Wprowadzenie do rozpylanych proszków

Proszek atomizowany to rodzaj proszku metalu lub stopu wytwarzanego w procesie atomizacji, w którym stopiony metal zamienia się w drobne kropelki, które zestalają się w cząstki proszku. Ta metoda produkcji proszku pozwala na precyzyjną kontrolę właściwości proszku, takich jak rozmiar, kształt i skład cząstek.

Atomiproszki zed stały się ważnym materiałem w branżach takich jak motoryzacja, lotnictwo, medycyna, druk 3D i nie tylko, ze względu na ich unikalne właściwości i możliwości. Niniejszy artykuł zawiera kompleksowy przewodnik po rozpylonym proszku, w tym przegląd opcji składu, kluczowych właściwości, metod produkcji, zastosowań, specyfikacji, kryteriów wyboru, głównych światowych dostawców i często zadawanych pytań.

rozpylone proszki Skład

Rozpylony proszek może być wytwarzany z różnych metali i stopów o składzie dostosowanym do uzyskania pożądanej wydajności materiału. Powszechnie stosowane materiały bazowe do produkcji rozpylonego proszku obejmują:

Pierwiastki stopowe są dodawane w celu uzyskania zwiększonej wytrzymałości, twardości, odporności na zużycie, wydajności w wysokich temperaturach i innych docelowych właściwości materiału w końcowych rozpylonych cząstkach proszku.

Najpopularniejsze gatunki stopów stosowane do rozpylania proszków obejmują stale nierdzewne, stale narzędziowe, nadstopy niklu, stopy tytanu, stopy aluminium i stopy kobaltu. Konkretne nazwy stopów i znormalizowane składy zostały omówione w dalszej części specyfikacji.

Właściwości rozpylonego proszku

W porównaniu do konwencjonalnych proszków metalowych, proszki rozpylane oferują najwyższą jakość dzięki precyzyjnej kontroli produkcji nad krytycznymi właściwościami cząstek:

Te ulepszone właściwości proszku bezpośrednio przekładają się na korzyści w zakresie jakości i spójności końcowej części podczas korzystania z druku 3D opartego na atomizacji metalu lub procesów kształtowania metalurgii proszków:

• Ulepszone właściwości mechaniczne - Wyższa gęstość i zoptymalizowany skład chemiczny stopu
• Zwiększona precyzja - Stały rozmiar cząstek ułatwia równomierne rozprowadzanie warstwy
• Zmniejszona porowatość - Sferyczna morfologia pakuje lepiej z mniejszą ilością pustych przestrzeni
• Doskonałe wykończenie powierzchni - Bardziej równomierny rozkład proszku, mniej zanieczyszczeń
• Lepsza dokładność wymiarowa - Stały skurcz i zniekształcenia

Wykorzystując precyzyjną kontrolę nad produkcją proszku, atomizacja zapewnia znaczną przewagę nad mniej kontrolowanymi odpowiednikami, takimi jak proszki rozpylane gazowo, plazmowo, elektrolitycznie i gąbczaste, gdy liczy się wydajność.

Metody produkcji rozpylonego proszku

Istnieją dwie podstawowe techniki produkcji rozpylonych proszków metali i stopów przy użyciu specjalistycznego sprzętu:

Proces rozpylania gazu

Gaz obojętny, taki jak azot lub argon, jest używany do przekształcania cienkiego strumienia stopionego metalu w drobno rozproszone kropelki. Gdy krople stygną i przemieszczają się w komorze wieży, zestalają się w kuliste cząstki proszku zebrane na dnie. Jest to najbardziej powszechna metoda atomizacji pozwalająca na uzyskanie opłacalnych ilości komercyjnych.

Typowa charakterystyka proszku rozpylanego gazowo:

• Rozmiary cząstek między ~20-150 mikronów
• Sferyczność średniego kształtu cząstek
• Umiarkowane szybkości chłodzenia zmieniają strukturę ziarna stopu
• Wielkość partii powyżej 100 kg

Proces atomizacji wody

Przy użyciu strumieni wody pod wysokim ciśnieniem, strumień stopionego metalu jest rozbijany na drobne kropelki, które po zetknięciu szybko gasną w cząstki stałe. Metoda ta pozwala uzyskać najbardziej kulistą morfologię proszku, ale jest droższa.

Typowa charakterystyka proszku rozpylanego wodą:

• Rozmiary cząstek między ~10-100 mikronów
• Bardzo kulisty kształt cząstek
• Szybsze chłodzenie zmienia metalurgię i poprawia konsystencję stopu
• Niższa wielkość produkcji na partię

Pod względem możliwości, atomizacja gazowa wyróżnia się w przypadku dużych objętości, podczas gdy atomizacja wodna zapewnia wyższą jakość pomimo wyższych kosztów. Zakres wielkości cząstek również przesuwa się niżej w przypadku atomizacji wodnej, umożliwiając drukowanie w łożu proszkowym o drobniejszej rozdzielczości.

Zastosowania rozpylonego proszku

Dzięki lepszej konsystencji i możliwym właściwościom, rozpylane proszki są wykorzystywane w głównych metodach produkcji o wysokiej wydajności:

W szczególności dla dodatków metalowych, rozpylane proszki spełniają rygorystyczne wymagania w zakresie rozprowadzania proszku, stapiania cząstek, spójności metalurgicznej i wydajności mechanicznej końcowej części. Wiodący dostawcy proszków ściśle współpracują z producentami OEM drukarek 3D, aby dostosować stopy i właściwości cząstek specjalnie do potrzeb drukowania.

Specyfikacja rozpylonego proszku

Proszki rozpylane do użytku komercyjnego muszą spełniać normy certyfikacji w zakresie składu chemicznego, rozkładu wielkości cząstek, kształtu i charakterystyki przepływu. Kluczowe specyfikacje proszków obejmują:

Te testy charakterystyki proszku zapewniają spójność między partiami i pomagają w ilościowym określeniu przetwarzalności. Możliwe są niestandardowe specyfikacje dla atrybutów takich jak rozkład wielkości cząstek i docelowe składy chemiczne stopów.

Powszechnie standaryzowane gatunki stopów stosowane do rozpylanych proszków obejmują:

Stale nierdzewne

• 316L, 304L, 17-4PH, 420

Stale narzędziowe

• H13, M2, M4

Nadstopy:

• Inconel 625, 718, MP1

Stopy tytanu:

• Ti6Al4V

Stopy aluminium

• AlSi10Mg

Chrom kobaltowy

• CoCrMo

Dostępne są również specjalne warianty rozpylanego proszku, takie jak rozpylane plazmowo nadstopy niklu i stopy tytanu o bardzo drobnych cząstkach o wielkości do 15 mikronów, przeznaczone do wymagających zastosowań, takich jak maszyny turbinowe i implanty medyczne.

Kryteria wyboru rozpylonego proszku

Wybór odpowiedniego rozpylonego proszku zależy od wymagań procesu produkcyjnego i pożądanych właściwości końcowej części:

Wybór obejmuje dopasowanie zakresów wielkości proszku i frakcji do optymalnych specyfikacji sprzętu, a także uwzględnienie czynników wpływających na końcową jakość części, takich jak zanieczyszczenia, rozprzestrzenianie się, płynność stopu, mikrostruktury i inne.

Globalni dostawcy rozpylonego proszku

Wiodący międzynarodowi dostawcy znani z wysokiej jakości proszków stopów metali atomizowanych gazem i wodą to m.in:

Ci wiodący producenci proszków metali oferują szeroki wybór materiałów, w tym stale nierdzewne, stale niskostopowe, stale narzędziowe, nadstopy i stopy aluminium dostosowane do potrzeb produkcji przemysłowej. Dostępne są zarówno stopy magazynowe, jak i niestandardowe usługi opracowywania stopów.

Oprócz dużych korporacji, specjalistyczne biura usług druku 3D z metali i producenci kontraktowi również produkują niszowe gatunki stopów precyzyjnie dostrojone do wydajności drukowania. Ceny różnią się w zależności od wielkości zakupów, egzotycznych kompozycji wykraczających poza standardowe gatunki i dodatkowych wymagań dotyczących charakterystyki proszku.

Najczęściej zadawane pytania

Jaka jest różnica między proszkami rozpylanymi za pomocą gazu i wody?

• Atomizacja gazowa jest bardziej opłacalna, oferuje większe objętości i umiarkowane kształty cząstek. Atomizacja wodna zapewnia lepszą sferyczność proszku i szybkość chłodzenia pomimo wyższej ceny.

Jakie są zalety rozpylonego proszku w porównaniu z innymi metodami produkcji proszków metali?

• Kluczowymi zaletami są precyzyjne właściwości cząstek, takie jak kontrola rozmiaru, spójność kształtu, jednorodność stopu i czystość, co pomaga w produkcji i wydajności.

Czym jest atomizacja plazmowa i jak wypada w porównaniu?

• Atomizacja plazmowa wykorzystuje gorący, zjonizowany gaz, zapewniając dokładniejszą kontrolę i mniejsze rozmiary cząstek. Wydajność jest jednak niższa, a koszt znacznie wyższy w porównaniu ze standardową atomizacją gazową.

Jaki jest wpływ rozkładu wielkości cząstek rozpylonego proszku?

• Ściślejsza dystrybucja poprawia gęstość złoża proszku i zapewnia spójne topienie. Ale pewna frakcja drobnych cząstek pomaga również w drukowaniu. Optymalne mieszanki są dostosowane do konkretnych ustawień drukarki.

Jak określić, czy dana aplikacja wymaga proszków atomizowanych gazem czy wodą?

• Wymagania dotyczące dokładności, wykończenia powierzchni, konsystencji stopu i właściwości komponentów decydują o wyborze. W przypadku większości zastosowań, proszek o umiarkowanej atomizacji gazowej zapewnia wystarczającą wydajność przy lepszej ekonomice.

Jaki jest typowy czas realizacji zakupu niestandardowych proszków atomizowanych?

• Niestandardowe proszki rozpylane gazowo potrzebują ~8-12 tygodni przy zamówieniach powyżej 1000 kg. Małe partie ~100 kg specjalistycznych stopów mogą być dostarczone w ciągu 4-6 tygodni.

Jak wrażliwe są ceny rozpylonego proszku na koszty surowców?

• Ceny podstawowych pierwiastków stopowych stanowią 40-60% całkowitych kosztów proszku dla popularnych gatunków stali nierdzewnej i narzędziowej. Bardziej wyspecjalizowane nadstopy są mniej zmienne.

Jaki jest typowy okres przechowywania zamkniętych proszków atomizowanych?

• W pojemnikach oczyszczonych azotem, przechowywanych w chłodnym i suchym miejscu, proszki atomizowane gazem wytrzymują ponad 1 rok, podczas gdy proszki atomizowane wodą pozostają stabilne przez około 6 miesięcy przed ponowną kalibracją.

Atomizowane proszki wytwarzane w specjalistycznych procesach atomizacji gazowej lub wodnej oferują przełomową spójność materiału i wydajności dla dodatków do metali, metalurgii proszków, natryskiwania cieplnego i innych technologii produkcji opartych na proszkach o rygorystycznych wymaganiach dotyczących składu chemicznego i charakterystyki cząstek.

poznaj więcej procesów druku 3D