Übersicht
PREP-Pulver (Plasma Rotating Electrode Process) ist eine Art kugelförmiges Pulver, das mit dem PREP-Verfahren hergestellt wird. PREP-Pulver haben einzigartige Eigenschaften, die sie für verschiedene Anwendungen wie thermische Spritzschichten, additive Fertigung von Metallen und Metallspritzguss geeignet machen.
Zu den wichtigsten Merkmalen des PREP-Pulvers gehören:
- Hochgradig kugelförmige Morphologie mit glatter Oberfläche
- Kontrolliertes Mikrogefüge mit feiner Korngröße
- Geringe Porosität und hohe Dichte
- Ausgezeichnete Fließfähigkeit und Streichfähigkeit
- Hohe Packungsdichte
- Gute Mischeigenschaften
- Fähigkeit zur Herstellung von Legierungen und Verbundwerkstoffen
PREP ermöglicht die individuelle Anpassung von Pulvereigenschaften wie Partikelgrößenverteilung, Zusammensetzung, Dichte, Oxidgehalt und mehr. Durch die Steuerung der PREP-Prozessparameter können Pulver für spezifische Anwendungsanforderungen entwickelt werden.
Arten von PREP-Pulvern
| Pulverförmiges Material | Zusammensetzung | Wichtige Eigenschaften und Anwendungen |
|---|---|---|
| Nickel-Legierung | NiCr, NiCrAlY, NiCoCrAlY | Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit. Thermische Spritzschichten. |
| Kobalt-Legierung | CoCr, CoCrAlY, CoNiCrAlY | Hohe Temperaturbeständigkeit. Thermische Spritzschichten. |
| Rostfreier Stahl | 316L, 304L | Korrosionsbeständigkeit. Metall-AM, MIM. |
| Werkzeugstahl | H13, P20 | Hohe Härte. Metall AM, MIM. |
| Titan-Legierung | Ti6Al4V, TiAl | Hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht. Biomedizinische Implantate, Luft- und Raumfahrt. |
| Kupferlegierung | CuCrZr | Hohe Wärmeleitfähigkeit. Elektronische Anwendungen. |
| Aluminiumlegierung | AlSi12 | Leichtes Gewicht. Komponenten für die Automobilindustrie. |
| Wolfram-Legierung | WNiFe, WCo | Hohe Dichte. Strahlungsabschirmung. |
Zusammensetzung und Mikrogefüge
PREP ermöglicht eine genaue Kontrolle der Pulverzusammensetzung und der mikrostrukturellen Merkmale:
- Legierungselemente können modifiziert werden, um die gewünschten Eigenschaften zu erzielen
- Die Mikrosegregation wird im Vergleich zur Gaszerstäubung minimiert
- Feinkörniges Gefüge mit gleichmäßiger Verteilung der Phasen
- Porosität und Oxidgehalt können auf ein sehr niedriges Niveau reduziert werden
- Die kugelförmige Morphologie bleibt nach dem Legieren erhalten
Wichtige Eigenschaften von PREP-Pulver
| Eigentum | Beschreibung | Vorteile |
|---|---|---|
| Partikelgrößenverteilung | PREP kann eine enge Verteilung mit kontrolliertem d50 erreichen. | Sorgt für gleichmäßiges Schmelzen und konstante Eigenschaften. |
| Morphologie | Hochgradig kugelförmig, glatte Oberfläche. | Ausgezeichnete Fließfähigkeit und Packungsdichte. |
| Scheinbare Dichte | Kann je nach Bedarf optimiert werden. | Eine höhere Dichte verbessert die Streuung des Pulvers. |
| Fließfähigkeit | Gemessen mit dem Hall-Durchflussmessverfahren. | Sorgt für eine gleichmäßige Pulverzufuhr und -verteilung. |
| Packungsdichte | Hohe Packungsdichte bis zu 60%. | Maximiert den Volumenanteil des Metallpulvers im Bauteil. |
| Oxidgehalt | Oxidwerte unter 0,2% erreicht. | Verringert Oxideinschlüsse im fertigen Teil. |
| Mikrostruktur | Feinkörnig und homogen. | Gleichmäßige Verteilung des Eigentums im letzten Teil. |
| Oberflächenchemie | Die Chemie wird genau kontrolliert. | Oxidbildung, Benetzbarkeit und Ausbreitung optimiert. |
Anwendungen von PREP-Pulver
PREP-Pulver wird aufgrund seiner besonderen Eigenschaften in verschiedenen Branchen eingesetzt:
Thermische Spritzschichten
- Hervorragende Fließfähigkeit führt zu gleichmäßiger Fördermenge und Beschichtungsqualität
- Kontrollierte Partikelgrößenverteilung optimiert das Schmelzen und minimiert ungeschmolzenes Pulver
- Glatte Oberflächenmorphologie verbessert Beschichtungsdichte und Haftfestigkeit
- Niedriger Oxidgehalt verhindert Oxideinschlüsse in der Beschichtung
- Sphärische Form für höhere Abscheidungseffizienz
Metall Additive Fertigung
- Hohe Packungsdichte ermöglicht mehr Material pro Schicht, wodurch Hohlräume reduziert werden
- Glatte Oberflächenmorphologie führt zu gleichmäßigem Schmelzen und Schmelzbadfluss
- Kontrollierte Partikelgrößenverteilung verhindert Entmischungsprobleme
- Geringes Oberflächenoxid ermöglicht gute Bindung zwischen den Partikeln
- Sphärizität und Fließfähigkeit minimieren Probleme bei der Pulverzufuhr
Metall-Spritzgießen
- Hohe Packungsdichte maximiert die Sinterdichte
- Gleichmäßige Partikelgrößenverteilung verhindert Entmischung
- Gute Fließfähigkeit und Kompatibilität führen zu einer homogenen Mischung
- Niedriger Oxidgehalt verhindert Sinterfehler
- Kontrollierte Zusammensetzung führt zu den gewünschten Eigenschaften nach dem Sintern
Spezifikationen
Typische Spezifikationen für PREP-Pulver:
| Parameter | Bereich |
|---|---|
| Partikelgröße | 10 - 150 Mikrometer |
| Partikelgrößenverteilung | D10, D50, D90 können gesteuert werden |
| Morphologie | Hochgradig sphärisch ≥ 0,9 |
| Scheinbare Dichte | Bis zu 60% der theoretischen Dichte |
| Fließfähigkeit der Halle | < 30 s/50 g |
| Oxidgehalt | < 0,2 wt% |
| Mikrostruktur | Feinkörnig < 10 Mikrometer |
| Oberflächenchemie | O-, C- und N-Gehalt genau kontrolliert |
Lieferanten und Preisgestaltung
Einige der weltweit führenden Anbieter von PREP-Pulvern sind:
| Anbieter | Standort |
|---|---|
| Sandvik | Schweden |
| Praxair | USA |
| Hoganas | Schweden |
| CNPC-Pulver-Gruppe | China |
Die Preise für PREP-Pulver variieren je nach:
- Unedles Metall (Ni, Co, Stahl)
- Zusammensetzung der Legierung
- Partikelgrößenverteilung
- Bestellmenge
- Grad der Anpassung
Die Richtpreise reichen von $50/kg bis $120/kg für gängige Legierungen. Kundenspezifische Legierungen und Partikelgrößenverteilung können die Kosten erhöhen.
Vergleich mit gaszerstäubtem Pulver
| Parameter | PREP-Pulver | Gasverdüstes Pulver |
|---|---|---|
| Partikelform | Hochgradig kugelförmig | Unregelmäßig, Satelliten vorhanden |
| Oxidgehalt | Sehr niedrig <0,2% | Typischerweise 0,5-2% |
| Porosität | Fast vollständig dicht | Kann eine Porosität von 10-20% haben |
| Homogenität der Legierung | Ausgezeichnet | Anfällig für Segregation |
| Fließfähigkeit | Sehr gut | Niedriger aufgrund von Satelliten |
| Packungsdichte | Bis zu 60% | Typischerweise 30-40% |
| Oberflächenchemie | Präzise kontrolliert | Variabel je nach Prozess |
| Kosten | Höher | Geringere Kapitalkosten |
Vorteile von PREP-Pulver
- Ausgezeichnete sphärische Morphologie für Fließfähigkeit
- Kontrollierte Partikelgrößenverteilung
- Geringe Porosität und geringer Oxidgehalt
- Homogenität der Legierung und feines Gefüge
- Anpassbare Zusammensetzung und Eigenschaften
- Hohe Packungsdichte für AM und MIM
Beschränkungen des PREP-Pulvers
- Höhere Kosten im Vergleich zu gaszerstäubtem Pulver
- Begrenzt auf kleinere Partikelgrößen, in der Regel unter 150 Mikron
- Erfordert fortschrittliche Prozesskontrolle und -optimierung
- Begrenzte Produktionsrate im Vergleich zur Gaszerstäubung
- Beschränkt auf ausgewählte unedle Metalle wie Ni, Co und Stähle
Häufig gestellte Fragen
F: Was ist PREP-Pulver (Plasma Rotating Electrode Process)?
A: PREP-Pulver ist ein hochgradig kugelförmiges Metallpulver, das nach dem PREP-Verfahren hergestellt wird, bei dem eine Elektrode in einem Plasmalichtbogen unter präziser Kontrolle rotiert, um die gewünschten Pulvereigenschaften zu erzielen.
F: Welche Materialien können zu PREP-Pulver verarbeitet werden?
A: Zu den gängigen Materialien gehören Nickel, Kobalt, Edelstahl, Werkzeugstahl, Titan, Aluminium und Kupferlegierungen. Andere Legierungen und Verbundwerkstoffe sind mit PREP ebenfalls möglich.
F: Was sind die wichtigsten Vorteile von PREP-Pulver?
A: Die wichtigsten Vorteile sind die hervorragende Sphärizität und Fließfähigkeit, die kontrollierte Partikelverteilung, die geringe Porosität und Oxide, die feine und gleichmäßige Mikrostruktur, die anpassbare Zusammensetzung und die hohe Packungsdichte.
F: Wofür wird PREP-Pulver verwendet?
A: Die wichtigsten Anwendungen sind thermische Spritzschichten, die additive Fertigung von Metallen und der Metall-Spritzguss aufgrund seiner speziellen Eigenschaften.
F: Wie unterscheidet sich PREP-Pulver von gaszerstäubtem Pulver?
A: PREP-Pulver hat im Vergleich zu gaszerstäubtem Pulver eine bessere Sphärizität, weniger Oxide, eine geringere Porosität sowie eine homogenere Zusammensetzung und Mikrostruktur.
F: Ist PREP-Pulver teurer als gaszerstäubtes Pulver?
A: Ja, PREP-Pulver ist in der Regel teurer, weil der Prozess komplexer ist und mehr Kontrolle erfordert. Es bietet jedoch erhebliche Leistungsvorteile gegenüber gaszerstäubtem Pulver.
F: Welche Partikelgröße ist für PREP-Pulver erhältlich?
A: Der übliche Bereich liegt zwischen 10 und 150 Mikrometern. Sowohl kleinere als auch größere Größen sind möglich, aber weniger üblich. Auch die Partikelgrößenverteilung kann je nach Bedarf gesteuert werden.
F: Gibt es für PREP-Pulver begrenzte Legierungsoptionen?
A: PREP ist vor allem für Nickel-, Kobalt- und Edelstahllegierungen bekannt. Die laufende Prozessentwicklung erweitert jedoch die möglichen Legierungssysteme, einschließlich reaktiver Materialien wie Titan und Aluminium.
F: Kann PREP-Pulver für bestimmte Anwendungen angepasst werden?
A: Ja, die kundenspezifische Anpassung ist ein wesentlicher Vorteil von PREP. Die Partikeleigenschaften und die Legierungszusammensetzung können auf die Anforderungen für thermisches Spritzen, AM, MIM usw. zugeschnitten werden.