Visión general de Atomización de metales
La atomización de metales es un proceso en el que el metal fundido se rompe en finas gotitas mediante gas o líquido forzado a alta velocidad. Las gotitas se solidifican rápidamente en polvo con una morfología esférica o redonda ideal para la fabricación aditiva o el moldeo por inyección de metal.
La atomización produce tamaños de polvo consistentes que van de 10 micras a más de 200 micras en función del diseño de la boquilla y las presiones de funcionamiento. El nitrógeno, el argón o el aire suelen utilizarse para la atomización con gas, mientras que el agua es habitual en la atomización con líquido.
Tipos de Atomización de metales Procesos
| Proceso | Medio | Tamaño de las partículas | Metales |
|---|---|---|---|
| Atomización de gases | Nitrógeno, Argón | 10-100 μm | Titanio, aluminio, acero inoxidable |
| Atomización al vacío | Nitrógeno, Argón | 10-63 μm | Superaleaciones de níquel, aluminuro de titanio |
| Atomización del agua | Agua | 100-350 μm | Acero de baja aleación, acero inoxidable |
Especificaciones técnicas
| Parámetro | Detalles |
|---|---|
| Índice de producción | 1-20 toneladas métricas por hora |
| Presión del gas | Hasta 35 bar |
| Recalentamiento de fusión | 100-250°C por encima del liquidus |
| Rendimiento del polvo | 60-95% depende del metal |
| Tasa de enfriamiento | 10^3 a 10^6 °C/s |
Aplicaciones de Polvos metálicos atomizados
Algunos usos de los polvos atomizados incluyen:
- Polvos de impresión 3D para SLM y DMLS
- Materia prima para el moldeo por inyección de metales (MIM)
- Recubrimientos por pulverización térmica
- Producción de piezas sinterizadas
- Pastas de soldadura o aplicaciones de unión
- Catalizadores químicos/petrolíferos
Fabricante mundial de atomizadores metálicos
| Empresa | Ubicación |
|---|---|
| AP&C | Canadá |
| Praxair | EE.UU. |
| Sandvik | Suecia |
| Mattersmith | China |
| Industrias Científicas Phoenix | India |
Principales fabricantes de polvo metálico atomizado
| Empresa | Materiales |
|---|---|
| Sandvik | Níquel, titanio, aleaciones de acero inoxidable |
| Aditivo para carpinteros | Aleaciones de titanio, cromo-cobalto, aceros inoxidables |
| Tecnología LPW | Aleaciones de aluminio, titanio y cobre |
| EOS | Acero para herramientas, cromo-cobalto, inconel, aleaciones de titanio |
| AP&C | Metales reactivos como el titanio o el aluminio |
Consideraciones económicas
Un sistema de atomización con gas con una capacidad de 500-1000 kg/hora cuesta alrededor de $2-4 millones en función de la complejidad, el tipo de metal, el nivel de automatización y el equipo adicional de manipulación del polvo. El periodo de amortización puede variar entre menos de 2 y más de 5 años, en función de la escala de producción.
El precio del polvo atomizado depende de la composición, el nivel de calidad, la cantidad del lote, el estado de reutilización y el coste de la materia prima. Por ejemplo, el polvo de titanio virgen Ti64 grado 5 de 45-100 micras apto para impresión 3D se vende a $200-500 por kg.
Ventajas de la atomización
- Morfología esférica uniforme del polvo, beneficiosa para aplicaciones AM y MIM
- Producción rentable de grandes volúmenes de polvo con pérdidas mínimas de desechos
- Aleaciones y características del polvo personalizadas
- Polvo totalmente reciclable para su reutilización en la mayoría de las aplicaciones
- El enfriamiento rápido proporciona microestructuras finas y tamaños de polvo controlados
Limitaciones
- Elevada inversión de capital para sistemas de producción de atomización llave en mano
- Se requiere tamizado, mezcla o modificación adicional del polvo
- La gama de tamaños limitada y la alta reactividad restringen algunas aleaciones
- Deben abordarse cuestiones de seguridad como la explosividad del polvo
PREGUNTAS FRECUENTES
P: ¿Cuál es la diferencia entre los polvos atomizados con gas y con agua?
R: Los polvos atomizados con gas son más finos (<100 μm), más esféricos y más suaves que los polvos atomizados con agua, irregulares y más gruesos, pero los sistemas de atomización con gas tienen costes de configuración más elevados.
P: ¿Qué industrias consumen la mayor parte de los polvos metálicos atomizados?
R: Se calcula que se utilizan más de 60% de polvos finos atomizados en procesos de fabricación aditiva de metales como el sinterizado selectivo por láser, la fusión por láser y la inyección de aglutinante.
P: ¿Para qué se utiliza la fusión por inducción en vacío antes de la atomización?
R: La fusión por inducción en vacío permite fundir aleaciones reactivas como el titanio o el acero inoxidable en condiciones inertes, evitando la contaminación, lo que es fundamental para producir polvos atomizados limpios y de gran pureza.
P: ¿El tratamiento posterior modifica aún más las propiedades de los polvos atomizados?
R: Sí, se realizan pasos adicionales como el recocido térmico, el prensado isostático en caliente, la esferoidización por plasma, el tamizado o la mezcla para adaptar la distribución del tamaño de las partículas, la fluidez, la densidad o las características de composición según sea necesario para los procesos posteriores.
P: ¿Cómo resulta económica la reutilización del polvo en el proceso de atomización?
R: Los polvos atomizados pueden costar entre $20 por kg de acero y $500 por kg de aleaciones exóticas. Capturar y reutilizar los desbordamientos y los polvos de construcción usados de las máquinas de AM mediante cribado, aspiración térmica, etc. reduce los costes operativos generales.
