Introduktion till finfördelade pulver

Atomiserat pulver är en typ av metall- eller legeringspulver som tillverkas genom atomisering, en process där smält metall omvandlas till fina droppar som stelnar till pulverpartiklar. Denna pulverproduktionsmetod möjliggör exakt kontroll över pulveregenskaper som partikelstorlek, form och sammansättning.

AtomiZed-pulver har blivit ett viktigt material inom branscher som fordons- och flygindustrin, medicinteknik, 3D-utskrifter med mera på grund av sina unika egenskaper och möjligheter. Den här artikeln ger en omfattande guide till atomiserat pulver, inklusive en översikt över sammansättningsalternativ, viktiga egenskaper, produktionsmetoder, applikationer, specifikationer, urvalskriterier, stora globala leverantörer och vanliga frågor.

finfördelade pulver Sammansättning

Atomiserat pulver kan tillverkas av olika metaller och legeringar med skräddarsydda sammansättningar för att uppnå önskad materialprestanda. Vanliga basmaterial som används för atomiserad pulverproduktion inkluderar:

Legeringselement tillsätts för att uppnå ökad styrka, hårdhet, slitstyrka, hög temperaturprestanda och andra önskade materialegenskaper i de slutliga pulverpartiklarna.

De vanligaste legeringskvaliteterna som används för finfördelat pulver är rostfritt stål, verktygsstål, nickel-superlegeringar, titanlegeringar, aluminiumlegeringar och koboltlegeringar. Specifika legeringsnamn och standardiserade sammansättningar behandlas senare i avsnittet om specifikationer.

Egenskaper för finfördelat pulver

Jämfört med konventionella metallpulver erbjuder atomiserade pulver överlägsna kvaliteter tack vare exakt produktionskontroll av kritiska partikelegenskaper:

De förbättrade pulveregenskaperna leder direkt till fördelar när det gäller slutdelens kvalitet och jämnhet vid användning av atomiseringsbaserad 3D-printning av metall eller pulvermetallurgiska formningsprocesser:

• Förbättrade mekaniska egenskaper - Högre densitet och optimerad legeringskemi
• Ökad precision - Enhetlig partikelstorlek bidrar till jämn skiktspridning
• Minskad porositet - Sfärisk morfologi packar bättre med mindre hålrum
• Överlägsen ytfinish - Mer enhetlig pulverfördelning, mindre kontaminering
• Bättre dimensionell noggrannhet - Konsekvent krympning och distorsion

Genom att utnyttja exakt kontroll över pulverproduktionen ger atomisering betydande fördelar jämfört med mindre kontrollerade motsvarigheter som gasatomiserade, plasmaatomiserade, elektrolytiska och järnsvampspulver när prestanda är avgörande.

Metoder för produktion av atomiserat pulver

Det finns två huvudsakliga tekniker som används för att producera finfördelade metall- och legeringspulver med specialutrustning:

Gasatomiseringsprocess

Inert gas som kväve eller argon används för att förvandla en tunn smält metallström till finfördelade droppar. När dropparna svalnar och rör sig i en tornkammare stelnar de till sfäriska pulverpartiklar som samlas upp i botten. Detta är den vanligaste finfördelningsmetoden som möjliggör kostnadseffektiva kommersiella volymer.

Typiska egenskaper för gasatomiserat pulver:

• Partikelstorlekar mellan ~20-150 mikrometer
• Medium partikelform sfäriskhet
• Måttliga kylhastigheter förändrar legeringens kornstruktur
• Batchstorlekar över 100 kg

Vattenatomiseringsprocess

Med hjälp av högtrycksvattenstrålar bryts en smält metallström ned i fina droppar som vid kontakt snabbt blir till fasta partiklar. Detta ger de mest sfäriska pulvermorfologierna men är dyrare.

Typiska egenskaper för vattenatomiserat pulver:

• Partikelstorlekar mellan ~10-100 mikrometer
• Mycket sfärisk partikelform
• Snabbare kylning förändrar metallurgin och förbättrar legeringskonsistensen
• Lägre produktionsvolymer per batch

När det gäller kapacitet utmärker sig gasatomisering för stora volymer medan vattenatomisering ger överlägsen kvalitet trots högre kostnader. Partikelstorleksintervallet blir också lägre med vattenatomisering, vilket möjliggör pulverbäddstryck med finare upplösning.

Tillämpningar av finfördelat pulver

Tack vare den förbättrade konsistensen och de förbättrade egenskaperna används finfördelade pulver i många olika högpresterande tillverkningsmetoder:

Speciellt för metalltillsatser, finfördelade pulver uppfyller de stränga kraven när det gäller pulverspridbarhet, partikelfusion, metallurgisk konsistens och slutdelens mekaniska prestanda. Ledande pulverleverantörer har ett nära samarbete med OEM-tillverkare av 3D-skrivare för att skräddarsy legeringar och partikelegenskaper specifikt för utskriftsbehov.

Specifikationer för finfördelat pulver

Atomiserade pulver för kommersiellt bruk måste uppfylla certifieringsstandarder för kemi, partikelstorleksfördelning, form och flödesegenskaper. Viktiga specifikationer för pulver omfattar:

Dessa pulverkarakteriseringstester säkerställer enhetlighet från batch till batch och hjälper till att kvantifiera processbarhet. Kundanpassade specifikationer är möjliga för attribut som partikelstorleksfördelning och skräddarsydda målkemier för legeringar.

Vanliga standardiserade legeringskvaliteter som används för finfördelade pulver är

Rostfria stål

• 316L, 304L, 17-4PH, 420

Verktygsstål

• H13, M2, M4

Superlegeringar:

• Inconel 625, 718, MP1

Titanlegeringar:

• Ti6Al4V

Aluminiumlegeringar

• AlSi10Mg

Kobolt Krom

• CoCrMo

Speciella atomiserade pulvervarianter som plasmaatomiserade nickel-superlegeringar och titanlegeringar med extra fina partikelstorlekar ned till 15 mikrometer finns också tillgängliga för krävande applikationer som turbomaskiner och medicinska implantat.

Urvalskriterier för finfördelat pulver

Valet av rätt finfördelat pulver beror på kraven i din produktionsprocess och önskade egenskaper hos den slutliga detaljen:

Urvalet omfattar matchning av pulverstorlekar och fraktioner till optimala hårdvaruspecifikationer samt beaktande av faktorer som påverkar den slutliga detaljkvaliteten, t.ex. föroreningar, spridningsbeteende, legeringens flytbarhet, mikrostrukturer m.m.

Globala leverantörer av finfördelat pulver

Ledande internationella leverantörer som är kända för högkvalitativa gas- och vattenatomiserade pulver av metallegeringar inkluderar

Dessa ledande metallpulverproducenter erbjuder omfattande materialalternativ, inklusive rostfritt stål, låglegerat stål, verktygsstål, superlegeringar och aluminiumlegeringar som är anpassade till industriella produktionsbehov. Både standardlegeringar och tjänster för utveckling av kundanpassade legeringar finns tillgängliga.

Förutom stora företag tillverkar även servicebyråer och kontraktstillverkare av specialmetall för 3D-utskrifter nischade legeringskvaliteter som är finjusterade för utskriftsprestanda. Priserna varierar beroende på inköpsvolymer, exotiska sammansättningar utöver standardkvaliteterna och ytterligare krav på pulverkarakterisering.

Vanliga frågor

Vad är skillnaden mellan gas- och vattenatomiserade pulver?

• Gasatomisering är mer kostnadseffektivt, ger större volymer och måttliga partikelformer. Vattenatomisering ger överlägsen sfäriskhet hos pulvret och kylningshastigheter trots högre pris.

Vilka är fördelarna med finfördelat pulver jämfört med andra metoder för produktion av metallpulver?

• Viktiga fördelar är exakta partikelegenskaper som storlekskontroll, formkonsistens, jämn legering och renhet, vilket bidrar till tillverkningsbarhet och prestanda.

Vad är plasmaatomisering och hur kan det jämföras?

• Plasmaatomisering använder varm joniserad gas som ger finare kontroll och mindre partikelstorlekar. Men genomströmningen är lägre och kostnaden är mycket högre jämfört med vanlig gasatomisering.

Vad är effekten av partikelstorleksfördelningen för finfördelat pulver?

• Tätare distributioner förbättrar pulverbäddens densitet och ger en jämn smältning. Men en viss andel finkornigt pulver förbättrar också tryckbarheten. Optimala blandningar är inriktade på specifika skrivarinställningar.

Hur avgör man om en applikation behöver gas- eller vattenatomiserade pulver?

• Komponentkrav på noggrannhet, ytfinhet, legeringskonsistens och egenskaper styr valet. För de flesta applikationer ger måttligt gasatomiserat pulver tillräcklig prestanda till bättre ekonomi.

Vad är den typiska ledtiden för inköp av specialanpassade atomiserade pulver?

• Kundanpassade gasatomiserade pulver tar ~8-12 veckor med orderstorlekar över 1000 kg. Små partier ~100 kg av speciallegeringar kan levereras inom 4-6 veckor.

Hur känslig är prissättningen av finfördelat pulver för råvarukostnader?

• Priserna på baslegeringselement står för 40-60% av de totala pulverkostnaderna för vanliga rostfria stålsorter och verktygsstål. Mer specialiserade superlegeringar är mindre volatila.

Hur lång är den typiska hållbarheten för förseglade pulverformiga ämnen?

• I kvävereningade behållare som förvaras svalt och torrt håller gasatomiserade pulver i över 1 år, medan vattenatomiserade pulver håller sig stabila i ca 6 månader innan de måste rekvalificeras.

Atomiserade pulver som produceras med hjälp av specialiserade gas- eller vattenatomiseringsprocesser ger en helt ny material- och prestandakonsistens för metalltillsatser, pulvermetallurgi, termisk sprutning och andra pulverbaserade tillverkningstekniker med stränga krav på kemi och partikelegenskaper.

få veta mer om 3D-utskriftsprocesser