Pulver aus Metalllegierungen ermöglichen die Herstellung von Hochleistungsteilen durch pulvermetallurgisches Pressen und Sintern oder durch additive Fertigungsverfahren in den Bereichen Verkehr, Industrie, Medizin und Energie. Dieser Leitfaden behandelt verschiedene Legierungsoptionen, Pulverherstellungsverfahren, wichtige Spezifikationen, Anwendungsfälle, Qualitätsüberlegungen und Beschaffungsempfehlungen.
Arten von Metalllegierungspulvern
Gemeinsame Kategorien:
| Typ | Beispiele | Wichtige Eigenschaften |
|---|---|---|
| Nickel-Legierungen | Inconel, Monel, Hastelloy | Korrosionsbeständigkeit, Hitzebeständigkeit |
| Kobalt-Legierungen | MP35N, Haynes 25, Stellite | Abriebfestigkeit, Biokompatibilität |
| Titan-Legierungen | CP-Sorte, Ti-6Al-4V, Ti-6Al-7Nb | Hohe Festigkeit, geringes Gewicht |
| Rostfreie Stähle | 316, 17-4PH, 15-5PH | Korrosionsbeständigkeit, Festigkeit |
| Werkzeugstähle | H13, M2, M4, P20 | Abriebfestigkeit, Zähigkeit |
| Kupfer-Legierungen | Chrom-Kupfer, Messing, Bronze | Elektrische und thermische Leitfähigkeit |
Die Abstimmung der Legierungseigenschaften auf kritische Leistungsanforderungen wie Wärmetoleranz, Härte, Ermüdungslebensdauer usw. bestimmt die Auswahl der Pulversorte.
Methoden zur Herstellung von Metallpulver
Wichtige Herstellungsverfahren im kommerziellen Maßstab:
- Gaszerstäubung - Hochdruck-Inertgas bricht den geschmolzenen Metallstrom in feine Tröpfchen auf. Erzielt kugelförmige Pulver mit guten Fließ- und Packungseigenschaften. Verschiedene Düsen erzeugen die gewünschten Größenbereiche.
- Plasma-Zerstäubung - Ein Hochenergie-Plasmalichtbogen schmilzt das Ausgangsmaterial. Leistungsstarke Induktionsspulen erzeugen Tröpfchen, die zu kugelförmigen Pulvern mit enger Partikelverteilung erstarren.
- Rotierende Elektrode - Die Zentrifugalkräfte, die auf eine sich drehende, geschmolzene Legierung wirken, die einem Inertgasstrahl ausgesetzt ist, bewirken eine Zersetzung in feine Tröpfchen, die zu kugelförmigen Pulvern führen.
- Elektrolyse - Metallionen aus der Lösung scheiden sich an den Kathoden als feine Pulverpartikel ab. Wird für reaktive Materialien wie Aluminium, Magnesium und Titan verwendet.
Die Kontrolle von Prozessparametern wie Temperatur, Atmosphäre und Abkühlungsrate führt zu qualitativ hochwertigem Pulverrohstoff für die Teileherstellung durch additive Fertigung oder pulvermetallurgische Verdichtung.
Typische Spezifikationen
| Parameter | Beschreibung | Prüfverfahren |
|---|---|---|
| Reinheit | >99%, Verunreinigungen minimieren | ICP-Analyse |
| Partikelform | Kugelförmig >80% | Mikroskopie |
| Partikelgrößenverteilung | Enge Bereiche nach Bedarf | Laserbeugung |
| Dichte des Gewindebohrers | Materialabhängig | Hall-Durchflussmesser |
| Scheinbare Dichte | Materialabhängig | Pyknometrie |
| Durchflussmengen | Standardisiert für jede Nennweite | Hall-Durchflussmesser |
| Oberflächenoxide | <3000 ppm; Oxiddicke | Schmelzen unter Schutzgas; XRD |
Überprüfen Sie die statistischen Chargendaten des Herstellers anhand dieser Metriken, die für Ihre Zielsorte spezifisch sind, um die Qualität und Konsistenz im Vergleich zu den Standards zu bestätigen.
Anwendungen
Anwendungen für Metalllegierungspulver umfassen:
Luft- und Raumfahrt - Triebwerkskomponenten wie Schaufeln, Düsen; Teile der Flugzeugzelle, Fahrwerksteile; Bordsysteme
Industriell - Erdgas-/Erdölpumpen, Ventile, Bohrkronen; Werkzeugeinsätze; Kernreaktoren; Wärmetauscher
Automobilindustrie - Motorkomponenten, Turbolader-Rotoren, Getriebe; Fahrgestell, Antriebsstrangteile
Medizinische - Implantate für Knie, Hüften, Zähne; chirurgische Werkzeuge; bildgebende Instrumente
Verbraucher - Hochwertige Uhren, Sportgeräte wie Fahrräder, Golfschläger usw., die Stärke und Ästhetik erfordern
Energie - Solarzellenkontakte, Elektroden; Generatoren; Batteriekomponenten; Windkraftanlagen
Nutzung der Vorteile variabler Materialeigenschaften bei gleichzeitiger Designfreiheit und Präzision.
Industrielle Normen
Die wichtigsten Spezifikationen gelten für Metalllegierungspulver:
| Standard | Beschreibung |
|---|---|
| ASTM B213 | Standardklassifikationssystem für Metallpulver |
| ISO 4490 | Chemische Analyse, Probenahmeverfahren |
| ASTM B822 | Messung der scheinbaren Dichte und des Durchflusses |
| MPIF 04 | Statistische Methoden für die Metallpulveranalyse |
Überprüfung statistisch validierter Zertifizierungen, die die Einhaltung der Grenzwerte für die Sortenzusammensetzung und die Konsistenz der Produktionsqualität im Vergleich zu den geltenden Normen belegen.
Gängige Metallpulversorten
| Legierung | Handelsnamen | Spezifikationen | |
|---|---|---|---|
| Nickel-Legierungen | Inconel 718, 625; Hastelloy X; Monel K500 | AMS 5662, 5663 usw. | |
| Kobalt-Legierungen | MP35N, Haynes 25, Stellite 21 | ASTM F90, F1537 usw. | |
| Titan-Legierungen | Ti-6Al-4V Grad 5; Ti-6Al-7Nb; CP Ti Grad 2 | AMS 4911, ASTM B348 usw. | |
| Rostfreie Stähle | SS 316L; 17-4PH; 15-5 PH; | ASTM A240, B945 usw. | |
| Werkzeugstähle | H13; M2; M4; P20+Ni | AISI-Typen | ASTM A681 |
| Kupfer-Legierungen | C18150, C19500, C95810 | UNS-Nr., ASTM B194 usw. |
Anpassung der Zielsorte an die geltenden Legierungsspezifikationen, die mit den Anforderungen an die Funktionalität des Fertigteils in Bezug auf Festigkeit, Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit übereinstimmen.
Überlegungen zur Qualität
| Metrisch | Zweck | Prüfverfahren |
|---|---|---|
| Zusammensetzung | Überprüfung der Sortenreinheit | ICP-Analyse |
| Partikelgrößenverteilung | AM-Kompatibilität, Sinterverhalten | Laserbeugung |
| Hall-Durchflussmenge | Packungsdichte des Pulvers, Gleichmäßigkeit der Schichten | Hall-Durchflussmesser |
| Dichte des Gewindebohrers | Gibt die endgültige Dichte des Teils an | Gemessenes Volumen wiegen |
| Scheinbare Dichte | Dichte des Pulversystems | Gaspyknometrie |
| Partikelform | Sphärizität optimiert die Eigenschaften | Mikroskopie |
| Oberflächenoxide | Auswirkungen auf die Wiederverwendung von Pulver | Inertgas-Schmelzanalysegerät |
Die gleichbleibende Qualität in diesen Bereichen steht in direktem Zusammenhang mit der gleichbleibenden Leistung des Endprodukts, das den Spezifikationen entspricht.
Überlegungen zur Beschaffung
| Parameter | Bedeutung |
|---|---|
| Chargen-Datenblätter | Hoch |
| Unterstützung bei der Probenahme | Hoch |
| Vorlaufzeit | Mittel |
| Personalisierung | Niedrig |
| Preis-Faktoren | Niedrig |
Testen Sie zunächst Pulverproben, bevor Sie größere Mengen kaufen, um das Druck- oder Kompressionsverhalten im Hinblick auf die Anwendungsanforderungen zu prüfen.
FAQs
F: Was ist der Unterschied zwischen vorlegierten und gemischten elementaren Pulvern?
A: Vorlegierte Pulver haben eine einheitliche Zusammensetzung in jedem einzelnen kugelförmigen Partikel. Gemischte Elementarmischungen können leichte Unterschiede in der Zusammensetzung zwischen den Partikeln aufweisen, die zu Inhomogenitäten in den fertigen Teilen führen können.
F: Müssen Metallpulver unter besonderen Bedingungen gelagert werden?
A: Mit Trockenmittel versiegelt lagern und vor Feuchtigkeit und Sauerstoff schützen, da diese den Zustand verschlechtern. Temperaturschwankungen auf 10-30°C begrenzen. Bei starker Verfärbung, Anbackungen oder signifikantem Verlust der Fließfähigkeit entsorgen. Bei ordnungsgemäßer Lagerung beträgt die Lagerfähigkeit in der Regel über ein Jahr.
F: Was sind gängige Metallpulvermischungen?
A: Kobalt-Chrom-, Edelstahl-17-4PH- und Nickellegierungs-Edelstahl-Pulvermischungen bieten die Möglichkeit, die Materialeigenschaften des Endprodukts wie Festigkeit, Verschleißfestigkeit oder Korrosionsbeständigkeit zu niedrigeren Kosten als bei hochreinen Sorten anzupassen.
F: Welche Vorsichtsmaßnahmen sind beim Umgang mit Metallpulvern erforderlich?
A: Verwenden Sie eine geeignete PSA und vermeiden Sie Hautkontakt oder Einatmen beim Umgang mit dem Pulver. Passivierte Pulver stellen im Vergleich zu zerstäubten Pulvern, die reaktiver sein können, weniger Gesundheitsgefahren dar. Lesen Sie die SDS-Blätter zu Entflammbarkeit, Reaktivität und Expositionsprotokollen.
