Gasverdüstes Titanpulver ist ein hochreines Titanpulver, das durch Gaszerstäubung hergestellt wird. Bei diesem Verfahren wird geschmolzenes Titan mit Hochdruckgasströmen beaufschlagt, um feine Titanpartikel zu erzeugen. Dieses Pulver hat einzigartige Eigenschaften, die es für verschiedene Anwendungen in unterschiedlichen Branchen geeignet machen.
Überblick über gasverdüstes Titanpulver
Gasverdüstes Titanpulver hat die folgenden Hauptmerkmale:
Zusammensetzung
| Hauptbestandteil | Titan (Ti) |
| Gängige Legierungen | Ti-6Al-4V, Ti-6Al-4V ELI |
| Spurenelemente | Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff, Eisen |
Eigenschaften
| Partikelform | Sphärisch |
| Partikelgröße | 15 - 150 Mikrometer |
| Fließfähigkeit | Hervorragend durch sphärische Form |
| Scheinbare Dichte | 2,7 - 3,5 g/cc |
| Dichte des Gewindebohrers | 3,5 - 4,5 g/cc |
Herstellungsprozess
- Rohtitanblöcke werden im Plasmalichtbogenschmelzverfahren geschmolzen
- Hochdruck-Inertgas (in der Regel Argon oder Stickstoff) wird zur Zerstäubung des geschmolzenen Titans verwendet
- Feine kugelförmige Pulverpartikel verfestigen sich schnell im Zerstäubungsturm
- Das Pulver wird gesammelt und in geeignete Korngrößenbereiche gesiebt.
Qualitätsstandards
- ASTM B849
- AMS 4992
- ISO 22068
Gebräuchliche Handelsnamen
- Ti64 ELI Grad 23
- Plasma-verdüstes Ti-6Al-4V Grad 5
Kosten
| Partikelgröße | Preis pro kg |
|---|---|
| 15-45 Mikrometer | $50-$100 |
| 45-105 Mikrometer | $30-$60 |
| 105-150 Mikrometer | $20-$40 |
Anwendungen von Gasverdüstes Titan-Pulver
Gasverdüstes Titan wird aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften in verschiedenen Branchen eingesetzt. Einige wichtige Anwendungen sind:
Additive Fertigung
- Selektives Laserschmelzen (SLM)
- Elektronenstrahlschmelzen (EBM)
- Bindemittelausstoß
Für die Herstellung komplexer Titankomponenten für die Luft- und Raumfahrt, die Medizintechnik und die Automobilindustrie.
Metall-Spritzgießen
- Kleine komplexe Teile wie Verbindungselemente, Zahnräder
- Hohe mechanische Festigkeit
- Netzförmige oder nahezu netzförmige Teile
Thermische Spritzschichten
- Korrosions- und verschleißfeste Beschichtungen
- Hartstoffbeschichtungen bis zu 550 HV
Pulvermetallurgie
- Gesinterte Teile wie Golfschlägerköpfe, Fahrradteile
- Poröse Strukturen für Filter, Implantate
Pyrotechnik
- Hell brennende Titanfunken
- Militär, Unterhaltung, andere Anwendungen
Lieferanten von gaszerstäubtem Titanium-Pulver
Die meisten großen Titanproduzenten und Metallpulverhersteller liefern gasverdüstes Titanpulver. Zu den weltweit führenden Anbietern gehören:
| Anbieter | Standort |
|---|---|
| AP&C | Kanada |
| ATI-Pulvermetalle | USA |
| Tischlertechnik | USA |
| Hoganas | Schweden |
| GfE Metalle und Materialien | Deutschland |
| TLS Technik | Deutschland |
Preisgestaltung
Gasverdüstes Titanpulver ist aufgrund des komplexen Herstellungsverfahrens teurer als andere Formen von Titanpulver. Die Preise reichen von $20 pro kg für größere Fraktionen bis zu $100 pro kg für die feinsten medizinischen Pulver. Die Mindestbestellmengen liegen in der Regel bei 25-100 kg.
Vor- und Nachteile von Gasverdüstes Titan-Pulver
Vorteile
- Die sphärische Morphologie sorgt für eine hervorragende Fließfähigkeit
- Hochreine, legierte Sorten verfügbar
- Kontrollierte Partikelgrößenverteilung
- Einsatz in fortschrittlichen Anwendungen wie der additiven Fertigung
Benachteiligungen
- Teurer als andere Titanpulverarten
- Begrenzte Lieferanten und Produktionskapazitäten auf der ganzen Welt
- Erfordert spezielle Lagerung und Handhabung
Vergleich mit anderen Titanpulversorten
Versus Schwamm Feintitan
- 10x höhere Kosten
- Weit überlegene Pulvereigenschaften und -konsistenz
Versus Hydrid-Dehydrid-Titan
- Durchschnittlich 2X höhere Kosten
- Bessere Sphärizität und Fließfähigkeit
- Einsatz in fortgeschrittenen Anwendungen
Versus Plasma Rotierende Elektrode Prozess Pulver
- Die Kosten sind vergleichbar
- Gaszerstäubung hat eine etwas bessere Sphärizität
- PREP ermöglicht größere Partikelgrößen
Partikelgrößenverteilung
Die Kontrolle der Partikelgrößenverteilung ist für gasverdüstes Titanpulver von entscheidender Bedeutung. Einige gängige Größenschnitte sind:
| Partikelgröße | Typische Anwendungen |
|---|---|
| 15-45 Mikrometer | Additive Fertigung |
| 45-105 Mikrometer | Metall-Spritzgießen |
| 105-150 Mikrometer | Thermische Spritzschichten |
Laserbeugung oder Siebung Technik wird zur Charakterisierung der Partikelgrößenverteilung verwendet. Häufig verwendete statistische Parameter sind:
- D10, D50, D90 (Größe, unter die 10%, 50%, 90% Partikel fallen)
- Spannweite (Maß für die Verteilungsbreite)
Die Norm ISO 13320 legt das Verfahren zur Analyse der Größenverteilung mittels Laserbeugung fest.
Wirkung von Verunreinigungen
Verunreinigungen wirken sich negativ auf die Pulvereigenschaften aus und müssen durch den Schmelz- und Zerstäubungsprozess kontrolliert werden.
- Sauerstoff - Erhöht die Härte und Sprödigkeit bei >0,4%
- Stickstoff - Verursacht Porositätsprobleme > 0,05%
- Wasserstoff - Verursacht Probleme mit Porosität und Rissbildung
- Eisen - Verringert die Duktilität und Bruchfestigkeit
Durch Vakuum-Induktionsschmelzen und Sprühformung wird ein niedriger Sauerstoff- und Eisengehalt erreicht.
Lagerung und Handhabung
Besondere Vorsichtsmaßnahmen bei der Lagerung und Handhabung von Titanpulver erforderlich:
- Feuchtigkeitsempfindlich - in versiegelten Behältern mit Trockenmittelbeuteln lagern
- Explosionsgefahr - Inertgasüberlagerung erforderlich
- Pyrophor - brennt bei feinen Teilchengrößen
- Erfordert elektrisch leitfähige Behälter wie Edelstahl
Spezielle Pulverlagerräume, Handschuhboxen und Abzugshauben für die Handhabung von reaktivem Titanpulver.
Normen und Spezifikationen
| Standard | Organisation | Beschreibung |
|---|---|---|
| ASTM B849 | ASTM | Spezifikation für vorlegiertes Titanpulver |
| AMS 4992 | SAE | Spezifikation für gaszerstäubtes Titanlegierungspulver |
| ISO 22068 | ISO | Spezifikation für gaszerstäubtes Pulver aus Titan und Titanlegierungen |
In den Spezifikationen sind die zulässigen Grenzwerte für den Gehalt an Verunreinigungen, die Partikelgrößenverteilung, die Rohdichte und andere Parameter aufgeführt. Kundenspezifische Spezifikationen sind ebenfalls üblich.
FAQs
Was ist ein Gasverdüsungsprozess?
Bei der Gaszerstäubung werden Hochdruck-Inertgasstrahlen eingesetzt, um einen Strom geschmolzenen Metalls in feine Tröpfchen aufzubrechen. Diese Tröpfchen verfestigen sich schnell zu kugelförmigen Pulverpartikeln.
Was ist der Vorteil der sphärischen Pulvermorphologie?
Sphärische Partikel haben eine ausgezeichnete Fließfähigkeit. Dies ermöglicht ein gleichmäßiges Packen und Verteilen, das für die additive Fertigung und den Metallspritzguss erforderlich ist.
Was sind gängige Legierungen für gasverdüstes Titanpulver?
Ti-6Al-4V, Ti-6Al-4V ELI und Ti-6Al-7Nb sind beliebte Legierungen für die additive Fertigung in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Medizin.
Was beeinflusst die Kosten für gasverdüstes Titanpulver?
Reinheit, Partikelgrößenbereich, Form und Sphärizität bestimmen die Kosten. Feinere Pulver in medizinischer Qualität sind wesentlich teurer als grobe Pulver in Industriequalität.
Was bestimmt die Eignung für eine bestimmte Anwendung?
Faktoren wie Partikelgrößenbereich, Morphologie, Schüttdichte, Klopfdichte, Fließgeschwindigkeit und Verunreinigungsgrad entscheiden darüber, ob das Pulver den Anforderungen von AM, thermischem Spritzen oder MIM-Verfahren entspricht.
