Поставщики металлических порошков

Металлические порошки широко используются в аддитивном производстве, литье металлов под давлением и других областях порошковой металлургии. В этой статье представлен обзор различных металлических порошков, методов производства, свойств, технических характеристик, областей применения, цен, поставщик металлического порошка а также преимущества и ограничения технологий на основе порошка.

Обзор металлические порошки

Металлические порошки, переработанные в компоненты конечного использования, обладают такими преимуществами, как:

• Индивидуальные сплавы/составы, недостижимые с помощью металлургии слитков
• Сложные, легкие геометрические формы благодаря аддитивному производству
• Изготовление чистых форм с уменьшением потерь по сравнению с субтрактивными методами
• Изотропные свойства при быстром затвердевании в сравнении с литьем

Распространенные металлические порошки варьируются от нержавеющих сталей, инструментальных сталей, суперсплавов до титана, алюминия, меди и экзотических сплавов. Производство с помощью распыления в инертном газе, распыления в воде и плазменного процесса с вращающимся электродом позволяет изменять распределение частиц по размерам, морфологию и микроструктуру для различных применений.

Виды металлических порошков

Нержавеющие стали

Порошки из аустенитной и мартенситной нержавеющей стали, такой как 316L, 420 и 17-4PH, обеспечивают хорошую коррозионную стойкость и высокую твердость после термообработки:

Класс	Свойства	Приложения
316L	Отличная коррозионная стойкость, отличная свариваемость/формоустойчивость	Насосы, клапаны, морское оборудование
420	Высокая твердость, износостойкость	Режущие инструменты, подшипники
17-4PH	Высокая прочность, умеренная коррозионная стойкость, хорошая вязкость после старения	Аэрокосмические и промышленные компоненты

Инструментальные стали

Воздушно-твердеющие инструментальные стали, такие как H13 и D2, обеспечивают очень высокий уровень твердости после термообработки:

Класс	Диапазон твердости	Используется
H13	50-55 HRC	Пресс-формы для литья под давлением, штампы, оснастка
P20	30-40 HRC	Пресс-формы для литья пластмасс под давлением
D2	60-62 HRC	Режущие инструменты, формовочные штампы

Суперсплавы

Сплавы на основе никеля, железа и кобальта обеспечивают исключительную высокотемпературную прочность для работы в экстремальных условиях:

Класс	Максимальная температура эксплуатации	Используется
Инконель 718	700°C	Аэрокосмические компоненты и системы
Инконель 625	980°C	Аэрокосмические турбины, нефтехимическое оборудование
Haynes 282	870°C	Запчасти для реактивных двигателей, турбин наземного базирования
Кобальтовый хром	500°C	Медицинские/зубные имплантаты

Алюминий и титан

Легкие металлы, такие как алюминий и титановые сплавы, позволяют создавать легкие конструкционные детали в сочетании с хорошей коррозионной стойкостью (Ti) и высоким соотношением прочности и веса:

Класс	Используется
AlSi10Mg	Аэрокосмические и автомобильные компоненты, прототипы
Ti-6Al-4V	Конструкционные детали для аэрокосмической промышленности, биомедицинские имплантаты

Медь и вольфрам

Медь обеспечивает высокую тепло- и электропроводность, а вольфрам - высокую твердость и плотность до 18 г/куб. см:

Материал	Приложения
Медь	Теплоотводы, электроды, сварочные наконечники
Вольфрамовые тяжелые сплавы	Защита от радиации, демпфирование вибраций

Экзотические сплавы

Передовые сорта включают драгоценные металлы, тугоплавкие металлы и редкоземельные постоянные магниты:

Класс	Состав	Используется
Эльгилой	Co-Cr-Ni + микроэлементы	Медицинские изделия, крепеж
Нитинол	Никель-титан	Приводы, криогенное оборудование
Неодимовые магниты	Nd-Fe-B	Двигатели, генераторы, датчики

Они обеспечивают особые электрические, магнитные, термомеханические и биосовместимые свойства для нишевых применений.

Методы производства

Газовое распыление является основной технологией для получения определенных распределений частиц по размерам, оптимизированных для аддитивного производства, литья металлов под давлением и т. д. Водяное распыление используется в таких экономичных областях, как литье втулок и фильтров под давлением.

Газовая атомизация

Инертный газ высокого давления (обычно аргон или азот) отсекает от потока расплава мелкие капли расплавленного металла, которые быстро затвердевают, превращаясь в сферические порошки, идеальные для послойного сплавления. Желаемый химический состав и микроструктура закладываются в сплав до распыления. Это обеспечивает высокую чистоту порошка и постоянный состав, соответствующий функциональности детали.

Распыление воды

В этом процессе поток расплавленного металла распадается под действием высокоскоростных водяных струй на мелкие частицы, которые быстро охлаждаются и образуют неправильные формы. Это более дешевый процесс, полезный для больших объемов производства, где приемлемы характеристики сыпучего порошка.

Процесс с вращающимся электродом

В этом методе электрическая дуга расплавляет вращающийся пруток, подаваемый в плазменную горелку. Испарившийся металл конденсируется в атмосфере инертного газа, а вращающиеся расплавленные частицы образуют сферический порошок. Этот метод обеспечивает чрезвычайно тонкий контроль над распределением частиц по размерам для нишевых применений.

Свойства и характеристики

Ключевые характеристики порошка, такие как форма, распределение частиц по размерам, скорость потока и кажущаяся плотность, определяют эффективность последующих процессов, таких как аддитивное производство:

Параметр	Типовой диапазон	Значение
Форма частиц	Предпочтительный сферический	Влияет на плотность упаковки, текучесть, распределяемость при печати
Распределение по размерам	15-45 мкм, типичные	Влияет на минимальное разрешение, качество поверхности, плотность.
Расход	25-40 с/50 г	Показатели текучести порошка, распределяемости, уменьшения агломерации
Кажущаяся плотность	До 65% теоретической мощности	Необходим для высокой плотности при спекании или плавлении
Остаточный углерод	< 0,01%	Определяет подбор кислорода/азота, влияющих на механические свойства

Отчеты об испытаниях материалов от известных поставщики металлических порошков продемонстрировать подробные данные о характеристиках, чтобы выбрать подходящий сорт для конкретного применения и процесса.

Области применения

Аддитивное производство

• Аэрокосмические компоненты - лопасти, крыльчатки, секции двигателей
• Медицинские имплантаты - ортопедические/стоматологические, хирургические инструменты
• Автомобильная промышленность - клапаны, поршни, коллекторы
• Промышленная оснастка - режущие инструменты, штампы, пресс-формы

Литье металлов под давлением

• Мелкие прецизионные детали - шестерни, насадки, крепеж
• Ортопедические винты, имплантаты колена/бедра
• Автомобильные механизмы - замки, шкивы

Термические напыляемые покрытия

• Износостойкие слои - валы насосов, ролики
• Защита от коррозии - клапаны, трубы, сосуды

Прессование и спекание порошков

• Самосмазывающиеся подшипники
• Постоянные магниты
• Конструкционные детали, изготовленные методом холодного/горячего изостатического прессования

Индивидуально подобранные характеристики порошка позволяют использовать его в различных областях применения, применяя для изготовления сетчатых или близких к сетчатым форм.

поставщик металлического порошка

Ведущие европейские, азиатские и североамериканские поставщики удовлетворяют спрос на металлические порошки в различных отраслях и географических регионах.

Компания	Материалы	Емкость	Рынки
Sandvik	Нержавеющие, инструментальные стали, суперсплавы	210,000 MT	Европа, Азия
GKN	Нержавеющие стали, суперсплавы, титановые сплавы	170,000 MT	Европа, Северная Америка
Praxair	Сплавы Ti, Ni, Co	110,000 MT	Северная/Южная Америка
Hoganas	Инструментальные, нержавеющие, низколегированные стали	100,000 MT	Европа, Азия
Металлические порошки Rio Tinto	Алюминий, Ti, интерметаллиды	75,000 MT	Глобальная

Эти компании предлагают широкие возможности в области процессов распыления, а также строгий внутренний контроль качества характеристик и чистоты порошка, подкрепленный сертифицированными протоколами испытаний по химическому составу, распределению частиц по размерам, микроструктуре и согласованности партий.

Эксперты по применению помогают адаптировать существующие сплавы или разработать новые марки с учетом механических свойств, геометрии и функциональных возможностей заказчика - от создания прототипов до заказа металлических порошков в промышленных масштабах.

Ценообразование на металлические порошки

Материал	Диапазон цен
Нержавеющая сталь 316L	$5-20/кг
Мартенситно-стареющая сталь	$30-60/кг
Инструментальная сталь H13	$12-30/кг
Инконель 718	$50-150/кг
Титан Ti-6Al-4V	$100-500/кг

Цены существенно зависят от объема заказа, класса качества (коммерческий, авиационный, медицинский и т.д.), динамики регионального спроса и степени сертификации. Крупные OEM-заказчики получают гораздо более низкие цены, даже $30-40/кг для обычных аэрокосмических суперсплавов.

Плюсы и минусы порошковой металлургии

Преимущества

• Нестандартные сплавы/составы, выходящие за рамки традиционной металлургии слитков
• Сложные геометрические формы, полученные в результате аддитивного производства, с минимальными затратами на сборку
• Изготовление почти чистой формы с меньшим расходом сырья
• Улучшенные механические свойства благодаря быстрому затвердеванию

Ограничения

• Как правило, более низкие темпы производства, чем при литье или ковке
• Для повышения плотности в AM необходимы дополнительные шаги, такие как CIP/HIP
• Повторное использование порошка может привести к изменению его характеристик
• Требуются системы обработки для извлечения/переработки неиспользованного порошка

Резюме

В целом, основные типы металлических порошков включают в себя нержавеющие, инструментальные и суперсплавы, а также алюминий/титан, используемые в аддитивном производстве, литье металлов под давлением и термическом напылении покрытий. Газовое, водяное и плазменное распыление обеспечивает индивидуальное распределение порошка по размерам, форме и микроструктуре. Ведущие мировые поставщики сертифицировали качество, соответствующее требованиям приложений с точки зрения химического состава, характеристик частиц и чистоты. При создании прототипов или серийном производстве подбор подходящего типа металлического порошка в соответствии с функциональными возможностями, технологическими процессами и характеристиками деталей способствует общему успеху производства.

Вопросы и ответы

Как изготавливают металлические порошки?

В большинстве коммерческих порошков для получения мелких сферических частиц с жестко контролируемым распределением по размерам используются процессы распыления в инертном газе или воде.

Каковы основные типы металлических порошков?

К распространенным классификациям относятся нержавеющие стали, инструментальные стали, суперсплавы, сплавы алюминия и титана, тяжелые сплавы вольфрама и драгоценные металлы, включая такие экзотические, как элгилой, нитинол и др.

Какие факторы влияют на цены на металлические порошки?

Цены существенно зависят от объема, степени сертификации, динамики регионального спроса, стоимости сырья и состава сплава - экзотические суперсплавы могут стоить в 5-10 раз дороже нержавеющей стали за килограмм.

Каковы типичные размеры металлических порошков?

Стандартное распределение для аддитивного производства лежит в диапазоне 15-45 мкм. Распыляемые водой марки могут составлять 45-150 мкм, используемые в основном для прессования и спекания.

Что определяет выбор металлических порошков?

Ключевыми факторами являются функциональность детали (рабочая температура, напряжения и т.д.), метод изготовления (литье, MIM, AM), целевая стоимость, степень последующей обработки и доступность в желаемой форме продукта.

Как характеризуются и определяются металлические порошки?

Типичные параметры, указываемые в отчетах об испытаниях материалов, включают состав порошка, распределение частиц по размерам, морфологию (сферическая/неправильная), характеристики текучести, кажущуюся плотность и уровень остаточных примесей. Эти параметры определяют пригодность материала к эксплуатации.

Существуют ли стандарты на металлические порошки?

ASTM, ASME, MPIF, ISO и аналогичные национальные/региональные стандарты помогают определить спецификации для распространенных сортов с точки зрения химического состава, производства, процедур отбора проб, методики испытаний, условий поставки и обеспечения качества.

Какие меры предосторожности необходимы при работе с металлическими порошками?

Основные риски связаны с воспламеняемостью и взрывоопасностью. Перчаточные боксы с инертным газом, закрытые конвейерные/транспортные системы, заземление, антистатические покрытия помогают безопасно работать с порошком, а также использовать средства индивидуальной защиты при извлечении и переносе.

узнать больше о процессах 3D-печати