Titanpulver, das nach dem Armstrong-Verfahren hergestellt wird und auch als HDH-Titanpulver (Hydrid-Dehydrid-Titanpulver) bekannt ist, ist ein hochreines Titanpulver, das in verschiedenen Branchen eingesetzt wird. Dieser Artikel bietet einen umfassenden technischen Überblick über HDH-Titanpulvereinschließlich seiner Eigenschaften, Herstellungsverfahren, Anwendungen, Spezifikationen, Auswahlrichtlinien, Lieferanten und mehr.
Einführung in HDH Titanium Powder
HDH-Titanpulver besteht fast vollständig aus Titanmetall mit einem geringen Sauerstoff- und Eisengehalt. Es hat einen hohen Grad an Sphärizität und Fließfähigkeit. Die wichtigsten Eigenschaften und Merkmale von HDH-Titanpulver sind im Folgenden zusammengefasst:
Tabelle 1. Überblick über HDH Titanium Powder
| Eigenschaften | Einzelheiten |
|---|---|
| Zusammensetzung | ≥99.5% Titan |
| Verunreinigungen | Wenig Sauerstoff, Eisen, Stickstoff, Kohlenstoff und Wasserstoff |
| Partikelform | Hochgradig kugelförmig |
| Partikelgrößenverteilung | Typischerweise 10-45 μm |
| Scheinbare Dichte | 2,2-2,7 g/cm3 |
| Dichte des Gewindebohrers | 3,0-3,7 g/cm3 |
| Durchflussmenge | 25–35 Sek./50 g |
| Farbe | Dunkelgrau |
Aufgrund der hohen Reinheit und der kugelförmigen Morphologie eignet sich HDH-Pulver für die additive Fertigung, den Metallspritzguss, das Pressen und Sintern, das thermische Spritzen, das Schweißen und andere Fertigungsverfahren, die eine hohe Dichte und Qualität erfordern.
Die wichtigsten Vorteile gegenüber anderen Titanpulversorten:
- Höhere Reinheit mit weniger Zwischengitterelementen
- Verbesserte Fließfähigkeit durch die Kugelform
- Bessere Packungsdichte und Sinterfähigkeit
- Hervorragende mechanische Eigenschaften
- Gute chemische Stabilität bei hohen Temperaturen
Allerdings kann HDH-Pulver teurer sein als andere Sorten, da eine aufwendige Verarbeitung erforderlich ist, um den Reinheitsgrad zu erreichen.
Herstellungsprozess
HDH-Titanpulver wird nach dem Armstrong-Verfahren hergestellt, das mehrere Stufen umfasst:
1. Schmelzen: Handelsübliche Reintitanblöcke werden in flüssiger Form geschmolzen. Gängige Ausgangsmaterialien sind Titanschwamm, Schrott und Legierungsblöcke.
2. Hydrierung: Das geschmolzene Titan reagiert mit Wasserstoffgas und erzeugt Titanhydrid (TiH2). Durch Abkühlen und Zerkleinern entstehen spröde Titanhydrid-Brocken.
3. Dehydrierung: Das TiH2 wird im Vakuum bei Temperaturen von über 600°C behandelt, wobei es wieder in Titanpulver zerfällt und Wasserstoff freigesetzt wird. Dieses Pulver hat einen hohen Sauerstoffgehalt.
4. Vakuum-Reinigung: Mehrere Vakuumdestillationszyklen werden eingesetzt, um den Sauerstoff-, Stickstoff- und Wasserstoffgehalt auf ≤0,2% zu reduzieren und so hochreines HDH-Titanpulver zu erhalten.
Das HDH-Verfahren ermöglicht eine präzise Kontrolle der Pulvereigenschaften wie Partikelgrößenverteilung, Morphologie, Reinheitsgrad und Mikrostruktur. Das Pulver kann auf die Anforderungen der Anwendung zugeschnitten werden.
Tabelle 2. Überblick über die HDH-Titanpulverherstellung
| Bühne | Einzelheiten |
|---|---|
| Schmelzen | Barren, die zu flüssigem Titan geschmolzen werden |
| Hydriding | Flüssiges Titan reagiert mit Wasserstoff und bildet Titanhydrid (TiH2) |
| Dehydrierung | TiH2 zersetzt sich unter Vakuum bei >600°C zu Titanpulver |
| Vakuum-Reinigung | Mehrere Vakuumdestillationszyklen zur Reduzierung von Verunreinigungen |
Zusammensetzung und Eigenschaften
HDH-Titanpulver enthält ≥99,5%-Titan mit einem geringen Anteil an Verunreinigungen, wie in der nachstehenden Zusammensetzungstabelle angegeben:
Tabelle 3. Typische Zusammensetzung von HDH-Titanpulver
| Element | Gewicht % |
|---|---|
| Titan (Ti) | ≥ 99.5 |
| Sauerstoff (O) | ≤ 0.13 |
| Kohlenstoff (C) | ≤ 0.08 |
| Stickstoff (N) | ≤ 0.05 |
| Wasserstoff (H) | ≤ 0.015 |
| Eisen (Fe) | ≤ 0.20 |
Die Reinheit, die kugelförmige Morphologie und die geringe Partikelgrößenverteilung führen zu außergewöhnlichen Eigenschaften, die HDH-Pulver für verschiedene moderne Anwendungen geeignet machen:
Tabelle 4. Überblick über die Eigenschaften von HDH-Titanpulver
| Eigentum | Einzelheiten |
|---|---|
| Partikelform | Hochgradig kugelförmige Morphologie |
| Partikelgrößenverteilung | Typischerweise 10-45 μm |
| Scheinbare Dichte | 2,2-2,7 g/cm3 |
| Dichte des Gewindebohrers | 3,0-3,7 g/cm3 |
| Durchflussmenge | 25–35 Sek./50 g |
| Reinheit | ≥99.5% Titan-Gehalt |
| Sauerstoffgehalt | ≤0,13% |
Die Eigenschaften wie erhöhte Fließfähigkeit, höhere Abstichdichte und Reinheit ermöglichen den Einsatz in der additiven Fertigung, der Herstellung von pulvermetallurgischen Teilen, dem thermischen Spritzen und weiteren Anwendungen.
Klassifizierung und Spezifikationen
HDH-Titanpulver ist in einer Reihe von Partikelgrößenverteilungen erhältlich, die in feine, mittlere und grobe Sorten unterteilt sind. Feinere Sorten haben eine bessere Sinterfähigkeit, während gröbere Sorten die Fließfähigkeit verbessern.
Tabelle 5. Klassifizierung von HDH-Titanpulver nach Partikelgröße
| Klasse | Partikelgröße (μm) | Typische Verwendung |
|---|---|---|
| Fein | 10-25 μm | Additive Fertigung, Pressen und Sintern |
| Mittel | 25-45 μm | Pressen und Sintern, thermisches Spritzen |
| Grob | 45-106 μm | Thermisches Spritzen, Schweißen |
Gemeinsame Spezifikationen gemäß den geltenden Normen:
- ASTM B299: Spezifikation für pulvermetallurgische Titanformate
- ASTM B817: Spezifikation für pulvermetallurgische Laufradkomponenten aus Titanlegierungen
- ISO 23301: Werkstoffe und Produkte aus gesintertem Titan für chirurgische Implantate
HDH-Titanpulver kann auch je nach Anwendungsanforderungen in Bezug auf Partikelgrößenverteilung, Morphologie, Verunreinigungsgrad und andere Eigenschaften angepasst werden.
Anwendungen und Einsatzmöglichkeiten
Die einzigartigen Eigenschaften des hochreinen HDH-Titanpulvers machen es für die folgenden fortschrittlichen Anwendungen in verschiedenen Branchen geeignet:
Tabelle 6. Überblick über die Anwendungen und Einsatzmöglichkeiten von HDH-Titanpulver
| Industrie | Anwendungen |
|---|---|
| Additive Fertigung | 3D-Druck von Endverbrauchsteilen aus Titan mit komplexer Geometrie |
| Pulvermetallurgie | Pressen und Sintern zur Herstellung netzförmiger Komponenten wie Laufräder |
| Thermisches Spritzen | Verschleiß- und korrosionsbeständige Beschichtungen |
| Metall-Spritzgießen | Kleine, komplexe Teile wie Verbindungselemente, Zahnräder |
| Schweißen | Hervorragende Schweißbarkeit beim Titanschmelzschweißen |
| Luft- und Raumfahrt | Triebwerkskomponenten, Flugwerke, Turbinen |
| Medizinische | Implantate, chirurgische Instrumente |
| Automobilindustrie | Ventile, Pleuel, Federn |
Die hohe Reinheit, die kugelförmige Morphologie und das gute Fließverhalten von HDH-Pulver machen es zu einer ausgezeichneten Wahl für kleine, komplexe Teile mit hohen Qualitätsanforderungen. Die hervorragenden mechanischen Eigenschaften wie Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit erweitern die Anwendungsmöglichkeiten in allen Branchen.
HDH-Titanteile bieten ein perfektes Gleichgewicht zwischen Festigkeit, geringem Gewicht, Korrosionsbeständigkeit, Ermüdungsfestigkeit und Biokompatibilität und sind damit die erste Wahl gegenüber Edelstahl- oder Kobaltlegierungen für kritische Komponenten in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie, der Öl- und Gasindustrie, der chemischen Industrie und der Medizintechnik.
Vergleich mit anderen Titanpulvern
HDH-Titan bietet eine deutlich bessere Fließfähigkeit, Dichte und Reinheit des Pulvers als andere im Handel erhältliche Titanpulversorten.
Tabelle 7. Vergleich von HDH-Titanpulver mit anderen Typen
| Parameter | HDH Titan-Pulver | Plasma zerstäubt | Gaszerstäubt (GA) |
|---|---|---|---|
| Partikelform | Hochgradig kugelförmig | Grob, unregelmäßig | Abgerundet |
| Fließfähigkeit | Ausgezeichnet | Niedrig | Mäßig |
| Reinheit | ≥99.5% Titan | ≤98% Titan | ≤98% Titangehalt |
| Sauerstoffgehalt | ≤0,13% | 0.18-0.35% | 0.15-0.30% |
| Kosten | Hoch | Niedrig | Mäßig |
Plasma- und gaszerstäubte Titanpulver können zwar Kostenvorteile bieten, aber HDH-Pulver ist bei der Erfüllung der Anforderungen für kritische Anwendungen wie medizinische Implantate, Komponenten für die Luft- und Raumfahrt usw., bei denen die Qualitätsstandards viel strenger sind, weit überlegen.
Leitlinien für die Auswahl
Wichtige Überlegungen zur Auswahl von HDH-Titanpulver:
Tabelle 8. HDH-Titanpulver Auswahlrichtlinien
| Parameter | Leitlinien |
|---|---|
| Partikelgröße | Anpassung an die Anforderungen des Fertigungsprozesses und die Abmessungen der Teile |
| Partikelform | Sphärisch bevorzugt für Fließfähigkeit |
| Reinheitsgrade | ≥ 99,5% Titangehalt je nach Anwendung |
| Sauerstoff/Stickstoff | Extrem niedriger Sauerstoffgehalt ≤ 0,13% für mechanische Eigenschaften |
| Anbieter | Seriöser Lieferant, der internationale Qualitätsstandards erfüllt |
Arbeiten Sie mit Pulverherstellern zusammen, um die Eigenschaften von HDH-Pulvern, wie Partikelgrößenverteilung, Morphologie, Dichte und Verunreinigungsgrad, an die Anforderungen der Endanwendung anzupassen.
Feinere Sorten von 10-25 μm eignen sich für kleine, komplexe Bauteile. Gröbere 45-106 μm-Sorten werden für thermische Spritzschichten bevorzugt.
FAQ
1. Was ist HDH Titanium Powder?
HDH-Titanpulver ist ein feines Titanpulver, das nach dem Hydrid-Dehydrid-Verfahren (HDH) hergestellt wird. Es ist ein gängiges Ausgangsmaterial für die additive Fertigung, auch bekannt als 3D-Druck.
2. Wie wird das HDH-Titanpulver hergestellt?
Das HDH-Verfahren umfasst die Hydrierung von Titanschwamm und die anschließende Dehydrierung. Dieser Prozess führt zur Bildung von Titanpulver mit den gewünschten Eigenschaften.
3. Was sind die Anwendungen von HDH Titanium Powder?
HDH-Titanpulver wird in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, unter anderem in der Luft- und Raumfahrt, bei medizinischen Implantaten, Automobilteilen und Sportgeräten. Es wird besonders wegen seiner leichten und hochfesten Eigenschaften geschätzt.
4. Was sind die Vorteile der Verwendung von HDH-Titanpulver in der additiven Fertigung?
HDH-Titanpulver wird in der additiven Fertigung aufgrund seiner ausgezeichneten Fließfähigkeit und Packungseigenschaften bevorzugt, wodurch es sich für die Herstellung komplizierter und komplexer 3D-gedruckter Komponenten eignet.
5. Welche Partikelgrößenbereiche sind für HDH-Titanpulver verfügbar?
HDH-Titanpulver ist in verschiedenen Korngrößenverteilungen erhältlich, die typischerweise von wenigen Mikrometern bis zu einigen zehn Mikrometern reichen, je nach den spezifischen Anforderungen der Anwendung.
