Vue d'ensemble Atomisation des métaux
L'atomisation du métal est un processus au cours duquel le métal en fusion est divisé en fines gouttelettes à l'aide d'un gaz ou d'un liquide poussé à grande vitesse. Les gouttelettes se solidifient rapidement en poudre avec une morphologie sphérique ou ronde, idéale pour la fabrication additive ou le moulage par injection de métal.
L'atomisation permet d'obtenir des poudres de taille constante allant de 10 microns à plus de 200 microns, en fonction de la conception de la buse et des pressions de fonctionnement. L'azote, l'argon ou l'air sont généralement utilisés pour l'atomisation des gaz, tandis que l'eau est couramment utilisée pour l'atomisation des liquides.
Types de Atomisation des métaux Processus
| Processus | Moyen | Taille des particules | Métaux |
|---|---|---|---|
| Atomisation des gaz | Azote, Argon | 10-100 μm | Titane, aluminium, acier inoxydable |
| Atomisation sous vide | Azote, Argon | 10-63 μm | Superalliages de nickel, aluminure de titane |
| Atomisation de l'eau | L'eau | 100-350 μm | Acier faiblement allié, acier inoxydable |
Spécifications techniques
| Paramètres | Détails |
|---|---|
| Taux de production | 1-20 tonnes métriques par heure |
| Pression du gaz | Jusqu'à 35 bars |
| Surchauffe de la matière fondue | 100-250°C au-dessus du liquidus |
| Rendement de la poudre | 60-95% dépend du métal |
| Taux de refroidissement | 10^3 à 10^6 °C/s |
Applications de Poudres métalliques atomisées
Les poudres atomisées sont notamment utilisées pour
- Poudres d'impression 3D pour SLM et DMLS
- Matières premières pour le moulage par injection de métaux (MIM)
- Revêtements par pulvérisation thermique
- Production de pièces frittées
- Pâtes à braser ou applications d'assemblage
- Convertisseurs catalytiques chimiques/pétroliers
Fabricant mondial d'atomiseurs métalliques
| Entreprise | Localisation |
|---|---|
| AP&C | Canada |
| Praxair | ÉTATS-UNIS |
| Sandvik | Suède |
| Mattersmith | Chine |
| Phoenix Scientific Industries | Inde |
Principaux fabricants de poudres métalliques atomisées
| Entreprise | Matériaux |
|---|---|
| Sandvik | Alliages de nickel, de titane et d'acier inoxydable |
| Additif pour charpentier | Alliages de titane, chrome cobalt, aciers inoxydables |
| Technologie LPW | Alliages d'aluminium, de titane et de cuivre |
| EOS | Acier à outils, chrome cobalt, inconel, alliages de titane |
| AP&C | Métaux réactifs comme le titane, les nuances d'aluminium |
Considérations sur les coûts
Un système d'atomisation au gaz d'une capacité de 500 à 1000 kg/heure coûte environ $2-4 millions d'euros en fonction de la complexité, du type de métal, du niveau d'automatisation et de l'équipement supplémentaire de manutention des poudres. La période d'amortissement peut varier de moins de 2 ans à plus de 5 ans en fonction de l'échelle de production.
Le prix de la poudre atomisée dépend de la composition, du niveau de qualité, de la quantité de lots, de l'état de réutilisation et du coût des matières premières. Par exemple, la poudre de titane vierge Ti64 grade 5 d'une taille de 45 à 100 microns adaptée à l'impression 3D se vend à $200-500 par kg.
Avantages de l'atomisation
- Morphologie sphérique constante de la poudre bénéfique pour les applications AM et MIM
- Production rentable de poudres en grandes quantités avec des pertes minimales de déchets
- Possibilité de réaliser des alliages et des caractéristiques de poudres sur mesure
- Poudre entièrement recyclable pour une réutilisation dans la plupart des applications
- Le refroidissement rapide permet d'obtenir des microstructures fines et de contrôler la taille des poudres.
Limites
- Investissement élevé pour les systèmes de production d'atomisation clés en main
- Tamisage, mélange ou modification des poudres supplémentaires nécessaires
- Certains alliages sont limités par leur taille et leur réactivité élevée.
- Les questions de sécurité telles que l'explosivité des poussières doivent être abordées.
FAQ
Q : Quelle est la différence entre les poudres atomisées au gaz et à l'eau ?
R : Les poudres atomisées au gaz sont plus fines (<100 μm), plus sphériques et plus lisses que les poudres atomisées à l'eau, irrégulières et plus grossières, mais les systèmes d'atomisation au gaz ont des coûts d'installation plus élevés.
Q : Quelles sont les industries qui consomment le plus de poudres métalliques atomisées ?
R : On estime que plus de 60% de poudres finement atomisées sont utilisées dans les processus de fabrication additive de métaux tels que le frittage sélectif par laser, la fusion par laser et le jet de liant.
Q : À quoi sert la fusion par induction sous vide avant l'atomisation ?
R : La fusion par induction sous vide permet de fondre des alliages réactifs tels que le titane ou l'acier inoxydable dans des conditions inertes, ce qui évite toute contamination et est essentiel pour produire des poudres atomisées propres et d'une grande pureté.
Q : Le post-traitement modifie-t-il encore les propriétés des poudres atomisées ?
R : Oui, des étapes supplémentaires telles que le recuit thermique, le pressage isostatique à chaud, la sphéroïdisation au plasma, le tamisage ou le mélange sont réalisées pour adapter la distribution de la taille des particules, la fluidité, la densité ou les caractéristiques de la composition en fonction des besoins des processus en aval.
Q : Comment la réutilisation des poudres est-elle économique pour le processus d'atomisation ?
R : Les poudres atomisées peuvent coûter entre $20 par kg pour l'acier et $500 par kg pour les alliages exotiques. La capture et la réutilisation des débordements et des poudres de fabrication usagées des machines d'AM par tamisage, aspiration thermique, etc. réduisent les coûts d'exploitation globaux.
