雾化金属粉末 增材制造和热喷涂等制造方法需要具有定制粒度、形状和冶金特性的原料。本指南介绍了商用雾化粉末的生产工艺、规格、适用金属、用途、供应商选择和替代品。
雾化金属粉末概述
雾化将熔融金属流转化为细小的球形液滴喷雾，并迅速冷却成粉末状。与化学沉淀等替代技术相比，雾化技术的主要特点包括
- 粒度分布受控，从 10 微米到 300 多微米不等
- 在惰性气体环境中处理活性合金的能力
- 快速凝固产生更精细的微结构
- 降低氧气和氮气杂质含量
- 针对 50%+ 的高粉末产量带来的成本效益
- 适用于大多数商用金属和合金
了解现有的生产方法、规格、应用和经济性，有助于在选择金属粉末时正确利用雾化技术的优势和局限性。
金属粉末雾化方法
工业规模需要通过气体、水或离心过程进行雾化：
| 方法 | 说明 | 所用金属 | 颗粒大小 |
|---|---|---|---|
| 燃气 | 超音速惰性气体喷射将金属流转化为粉末 | 最常见与反应性材料兼容 | 10 μm - 150 μm |
| 水 | 高压水分解熔融金属，使其快速淬火 | 主要是铜和铁。有限的活性材料 | 5 μm - 350 μm |
| 离心式 | 熔融金属从旋转的圆盘向外加速。迅速冷却成粉末。 | 与大多数金属兼容。反应能力较低 | 45 μm - 1 mm+ |
表 1.生产金属粉末的商业规模雾化技术与产出特征
每种技术都在颗粒尺寸、粉末产量、淬火率和各种膨胀金属的兼容性方面具有独特的优势。
与雾化兼容的金属和合金
雾化技术可以加工大多数商用金属和合金，包括
- 含铝和钒的钛合金
- 超级合金，如镍基 Inconel 和钴基 Haynes 合金
- 钼、钨和钽等高温金属
- 铬和锰等活性元素
- 贵金属，包括黄金、白银和铂金
- 难熔金属：铌、锆和铪
- 常见奥氏体不锈钢品种 316L 和 304L
熔融状态下的强化学反应性确实限制了某些元素金属（如纯锰或纯铬）的适用性。但是，与其他粉末生产方法相比，通过雾化兼容性将其掺入合金中可以减轻反应性的缺点。
钙的特性和属性 雾化金属粉末
雾化生产的金属粉末具有符合生产工艺要求的定制粉末特性：
粒度分布
- 粒度范围从 10 微米到 1 毫米，可精确分级
粒子形状
- 以球形形态为主，特别是在惰性气体雾化时
内部孔隙率
- 快速凝固和惰性加工可最大限度地减少产生空隙的滞留气体
化学纯度
- 惰性气体雾化材料可达到 99%+。水雾化稍差。
表面氧化物
- 水雾化吸收5-15倍的表面氧污染与惰性雾化保护
微观结构阶段
- 与铸造铸币铸卷相比，通过快速淬火而圆
能力优化粒径和形状参数的能力，同时保留高化学清洁度和有利的微观结构，适合雾化金属粉末，以促进加成制造原料，在这些特征严重影响过程成功和实现的最终零件表现中。
金属粉末尺寸的规格
基于粒度分布分类的雾化金属粉。 常见的筛子大小包括：
| 网布 | 微米尺寸 | 典型用法 |
|---|---|---|
| +100 | >150 μm | 热喷涂组件和涂料 |
| -100 +325 | 105 - 150μm | 热等静止的前体 |
| -325/+500 | 32 - 105μm | 活页夹喷气/冷喷雾3D打印 |
| -500 | ＆lt;32μm | 粉床融合添加剂制造 |
表 2。 分类原子金属粉末与制造过程兼容性一致的粒度类别
大多数专有雾化系统的目标是在制造等级规格中收集的50％+产量，在筛分超大和尺寸分离分离后，收集的粉末量被回收回工艺流中。
雾化金属粉的行业规格
各种协会维持商业金属粉末的成分，化学和物理财产标准，包括：
| 实体 | 标准号码 | 金属覆盖 |
|---|---|---|
| 国际ASTM | F. 049 | 钛和钛合金 |
| 国际ASTM | F. 056 | 镍和镍合金 |
| ASM国际 | MMPDS-06 | 多种金属材料特性 |
| apmi int'l | 零件/apami或.1 | 铜和铜合金 |
表 3。 贸易集团提供适用于筛分化学和粉末指标的规格，可用于跨雾化材料的质量保证
此外，单个制造商提供的范围范围较差的规格涵盖了独特的合金或专业特征，例如最大氧或氮阈值对于反应性合金加工至关重要。
审查认证范围可确保标准适当涵盖买方规定的成分窗口、可接受的粉末特性（如大厅流速）以及与雾化能力和后续生产工艺要求相匹配的化学纯度水平。
雾化金属粉的应用和用途
为工业制造提供骨干原料，关键的金属粉末应用包括：
快速成型制造
- 航空航天组件＆＃8211; 涡轮刀片，机翼
- 医疗植入物＆＃8211; 臀部，膝盖和牙齿替代品
- 工具＆＃8211; 轻巧的共形塑料注射模具
- 化学反应堆＆＃8211; 高表面积结构化催化剂支撑
热喷雾
- 石油＆amp; 气体抗腐蚀涂料＆＃8211; 井下工具
- 抵抗磨损的打印卷表面
- 镀铬替换汽车表面
- 高释放低摩擦建筑玻璃模具
粉末冶金
- 汽车传输齿轮和发动机组件
- 电动机和传感器中的永久磁铁
- 钻石工具插入和切割工具
- 利用特定电导率的电触点
基础原料服务于任何需要合并化学和精制的粉末纹理的应用，能够合并为最终用途的几何形状。
雾化金属粉制造商和供应商
为医疗，航空航天和工业市场提供雾化能力的全球领先供应商包括：
| 公司名称 | 地点 |
|---|---|
| 山特维克 | 瑞典 |
| 木匠技术 | 美国 |
| 普莱克斯 | 美国 |
| 赫加纳斯 | 瑞典 |
| 热原发生 | 加拿大 |
| Erasteel | 法国 |
表 4。 著名的制造商提供各种过程技术的雾化金属粉末生产
次要经纪人还分发了粉末，但最佳实践直接从工厂提供了可追溯性，并消除了主要生产商和最终零件制造商之间污染材料的中介质量风险。
定价 雾化金属粉末
定价根据组成，粒度分布，生产量和质量而变化：
| 材料 | 每公斤的价格 |
|---|---|
| 钛合金 Ti64 | $ 50 - $ 150 |
| 镍超合金 | $ 50 - $ 250 |
| 不锈钢 | $ 5 - $ 30 |
| 工具钢 | $ 2 - $ 15 |
小批量制造的利基合金要求更高的价格抵消炉子的转换。 大量重新加工的商品金属像不锈钢一样可提供最低的成本。 但是，买方通过比较最终组件中的使用情况来比较结果的相对价值来验证公平的相对价值。
雾化金属粉末的优缺点
优势 雾化金属粉：
- 商业生产率下的受控粒度分布
- 惰性气体过程的球形粉末形态
- 快速固化和惰性加工提供化学清洁度
- 适应各种特色合金原料需求
局限性 考虑：
- 10-100x原料成本增加了制造产品表格
- 有限的按需灵活性，较长的交货时间需求
- 需要注意不要过度指定粉末质量或成本气囊
适当地加权利益与限制有助于避免超支，仅使用流行语技术，而不会产生可观的客户价值。
与其他金属粉末生产方法进行比较
普通金属粉制造方法之间的权衡：
| 方法 | 可扩展性 | 费用 | 纯净 | 粒子控制 | 金属限制 |
|---|---|---|---|---|---|
| 雾化 | 非常高 | $$$$ | 高 | 优秀 | 一些元素金属 |
| HDH | 低 | $ | 中型 | 贫穷 | 热流学 |
| 电解 | 高 | $$ | 中至高 | 中度 | |
| 化学沉淀 | 高 | $ | 中型 | 贫穷 |
表5。 商业规模金属粉末生产方法的定性比较
在产生具有优化粉末特性的大量量的同时，雾化确实可以限制对汽车等成本敏感行业的采用。
常见问题
问：金属粉末雾化的主要目的是什么？
答：精确控制粒度和形状参数，否则在其他技术中随机随机，以适合添加剂制造过程的严格要求。
问：回收的金属粉末是否保留原始特性？
答：是的，诸如氧气拾取和微观结构阶段之类的因素在很大程度上没有变化，从而可以再利用来补充Virgin生产粉末。
问：气雾化可以实现以下10微米粉末尺寸吗？
答：可能以下5微米以下的非常细的分布，但在非常低的产量中，由于表面积驱动了反应性，商业添加剂制造使用情况并不经济。
问：哪些行业使用雾化金属零件？
答：航空航天，医疗，汽车和油/天然气所有杠杆量身定制的合金和微观结构。
