Polvos de aleaciones metálicas comprenden diversas mezclas precisas de elementos metálicos producidos mediante procesamiento por atomización en finas partículas esféricas ideales para técnicas de fabricación avanzadas. Esta guía ofrece a los profesionales técnicos una referencia exhaustiva sobre los grados de aleación de polvos metálicos que abarca composiciones típicas, datos de propiedades mecánicas, métodos de fabricación, aplicaciones clave y proveedores líderes mundiales.
Polvos de aleaciones metálicas
Los polvos metálicos producidos a partir de aleaciones de hierro, níquel, cobalto, aluminio, titanio, cobre y otros metales básicos representan materiales de ingeniería versátiles que confieren propiedades a medida a partir de sus composiciones controladas.
Tipos comunes de polvo metálico
| Sistema de aleación | Descripción |
|---|---|
| Aceros inoxidables | Resistente a la corrosión, alta resistencia |
| Aceros para herramientas y de baja aleación | Endurecido, resistente a la temperatura |
| Superaleaciones de níquel | Resistencia extrema al calor y a los productos químicos |
| Superaleaciones de cobalto | Biocompatible, resistente al desgaste |
| Aleaciones de titanio | Ligero y resistente para la industria aeroespacial |
| Cobre y bronce | Conductividad eléctrica/térmica |
| Aleaciones de metales preciosos | Aplicaciones puras, inertes y especializadas |
Equilibrar los constituyentes permite optimizar los requisitos clave, como la dureza, la resistencia, la durabilidad, la conductividad, el magnetismo o los objetivos de coste.
Rangos de composición típicos
| Elemento de aleación | Papel | Gama Wt% |
|---|---|---|
| Hierro, cobalto, níquel | Matriz de metal base | 50-99% |
| Cromo | Resistencia a la corrosión + oxidación | 5-35% |
| Molibdeno | Resistencia, resistencia a la fluencia | 0-30% |
| Tungsteno | Resistencia al calor, densidad | 0-18% |
| Manganeso | Desoxidante, fuerza | 0-15% |
| Carbono | Endurecimiento, resistencia al desgaste | 0-6% |
Polvo de aleación metálica Especificaciones
Distribuciones de tamaño
| Luz de malla | Micrómetros |
|---|---|
| -325 | <45 μm |
| -100/+325 | 45-150 μm |
| +100 | >150 μm |
Morfología y características del flujo
| Atributo | Alcance típico |
|---|---|
| Forma de las partículas | Esférica |
| Densidad aparente | 2 - 6 g/cm3 |
| Densidad del grifo | 4 - 8 g/cm3 |
| Ratio de Hausner | <1.25 |
| Caudal | 20-35 s/50g |
| Coeficiente de fricción | 0.4-0.9 |
Química y niveles de contaminación
| Elemento | Máx ppm |
|---|---|
| Oxígeno | 1000 |
| Nitrógeno | 150 |
| Carbono | 3000 |
| Azufre | 100 |
Métodos de producción de polvo metálico
Atomización del agua
- Atomización de gas inerte de alta pureza
- Protege las aleaciones químicas reactivas
- Permite distribuciones de pequeño tamaño
Atomización de gases
- Air melt spinning
- Distribuciones de tamaño más estrechas
- Formas de partículas esferoidales
Proceso de electrodos rotativos de plasma (PREP)
- Aleaciones personalizadas, cantidades de investigación
- Microestructuras controladas
- Velocidades de solidificación rápidas
Aleación mecánica
- Mezclas elementales de molienda por bolas
- Menor coste que la atomización
- Amplias distribuciones de tamaño
Otros métodos
- Electrólisis
- Reducción química
Propiedades de los polvos de aleaciones metálicas
El equilibrio de los atributos clave determina las aplicaciones adecuadas:
Propiedades mecánicas
| Sistema de aleación | Límite elástico | Resistencia a la tracción | Alargamiento |
|---|---|---|---|
| Aceros inoxidables | 200-1400 MPa | 500-1600 MPa | 10-50% |
| Aceros para herramientas | 600-1900 MPa | 1000-2100 MPa | 5-15% |
| Superaleaciones de níquel | 500-1400 MPa | 700-1700 MPa | 10-50% |
| Aleaciones de titanio | 750-1100 MPa | 900-1200 MPa | 15-25% |
| Cobre/Bronce | 70-450 MPa | 200-600 MPa | 5-60% |
Propiedades térmicas
| Sistema de aleación | Punto de fusión | Conductividad térmica |
|---|---|---|
| Aceros inoxidables | 1400-1500°C | 10-30 W/m-°K |
| Aceros para herramientas | 1350-1450°C | 20-35 W/m-°K |
| Superaleaciones de níquel | 1200-1400°C | 5-50 W/m-°K |
| Aleaciones de titanio | 1600-1700°C | 5-20 W/m-°K |
| Cobre/Bronce | 900-1300°C | 50-400 W/m-°K |
Aplicaciones de aleaciones metálicas en polvo
Fabricación aditiva
- Componentes aeroespaciales
- Implantes médicos
- Ferretería de automoción
- Herramientas y moldes
- Arquitectura exótica
Pulvimetalurgia
- Rodamientos para petróleo y gas
- Bujes de automoción
- Hardware del aparato
- Formas de red rentables
Revestimientos por pulverización térmica
- Revestimientos resistentes a la corrosión
- Láminas reductoras de la fricción
- Restauración dimensional
Electrónica y magnetismo
- Adhesivos conductores
- Núcleos inductores
- Gestión térmica
- Dispositivos de montaje en superficie
Aplicaciones emergentes
- Baterías y almacenamiento de energía
- Electrónica impresa en 3D
- Aleaciones exóticas y prototipos
- Componentes a microescala
Dirigir Polvo de aleación metálica Fabricantes
| Empresa | Ubicación |
|---|---|
| Sandvik Osprey | Reino Unido |
| Productos en polvo Carpenter | Estados Unidos |
| Tecnologías de superficie Praxair | Estados Unidos |
| Höganäs | Suecia |
| Polvos metálicos de Río Tinto | Canadá |
| ATI Polvos Metálicos | Estados Unidos |
Socios de procesamiento de peajes personalizados
- Amplia experiencia en el desarrollo de aleaciones
- Especialización en producción a escala de investigación
- Acortar los plazos de desarrollo
- Proteger la propiedad intelectual
Estimación de costes
Polvos de acero inoxidable
| Grado de aleación | Coste por Kg |
|---|---|
| 304, 316, 303 | $12-30 |
| 17-4PH, 15-5PH | $40-90 |
| Dúplex/superaustenticos a medida | $70-150 |
Polvos de acero para herramientas y de alta aleación
| Grado de aleación | Coste por Kg |
|---|---|
| H13, M2, M4 | $20-45 |
| Acero para herramientas PM personalizado | $45-100 |
Polvos de superaleación de níquel
| Grado de aleación | Coste por Kg |
|---|---|
| Inconel 718 | $90-180 |
| Waspaloy a medida, aleaciones Rene | $250-1000+ |
Polvos de titanio y aleaciones exóticas
| Grado de aleación | Coste por Kg |
|---|---|
| Ti-6Al-4V | $270-450 |
| Titanio a medida | $450-1000+ |
Pros y contras
| Ventajas | Desafíos |
|---|---|
| Propiedades superiores a las aleaciones forjadas | Requiere tratamiento de protección |
| Aleaciones y microestructuras personalizadas | Capacidades de tamaño limitado |
| Geometría compleja habilitada | Necesita post-consolidación |
| Menores ratios de compra para volar | Pruebas de cualificación |
| Reducción de los plazos de producción | Precauciones de manipulación y almacenamiento |
A la hora de seleccionar las calidades especializadas, sopese cuidadosamente las ventajas y desventajas frente a los objetivos de rendimiento y los presupuestos.
Preguntas frecuentes
P: ¿Cuál es la ventaja de una aleación metálica sobre los polvos elementales puros?
R: La aleación permite mejorar significativamente atributos clave como la fuerza, la resistencia a la corrosión, la dureza, la conductividad, etc. por encima de las limitaciones intrínsecas de cualquier elemento individual mediante mecanismos metalúrgicos y el control de la segunda fase.
P: ¿Qué tamaño de polvo de aleación metálica se puede producir?
R: La atomización con gas inerte puede generar polvos metálicos a escala nanométrica por debajo de los 10 nanómetros, a la vanguardia de las capacidades comerciales actuales. La química y la morfología siguen siendo un área de I+D intensa a medida que se desarrollan nuevos métodos.
P: ¿Es obligatorio el postratamiento de los polvos antes de la fabricación de las piezas?
R: Además del cribado en fracciones de tamaño preciso, se pueden utilizar acondicionamientos adicionales como la desoxidación, el recocido, el recubrimiento y la mezcla para modificar las características del polvo y contribuir al rendimiento del proceso de fabricación, el comportamiento de densificación y los objetivos de propiedades de los componentes finales.
P: ¿Qué determina la diferencia de coste entre grados?
R: La complejidad del procesamiento, el precio de los elementos de aleación, las inversiones en I+D, el volumen de producción y los requisitos de especificación controlan el precio: los polvos exóticos de alta ingeniería resultan mucho más caros que las variedades de uso común.
Conclusión
Esta guía presenta una visión global de los materiales de ingeniería de aleaciones metálicas en polvo capaces de ofrecer un rendimiento de componentes de nueva generación que supera con creces las limitaciones metalúrgicas convencionales mediante una química adaptada y un procesamiento optimizado. Póngase en contacto con un experto del sector para hablar sobre cómo adaptar las ventajas exclusivas de los grados especializados a los requisitos de su aplicación.
