Распыляемый металлический порошок
Оглавление
Атомизированные металлические порошки относятся к металлическим материалам, таким как алюминий, титан, никель, железо или сплавы, которые были измельчены в мелкий сферический порошок в процессе распыления. Они отличаются высокой чистотой, постоянным размером частиц и морфологией порошка, идеально подходящей для таких промышленных применений, как литье металлов под давлением (MIM) и аддитивное производство.
В этом руководстве рассматриваются различные типы распыляемых металлических порошков, методы производства, основные свойства и характеристики, технические спецификации, ценовые оценки, сведения о поставщиках, а также плюсы, минусы и часто задаваемые вопросы при работе с точно разработанными распыляемыми металлическими порошками в 3D-печати, литье под давлением и других процессах изготовления.
Виды Распыляемый металлический порошок
Распространенные цветные металлы и сплавы, доступные в виде распыляемых сферических порошков, включают:
| Материал | Сплавы | Характеристики |
|---|---|---|
| Алюминий | 6061, 7075, 2024, 7050, | Легкий вес, умеренная прочность |
| Титан | Ti-6Al-4V, Ti 6Al-7Nb | Оптимизированное соотношение прочности и веса |
| Никель | Инконель 718, Инвар 36, Ковар | Варианты с термо/коррозионной стойкостью |
| Нержавеющая сталь | 316L, 430F, 17-4PH | Устойчивость к ржавчине, высокая твердость. |
| Медь | C11000, латунь, бронза | Высокая тепло- и электропроводность |
С помощью легирующих смесей можно регулировать свойства по коррозионной стойкости, твердости, прочности, пластичности, рабочей температуре и другим параметрам.
Методы производства
| Метод | Описание процесса | Размер и морфология частиц | Преимущества | Недостатки | Приложения |
|---|---|---|---|---|---|
| Распыление воды | Molten metal is forced through a nozzle at high pressure and broken up into fine droplets by a high-velocity water jet. The droplets rapidly solidify in contact with the cooling water to form a powder. | 5 μm – 2 mm; Irregular, often with dendritic structures | – Lowest cost among atomization methods – High production rate – Suitable for a wide range of metals | – Powder characteristics can be less uniform – Rougher surface finish on particles – Potential for oxidation due to water exposure | – Low-cost components – Bearings – Gears – Filters |
| Газовая атомизация | Molten metal is forced through a nozzle at high pressure into an inert gas environment (usually argon or nitrogen). The high-velocity gas stream breaks the metal stream into fine droplets that solidify rapidly due to the rapid cooling. | 10 μm – 1 mm; Smooth, spherical shapes | – Produces high-quality, spherical powders – Consistent particle size distribution – Minimal oxidation | – Higher cost compared to water atomization – Limited range of metals suitable for the process | – Additive manufacturing (3D printing) – High-performance components – Aerospace parts – Medical implants |
| Центробежное распыление | Molten metal is contained in a rapidly rotating mold. The centrifugal force throws the molten metal outward towards the periphery of the mold, where it breaks up into droplets due to the high shear forces. The droplets then solidify in a controlled atmosphere. | 10 μm – 150 μm; Generally spherical, but can have some irregular shapes | – Produces fine powders – Suitable for reactive metals – Minimal contamination | – Lower production rate compared to other methods – Can be a complex process to control | – Powders for metal injection molding (MIM) – Electronic components – Hardfacing materials |
| Плазменный вращающийся электродный процесс (PREP) | A consumable electrode (usually a rod or disk) is rotated at high speed and melted by a plasma torch. The centrifugal force throws the molten metal droplets outward, which rapidly solidify in an inert gas environment to form a powder. | 10 μm – 100 μm; Highly spherical and clean | – Produces high-purity, spherical powders – Excellent for reactive metals – Tight control over particle size distribution | – Very high cost – Limited production capacity | – High-performance aerospace components – Turbine blades – Medical implants |
Свойства распыленных металлических порошков
Преимущества этих металлических микросфер точной формы и размера:
| Недвижимость | Характеристики | Преимущества |
|---|---|---|
| Контролируемый размер частиц | Большая часть порошка в узком диапазоне 5-45 микрон | Оптимизированный поток и упаковка для равномерного спекания |
| Высокая сферичность | Шарики порошка имеют очень круглую форму с гладкой поверхностью | Улучшает конечную плотность и качество обработки поверхности |
| Последовательная химия | Точно рассчитанные сплавы в процессе производства | Надежные характеристики материала от партии к партии |
| Высокая чистота | Инертная обработка без загрязнения | Необходим для создания биосовместимых имплантатов и электроники |
| Модифицированные поверхности | Можно добавлять покрытия или смазки | Улучшает подачу порошка и снижает риск образования налета |
Эти порошки представляют собой идеальное сырье, сформированное с помощью передовых технологий производства, которые позволяют использовать новые технологии изготовления, меняющие промышленное производство во всех отраслях благодаря повышенной точности.
Применение Распыляемые металлические порошки
Основные области применения прецизионных сферических металлических порошков:
| Промышленность | Приложения | Преимущества |
|---|---|---|
| Аддитивное производство | 3D-печатные детали для аэрокосмической, автомобильной и медицинской промышленности | Превосходная текучесть благодаря механизмам распределения и повторного нанесения мелкодисперсного порошка |
| Литье металлов под давлением | Небольшие серии сложных деталей для беспилотников, роботов, турбин | Высокая чистота и постоянный химический состав обеспечивают надежную работу материала |
| Электронная упаковка | Цепи, датчики, разъемы | Спеченные пористые структуры способствуют миниатюризации и позволяют внедрять функциональные материалы |
| Термическое напыление | Защитные антикоррозийные покрытия для мостов, трубопроводов | Плотные покрытия с оптимизированной для склеивания морфологией частиц |
| Порошковая металлургия | Самосмазывающиеся подшипники, фильтры, магниты | Изготовление сетчатых и почти сетчатых форм упрощает производственные операции |
Прецизионная технология распыления порошков в сочетании со специальными технологическими знаниями открывает возможности для инновационного производства в этих ключевых отраслях.
Технические характеристики
| Стандарт | Определения | Общие ценности |
|---|---|---|
| ASTM B214 | Анализ сит для определения верхнего предельного содержания частиц | -325 меш = менее 45 микрон |
| ASTM B822 | Кажущаяся плотность г/см3 | Около 35-50% в виде рассыпчатой пудры |
| ASTM B964 | Скорость потока секунда/50 г | Диапазон 15 - 25 секунд |
| ASTM F3049 | Содержание химических включений максимальные пределы ppm | Fe 300 ppm, O 1500 ppm, N 100 ppm |
Международные спецификации помогают установить единые базовые показатели, определяющие приемлемое качество и чистоту материала для обеспечения надлежащих характеристик порошка на этапах загрузки и спекания в различных технологиях производства.
Поставщики и ценообразование
| Металл | Типовые применения | Reputable Suppliers (Global) | Price Range (USD per Kilogram) | Ключевые соображения |
|---|---|---|---|---|
| Алюминий (Al) | – Additive manufacturing – Thermal spraying – Metal injection molding (MIM) | – Höganäs AB (Sweden) – AP Powder Company (US) – AMETEK Inc. (US) | $1 – $10 | – Purity (affects conductivity and reactivity) – Particle size and distribution ( влияет (vliyaniyet) on flowability and packing density) – Surface morphology (affects performance in AM) |
| Титан (Ti) | – Aerospace parts (e.g., turbine blades) – Biomedical implants – High-performance sporting goods | – ATI (Allegheny Technologies Incorporated) (US) – BHP (Broken Hill Proprietory) (Australia) – POLEMA (Germany) | $50 – $300 | – Grade (commercially pure, alloyed) – Oxygen content (critical for some applications) – Minimum order quantity (MOQ) can be high |
| Никель (Ni) | – Electronic components (e.g., capacitors) – Catalysts – Battery electrodes | – AMI Metals (UK) – Sumitomo Metal Industries (Japan) – China Nonferrous Metal Mining Group (China) | $10 – $200 | – Chemical composition (presence of impurities) – Flowability (important for processing) – Country of origin (may impact lead times and regulations) |
| Железо (Fe) | – Powder metallurgy components (e.g., gears) – Welding consumables – Friction materials (e.g., brake pads) | – Hoeganaes AB (Sweden) – Höganäs Belgium NV (Belgium) – GKN Powder Metallurgy (Germany) | $1 – $5 | – Apparent density – Compressibility (affects final part properties) – Reduction of oxides (improves performance) |
| Кобальт (Co) | – Hardfacing alloys - Режущие инструменты – Magnetic components | – Höganäs AB (Sweden) – Hunan Shunkang Technology Co., Ltd. (China – Sandvik AB (Sweden) | $150 – $300 | – Particle size distribution ( влияет (vliyaniyet) on packing and sintering) – Sphericity ( влияет (vliyaniyet) on flowability) – Moisture content (can affect processing) |
| Медь (Cu) | – Electrical conductors – Heat sinks – Brazing alloys | – AMETEK Inc. (US) – Carpenter Technology Corporation (US) – JX Nippon Mining & Metals Corporation (Japan) | $5 – $20 | – Oxygen content (can affect conductivity) – Surface area ( влияет (vliyaniyet) on reactivity) – Morphology ( влияет (vliyaniyet) on packing density) |
Плюсы и минусы
| Плюсы | Cons |
|---|---|
| Превосходный морфологический контроль благодаря передовым методам производства | Потенциально высокие цены на материалы, особенно на сплавы, изготовленные по индивидуальному заказу |
| Открывает новые технологии изготовления деталей, такие как струйное нанесение связующего и аддитивная печать DED | Ограниченный объем производства по сравнению с традиционным производством металла, таким как литье и ковка |
| Упрощает операции по переработке благодаря высокой чистоте и текучести | Требуется опыт обращения и меры предосторожности для предотвращения риска окисления |
| Расширяет ассортимент сплавов, предназначенных для решения сложных задач | Нестабильность цепочки поставок: нишевые производители балансируют между небольшими партиями |
| Позволяет создавать сложные геометрические фигуры, невозможные при использовании субтрактивных технологий | Для достижения конечных свойств материала часто требуется последующая обработка |
Точный контроль над формой, размером, распределением и химическим составом порошка дает огромные преимущества, но при этом необходимо учитывать особенности обращения и обработки.
Ограничения и соображения
| Аспект | Ограничение/рассмотрение | Воздействие | Стратегии смягчения последствий |
|---|---|---|---|
| Характеристики частиц | Распределение частиц по размерам: Wide size distribution can lead to uneven packing density and affect final product properties. | Inconsistent material performance, potential for defects. | Utilize classification techniques to achieve a narrower size range. Optimize atomization parameters for better control. |
| Particle morphology: Irregular or non-spherical particles can hinder flowability and packing efficiency. | Reduced powder flowability, difficulties in achieving high packing density. | Implement shaping processes like gas atomization for more spherical shapes. Optimize atomization parameters to minimize particle fragmentation. | |
| Площадь поверхности: High surface area due to fine particles can increase reactivity and oxidation susceptibility. | Moisture absorption, reduced powder shelf life, potential for material degradation. | Maintain a dry, inert storage environment. Implement moisture control measures during handling. Consider using oxygen-getters in storage containers. | |
| Свойства материала | Окисление: Rapid cooling during atomization can trap oxides within the particles or form an oxide layer on the surface. | Reduced ductility, altered mechanical properties, potential for internal defects. | Utilize inert gas atomization to minimize oxygen exposure. Implement post-processing techniques like deoxidation to remove oxides. |
| Residual porosity: Internal voids within particles can impact strength and fatigue resistance. | Reduced mechanical performance, potential for crack initiation. | Optimize atomization parameters to minimize trapped gas. Utilize consolidation techniques like hot isostatic pressing (HIP) to close porosity. | |
| Микроструктура: Rapid solidification can result in non-equilibrium microstructures with potentially detrimental effects. | Reduced strength, toughness, and corrosion resistance. | Control cooling rates during atomization to promote desired microstructural features. Implement post-processing techniques like annealing to refine the microstructure. | |
| Handling and Processing | Текучесть: Poor flowability can hinder effective powder feeding in additive manufacturing processes. | Inconsistent powder deposition, potential for process disruptions. | Utilize flowability enhancers or lubricants. Optimize particle size and shape for better flow characteristics. |
| Безопасность: Fine metal powders can be flammable or explosive under certain conditions. | Risk of fire or explosion during handling and storage. | Implement proper handling procedures, including proper grounding and ventilation. Store powders in a safe location away from heat sources and ignition sources. | |
| Воздействие на окружающую среду: Production and handling of metal powders can generate dust and potential environmental contaminants. | Air and water pollution concerns. | Implement dust collection systems during atomization. Utilize closed-loop powder handling systems to minimize environmental impact. |
ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ
| Вопрос | Отвечать |
|---|---|
| В чем основное преимущество перед металлическим порошком, распыляемым водой? | Более точный контроль формы и распределения частиц по размерам |
| Какова типичная насыпная плотность? | В зависимости от сплава и размера частиц обычно составляет около 2-4 г/куб. см. |
| В чем измеряется скорость потока? | Сек/50 г дает представление о морфологическом течении порошка через оборудование |
| Какие методы определения размера частиц используются? | Лазерные дифракционные анализаторы размера частиц в жидких суспензиях |
| Как проверяется химия? | Методы ICP-OES или GDMS, используемые для подтверждения элементного состава |
| Имеет ли порошок неограниченный срок годности? | Обычно более 5 лет, если хранить в герметичной упаковке от кислорода/влаги, повторный тест через 2-3 года |
| Какая осторожность необходима при обращении? | Перчаточные боксы с инертной средой для титана, соответствующие СИЗ для других реактивных металлов |
| Каковы общие области применения? | В настоящее время ведущее место занимают MIM, струйное нанесение связующего и DED AM. |
Правильные процессы обработки и тестирования в сочетании с соответствующими требованиями заказчика будут способствовать дальнейшему внедрению технологии распыления при производстве металлических деталей.
Заключение
Передовые технологии, необходимые для массового производства точно разработанных металлических микросфер, открывают огромные возможности для производства в различных отраслях промышленности. Используя такие процессы, как газовое распыление, для контроля критических характеристик порошка, таких как распределение частиц по размерам, форма, чистота и химический состав, инженеры могут использовать все преимущества новых технологий, таких как аддитивное производство, для упрощения производственных процессов. А специализированные варианты сплавов расширяют возможности конструкции для работы в сложных условиях температуры, давления и едких веществ. В сочетании с уменьшением количества отходов по сравнению с процессами механической обработки и упрощением логистики за счет увеличения срока хранения металлических порошков инновационные компании только начинают использовать этот потенциал за счет увеличения инвестиций в НИОКР с учетом потребностей применения. Однако правильное обращение с реактивными элементарными порошками и соблюдение техники безопасности остаются обязательными. По мере того как аддитивное производство продолжает развиваться и переходит к полномасштабному сертифицированному производству в аэрокосмической отрасли, медицинской имплантации и автомобильной промышленности, ожидается, что технология точного распыления будет играть решающую роль в поставках сырья, что позволит ведущим производителям получить доступ к индивидуальным, квалифицированным сплавам.
Поделиться
MET3DP Technology Co., LTD - ведущий поставщик решений для аддитивного производства со штаб-квартирой в Циндао, Китай. Наша компания специализируется на производстве оборудования для 3D-печати и высокопроизводительных металлических порошков для промышленного применения.
Сделайте запрос, чтобы получить лучшую цену и индивидуальное решение для вашего бизнеса!
Похожие статьи
Spherical Duplex Stainless Steel Alloy Powder: The Best Material for Harsh Conditions
Читать далее "О компании Met3DP
Последние обновления
Наш продукт
CONTACT US
Есть вопросы? Отправьте нам сообщение прямо сейчас! После получения Вашего сообщения мы всей командой выполним Ваш запрос.
Получите информацию о Metal3DP
Брошюра о продукции
Получить последние продукты и прайс-лист
Металлические порошки для 3D-печати и аддитивного производства
КОМПАНИЯ
ПРОДУКТ
ИНФОРМАЦИЯ О КОНТАКТЕ
- Город Циндао, Шаньдун, Китай
- [email protected]
- [email protected]
- +86 19116340731