Bubuk logam atomisasi gas mengacu pada metode pemrosesan material untuk menghasilkan serbuk logam berbentuk bola halus untuk aplikasi seperti pencetakan injeksi logam (MIM), manufaktur aditif, pengepresan dan sintering, pelapisan semprotan termal, metalurgi serbuk, dan banyak lagi.
Dalam atomisasi gas, paduan logam cair didisintegrasi menjadi tetesan menggunakan jet gas inert bertekanan tinggi. Tetesan dengan cepat mengeras menjadi bubuk, menghasilkan morfologi yang sangat bulat yang ideal untuk proses konsolidasi bubuk.
Panduan ini mencakup komposisi serbuk logam yang dikabutkan dengan gas, karakteristik, aplikasi, spesifikasi, metode produksi, pemasok, pro vs kontra, dan FAQ yang perlu dipertimbangkan.
Komposisi Serbuk Logam yang Dikabutkan dengan Gas
Berbagai logam dan paduan dengan bahan kimia yang disesuaikan dikabutkan menjadi bubuk:
| Bahan | Ikhtisar Komposisi | Paduan Umum |
|---|---|---|
| Baja tahan karat | Fe-Cr + Ni / Mn / Mo | 304, 316, 410, 420 |
| Baja perkakas | Paduan Fe-Cr-C + W/V/Mo | H13, M2, P20 |
| Paduan aluminium | Al + Cu / Mg / Mn / Si | 2024, 6061, 7075 |
| Paduan titanium | Paduan Ti + Al / V | Ti-6Al-4V |
| Paduan nikel | Paduan Ni + Cr / Fe / Mo | Inconel 625, 718 |
| Paduan tembaga | Cu + Sn / Zn / paduan | Kuningan, perunggu |
Serbuk logam ini menawarkan sifat mekanik, termal, listrik dan sifat fisik lainnya yang spesifik untuk kebutuhan manufaktur.
Karakteristik bubuk logam atomisasi gas
Selain kimia, karakteristik seperti ukuran partikel, bentuk, kepadatan, dan struktur mikro menentukan kinerja:
| Atribut | Deskripsi | Pertimbangan |
|---|---|---|
| Distribusi ukuran partikel | Rentang/distribusi diameter | Berdampak pada resolusi fitur minimum, efisiensi pengemasan |
| Morfologi partikel | Bentuk bubuk/struktur permukaan | Partikel yang bulat dan halus memberikan aliran dan penanganan terbaik |
| Kepadatan yang tampak | Berat per volume termasuk rongga antarpartikel | Mempengaruhi kekompakan dan pengelompokan |
| Kerapatan ketukan | Kepadatan yang mengendap setelah penyadapan mekanis | Berkaitan dengan kemudahan pemadatan bedengan bubuk |
| Kimia permukaan | Oksida permukaan, gas sisa, atau kelembapan | Mempengaruhi stabilitas dan konsistensi bubuk |
| Struktur mikro | Ukuran butir/distribusi fase | Menentukan sifat-sifat seperti kekerasan, keuletan setelah konsolidasi |
Aspek-aspek yang saling berhubungan ini diseimbangkan untuk memenuhi kebutuhan.
Aplikasi bubuk logam atomisasi gas
Input material yang konsisten dan kemampuan membentuk jaring mendukung beragam aplikasi:
| Industri | Penggunaan | Contoh Komponen |
|---|---|---|
| Manufaktur aditif | Bahan baku pencetakan 3D | Airfoil kedirgantaraan, implan medis |
| Cetakan injeksi logam | Bagian logam kecil yang rumit | Nozel, roda gigi, pengencang |
| Tekan dan sinter | Produksi komponen P/M | Suku cadang mobil struktural, komponen militer/senjata api |
| Semprotan termal | Pelapis permukaan | Lapisan anti aus dan anti korosif |
| Metalurgi serbuk | Bantalan oilite, bushing yang dapat melumasi sendiri | Kenakan komponen dengan struktur berpori |
Atomisasi gas memberikan akses unik untuk menyesuaikan struktur mikro dan kimia yang sesuai dengan kebutuhan kinerja akhir.
Spesifikasi
Sementara itu, rentang nominal yang khusus untuk aplikasi, yang umum meliputi:
| Parameter | Kisaran Khas | Metode pengujian |
|---|---|---|
| Distribusi ukuran partikel | 10 - 250 μm | Difraksi laser, saringan |
| Bentuk partikel | > 85% bulat | Mikroskopi |
| Kepadatan yang tampak | 2 - 5 g/cm3 | Pengukur aliran aula |
| Kerapatan ketukan | 3 - 8 g/cm3 | Mengetuk volumeter |
| Gas sisa | <1000 ppm | Analisis gas inert |
| Kandungan oksida permukaan | <1000 ppm | Analisis gas inert |
Kurva distribusi yang lebih ketat memastikan kinerja yang andal dalam proses selanjutnya.
Ikhtisar Produksi Atomisasi Gas
- Mengisi tungku induksi dengan bahan baku seperti batangan logam, potongan limbah
- Bahan leleh; kimia dan suhu sampel
- Paksa aliran logam cair ke dalam nosel alat penyemprot gas yang dipasangkan secara dekat
- Membentuk aliran logam cair yang halus
- Semburan gas inert berkecepatan tinggi (N2, Ar) memecah aliran menjadi tetesan
- Tetesan logam dengan cepat mengeras menjadi bubuk ~ 100-800 μm
- Mengklasifikasikan fraksi kasar secara termal melalui pemisah siklon
- Kumpulkan serbuk halus dalam sistem pengumpulan dan tempat sampah
- Saringan mengklasifikasikan ke dalam pecahan ukuran sesuai kebutuhan
- Mengemas/menyimpan material dengan timbunan lembam
Mengontrol semua aspek dari proses ini dengan tepat adalah kunci untuk konsistensi.
bubuk logam atomisasi gas Pemasok
Banyak produsen material global terkemuka menawarkan pembuatan atomisasi gas:
| Pemasok | Bahan | Deskripsi |
|---|---|---|
| Sandvik | Baja perkakas, baja tahan karat, superalloy | Berbagai macam paduan yang dikabutkan dengan gas |
| Teknologi Tukang Kayu | Baja perkakas, baja tahan karat, paduan khusus | Tersedia paduan khusus |
| Höganäs | Baja perkakas, baja tahan karat | Pemimpin global dalam atomisasi |
| Praxair | Paduan titanium, paduan super | Pemasok bahan presisi yang andal |
| Logam Osprey | Baja tahan karat, paduan super | Fokus pada paduan reaktif dan eksotis |
Harga volume tergantung pada kondisi pasar, waktu tunggu, biaya bahan eksotis, dan faktor komersial lainnya.
Pengorbanan Saat Mempertimbangkan bubuk logam atomisasi gas
Kelebihan:
- Morfologi bola yang konsisten
- Distribusi ukuran partikel yang sempit
- Bahan kimia masukan yang diketahui dan seragam
- Struktur mikro material yang terkendali dan bersih
- Karakteristik aliran yang ideal untuk deposisi AM
- Memungkinkan dinding tipis/geometri yang rumit
Kekurangan:
- Membutuhkan infrastruktur modal awal yang signifikan
- Ketersediaan paduan terbatas vs atomisasi air
- Penanganan khusus untuk mencegah kontaminasi
- Biaya lebih mahal daripada metode alternatif pada volume produksi
- Hasil yang lebih rendah daripada proses alternatif
- Kapasitas terbatas untuk ukuran partikel yang sangat halus
Untuk aplikasi penting, bubuk yang dikabutkan dengan gas memberikan keunggulan unik terkait konsistensi dan kinerja.
Pertanyaan yang Sering Diajukan
Apa perbedaan utama antara atomisasi gas dan air?
Atomisasi gas hanya bergantung pada semburan gas inert untuk menghancurkan logam cair menjadi bubuk, sedangkan atomisasi air menggunakan semprotan air yang berinteraksi dengan semburan gas, menghasilkan laju pendinginan yang lebih cepat tetapi bubuk yang lebih tidak beraturan.
Berapa distribusi ukuran partikel tersempit yang dapat dicapai?
Tahap nozel, penyetelan, dan pengklasifikasi khusus memungkinkan distribusi ukuran partikel hingga D10: 20 μm, D50: 30 μm, D90: 44 μm untuk atomisasi gas. Rentang yang lebih ketat pun terus dikembangkan.
Seberapa kecil nozel atomisasi gas bisa dibuat?
Ukuran lubang nosel hingga 0,5 mm telah dikembangkan untuk menghasilkan volume batch kurang dari 1 kg per jam. Meskipun klasifikasi serbuk tipe jatuh bebas tetap menantang di bawah ukuran 20 μm.
Apa yang memengaruhi konsistensi antara batch bubuk?
Kontrol atas komposisi, kebersihan, profil suhu, tekanan gas, kondisi atomisasi, dan penanganan/penyimpanan serbuk, semuanya berkontribusi pada reproduktifitas. Kontrol proses yang ketat sangat penting.
Berapa hasil serbuk tipikal relatif terhadap massa awal?
Untuk paduan umum dan rentang ukuran, persentase hasil biasanya berkisar antara 50-85% tergantung pada lebar distribusi yang diinginkan dan fraksi yang dapat diterima. Distribusi yang lebih halus memiliki hasil yang lebih rendah.
