Сферические порошки: типы, характеристики, преимущества

Сферические порошки отличаются округлой морфологией частиц от частиц неправильной формы. В данном руководстве всесторонне рассматриваются типы сферических порошков, методы производства, характеристики, области применения, поставщики и преимущества/недостатки.

Обзор сферических порошков

Основные характеристики сферических порошков:

• Частицы имеют округлую морфологию
• Производится путем распыления газа или воды
• Более свободная текучесть по сравнению с неравномерными порошками
• Позволяет повысить плотность упаковки и плотность спекания
• Используется в аддитивном производстве и порошковой металлургии
• Изготавливаются из различных металлов, сплавов и керамики

Сферическая форма обеспечивает преимущества в обращении, консолидации и производительности.

Виды сферических порошков

К распространенным типам сферических порошков относятся:

• Металлические порошки - нержавеющая сталь, титан, алюминий, никелевые сплавы
• Порошки сплавов - инструментальных сталей, суперсплавов, сплавов железа
• Керамические порошки - глинозем, диоксид циркония, кремнезем
• Карбидные порошки - карбид вольфрама, карбид кремния
• Драгоценные металлы - золото, платина, серебро

Как чистые металлы, так и сплавы выпускаются в сферической форме.

Методы производства

Два основных метода производят сферические порошки:

Газовая атомизация

• Поток металла, расплавленный индукционным, плазменным или электронным пучком
• Инертный газ высокого давления (N2, Ar) расщепляет поток на капли
• Капли застывают в сферические частицы
• Получение плотного гранулометрического состава

Распыление воды

• Струя расплавленного металла воздействует на струю воды
• Металл распадается на сферические капли
• Более нестандартные формы, чем при газовом распылении
• Более широкое распределение частиц
• Более низкая стоимость по сравнению с газовым распылением

Газовое распыление предпочтительно для критических применений, требующих однородности.

Характеристики

Сферические порошки обеспечивают:

• Улучшенная текучесть за счет округлости и гладкости поверхности
• Более высокая плотность упаковки по сравнению с неравномерными порошками
• Более равномерное плавление частиц, приводящее к лучшему уплотнению
• Изотропная усадка при спекании
• Уменьшение внутренней пористости после уплотнения
• Позволяет получать более тонкие слои порошка при аддитивном производстве

Сферическая форма дает преимущества в управляемости и производительности.

Применение Сферические порошки

Общие области применения, использующие свойства сферических порошков:

• Аддитивное производство металлов - лучшее распределение порошка, плотные отпечатки
• Литье металлов под давлением - улучшает загрузку и расход порошка
• Термическое напыление - более равномерное расплавление частиц
• Порошковая металлургия - более высокая плотность при меньшем давлении прессования
• Порошковая окраска - улучшение флюидизации и качества поверхности
• Электроника - сферические проводящие порошки для контактов, схем

Сферические порошки улучшают технологические процессы, связанные с течением и плавлением порошка.

Технические характеристики

Основные характеристики сферического порошка:

• Химия - допуск по составу
• Размер частиц - статистика распределения
• Морфология - округлость, гладкость
• Кажущаяся плотность и плотность отвода
• Расход через стандартное отверстие
• Удельная площадь поверхности - метод БЭТ
• Примеси - ограничения по газообразным/металлическим примесям

Стандарты включают в себя ISO, ASTM, ASME и отраслевые стандарты.

Поставщики

Ведущие мировые поставщики сферических порошков:

• Sandvik Osprey - широчайший ассортимент сферических порошков
• Carpenter Additive - Широкий выбор сплавов, распыляемых газом
• AP&C - Специализируется на производстве сферических титановых и никелевых сплавов
• Erasteel - сферические порошки для термического напыления и MIM
• Linde Gas - производитель технологий распыления и металлических порошков
• Ampal Inc. - Сферические порошки титана, алюминия и других сплавов

Надежные поставщики обеспечивают надежное качество и стабильность.

Анализ затрат

Сферические порошки требуют больших затрат, чем порошки неправильной формы:

• Оборудование для распыления газа имеет высокие капитальные затраты
• Необходимы дополнительные этапы обработки
• Потери выхода сырья из-за негабарита/недостатка порошка
• Более плотное просеивание позволяет получить большее количество вторичного сырья
• Требуется сырье более высокой чистоты
• Ценовая премия около 30-50% по сравнению с неравномерным порошком

Преимущества часто оправдывают более высокую цену.

Плюсы и минусы сферического порошка

Преимущества	Недостатки
Отличная текучесть	Дороже, чем нерегулярный порошок
Повышенная плотность упаковки	Ограниченный размерный ряд
Более равномерное плавление	Более контролируемое производство
Снижение пористости	Более низкая кажущаяся плотность
Лучшая распределяемость	Более высокий уровень примесей по сравнению с деформируемыми формами

Сферические порошки, несмотря на некоторые недостатки, обладают значительными преимуществами.

Сферические и несимметричные порошки

Параметр	Сферический порошок	Неравномерный порошок
Форма	Скругленный	Зазубренность, неровность
Текучесть	Отличный	Ярмарка
Плотность упаковки	Выше	Нижний
Разрешение печати	Острее	Беднее
Стоимость	Выше	Нижний
Доступность	Ограниченные сплавы	Наиболее распространенные сплавы

Оптимальный выбор зависит от требований приложения.

ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ

Для чего используется сферический порошок?

Сферические порошки идеально подходят для аддитивного производства, литья металлов под давлением, термического напыления и порошковой металлургии, где важна текучесть и плотная консолидация.

Почему сферический порошок стоит дороже?

Специализированное производство газового распыления и более жесткие технические требования приводят к увеличению стоимости сферического порошка по сравнению с порошком неправильной формы.

В чем заключается основное преимущество сферических порошков?

Основным преимуществом является улучшение текучести порошка при транспортировке и обработке, что позволяет повысить плотность упаковки и равномерность нанесения материала.

Какие металлы выпускаются в виде сферического порошка?

Обычно выбирают нержавеющую сталь, инструментальную сталь, титан, алюминий, никель, кобальтовые сплавы. Возможно применение специальных сплавов, но для этого может потребоваться индивидуальное изготовление.

В чем разница между распылением газа и воды?

Газовое распыление позволяет получить более сферические частицы и более плотное распределение, в то время как водяное распыление имеет более низкую стоимость, но менее равномерную форму порошка.

Сферические порошки обладают значительными преимуществами, оправдывающими их применение там, где это возможно по цене.

Заключение

Сферические порошки, полученные методом газового или водяного распыления, обеспечивают повышенную текучесть и плотность порошка, что очень важно для аддитивного производства, термического напыления, порошковой металлургии и литья под давлением. Их округлая морфология обеспечивает более высокую плотность упаковки и равномерное плавление. Хотя сферические частицы дороже порошков неправильной формы, они оптимизируют обработку и производительность критически важных компонентов в аэрокосмической, медицинской, автомобильной и промышленной отраслях. Постоянное совершенствование технологии распыления в сочетании с ростом производства на основе порошков будет способствовать развитию и внедрению высококачественных сферических порошков.

узнать больше о процессах 3D-печати