等离子旋转电极工艺粉末:综合指南

目录

概述

等离子旋转电极工艺(PREP)粉末是一种使用 PREP 方法制成的球形粉末。PREP 粉末具有独特的特性,适合用于热喷涂涂层、金属增材制造和金属注射成型等各种应用。

PREP 粉的一些主要特点包括

  • 高球形形态,表面光滑
  • 具有细晶粒尺寸的受控微观结构
  • 孔隙率低,密度高
  • 极佳的流动性和铺展性
  • 包装密度高
  • 良好的混合特性
  • 制造合金和复合材料的能力

PREP 可以定制粉末特性,如粒度分布、成分、密度、氧化物含量等。通过控制 PREP 工艺参数,可以设计出满足特定应用要求的粉末。

PREP 粉的类型

粉末材料组成主要特性和应用
镍合金镍铬、镍铬铝酰、镍钴铬铝酰抗氧化性和抗腐蚀性。热喷涂涂层。
钴合金CoCr、CoCrAlY、CoNiCrAlY高温强度。热喷涂涂层。
不锈钢316L, 304L耐腐蚀性。金属 AM、MIM。
工具钢H13, P20高硬度。金属 AM、MIM。
钛合金Ti6Al4V、TiAl高强度重量比。生物医学植入物、航空航天。
铜合金CuCrZr高导热性。电子应用。
铝合金AlSi12轻量级。汽车部件。
钨合金镍铁、钴高密度。辐射屏蔽

成分和微观结构

PREP 可实现对粉末成分和微观结构特征的严密控制:

  • 可对合金元素进行改性,以获得所需的性能
  • 与气体雾化相比,可最大限度地减少微分离现象
  • 细粒度微观结构,各相分布均匀
  • 孔隙率和氧化物含量可降至极低水平
  • 合金化后保持球形形态

PREP 粉的主要特性

物业说明益处
粒径分布PREP 可通过控制 d50 实现窄分布。确保熔化均匀和性能一致。
形态学高度球形,表面光滑。出色的流动性和包装密度。
表观密度可根据需求进行优化。更高的密度可提高粉末的铺展性。
流动性用霍尔流量计法测量。确保均匀送粉和撒粉。
包装密度包装密度高,可达 60%。最大限度地提高部件中金属粉末的体积分数。
氧化物含量氧化物含量低于 0.2%。减少最终部件中的氧化物夹杂。
微观结构颗粒细腻、均匀。最后部分的财产统一分配。
表面化学精确控制化学成分。优化了氧化物的形成、润湿性和铺展性。

PREP 粉的应用

PREP 粉因其特殊性能而被广泛应用于各行各业:

热喷涂涂层

  • 优异的流动性可实现均匀的进料速度和涂层质量
  • 受控的粒度分布可优化熔化过程,最大限度地减少未熔化粉末的数量
  • 光滑的表面形态可提高涂层密度和附着强度
  • 氧化物含量低,可防止涂层中出现氧化物夹杂物
  • 球形可提高沉积效率

金属 快速成型制造

  • 包装密度高,每层可容纳更多材料,减少空隙
  • 光滑的表面形态可实现均匀的熔化和熔池流动
  • 控制粒度分布,防止出现偏析问题
  • 表面氧化物少,可实现良好的颗粒间结合
  • 球形度和流动性可最大限度地减少粉末进料问题

金属注射成型

  • 高填料密度使烧结密度最大化
  • 均匀的粒度分布可防止偏析
  • 良好的流动性和兼容性可实现均匀混合
  • 氧化物含量低,可避免烧结缺陷
  • 受控成分可在烧结后获得理想性能

规格

PREP 粉末的典型规格:

参数范围
颗粒大小10 - 150 微米
粒径分布可控制 D10、D50、D90
形态学高度球形 ≥ 0.9
表观密度理论密度高达 60%
霍尔流动性< 30 秒/50 克
氧化物含量< 0.2 wt%
微观结构细粒度 < 10 微米
表面化学精确控制 O、C、N 含量

供应商和定价

一些全球领先的 PREP 粉供应商包括

供应商地点
山特维克瑞典
普莱克斯美国
霍加纳斯瑞典
中石油粉体集团中国

PREP 粉的价格因以下因素而异:

  • 贱金属(镍、钴、钢)
  • 合金成分
  • 粒径分布
  • 订购数量
  • 定制程度

普通合金的指示性价格从 $50/kg 到 $120/kg 不等。定制合金和粒度分布会增加成本。

与气体雾化粉末的比较

参数预制粉气体雾化粉末
粒子形状高度球形不规则,有卫星
氧化物含量极低 <0.2%通常为 0.5-2%
孔隙率接近完全密集孔隙率可达 10-20%
合金均匀性优秀易发生隔离
流动性非常好因卫星而降低
包装密度最高 60%通常为 30-40%
表面化学精确控制根据工艺而变化
费用更高降低资本成本

PREP 粉的优势

  • 优异的球形形态,流动性好
  • 可控粒度分布
  • 孔隙率和氧化物含量低
  • 合金均匀性和精细微观结构
  • 可定制的成分和特性
  • 用于 AM 和 MIM 的高堆积密度

PREP 粉的局限性

  • 成本高于气体雾化粉末
  • 仅限于较小的颗粒尺寸,通常低于 150 微米
  • 需要先进的过程控制和优化
  • 与气体雾化相比,生产率有限
  • 仅限于某些贱金属,如镍、钴和钢

常见问题

问:什么是等离子旋转电极工艺(PREP)粉末?

答:PREP 粉末是使用 PREP 方法生产的高球形金属粉末,该方法涉及在等离子弧中精确控制电极旋转,以达到所需的粉末特性。

问:哪些材料可以制成 PREP 粉?

答:常见材料包括镍、钴、不锈钢、工具钢、钛、铝和铜合金。PREP 还可加工其他合金和复合材料。

问:PREP 粉的主要优势是什么?

答:主要优点是球形度和流动性极佳,颗粒分布可控,孔隙率和氧化物含量低,微观结构精细均匀,成分可定制,堆积密度高。

问:PREP 粉有什么用途?

答:由于其特殊性能,主要应用于热喷涂涂层、金属添加制造和金属注射成型。

问:PREP 粉末与气体雾化粉末有何不同?

答:与气体雾化粉末相比,PREP 粉末具有更好的球形度、更低的氧化物、更少的孔隙率、更均匀的成分和微观结构。

问:PREP 粉是否比气体雾化粉贵?

答:是的,PREP 粉末通常成本较高,因为涉及到较高的工艺复杂性和控制。但与气体雾化粉末相比,它具有明显的性能优势。

问: PREP 粉末的粒度是多少?

答:通常的范围是 10 至 150 微米。更小和更大的粒度都有可能,但不太常见。粒度分布也可根据要求进行控制。

问:PREP 粉末的合金选择是否有限?

答:PREP 最适用于镍、钴和不锈钢合金。但目前的工艺开发正在扩大可能的合金系统,包括钛和铝等活性材料。

问:PREP 粉末能否针对特定应用进行定制?

答:是的,定制是 PREP 的主要优势。颗粒特性和合金成分可根据热喷涂、AM、MIM 等要求进行定制。

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