Обзор металлических порошков

Металлические порошки относятся к мелким гранулам металла, используемым в производстве, изготовлении и других промышленных сферах. Они состоят из металлических частиц в виде порошка, обладающих уникальными свойствами по сравнению с сыпучим металлом, что делает их пригодными для специализированного использования.

Основные сведения о металлических порошках:

Виды Металлические порошки

Многие чистые металлы и металлические сплавы доступны в виде порошка для промышленного использования. Некоторые из основных категорий и примеры включают:

Выбор конкретного металла или сплава зависит от таких факторов, как стоимость, требуемые физические свойства, совместимость, эстетика и эксплуатационные характеристики.

Состав и характеристики

Состав и характеристики металлических порошков зависят от основного металла, используемых легирующих элементов, метода производства, диапазона размеров частиц, формы, пористости и обработки поверхности.

Понимание того, как эти параметры влияют на свойства порошка, позволяет выбрать подходящий порошок для конкретного применения.

Применение и использование

Металлические порошки находят широкое применение в производстве, строительстве, электронике, автомобилестроении, аэрокосмической промышленности, медицине и других отраслях.

Металлические порошки находят широкое применение во многих технологических областях и позволяют использовать специализированные технологии изготовления.

Технические характеристики

Металлические порошки должны соответствовать ряду точных физических и композиционных характеристик, чтобы эффективно работать в производственных процессах.

Соответствие спецификациям обеспечивает стабильность партии и совместимость порошка с производственными процессами.

Процессы производства порошков

Металлические порошки производятся различными методами, каждый из которых приводит к получению порошков с различными характеристиками, подходящими для определенных областей применения.

• Газовое и водяное распыление обеспечивает высокую скорость производства тонких сферических порошков, пригодных для аддитивного производства
• Электролиз дает пористые, неоднородные порошки, пригодные для прессования/спекания
• Механическое фрезерование универсально для получения композитов, сплавов, нанопорошков из различных металлов

Таким образом, атрибуты порошка могут быть подобраны с использованием различных методов производства.

Оценки и стандарты

Различные национальные и международные организации по стандартизации разработали спецификации марок распространенных металлических порошков, чтобы обеспечить контроль качества при производстве и использовании.

Обозначение марки указывает на диапазон размеров частиц, уровень чистоты, состав сплава и другие параметры, которые помогают подобрать порошки для использования в различных отраслях.

Ценообразование

Цены на металлические порошки зависят от состава, требуемой степени чистоты, используемого метода производства, дефицита сырья, динамики спроса и предложения, а также количества закупаемой продукции.

Примерные цены на оптовые партии, закупаемые непосредственно у крупных производителей.

Цены следуют типичному порядку - черные металлы < цветные сплавы < высокоэффективные сплавы, исходя из стоимости исходного металла. Металлы массового спроса, такие как порошки железа и нержавеющей стали, производятся в больших объемах, что делает их наиболее экономичными.

Сравнение основных типов металлических порошков

• Порошки из нержавеющей стали обеспечивают коррозионную стойкость и прочность при низкой стоимости, подходящей для потребительских товаров
• Порошки из легких алюминиевых сплавов широко используются для изготовления чувствительных к весу компонентов автомобилей
• Никелевые сплавы хорошо переносят высокие температуры; полезны для двигателей и газовых турбин
• Титан обладает соотношением прочности и веса, необходимым для конструктивных элементов самолетов

Таким образом, каждый тип порошка обладает специфическими характеристиками, которые делают его предпочтительным для нишевого применения в различных отраслях промышленности.

Плюсы и минусы Металлические порошки

Плюсы - Металлические порошки открывают новые возможности для производства и обеспечивают индивидуальные свойства благодаря широкому выбору материалов.

Cons - существуют проблемы безопасности при хранении и обращении; свойства зависят от области применения.

При грамотном инженерном контроле уникальные преимущества металлических порошков перевешивают их недостатки в критически важных областях применения.

ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ

Почему металлические порошки используются вместо твердых металлов?

Металлические порошки обладают уникальными преимуществами по сравнению с сыпучими металлами в производстве и других областях:

• Большое отношение площади поверхности к объему улучшает реакционную способность при легировании, нагреве, нанесении покрытий
• Тонкие однородные структуры и контролируемое быстрое охлаждение в порошковых процессах
• Методы изготовления близких к сетке форм, такие как аддитивное производство и порошковое литье под давлением
• Индивидуально подобранные порошковые композиции позволяют получать высокоэффективные сплавы
• Упрощенное производство сложных, замысловатых компонентов
• Более низкое энергопотребление по сравнению с добычей и переработкой руды

Таким образом, специфические свойства, возможные только для порошков, делают их более подходящими, чем объемные металлы, для нишевых применений.

Как определить качество металлического порошка?

Указывает на соответствие металлического порошка стандартам качества:

• Состав - Высокая чистота и легирующие элементы обеспечивают надежную работу
• Размер частиц - Узкое распределение улучшает плотность и характеристики потока
• Морфология - Сферические частицы обеспечивают лучшую текучесть, чем частицы неправильной формы
• Расход - Измеряется расходомером Холла или тестом на угол упругости, чтобы соответствовать стандартам текучести
• Кажущаяся плотность - Высокая плотность улучшает упаковку и распределение порошка
• Плотность отвода - Более высокая плотность указывает на лучшую текучесть при вибрации
• Содержание влаги - Низкая влажность позволяет порошку не слипаться при хранении и обработке

Соблюдение спецификаций характеристик порошка обеспечивает контроль производственного процесса и постоянство партии от партии к партии.

Какие меры предосторожности следует принимать при работе с металлическими порошками?

Особые меры предосторожности необходимы при работе с металлическими порошками:

• Взрывоопасность - В мелкодисперсном виде порошки очень огнеопасны, избегайте источников воспламенения
• Проблемы с окислением - Чувствительные реактивные порошки должны храниться в атмосфере инертного газа
• Контейнерные системы - герметичные контейнеры, используемые во избежание разлива; предпочтительны герметичные системы обработки порошка
• Безопасность персонала - Защитная одежда, перчатки, респираторные маски обязательны, особенно при работе с токсичными порошками
• Вентиляция - Местные вытяжные системы для предотвращения попадания в воздух мелких частиц, которые могут быть вдыхаемыми
• Заземление - Заземленное оборудование предотвращает накопление статического заряда, который может воспламенить порошки
• Контроль влажности -Поддержание влажности для предотвращения налипания и загрязнения порошков

Строгий контроль и защитные системы необходимы для безопасной работы с металлическими порошками из-за риска пожара, здоровья и загрязнения.

Каковы общие технические проблемы при 3D-печати с использованием металлических порошков?

Некоторые общие проблемы аддитивного производства на основе металлических порошков:

• Пористость - Пузырьки газа, попавшие во время застывания, оставляют пустоты, снижающие прочность
• Отделка поверхности - Послойное наращивание вызывает шероховатости, требующие постобработки
• Остаточное напряжение - Термические циклы вызывают внутренние напряжения, приводящие к короблению деталей или трещинам
• Анизотропные свойства - Направленность слоев сборки приводит к изменению свойств материала
• Допуск на размеры - Пределы точности из-за усадки, изменения размера частиц порошка
• Отсутствие слияния - Неполное проплавление между слоями из-за плохого распределения порошка влияет на прочность
• Нежелательное легирование - Взаимодействие между экзотическими материалами и базовой плитой требует контроля
• Длительные сроки сборки - Выполнение сложных геометрических фигур занимает несколько дней, что чревато сбоями в работе оборудования и остановкой работ

Понимание и смягчение этих механизмов с помощью моделирования, оптимизации параметров обработки и контроля качества очень важно для надежного аддитивного производства металлов.

Заключение

Металлические порошки представляют собой универсальный формат материалов, открывающий новые возможности производства в различных отраслях промышленности. Они позволяют создавать индивидуальные композиции, невозможные при традиционной обработке сыпучих металлов в твердой форме. По мере того как спецификации и марки порошков стандартизируются во всем мире, последовательность и надежность будут продолжать повышаться, что поможет перевести специализированные технологии в разряд основных. Совершенствование технологий производства также приведет к снижению затрат и смягчению существующих ограничений, связанных с отсутствием плавления, остаточными напряжениями и направленными свойствами. Быстрое развитие аддитивного производства металлов, особенно в аэрокосмической, медицинской и инструментальной отраслях, подчеркивает преобразующий потенциал металлических порошков. С ростом их использования они будут играть важную роль, связывая разработку высокоэффективных материалов с процессами производства нового поколения.

узнать больше о процессах 3D-печати