Goede vloeibaarheid
• Hoge zuiverheid
• Lager oppervlak vergeleken met onregelmatige poeders

Types van Bolvormig Titaniumpoeder

Er zijn twee hoofdcategorieën sferisch titaniumpoeder op basis van samenstelling:

Tafel 1: Soorten bolvormig titaniumpoeder

Zuiver titaniumpoeder

Zuiver bolvormig titaniumpoeder bevat ten minste 99,5% titanium met maximale limieten voor het gehalte aan zuurstof en ijzer. Het heeft het hoogste titaangehalte vergeleken met titaanlegeringen.

Typische samenstelling:

• Titanium: minimaal 99,5%
• Zuurstof: maximaal 2000 ppm
• IJzer: maximaal 3000 ppm

Het biedt eigenschappen die dicht in de buurt komen van zuiver titaniummetaal - hoge sterkte, lage dichtheid, corrosiebestendigheid. Het wordt gebruikt als een hoge chemische zuiverheid nodig is.

Poeders van titaniumlegeringen

De meest voorkomende titaanlegeringspoeders zijn Ti-6Al-4V en Ti-6Al-7Nb met aluminium en vanadium of niobium toevoegingen. Andere legeringen worden ook geproduceerd met elementen als molybdeen, zirkonium en tin.

Voordelen van legeringen:

• Meer kracht
• Geschikt voor hogere temperaturen
• Verbeterde corrosieweerstand

Legeringspoeders breiden het toepassingsgebied uit tot meer dan alleen pure titaniumpoeders.

Productiemethoden voor bolvormig poeder

Verschillende gasverstuivingstechnieken worden commercieel gebruikt om bolvormig titaniumpoeder met gecontroleerde deeltjesgrootte te maken:

Tafel 2: Productieprocessen voor bolvormig titaniumpoeder

Typische geproduceerde maten

Gasatomisatie gebruikt inerte gasstralen met hoge snelheid, zoals argon of stikstof, om een gesmolten stroom titaniummetaal op te breken in fijne druppeltjes, die stollen tot poeder. Dit produceert bolvormige deeltjes met gladde oppervlakken als gevolg van oppervlaktespanningseffecten.

PREP en EIGA zijn varianten die meer controle, kleinere maatverdelingen en vormoptimalisatie bieden.

Specificaties

Bolvormig titaniumpoeder is verkrijgbaar in verschillende maaswijdtes, ingedeeld op basis van deeltjesdiameter. Gangbare maaswijdten zijn onder andere:

Tafel 3: Specificaties deeltjesgrootte

Andere parameters die worden gebruikt om poeders te specificeren:

• Sfericiteit: >90% geeft aan hoe bol de deeltjes zijn
• Dichtheid van de kraan: 2,2-3,5 g/cm3 geeft verpakkingsdichtheid aan
• Verhouding Hausner: <1,25 wijst op vloeibaarheid
• Schijnbare dichtheid: assortiment op basis van samenstelling
• Debiet: meting van massastroom door een trechter

Standaarden die gebruikt worden voor het specificeren van poeders zijn onder andere ASTM B819, ASTM F3049 en EN 10204/3.1.

Toepassingen van Bolvormig Titaniumpoeder

De gecontroleerde deeltjesgrootteverdeling en sferische morfologie biedt bepaalde voordelen die het gebruik van titaniumpoeder uitbreiden:

Tabel 4: Typische toepassingen van bolvormig titaniumpoeder

Het belangrijkste voordeel van bolvormig poeder is dat het de geautomatiseerde materiaalverwerking beter vergemakkelijkt dan onregelmatig poeder. Hierdoor kunnen titanium onderdelen bijna netvormig worden gemaakt.

Leveranciers en prijzen

Bolvormig titaniummetaalpoeder wordt verkocht door verschillende toonaangevende fabrikanten:

Tabel 5: Belangrijke leveranciers van bolvormig titaniumpoeder

Schatting van de prijs:

• Zuiver titanium: $50-100 per kg
• Titaanlegeringen: $70-150 per kg

De prijzen variëren op basis van de bestelde hoeveelheid, de poederkwaliteit, de grootte van de deeltjes en de vraag en het aanbod op de markt.

Voor- versus nadelen van bolvormig titaniumpoeder

Tabel 6: Vergelijking van voor- en nadelen

Terwijl bolvormig titaniumpoeder maakt een grotere procesflexibiliteit mogelijk, maar vereist ook voorzorgsmaatregelen tegen ontbranding of explosie. De kosten zijn hoger dan andere vormen zoals sponsfijn.

Veelgestelde vragen

Wat is de typische zuiverheidsgraad van bolvormig titaniumpoeder?

Voor zuivere titaniumpoeders is de zuiverheidsgraad 99,5% minimaal titaniumgehalte volgens ASTM-normen. Voor legeringen zoals Ti-6Al-4V is het titaangehalte meer dan 90% met specifieke bereiken voor andere elementen.

Welke afmetingen zijn het meest geschikt voor additive manufacturing?

Voor de meeste versmeltingsprocessen met titaanpoeder is de ideale deeltjesgrootte 45-100 micron. Kleinere afmetingen stromen slecht terwijl grotere afmetingen de resolutie beïnvloeden. Standaarden zoals ASTM F3049 geven specificaties.

Heeft de bolvorm invloed op de eigenschappen van geprinte onderdelen?

Ja, bolvormige deeltjes resulteren in prints met een hogere dichtheid en een betere binding tussen de deeltjes, wat leidt tot betere mechanische eigenschappen. Onderdelen kunnen eigenschappen bereiken die dichter bij bulktitanium liggen.

Wat is de typische productiecapaciteit voor bolvormig titaniumpoeder?

Toonaangevende fabrikanten van sferisch titaniumpoeder hebben capaciteiten die variëren van een paar honderd ton per jaar tot meer dan 2000 ton per jaar op dit moment. Verwacht wordt dat de capaciteit aanzienlijk zal toenemen om gelijke tred te houden met de groei in metaal-AM.

Hoe wordt de prijs van bolvormig titaniumpoeder bepaald?

De prijs is afhankelijk van de poedersamenstelling, het deeltjesgroottebereik, de productiemethode, het ordervolume en de marktomstandigheden. Kleinere maten (<45 μm) zijn doorgaans 20-30% hoger geprijsd dan grotere maten vanwege de moeilijkere verwerking en de grotere vraag.

Conclusie

Bolvormig titaniumpoeder heeft duidelijke voordelen ten opzichte van andere vormen van titaniumpoeder op het gebied van vloeibaarheid, verpakkingsdichtheid en herhaalbaarheid bij geautomatiseerde poederverwerking. Dit maakt de productie mogelijk van bijna netvormige componenten met superieure eigenschappen.

Verschillende gasverstuivingstechnieken maken de productie op maat mogelijk van titaanlegeringen en deeltjesgrootteverdelingen voor productiemethoden zoals 3D-printen van metaal, die afhankelijk zijn van poederbedfusietechnologie.

Ondanks de hogere prijzen zorgen de voordelen van sferische morfologie ervoor dat steeds meer industrieën titanium gaan gebruiken om de toepassingen van titaniummetaal verder uit te breiden dan de conventionele verwerking. De ontwikkelingen gaan door en verbeteren de grootteverdeling en de samenstelling van legeringen om de eigenschappen nog verder te verbeteren.

ken meer 3D-printprocessen