kugelförmiges Titanpulver mit kontrollierter Partikelgröße ermöglicht die Herstellung von starken, leichten Titanmetallteilen durch additive Fertigung oder pulvermetallurgisches Pressen. Sein hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht, seine Korrosionsbeständigkeit und Biokompatibilität machen Titan zu einem attraktiven technischen Werkstoff für die Luft- und Raumfahrt, die Medizintechnik, die Automobilindustrie und andere anspruchsvolle Anwendungen.
Dieser Leitfaden behandelt Zusammensetzungen, Produktionsmethoden, Spezifikationen, Verwendungszwecke, Preisgestaltung und Beschaffungsaspekte für sphärisches Titanpulver für Metall-AM oder Press-und-Sinter-Fertigung.
Typen von kugelförmigem Titanpulver
Je nach Zusammensetzung und Verarbeitung werden sphärische Titanpulver in folgende Kategorien eingeteilt:
| Typ | Beschreibung |
|---|---|
| CP (Commercially Pure) Titan | 99,5% und mehr Reintitan mit geringen interstitiellen elementaren Verunreinigungen |
| Ti-6Al-4V | Titanlegierung mit 6% Aluminium- und 4% Vanadiumzusätzen für mehr Festigkeit |
| Vorlegiertes Pulver | Feste kugelförmige Teilchen mit homogener Ti-6-4-Zusammensetzung |
| Blended Elemental | Gemisch aus Reintitan-, Aluminium- und Vanadiumpulvern |
Passen Sie die Güteklasse an die mechanischen Eigenschaften, die Korrosionsbeständigkeit und die Budgetanforderungen der Anwendungen für Titanfertigteile an.
Produktionsmethoden
- Plasma-Zerstäubung - Ein Hochenergie-Plasmabrenner schmilzt das Ausgangsmaterial. Leistungsstarke Induktionsspulen erzeugen Tröpfchensprühnebel, die zu Titankugeln erstarren. Engste Partikelverteilung mit gutem Pulverfluss und hoher Packungsdichte.
- Gaszerstäubung - Ähnliches Verfahren, bei dem unter Druck stehende Inertgasstrahlen anstelle von Plasmaenergie verwendet werden, um den geschmolzenen Titanstrom in feine Tröpfchen zu zerstäuben. Verfahren mit geringerer Leistung, aber größeren Partikelgrößen.
- Verfahren mit rotierenden Elektroden - Durch die Zentrifugalkräfte der rotierenden Elektroden wird geschmolzenes Titan in Tröpfchen zerlegt. Erzielt kleine Partikelgrößen. Hohe Produktionsrate mit engen Verteilungen.
Die Steuerung von Prozessparametern wie Temperatur, Druck und Gasfluss führt zu kugelförmigen, porenfreien Pulvern, die für die Herstellung von Titanmetallen bevorzugt werden.
Zusammensetzung von kugelförmiges Titanpulver
| Klasse | Titan (Ti) | Aluminium (Al) | Vanadium (V) | Eisen (Fe) | Sauerstoff (O) |
|---|---|---|---|---|---|
| CP Klasse 1 | 98.9% min | 0,3% max | 0,2% max | 0,3% max | 0,18% max |
| CP Klasse 2 | 98.6% min | 0,3% max | 0,1% max | 0,3% max | 0,25% max |
| CP Klasse 4 | 97.5% min | 0,3% max | 0,1% max | 0,5% max | 0,40% max |
| Ti-6Al-4V | Basis | 5.5-6.75% | 3.5-4.5% | 0,3% max | 0,13% max |
Strenge Kontrollen für niedrigen Sauerstoff- und Stickstoffgehalt mit Grenzwerten für Kohlenstoff, Eisen und Chrom erhalten die Korrosionsbeständigkeit und Duktilität. Bei der Auswahl der Sorten werden die erforderlichen Eigenschaften mit den Legierungskosten für verschiedene Anwendungen in Einklang gebracht.
Typische Spezifikationen
| Parameter | Wert | Prüfverfahren |
|---|---|---|
| Reinheit | >99% Titan | ASTM E2371, ICP-Analyse |
| Partikelform | Kugelförmig >92% | Mikroskopie |
| Dichte des Gewindebohrers | 2,7-3,7 g/cc | Hall-Durchflussmesser |
| Partikelgröße | 15-45 μm | Laserbeugung |
| Sauerstoff(O) | <2000 ppm | Inertgasfusion |
| Stickstoff(N) | <400 ppm | Inertgasfusion |
| Wasserstoff(H) | <150 ppm | Inertgasfusion |
| Durchflussmengen | >95% für 50 μm | Hall-Durchflussmesser |
Überprüfen Sie vor dem Kauf die statistischen Chargenzertifikate der Lieferanten, die die Anforderungen an die Standardqualität und die Konsistenz der Leistung in Bezug auf diese Kriterien bestätigen.
Mechanische Eigenschaften
| Legierung | Höchstzugkraft (ksi) | Streckgrenze (ksi) | Dehnung (%) |
|---|---|---|---|
| CP Klasse 1 | 130 | 120 | 20% |
| CP Klasse 2 | 150 | 140 | 18% |
| Ti-6Al-4V | 160 | 150 | 10% |
Um die angestrebten Materialfestigkeiten zu erreichen, ist eine optimierte thermische Nachbearbeitung wie heißisostatisches Pressen und Wärmebehandlung erforderlich. Anpassung der Sorte an die erforderlichen Eigenschaften.
Metall-AM-Anwendungen
Wichtige additiv gefertigte Metallteile aus kugelförmigen Titanpulvern:
- Luft- und Raumfahrt: Flugzeughalterungen, Flügelrippen, Triebwerksaufhängungen - hohe Festigkeit, geringes Gewicht
- Medizin & Dental: Hüft-, Knie- und Wirbelsäulenimplantate; chirurgische Werkzeuge - biokompatibel
- Automobilindustrie: Pleuelstangen, Turboladerkomponenten - Hitze- und Korrosionsbeständigkeit
- Verbraucher: Brillengestelle, Sportgeräte, Uhrengehäuse - ästhetische Qualitäten
- Industriell: Teile für den Umgang mit Flüssigkeiten wie Ventile, Pumpen; Schiffsteile; Wärmetauscher
Nutzen Sie hohe spezifische Festigkeit und maßgeschneiderte Legierungen wie Ti6-4 für anspruchsvolle Produktionsumgebungen in verschiedenen Branchen.
Spezifikationen für die Industrie
- ASTM F1580 - Titan-6-Aluminium-4-Vanadium-Knetlegierung für chirurgische Implantate
- ASTM B348 - Stäbe, Draht, Pulver und Schmiedestücke aus Titan und Titanlegierungen
- AMS 4999 - Zusammensetzungsgrenzen für die Herstellung von Titanlegierungspulver
- ISO 23304 - Metallpulver für additive Fertigungsverfahren
Überprüfung statistisch validierter Chargenzertifikate, um sicherzustellen, dass die Qualität der Pulverchargen den Zertifizierungen entspricht.
Überlegungen zur Qualität
| Metrisch | Annehmbar | Prüfverfahren |
|---|---|---|
| Zapfstellendichte | ≥2,7 g/cc | Hall-Durchflussmesser |
| Durchflussmengen | ≥95% für 45 μm-Sieb | Hall-Durchflussmesser |
| Partikelform | ≥92% kugelförmig | Mikroskopie |
| Partikelgrößenverteilung | Gemäß ASTM B348 | Laserbeugung |
| Wichtige Zwischengitterstoffe (O, H, N) | <2000; <150; <400 ppm bzw. | Inertgas-Fusion |
Die Qualitätseigenschaften des Pulvers stehen in direktem Zusammenhang mit den Materialfestigkeiten, der Oberflächenbeschaffenheit und der Fehlerquote des fertigen Sinterteils.
Preisspanne
| Klasse | Partikelgröße | Preis pro kg |
|---|---|---|
| CP Klasse 1 | 15-45 Mikrometer | $50-$150 |
| Ti-6Al-4V | 15-45 Mikrometer | $55-$200 |
| Ti-6Al-4V ELI | 10-75 Mikrometer | $250-$750 |
Die Preisgestaltung hängt von der Reinheit, der Pulvergröße, dem Produktionsvolumen und regionalen Faktoren ab. Holen Sie verbindliche Kostenvoranschläge von Anbietern ein, die für Ihre Anwendung in die engere Wahl kommen.
Überlegungen zum Kauf
| Parameter | Bedeutung |
|---|---|
| Qualitätszertifizierungen | Hoch |
| Konsistenz | Hoch |
| Teil Qualifikationsdaten | Mittel |
| Technische Unterstützung | Mittel |
| Verfügbarkeit von Probenahmen | Niedrig |
| Preis-Faktoren | Niedrig |
FAQs
F: Was sind Anbackungen im Titanpulver und wie kann man sie verhindern?
A: Das Zusammenklumpen von Pulverpartikeln zu teilweise gesinterten Agglomeraten wird als Anbacken bezeichnet. Es stört den Fluss und die Packungsdichte. Lagern Sie das Pulver in luftdichten Behältern mit Trocknungsmitteln, um die Nebenreaktionen der Feuchtigkeits- und Sauerstoffaufnahme zu verhindern, die im Laufe der Zeit zum Zusammenbacken der Titanpartikel führen.
F: Gibt es gesundheitliche Gefahren im Zusammenhang mit Titanpulvern?
A: Wie bei den meisten feinen Metallpulvern ist bei der Handhabung das Einatmen zu vermeiden. Abgesehen von Empfindlichkeitsproblemen ist Titanpulver relativ inert und gilt als ungiftig mit geringem Risiko für externen Kontakt oder Verschlucken. Verwenden Sie bei der Lagerung, dem Transport und der Verarbeitung angemessene Schutzausrüstung und -verfahren.
F: Wie lagert man Titanpulver richtig?
A: Behälter mit Trockenmittelbeuteln luftdicht verschließen, um Oxidation zu verhindern. Temperaturschwankungen zwischen 10-30°C begrenzen. Wegwerfen, wenn sich die Farbe von glänzend grau ändert, was auf eine Verschlechterung wie Wasserstoffversprödung hinweist. Bei ordnungsgemäßer Lagerung über 5 Jahre haltbar.
F: Ist für Titanpulver ein besonderer Versand und eine besondere Handhabung erforderlich?
A: Einstufung als nicht gefährlich, nicht entzündlich. Vermeiden Sie den Transport bei extremer Hitze oder Kälte. Verpackungen fest verschließen, um ein Auslaufen oder eine Verunreinigung zu verhindern. Für hochreine Forschungsqualitäten sind spezielle Kühltransporter mit Gelpacks erhältlich.