Bubuk logam yang diatomisasi Aktifkan metode pembuatan seperti manufaktur aditif dan semprotan termal yang membutuhkan bahan baku dengan ukuran partikel, bentuk, dan sifat metalurgi yang disesuaikan. Panduan ini meninjau proses produksi, spesifikasi, logam yang sesuai, penggunaan, pemilihan vendor dan alternatif di sekitar bubuk atomisasi komersial.
Ikhtisar Bubuk Logam Beratomisasi
Atomisasi mengubah aliran logam cair menjadi semprotan tetesan bulat halus dengan cepat mendingin menjadi bentuk bubuk. Atribut utama versus alternatif seperti curah hujan kimia meliputi:
- Distribusi ukuran partikel terkontrol dari 10 mikron hingga 300+ mikron
- Kemampuan untuk memproses paduan reaktif di atmosfer gas inert
- Solidifikasi cepat menghasilkan mikrostruktur yang lebih baik
- Tingkat pengotor oksigen dan nitrogen yang lebih rendah
- Efektivitas biaya dari hasil bubuk tinggi yang menargetkan 50%+
- Adaptabilitas Mempersiapkan sebagian besar logam dan paduan komersial
Memahami metode produksi, spesifikasi, aplikasi, dan ekonomi yang tersedia memungkinkan manfaat dan keterbatasan atomisasi yang tepat saat memilih bubuk logam.
Metode untuk atomisasi bubuk logam
Skala industri memerlukan atomisasi melalui proses gas, air atau sentrifugal:
| Metode | Deskripsi | Logam digunakan | Ukuran Partikel |
|---|---|---|---|
| Gas | Jet gas inert supersonik mengubah aliran logam menjadi bubuk | Paling umum. Bahan reaktif kompatibel | 10 μm - 150 μm |
| Air | Air bertekanan tinggi hancur logam cair yang memaparkannya ke pendinginan cepat | Terutama tembaga dan besi. Bahan reaktif terbatas | 5 μm - 350 μm |
| Sentrifugal | Logam cair dipercepat ke luar dari disk pemintalan. Dengan cepat mendingin menjadi bubuk. | Sebagian besar logam kompatibel. Kemampuan reaktif yang lebih rendah | 45 μm - 1 mm+ |
Tabel 1. Teknik atomisasi skala komersial untuk memproduksi bubuk logam bersama sifat -sifat output
Setiap teknik memberikan keunggulan unik di sekitar ukuran partikel, hasil bubuk, laju pendinginan dan kompatibilitas di seluruh alam semesta logam yang luas.
Logam dan paduan yang kompatibel dengan atomisasi
Atomisasi Melalui sebagian besar logam dan paduan komersial termasuk:
- Paduan titanium yang mengandung aluminium dan vanadium
- Superalloys seperti Paduan Haynes yang berbasis di Nikel dan Cobalt berbasis
- Logam suhu tinggi seperti molibdenum, tungsten dan tantalum
- Elemen reaktif seperti kromium dan mangan
- Logam mulia termasuk emas, perak dan platinum
- Logam refraktori: niobium, zirkonium dan hafnium
- Baja tahan karat austenitik umum 316L dan 304L varietas
Reaktivitas kimia yang kuat di bawah keadaan cair memang membatasi penerapan untuk beberapa logam unsur seperti mangan murni atau kromium. Tetapi memadukan ke dalam paduan mengurangi reaktivitas kerugian melalui kompatibilitas atomisasi - keuntungan dibandingkan pendekatan produksi bubuk lainnya.
Karakteristik dan sifat Bubuk logam yang diatomisasi
Output Atomisasi Bubuk logam dengan karakteristik bubuk yang disesuaikan memenuhi kebutuhan proses produksi:
Distribusi ukuran partikel
- Tunable dari 10 mikron ke ukuran 1 mm, disayangi ke fraksi yang tepat
Bentuk Partikel
- Morfologi bola yang dominan terutama dengan atomisasi gas inert inert
Porositas internal
- Solidifikasi yang cepat dan pemrosesan inert meminimalkan gas yang terperangkap yang menciptakan kekosongan
Kemurnian Kimia
- 99%+ dapat dicapai untuk bahan atomisasi gas inert. Atomisasi air sedikit lebih sedikit.
Oksida permukaan
- Atomisasi air melibatkan 5-15x lebih banyak kontaminasi oksigen permukaan versus perlindungan atomisasi inert
Fase mikrostruktur
- Dibulatkan oleh pendinginan cepat dibandingkan dengan rekan ingot cor
Kemampuan mengoptimalkan parameter ukuran dan bentuk partikel sambil mempertahankan kebersihan bahan kimia yang tinggi dan mikrostruktur yang menguntungkan sesuai dengan bubuk logam yang teratomisasi dengan bahan baku manufaktur aditif di mana karakteristik tersebut secara kritis mempengaruhi proses keberhasilan dan kinerja bagian akhir yang direalisasikan.
Spesifikasi ukuran bubuk logam dari atomisasi
Lot bubuk logam yang diatomisasi diklasifikasikan berdasarkan distribusi ukuran partikel. Ukuran ayakan umum meliputi:
| Jaring | Ukuran mikron | Penggunaan khas |
|---|---|---|
| +100 | & gt; 150 μm | Komponen dan pelapis semprot termal |
| -100 +325 | 105 - 150 μm | Prekursor pengepresan isostatik panas |
| -325/+500 | 32 - 105 μm | Pencetakan 3D jet pengikat/semprotan dingin |
| -500 | <32 μm | Manufaktur aditif fusi unggun bubuk |
Meja 2. Kategori ukuran partikel untuk serbuk logam yang dikabutkan yang diselaraskan dengan kompatibilitas proses manufaktur
Sebagian besar sistem atomisasi yang dipatenkan menargetkan 50%+ hasil bubuk yang dikumpulkan dalam spesifikasi tingkat produksi setelah pemisahan pengayakan fraksi yang terlalu besar dan terlalu kecil yang didaur ulang kembali ke dalam aliran lelehan proses.
Spesifikasi Industri untuk Serbuk Logam yang Dikabutkan
Berbagai asosiasi mempertahankan standar komposisi, kimia, dan properti fisik untuk serbuk logam komersial, termasuk:
| Kesatuan | Nomor standar | Logam Tercakup |
|---|---|---|
| ASTM International | F3049 | Paduan Titanium dan Titanium |
| ASTM International | F3056 | Nikel dan Paduan Nikel |
| ASM International | MMPDS-06 | Beberapa Sifat Bahan Logam |
| APMI Int'l | ANSI/APMI B.101 | Tembaga dan Paduan Tembaga |
Tabel 3. Kelompok perdagangan yang menawarkan spesifikasi yang berlaku untuk kimia yang disayangi dan metrik bubuk yang berguna untuk jaminan kualitas di seluruh bahan yang diatomisasi
Selain itu, produsen individual memberikan spesifikasi lingkup sempit yang mencakup paduan unik atau karakteristik khusus seperti ambang batas oksigen atau nitrogen maksimum yang penting untuk pemrosesan paduan reaktif.
Meninjau lingkup sertifikasi memastikan standar mencakup jendela komposisi yang diamanatkan pembeli, karakteristik bubuk yang dapat diterima seperti laju aliran aula dan tingkat kemurnian kimia yang cocok dengan kemampuan atomisasi dan persyaratan proses produksi berikutnya.
Aplikasi dan Penggunaan untuk Bubuk Logam Beratomisasi
Menawarkan bahan baku tulang punggung untuk pembuatan industri, aplikasi bubuk logam utama meliputi:
Manufaktur Aditif
- Komponen Aerospace – bilah turbin, airfoil
- Implan Medis – Penggantian pinggul, lutut dan gigi
- Tooling – Cetakan injeksi plastik yang dipotong secara konformal
- Reaktor Kimia – Support Katalis Struktur Surface Tinggi
Semprotan termal
- Minyak & amp; Pelapis anti-korosi gas – alat downhole
- Permukaan cetak gulungan yang menahan abrasi
- Permukaan Otomotif Penggantian Chrome
- Cetakan kaca arsitektur gesekan rendah rilis tinggi
Metalurgi Serbuk
- Gigi transmisi otomotif dan komponen mesin
- Magnet permanen di motor dan sensor
- Sisipan perkakas berlian dan alat pemotong
- Kontak listrik memanfaatkan konduktivitas spesifik
Bahan baku fondasi melayani aplikasi apa pun yang menuntut kimia gabungan dan tekstur bubuk olahan yang mampu konsolidasi ke dalam geometri penggunaan akhir.
Produsen dan vendor bubuk logam berkap
Pemasok global terkemuka yang menyediakan kemampuan atomisasi untuk pasar medis, kedirgantaraan dan industri meliputi:
| Perusahaan | Lokasi |
|---|---|
| Sandvik | Swedia |
| Teknologi Tukang Kayu | Amerika Serikat |
| Praxair | Amerika Serikat |
| Höganäs | Swedia |
| Pirogenesis | Kanada |
| Erasteel | Prancis |
Tabel 4. Produsen terkenal yang menawarkan produksi bubuk logam atom dari berbagai teknologi proses
Pialang sekunder juga mendistribusikan bubuk tetapi praktik terbaik pengadaan langsung dari Mills yang menyediakan banyak penelusuran dan menghilangkan kualitas perantara yang mencemari bahan yang mencemari bahan antara produsen utama dan pembuat bagian akhir.
Harga untuk Bubuk logam yang diatomisasi
Harga bervariasi berdasarkan komposisi, distribusi ukuran partikel, volume dan kualitas produksi:
| Bahan | Harga per kilogram |
|---|---|
| Titanium Ti64 | $ 50 - $ 150 |
| Nikel Superalloys | $ 50 - $ 250 |
| Baja tahan karat | $ 5 - $ 30 |
| Baja Perkakas | $ 2 - $ 15 |
Paduan niche yang dibuat dalam batch kecil menuntut harga yang lebih tinggi mengimbangi perubahan tungku. Logam komoditas seperti stainless steel diproses ulang pada volume tinggi menawarkan biaya terendah. Tetapi pembeli memvalidasi nilai relatif yang adil dengan membandingkan peningkatan kinerja yang dihasilkan terhadap penggunaan dalam komponen akhir.
Pro dan kontra dari bubuk logam yang diatomisasi
Keuntungan dari bubuk logam yang diatomisasi:
- Distribusi ukuran partikel terkontrol pada tingkat produksi komersial
- Morfologi bubuk bola dari proses gas inert
- Solidifikasi yang cepat dan pemrosesan inert memberikan kebersihan kimia
- Beradaptasi dengan beragam kebutuhan bahan baku paduan khusus
Keterbatasan mempertimbangkan:
- 10-100x Feedstock Biaya Kenaikan Bentuk Produk Tempa
- Fleksibilitas sesuai permintaan terbatas dengan kebutuhan waktu tunggu yang lama
- Perhatian diperlukan tidak terlalu spesifikasi bubuk atau biaya balon
Manfaat pembobotan yang tepat terhadap batasan membantu menghindari pengeluaran berlebih hanya untuk menggunakan teknologi kata kunci yang tidak menghasilkan nilai pelanggan yang cukup besar.
Perbandingan dengan metode produksi bubuk logam lainnya
Pengorbanan antara pendekatan manufaktur bubuk logam umum:
| Metode | Skalabilitas | Biaya | Kemurnian | Kontrol partikel | Keterbatasan Logam |
|---|---|---|---|---|---|
| Atomisasi | Sangat Tinggi | $$$$ | Tinggi | Luar biasa | Beberapa logam unsur |
| Hdh | Rendah | $ | Sedang | Miskin | Piroforik |
| Elektrolisis | Tinggi | $$ | Sedang hingga tinggi | Sedang | |
| Curah hujan kimia | Tinggi | $ | Sedang | Miskin |
Tabel 5. Perbandingan kualitatif di seluruh metode produksi bubuk logam skala komersial
Saat menghasilkan volume yang signifikan dengan karakteristik bubuk yang dioptimalkan, atomisasi melakukan premi penetapan harga yang dapat membatasi adopsi dalam industri yang peka terhadap biaya seperti mobil.
Pertanyaan yang Sering Diajukan
T: Apa tujuan utama atomisasi untuk bubuk logam?
A: Parameter ukuran dan bentuk partikel yang mengontrol secara tepat jika tidak secara acak di seluruh teknik lain yang sesuai dengan persyaratan ketat dari proses pembuatan aditif.
T: Apakah bubuk logam daur ulang mempertahankan sifat asli?
A: Ya, faktor -faktor seperti pickup oksigen dan fase mikrostruktur yang sebagian besar tidak berubah memungkinkan penggunaan kembali untuk melengkapi bubuk produksi perawan.
T: Dapatkah atomisasi gas mencapai ukuran bubuk sub 10 mikron?
A: Distribusi yang sangat halus di bawah 5 mikron mungkin tetapi pada hasil yang sangat rendah tidak ekonomis untuk penggunaan manufaktur aditif komersial karena area permukaan mendorong reaktivitas.
T: Industri apa yang menggunakan bagian logam atomisasi?
A: Aerospace, medis, otomotif, dan minyak/gas semua leverage paduan dan struktur mikro yang dihasilkan dari keunikan proses atomisasi.