CPTi-Pulver

CPTi-Pulver (chemisch reines Titan) ist ein hochreines Titanmetallpulver, das in verschiedenen Anwendungen verwendet wird, die eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit, hohe Festigkeit, geringes Gewicht und Biokompatibilität erfordern. Im Vergleich zu anderen Titansorten und Legierungspulvern bietet es überlegene Eigenschaften.

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Übersicht über CPTi-Pulver

CPTi-Pulver (chemisch reines Titan) ist ein hochreines Titanmetallpulver, das in verschiedenen Anwendungen verwendet wird, die eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit, hohe Festigkeit, geringes Gewicht und Biokompatibilität erfordern. Im Vergleich zu anderen Titansorten und Legierungspulvern bietet es überlegene Eigenschaften.

CPTi-Pulver wird durch einen Gaszerstäubungsprozess hergestellt, um eine kugelförmige Pulvermorphologie mit minimaler Kontamination zu erreichen. Die Partikelgröße liegt im Allgemeinen zwischen 15 und 150 Mikrometern. Die hohe Reinheit und Sauberkeit führen zu einer hervorragenden Fließfähigkeit, Packungsdichte und Sinterbarkeit.

Zu den wichtigsten Eigenschaften und Vorteilen von CPTi-Pulver gehören:

Eigenschaften und Eigenschaften von CPTi-Pulver

Eigenschaften Einzelheiten
Komposition Mindestens 99,5 % Titan. Geringe O-, C-, N-, H- und Fe-Verunreinigungen
Dichte 4,5 g/cm³
Fließfähigkeit Hervorragend aufgrund der sphärischen Morphologie
Sinterbarkeit Hervorragend, erreicht nahezu die volle Dichte
Partikelform Vorwiegend kugelförmig
Partikelgrößenbereich 15-150 Mikrometer
Scheinbare Dichte 2,7–3,2 g/cm³
Reinheit Bis zu 99,995 % Ti-Gehalt
Verunreinigungen Wenig Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenstoff, Eisen
Farbe Dunkelgrau mit metallischem Glanz

Die wichtigsten Vorteile von CPTi-Pulver

  • Hohe Reinheit verbessert Leistung und Biokompatibilität
  • Die kugelförmige Pulvermorphologie sorgt für gutes Fließen und Packen
  • Weit verbreitet für die additive Fertigung und das Metallspritzgießen
  • Korrosionsbeständigkeit, die in vielen Umgebungen der von Edelstahl überlegen ist
  • Hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht
  • Ungiftig und nicht allergen
  • Kann legiert werden, um Eigenschaften wie Festigkeit zu verändern
  • Kostengünstig im Vergleich zu bearbeitetem Titan

CPTi-Pulver ist eine ausgezeichnete Wahl für Teile und Produkte, die eine optimale Kombination aus Festigkeit, geringem Gewicht, Korrosionsbeständigkeit, Ermüdungsbeständigkeit und Biokompatibilität erfordern.

Es wird für vielfältige Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt-, Medizin-, Automobil-, Chemie- und Verbraucherindustrie eingesetzt.

CPTi-Pulverzusammensetzung und Reinheitsgrade

Die CPTi-Pulverzusammensetzung hat einen Titangehalt von mindestens 99,5 %. Der Verunreinigungsgrad von Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenstoff, Wasserstoff und Eisen wird sorgfältig kontrolliert. Es werden auch höhere Reinheitsgrade bis zu 99,995 % Ti hergestellt.

CPTi-Pulverzusammensetzung

Element Gewicht %
Titan 99,5 % min
Sauerstoff 0,08 % – 0,40 %
Kohlenstoff 0,03 % – 0,08 %
Stickstoff 0,01 % – 0,05 %
Wasserstoff 0,005 % – 0,015 %
Eisen 0,05 % – 0,25 %

Diese Verunreinigungsgrade führen dazu, dass die mit Titanmetall verbundene hohe Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit erhalten bleibt. Es können auch spezifische Legierungszusätze vorgenommen werden, um Eigenschaften wie die Festigkeit zu verändern.

CPTi-Pulver ist je nach Anforderung in verschiedenen Reinheitsgraden erhältlich:

CPTi-Reinheitsgrade

Grad Reinheit Partikelgröße Anwendungen
CPTi Note 1 99,5 % min Mittelgroß Allgemeiner Gebrauch
CPTi-Klasse 2 99,9 % Fein, mittel Luft- und Raumfahrt, Medizin
CPTi-Klasse 3 99,95 % Bußgeld Medizinisch, zahnmedizinisch
CPTi-Klasse 4 99,99 % Ultrafein Implantate, hochreine Anwendungen

Eine höhere Reinheit verringert das Toxizitätsrisiko und verbessert die Biokompatibilität für medizinische Anwendungen. Es verbessert auch die Leistung bei Hochtemperaturanwendungen.

Allerdings erhöht eine höhere Reinheit die Kosten. Daher wird die geeignete Sorte auf der Grundlage eines ausgewogenen Kompromisses für die beabsichtigte Anwendung ausgewählt.

Physikalische Eigenschaften von CPTi-Pulver

Wichtige physikalische Eigenschaften von CPTi-Pulver, die seine Verarbeitung und Leistung beeinflussen:

Physikalische Eigenschaften von CPTi-Pulver

Eigenschaften Werte
Dichte 4,5 g/cm³
Schmelzpunkt 1668°C
Wärmeleitfähigkeit 21,9 W/mK
Elektrischer widerstand 53,8 Ohm-cm
Elastizitätsmodul 107 GPa
Poissonzahl 0,33
Mohshärte 6
Oxidationsbeständigkeit Bis zu 590°C an der Luft
  • Die Dichte ist im Vergleich zu anderen Metallen recht gering und bietet ein hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht
  • Der Schmelzpunkt ist mäßig hoch und ermöglicht den Einsatz für Anwendungen bei erhöhten Temperaturen
  • Die Wärmeleitfähigkeit ist geringer als bei anderen Metallen wie Aluminium oder Kupfer
  • Der elektrische Widerstand ist relativ hoch und eignet sich daher für korrosionsbeständige Verbindungselemente und Anschlüsse
  • Die Härte ist ähnlich wie bei anderen Titanlegierungen, jedoch geringer als bei Metallen mit hoher Härte
  • Die Oxidationsbeständigkeit verbessert sich mit zunehmendem Reinheitsgrad

Aufgrund dieser Eigenschaften eignet sich CPTi für leichte Strukturteile, die eine hohe mechanische Leistung und Korrosionsbeständigkeit erfordern.

Mechanische Eigenschaften von CPTi-Pulver

Die mechanischen Eigenschaften repräsentieren die Festigkeit, Härte und Bearbeitbarkeit des Materials. Wichtige mechanische Eigenschaften:

Mechanische Eigenschaften von CPTi-Pulver

Eigenschaften Werte
Zugfestigkeit 420 – 550 MPa
Streckgrenze 380 – 470 MPa
Verlängerung 15 – 30 %
Härte 200-240 HV
Dauerfestigkeit 200-300 MPa
  • Zug- und Streckgrenze sind mäßig hoch, während die Dehnung angemessen ist
  • Die Dauerfestigkeit ist im Vergleich zu anderen Konkurrenzmaterialien hervorragend
  • Die Härte ist ähnlich oder etwas niedriger als bei Titanlegierungen
  • Die Eigenschaften hängen von Faktoren wie Reinheit, Porosität und Verarbeitungsmethode ab
  • Durch Legieren mit Elementen wie Al, V, Mo kann die Festigkeit deutlich erhöht werden

Die Kombination aus guter Festigkeit, Duktilität, Ermüdungslebensdauer und Härte sorgt für eine ausgewogene mechanische Leistung.

CPTi erreicht oder übertrifft die Eigenschaften von rostfreien Stählen bei geringerer Dichte. Es bietet den optimalen Kompromiss zwischen hoher Festigkeit und mäßiger Duktilität.

CPTi-Pulveranwendungen

CPTi-Pulver wird aufgrund seiner hervorragenden Eigenschaften in verschiedenen Branchen eingesetzt:

CPTi-Pulveranwendungen

Industrie Anwendungsbeispiele
Luft- und Raumfahrt Triebwerkskomponenten, Flugzeugteile, Befestigungselemente
Medizinisch Implantate, Prothetik, Instrumente
Automobil Ventile, Pleuel, Federn
Chemisch Pumpen, Ventile, Tanks, Rohre
3d Drucken Luft- und Raumfahrt- und Medizinkomponenten
Metallspritzguss Zahnärztliche Instrumente, Hardware
Feinguss Turbinenschaufeln, Golfschlägerköpfe

Zu den spezifischen Produktanwendungen gehören:

  • Orthopädische und Zahnimplantate
  • Chirurgische Instrumente und Bioimplantate
  • Leichte Teile für Automobilmotoren wie Pleuel
  • Hydraulikschläuche und Komponenten wie Buchsen für die Luft- und Raumfahrt
  • Ventile, Pumpen, Rohre für die Lebensmittel-/Chemieindustrie
  • Uhrengehäuse, Schmuck
  • Sportartikel wie Golfschläger, Fahrradrahmen
  • Additive Fertigung von Luft- und Raumfahrt- und Medizinteilen

Die ungiftige Eigenschaft ermöglicht den Einsatz in Produkten, die mit Lebensmitteln, Arzneimitteln und biologischen Flüssigkeiten in Kontakt kommen.

Insgesamt bietet CPTi-Pulver die beste Ausgewogenheit der Eigenschaften für leichte Strukturteile in verschiedenen Branchen.

CPTi-Pulverspezifikationen

Industrielle Spezifikationen und Standards werden verwendet, um die Qualität des CPTi-Pulvers zu bewerten und die Leistungskonsistenz sicherzustellen:

CPTi-Pulverstandards

Standard Beschreibung
ASTM B348 Standardspezifikation für Titan- und Titanlegierungspulver
ASTM F67 Standardspezifikation für unlegierte Titanstäbe für chirurgische Implantate
ISO 5832-2 Geschmiedete Titanmaterialien in Implantatqualität

Diese Standards legen Anforderungen fest für:

  • Chemische Zusammensetzung – Titananteil und Verunreinigungsgehalt
  • Physikalische Eigenschaften wie Partikelgrößenverteilung, Durchflussrate, Dichte
  • Mechanische Eigenschaften wie Zug- und Streckgrenze
  • Produktionsmethode wie Argongaszerstäubung
  • Qualitätssicherung durch Probenahme, Prüfung und Inspektion
  • Verpackungs- und Kennzeichnungspflicht

Renommierte CPTi-Pulverhersteller produzieren Materialien gemäß ASTM-Standards und stellen eine Konformitätsbescheinigung für kritische Anwendungen bereit.

CPTi-Pulver-Partikelgrößen

CPTi-Pulver wird je nach Auftragungsmethode in unterschiedlichen Partikelgrößenverteilungen hergestellt:

CPTi-Pulver-Partikelgrößen

Partikelgröße Typischer Größenbereich Anwendungen
Bußgeld 1-25 Mikrometer Feinguss, MIM
Mittel 25-45 Mikrometer Pressen und sintern, HIP
Grob 45-150 Mikrometer Thermisches und Kaltspritzen
  • Feines Pulver sorgt für eine hohe Sinterdichte und Oberflächengüte
  • Grobes Pulver hat eine bessere Fließfähigkeit und wird zum thermischen Spritzen verwendet
  • Der mittlere Größenbereich bietet eine Waage, die zum Pressen und Sintern geeignet ist
  • Die Größenverteilung wird basierend auf den benötigten Endeigenschaften des Teils optimiert
  • Die sphärische Morphologie bleibt über alle Größenbereiche hinweg erhalten

Die Kontrolle der Partikelgrößenverteilung und -morphologie ist entscheidend, um eine hohe Pulverpackungsdichte und die Qualität des Sinterteils zu erreichen.

Scheinbare Dichte des CPTi-Pulvers

Die scheinbare Dichte oder Klopfdichte gibt die Packungsdichte des Pulvers an:

Scheinbare Dichte des CPTi-Pulvers

Scheinbare Dichte Eigenschaften
2,7 – 3,0 g/cm³ Unlegiertes CPTi-Pulver
3,0 – 3,2 g/cm³ Legiertes CPTi-Pulver
Bis zu 50 % der wahren Dichte Aufgrund von Hohlräumen zwischen den Partikeln
  • Eine höhere scheinbare Dichte verbessert den Pulverfluss und die Kompressibilität
  • Legierungselemente wie Al, V erhöhen die Partikeldichte
  • Mit optimiertem Pulver sind Werte bis zu 60 % möglich
  • Eine hohe scheinbare Dichte verkürzt die Presszykluszeit und verbessert die Teilequalität

Die Maximierung der scheinbaren Dichte ermöglicht ein effizientes Pressen und Sintern des Pulvers zur vollen Dichte. Es verbessert die Fertigungsproduktivität.

Methoden zur Herstellung von CPTi-Pulver

CPTi-Pulver wird kommerziell durch ein Gaszerstäubungsverfahren unter Verwendung von hochreinen Ti-Stäben/-Stäben hergestellt:

CPTi-Pulverproduktion

Methode Einzelheiten
Gaszerstäubung Hochdruck-Argongas zersetzt den geschmolzenen Ti-Strom in feine Tröpfchen, die zu kugelförmigem Pulver erstarren
Vakuumlichtbogenschmelzen Hochreines Ti-Eingangsmaterial wird raffiniert, um gasförmige Verunreinigungen wie O, N, H zu reduzieren
Mehrfaches Schmelzen Gewährleistet die chemische Homogenität des Rohmaterials
Sieben Klassiert Pulver in verschiedene Partikelgrößenverteilungen
Mischen Pulver mit unterschiedlichen Partikelgrößen werden in optimierten Verhältnissen gemischt
  • Die Gaszerstäubung ermöglicht die Produktion von kugelförmigem CPTi-Pulver in großem Maßstab
  • In mehreren Schritten entsteht hochreines Pulver mit kontrollierter Größe und Morphologie
  • Argongas verhindert eine Kontamination während der Zerstäubung
  • Durch die Nachbearbeitung erhalten Kunden maßgeschneiderte Pulverqualitäten

Hochautomatisierte Geräte ermöglichen eine effiziente CPTi-Pulverproduktion mit strenger Kontrolle aller Eigenschaften wie Reinheit, Partikelgrößenverteilung, Morphologie und scheinbare Dichte.

CPTi-Pulverpreise

Die Preisgestaltung für CPTi-Pulver hängt von verschiedenen Faktoren ab:

CPTi-Pulverpreise

Faktor Auswirkungen
Reinheit Preiserhöhungen für höhere Reinheit
Partikelgröße Ultrafeines Pulver ist teurer
Menge Bei Großbestellmengen reduziert sich der Preis
Produktionsmethode Mehrere Umschmelzvorgänge erhöhen die Kosten
Verpackung Mit Argon gefüllte Flaschen kosten mehr
Prüfung/Zertifizierung Zusätzliche Kosten für strengere Tests
Vorlaufzeit Eine schnellere Lieferung erhöht den Preis

Richtpreise für Pulver mittlerer Partikelgröße:

  • CPTi Klasse 1: 50–100 $ pro kg
  • CPTi-Klasse 2: 100–150 $ pro kg
  • CPTi-Klasse 3: 150–300 $ pro kg
  • CPTi-Klasse 4: 300 $+ pro kg

Reduzierte Preise sind typisch für Großbestellungen über mehrere hundert kg.

CPTi-Pulver-Lieferanten

Zu den beliebten Anbietern von CPTi-Pulver gehören:

CPTi-Pulver-Lieferanten

Unternehmen Standort
Fortschrittliche Pulver und Beschichtungen USA
Atlantische Ausrüstungsingenieure USA
Reading Alloys, Inc. USA
TLS Technik GmbH & Co. Deutschland
AP&C Kanada
Xi’an Saite-Metallmaterialien China

Bei der Lieferantenauswahl zu berücksichtigende Faktoren:

  • Pulverqualitätsoptionen
  • durchschnittliche Partikelgrößenbereiche
  • Produktionskapazität
  • Pulvermorphologie und Konsistenz
  • Verpackungsmöglichkeiten
  • Lieferzeit und Lieferung
  • Preisgestaltung
  • Einhaltung der ASTM-Standards
  • Inspektions- und Testprozesse
  • Qualitätssicherung und -kontrolle

Handhabung und Sicherheit von CPTi-Pulvern

Es sollten Praktiken zur sicheren Pulverhandhabung befolgt werden:

Handhabung von CPTi-Pulvern

Empfehlung Grund
Einatmen vermeiden Aufgrund der geringen Partikelgröße
Benutzen Sie Schutzmasken Verschlucken durch Nase/Mund verhindern
Führen Sie die Handhabung in belüfteten Bereichen durch Reduzieren Sie die Pulverzirkulation in der Luft
Verwenden Sie bei großen Einsätzen Schutzanzüge Hautkontakt minimieren
Stellen Sie sicher, dass sich keine Zündquellen in der Nähe befinden Pulver kann in Sauerstoffatmosphäre verbrennen
Befolgen Sie die Antistatikprotokolle Verhindern Sie versehentliche Brände aufgrund statischer Aufladung
Verwenden Sie funkenfreies Werkzeug Verhindert die Möglichkeit einer Entzündung während der Handhabung
Verschlossene Behälter kühl und trocken lagern Verhindert Feuchtigkeitsaufnahme und Reaktivität

Obwohl CPTi-Pulver im Vergleich zu reaktiven Metallpulvern relativ inert ist, müssen Vorsichtsmaßnahmen befolgt werden, um Sicherheits- und Brandrisiken zu mindern.

Inspektion und Prüfung von CPTi-Pulvern

Qualitätsprüfungen stellen sicher, dass CPTi-Pulver die erforderlichen Materialspezifikationen erfüllt:

CPTi-Pulvertest

Prüfen Einzelheiten
Chemieanalyse ICP-Spektroskopie verifiziert Elementzusammensetzung
Partikelgrößenverteilung Die Siebanalyse bestimmt die Größenverteilung
Scheinbare Dichte Gemessen gemäß ASTM B212-Standard
Pulvermorphologie Rasterelektronenmikroskopie bestätigt Kugelform
Fließrate Zeit, die eine feste Pulvermenge benötigt, um durch eine definierte Düse zu fließen
Klopfdichte Dichte gemessen nach mechanischem Klopfen der Pulverprobe
Kompressibilität Überwachung der Änderung der Pulverbettdichte während der Kompression

Strenge Testprotokolle gewährleisten eine zuverlässige und gleichbleibend hohe Leistung von CPTi-Pulver für kritische Anwendungen.

Lagerung und Reaktivität von CPTi-Pulver

CPTi-Pulver weist eine mäßige Reaktivität auQ:

CPTi-Pulverlagerung

Faktor Wirkung
Luft, Sauerstoff Mäßiges Oxidationsrisiko über 500 °C
Feuchtigkeit Geringe Korrosionsrate bei Raumtemperatur
Kohlenwasserstoffe Es besteht Brandgefahr, wenn das Pulver verunreinigt werden darf
Säuren, Basen Niedrige Korrosionsraten in neutralen Lösungen
Organische Lösungsmittel Beim Eintauchen kommt es zu einer gewissen Absorption und Verfärbung
Angestiegene Temperaturen Erhöhte Reaktivität mit Sauerstoff und Stickstoff

Empfehlungen:

  • In verschlossenen, mit Inertgas gefüllten Behältern aufbewahren
  • Temperatur unter 30°C halten
  • Behälter nur in trockenen, kontrollierten Umgebungen öffnen
  • Begrenzen Sie den Kontakt mit oxidierenden Säuren und chlorierten Kohlenwasserstoffen

Mit den richtigen Vorsichtsmaßnahmen bei Lagerung und Handhabung weist CPTi-Pulver eine hervorragende Stabilität und geringe Reaktivität auf.

Vergleich mit Ti-6Al-4V-Legierungspulver

Ti-6Al-4V ist ein beliebtes Alpha-Beta-Titanlegierungspulver. Vergleich mit CPTi:

CPTi vs. Ti-6Al-4V-Pulver

Parameter CPTi-Pulver Ti-6Al-4V-Pulver
Dichte 4,5 g/cm³ 4,42 g/cm³
Zugfestigkeit 420 – 550 MPa 950 – 1050 MPa
Duktilität 15 – 30 % 10 – 18 %
Dauerfestigkeit 200 – 300 MPa 500 – 600 MPa
Korrosionsbeständigkeit Exzellent Mäßig
Oxidationsbeständigkeit Exzellent Gut
Kosten Niedrig Mäßig
Toxizität Keiner Niedrig
Verwendet Tieftemperaturanwendungen, Prothetik Luft- und Raumfahrtkomponenten, Automobilteile
  • CPTi bietet eine bessere Duktilität und Oxidationsbeständigkeit
  • Ti-6Al-4V ist fester und weist eine höhere Dauerfestigkeit auf
  • CPTi weist eine bessere Biokompatibilität und Korrosionsbeständigkeit auf
  • Ti-6Al-4V bietet ein höheres Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht
  • CPTi ist kostengünstiger, während Ti-6Al-4V eine höhere Leistung bietet

Vor- und Nachteile von CPTi-Pulver

Vorteile von CPTi-Pulver:

  • Ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit
  • Hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht
  • Gute Duktilität und Bruchzähigkeit
  • Ungiftig und biokompatibel
  • Nicht magnetisch und thermisch stabil
  • Kostengünstig im Vergleich zu Titanlegierungen
  • Kann zur Verbesserung der Eigenschaften legiert werden
  • Geeignet für vielfältige Anwendungen in allen Branchen

Einschränkungen von CPTi-Pulver:

  • Relativ teuer im Vergleich zu Eisen-/Stahlpulvern
  • Geringere Festigkeit als Titanlegierungen
  • Mäßige Oxidationsbeständigkeit bei hohen Temperaturen
  • Erfordert Schutzatmosphären während der Verarbeitung
  • Anfällig für Abrieb und Festfressen bei Gleitkontakt
  • Im Vergleich zu Stählen und Aluminiumlegierungen schwieriger zu bearbeiten

Häufig gestellte Fragen zu CPTi-Pulver

Q: Was sind die Hauptvorteile von CPTi-Pulver?

A: Die Hauptvorteile sind hohe Festigkeit, geringe Dichte, hervorragende Korrosionsbeständigkeit, Biokompatibilität, thermische Stabilität und Kosteneffizienz.

Q: Was sind die typischen Anwendungen von CPTi-Pulver?

A: Hauptanwendungen sind orthopädische Implantate, Zahnimplantate, Luft- und Raumfahrtkomponenten, Automobilteile, Sportartikel, Schmuck, chemische Ausrüstung und medizinische Geräte.

Q: Was sind die Unterschiede zwischen verschiedenen CPTi-Pulverqualitäten?

A: Pulver mit höherer Reinheit (Klasse 3 und 4) werden für medizinische Implantate und Hochleistungsanwendungen verwendet. Niedrigere Qualitäten bieten angemessene Eigenschaften zu geringeren Kosten für industrielle Anwendungen.

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