polvo esférico de titanio con tamaños de partícula controlados permite fabricar piezas metálicas de titanio resistentes y ligeras mediante fabricación aditiva o prensado pulvimetalúrgico. Su elevada relación resistencia-peso, resistencia a la corrosión y biocompatibilidad hacen del titanio un atractivo material de ingeniería para aplicaciones aeroespaciales, médicas, de automoción y otras aplicaciones exigentes.
Esta guía trata de las composiciones, los métodos de producción, las especificaciones, los usos, los precios y las consideraciones de aprovisionamiento del polvo esférico de titanio para la AM metálica o la fabricación por press-and-sinter.
Tipos de polvo esférico de titanio
Según su composición y procesamiento, los polvos esféricos de titanio se clasifican en:
| Tipo | Descripción |
|---|---|
| Titanio CP (comercialmente puro) | 99,5% y superior titanio puro con pocas impurezas elementales intersticiales |
| Ti-6Al-4V | Aleación de titanio con aluminio 6% y vanadio 4% para mayor resistencia |
| Polvo prealeado | Partículas esféricas sólidas con composición homogénea de Ti-6-4 |
| Mezcla elemental | Mezcla de polvos puros de titanio, aluminio y vanadio |
Ajuste el grado a las propiedades mecánicas, la resistencia a la corrosión y las necesidades presupuestarias de las aplicaciones de las piezas acabadas de titanio.
Métodos de producción
- Atomización por plasma - La antorcha de plasma de alta energía funde la materia prima. Las potentes bobinas de inducción generan gotas que se solidifican en esferoides de titanio. La distribución de partículas más estrecha con buen flujo de polvo y densidad de empaquetamiento.
- Atomización de gases - Proceso similar que utiliza chorros de gas inerte a presión en lugar de energía de plasma para atomizar el flujo de titanio fundido en finas gotitas. Proceso de menor potencia pero con partículas de mayor tamaño.
- Proceso de electrodo giratorio - Las fuerzas centrífugas de los electrodos giratorios desintegran el titanio fundido en gotas. Consigue partículas de pequeño tamaño. Alta velocidad de producción con distribuciones estrechas.
El control de los parámetros del proceso, como la temperatura, la presión y el flujo de gas, da como resultado polvos esféricos no porosos preferidos para la fabricación de titanio metálico.
Composición de polvo esférico de titanio
| Grado | Titanio (Ti) | Aluminio (Al) | Vanadio (V) | Hierro (Fe) | Oxígeno (O) |
|---|---|---|---|---|---|
| CP Grado 1 | 98,9% min | 0,3% máx. | 0,2% máx. | 0,3% máx. | 0,18% máx |
| CP Grado 2 | 98,6% min | 0,3% máx. | 0,1% máx. | 0,3% máx. | 0,25% máx |
| CP Grado 4 | 97,5% min | 0,3% máx. | 0,1% máx. | 0,5% máx | 0,40% máx |
| Ti-6Al-4V | Base | 5.5-6.75% | 3.5-4.5% | 0,3% máx. | 0,13% máx |
Los estrictos controles de bajo contenido en oxígeno y nitrógeno con límites de carbono, hierro y cromo preservan la resistencia a la corrosión y la ductilidad. La selección del grado equilibra las propiedades requeridas con los costes de aleación para diferentes aplicaciones.
Especificaciones típicas
| Parámetro | Valor | Método de ensayo |
|---|---|---|
| Pureza | >99% titanio | ASTM E2371, análisis ICP |
| Forma de las partículas | Esférico >92% | Microscopía |
| Densidad del grifo | 2,7-3,7 g/cc | Caudalímetro Hall |
| Tamaño de las partículas | 15-45 μm | Difracción láser |
| Oxígeno(O) | <2000 ppm | Fusión de gases inertes |
| Nitrógeno(N) | <400 ppm | Fusión de gases inertes |
| Hidrógeno(H) | <150 ppm | Fusión de gases inertes |
| Caudales | >95% para 50 μm | Caudalímetro Hall |
Revisar la certificación de lotes estadísticos de los proveedores confirmando los requisitos de grado estándar y el rendimiento de consistencia a través de estas métricas antes de la compra.
Propiedades mecánicas
| Aleación | Resistencia a la tracción (ksi) | Límite elástico (ksi) | Alargamiento (%) |
|---|---|---|---|
| CP Grado 1 | 130 | 120 | 20% |
| CP Grado 2 | 150 | 140 | 18% |
| Ti-6Al-4V | 160 | 150 | 10% |
Para conseguir la resistencia deseada del material es necesario optimizar el postprocesado térmico, como el prensado isostático en caliente y el tratamiento térmico. Ajuste la calidad a las propiedades necesarias.
Aplicaciones de la AM de metales
Piezas clave de aditivos metálicos que utilizan polvos esféricos de titanio:
- Aeroespacial: Soportes de fuselajes, costillas de alas, soportes de motores - alta resistencia, bajo peso
- Medicina y odontología: implantes de cadera, rodilla y columna vertebral; instrumentos quirúrgicos biocompatibles
- Automoción: Bielas, componentes de turbocompresores - resistencia al calor y a la corrosión
- Consumidores: Monturas de gafas, equipamiento deportivo, carcasas de relojes - cualidades estéticas
- Industrial: Piezas de manipulación de fluidos como válvulas, bombas; herrajes marinos; intercambiadores de calor.
Aproveche la alta resistencia específica y adapte aleaciones como Ti6-4 para entornos de producción exigentes en todos los sectores.
Especificaciones de la industria
- ASTM F1580 - Aleación forjada de titanio 6-aluminio 4-vanadio para implantes quirúrgicos
- ASTM B348 - Especificaciones para barras, alambre, polvo y material de forja de titanio y aleaciones de titanio
- AMS 4999 - Límites de composición para la producción de polvo de aleación de titanio
- ISO 23304 - Polvos metálicos utilizados en los procesos de fabricación aditiva
Revisar los certificados de lote validados estadísticamente para garantizar que la calidad del lote de polvo cumple las certificaciones.
Consideraciones sobre la calidad
| Métrica | Aceptable | Método de ensayo |
|---|---|---|
| Densidad del grifo | ≥2,7 g/cc | Caudalímetro Hall |
| Caudales | ≥95% para tamiz de 45 μm | Caudalímetro Hall |
| Forma de las partículas | ≥92% esférica | Microscopía |
| Distribución del tamaño de las partículas | Según ASTM B348 | Difracción láser |
| Intersticiales principales (O, H, N) | <2000; <150; <400 ppm resp. | Fusión con gas inerte |
Los atributos de calidad del polvo se correlacionan directamente con la resistencia del material de la pieza sinterizada final, el acabado superficial y los índices de defectos.
Precios
| Grado | Tamaño de las partículas | Precio por kg |
|---|---|---|
| CP Grado 1 | 15-45 micras | $50-$150 |
| Ti-6Al-4V | 15-45 micras | $55-$200 |
| Ti-6Al-4V ELI | 10-75 micras | $250-$750 |
Los precios dependen de la pureza, el tamaño del polvo, el volumen de producción y factores regionales. Obtenga presupuestos en firme de los proveedores preseleccionados específicos para su aplicación.
Consideraciones sobre la compra
| Parámetro | Importancia |
|---|---|
| Certificaciones de calidad | Alta |
| Consistencia | Alta |
| Datos de calificación de la pieza | Medio |
| Asistencia técnica | Medio |
| Disponibilidad de muestras | Bajo |
| Factores de precio | Bajo |
Preguntas frecuentes
P: ¿Qué es el apelmazamiento del polvo de titanio y cómo evitarlo?
R: La agrupación de partículas de polvo en aglomerados parcialmente sinterizados se denomina apelmazamiento. Interrumpe el flujo y la densidad de empaquetamiento. Almacenar en recipientes herméticos con desecantes para evitar la humedad y las reacciones secundarias de absorción de oxígeno que permiten el apelmazamiento entre las partículas de titanio con el tiempo.
P: ¿Existen riesgos para la salud asociados a los polvos de titanio?
R: Como la mayoría de los polvos metálicos finos, evite la inhalación durante su manipulación. Aparte de los problemas de sensibilidad, el polvo de titanio es relativamente inerte y se considera no tóxico, con bajo riesgo de incidentes por contacto externo o ingestión. Utilice equipos y procedimientos de protección adecuados durante el almacenamiento, transporte o procesamiento.
P: ¿Cómo almacenar correctamente el polvo de titanio?
R: Cerrar herméticamente los recipientes con bolsas desecantes para evitar la oxidación. Limitar la variación de temperatura entre 10-30°C. Desechar si el color cambia de gris brillante indicando deterioro como fragilización por hidrógeno. Caducidad superior a 5 años si se almacena correctamente.
P: ¿Requiere el polvo de titanio un envío y manipulación especiales?
R: Clasificado como no peligroso, no inflamable. Evitar el transporte en condiciones extremas de calor o frío. Asegure firmemente los paquetes para evitar fugas o contaminación. Para los grados de investigación de alta pureza se dispone de contenedores frigoríficos especiales con paquetes de gel.
