Specjalistyczne proszki metali odnoszą się do metali, które zostały przetworzone do postaci drobnych cząstek w celu wykorzystania w zaawansowanych technikach produkcyjnych. Wykazują one unikalne właściwości, które sprawiają, że nadają się do specjalistycznych zastosowań w różnych branżach, takich jak lotnictwo, medycyna, elektronika i inne.

Niniejszy artykuł zawiera kompleksowy przegląd różnych rodzajów proszków metali specjalnych, ich składu i właściwości, zastosowań, specyfikacji i gatunków, dostawców, cen oraz zalet i ograniczeń.

Rodzaje proszków metali specjalnych

Istnieje wiele kategorii i odmian proszków metali specjalnych stosowanych w różnych technologiach. Niektóre z głównych typów obejmują:

Zalety metalurgii proszków

Skład i charakterystyka

Specjalistyczne proszki metali może zawierać różne pierwiastki stopowe w celu uzyskania pożądanych właściwości. Poniżej przedstawiono niektóre typowe składy i właściwości:

Konkretny udział procentowy każdego pierwiastka może być zmieniany w celu wytworzenia proszków o nieco innych właściwościach dla zamierzonych zastosowań. Bardziej egzotyczne stopy specjalne są również możliwe dzięki mieszaniu wielu metali.

Charakterystyka cząsteczek

Oprócz składu, na wydajność wpływają również właściwości proszku, takie jak kształt cząstek, rozkład wielkości, płynność i czystość.

• Kształt cząsteczki - Sferyczne, nieregularne, mieszane. Określa gęstość upakowania i zachowanie podczas spiekania.
• Rozkład wielkości - Zakres i rozkład rozmiarów. Wpływa na zagęszczenie i właściwości.
• Płynność - Kluczowe znaczenie dla precyzji dozowania w AM. Poprawiona przez sferyczność i jednorodność rozmiaru.
• Czystość - Zawartość tlenu/azotu wpływa na jakość. Wyższa jest lepsza.

Producenci ściśle kontrolują te atrybuty proszku, aby zagwarantować spójność między partiami.

Zastosowania proszków metali specjalnych

Unikalne zalety proszków metali specjalnych sprawiają, że nadają się one do niszowych zastosowań, w których tradycyjne produkty metalowe nie sprawdzają się. Niektóre przykłady obejmują:

Inne powszechne zastosowania to sprzęt do przetwarzania chemicznego, artykuły sportowe, komponenty zegarmistrzowskie itp. Wykorzystanie to stale rośnie wraz z szerszym zastosowaniem produkcji addytywnej.

Klasy i specyfikacje

Podobnie jak konwencjonalne metale, gatunki metalurgii proszków są standaryzowane przez profesjonalne organizacje, aby zapewnić stałą jakość i wydajność. Niektóre kluczowe standardy obejmują:

W ramach każdego standardu materiały są oznaczone unikalnymi kodami do identyfikacji. Dodatkowo, specyfikacje związane z limitami składu, charakterystyką proszku, pobieraniem próbek, testowaniem itp. są dostarczane w celu regulacji jakości.

Certyfikaty zgodności chemicznej i raporty z testów są dostarczane przez renomowanych producentów w celu potwierdzenia zgodności z zakupioną specyfikacją. Niestandardowe klasy poza standardami są również możliwe dla aplikacji zastrzeżonych.

Dostawcy i ceny

Istnieje wielu wiodących światowych dostawców dostarczających proszki metali specjalnych do zastosowań komercyjnych:

Ceny różnią się znacznie w zależności od złożoności stopu, wielkości zamówienia, właściwości proszku i standardów jakości. Ogólnie rzecz biorąc, kuliste proszki o kontrolowanym rozkładzie wielkości zapewniają wyższe ceny.

Porównanie materiałów

Nie ma uniwersalnie najlepszego stopu specjalnego - istnieją specyficzne kompromisy między różnymi opcjami metali proszkowych:

Kluczowe wnioski:

• Stopy niklu oferują najlepsze wszechstronne właściwości, ale są drogie
• Stopy tytanu charakteryzują się znakomitym stosunkiem wytrzymałości do masy, ale mogą być mało plastyczne
• Metale ogniotrwałe wytrzymują ekstremalne temperatury, ale są mniej odporne na korozję
• Prawidłowy wybór zależy od krytycznych potrzeb w zakresie wydajności aplikacji

Zalety metalurgii proszków

Niektóre godne uwagi korzyści specjalistyczne proszki metali:

Wyższa czystość - Szybkie krzepnięcie w procesie atomizacji pozwala uzyskać wyższą czystość w porównaniu z konwencjonalnymi metalami odlewanymi/kutymi. Rozszerza to zakres możliwych zastosowań i zakresów operacyjnych.

Atrybuty precyzji - Stała charakterystyka proszku umożliwia powtarzalną produkcję, ściślejsze tolerancje i kontrolę jakości krytycznych komponentów, takich jak turbiny lotnicze i implanty medyczne.

Złożone geometrie - Specjalistyczne proszki umożliwiają produkcję topologicznie zoptymalizowanych, lekkich lub porowatych komponentów, co jest niemożliwe przy użyciu technik subtraktywnych.

Możliwość dostosowania - Skład chemiczny stopu i właściwości proszku można dostosować do konkretnych potrzeb w zakresie właściwości mechanicznych, fizycznych lub biologicznych.

Zrównoważony rozwój - Techniki addytywne charakteryzują się niższym współczynnikiem zakupu do lotu i zużywają mniej materiału niż obróbka z zapasów masowych. Wspiera to bardziej ekologiczną produkcję.

Wyzwania związane z metalurgią proszków

FAQ

Ta sekcja FAQ zawiera odpowiedzi na najczęściej zadawane pytania dotyczące metalurgii proszków:

Jakie są obecnie najczęściej stosowane proszki metali specjalnych?

Stopy tytanu, superstopy na bazie niklu, stopy kobaltowo-chromowe i stale narzędziowe stanowią większość popytu. Główne zastosowania to silniki lotnicze, implanty zastępujące stawy, narzędzia motoryzacyjne / przemysłowe oraz stale narzędziowe do form i matryc.

Jakich metod można użyć do produkcji proszków metali specjalnych?

Powszechne komercyjne techniki produkcji obejmują atomizację gazową, atomizację plazmową, elektrolizę i rozkład karbonylowy. Każda z nich ma względne zalety - atomizacja gazowa oferuje najlepsze połączenie kosztów i spójnego rozmiaru/kształtu proszku.

Jak charakteryzowane są proszki metali?

Typowe badane cechy to rozkład wielkości cząstek, morfologia, szybkość przepływu, gęstość, skład chemiczny, mikrostruktura i poziomy zanieczyszczeń. Wpływają one na przydatność do procesów AM i końcowe właściwości części.

Do jakiego zakresu rozmiarów należą specjalne proszki do AM?

Zdecydowana większość proszków mieści się w przedziale od 10 mikronów do 100 mikronów. Drobniejsze cząstki mogą się zapalić lub być niebezpieczne w obsłudze, podczas gdy większe cząstki negatywnie wpływają na rozdzielczość, gęstość i wykończenie powierzchni.

Co to jest specjalny stop rozpylany w gazie obojętnym?

Odnosi się do wysokowydajnego proszku wytwarzanego przez rozpylanie strumienia stopionego metalu przy użyciu gazu obojętnego, takiego jak argon lub azot, aby uniknąć zanieczyszczenia. Jest to preferowana metoda produkcji stopów reaktywnych.

W jaki sposób części są przetwarzane po AM?

Typowa obróbka końcowa obejmuje HIP (prasowanie izostatyczne na gorąco), obróbkę cieplną, prasowanie izostatyczne na gorąco (HIP), wykańczanie powierzchni, powlekanie i końcową kontrolę/testowanie w celu spełnienia wymagań aplikacji.

poznaj więcej procesów druku 3D