Proszki stopów metali umożliwia produkcję wysokowydajnych części z wykorzystaniem metod prasowania i spiekania w metalurgii proszków lub wytwarzania addytywnego w branży transportowej, przemysłowej, medycznej i energetycznej. Niniejszy przewodnik obejmuje różne opcje stopów, procesy produkcji proszków, kluczowe specyfikacje, przypadki użycia, kwestie jakości i doradztwo w zakresie zaopatrzenia.
Rodzaje proszków stopów metali
Wspólne kategorie:
| Typ | Przykłady | Kluczowe właściwości |
|---|---|---|
| Stopy niklu | Inconel, Monel, Hastelloy | Odporność na korozję, odporność na ciepło |
| Stopy kobaltu | MP35N, Haynes 25, Stellite | Odporność na zużycie, biokompatybilność |
| Stopy tytanu | Gatunek CP, Ti-6Al-4V, Ti-6Al-7Nb | Wysoka wytrzymałość, niska waga |
| Stale nierdzewne | 316, 17-4PH, 15-5PH | Odporność na korozję, wytrzymałość |
| Stale narzędziowe | H13, M2, M4, P20 | Odporność na zużycie, wytrzymałość |
| Stopy miedzi | Miedź chromowana, mosiądz, brąz | Przewodność elektryczna i cieplna |
Dopasowanie właściwości materiału stopowego do krytycznych wymagań dotyczących wydajności części, takich jak tolerancja cieplna, twardość, trwałość zmęczeniowa itp.
Metody produkcji proszków metali
Kluczowe procesy produkcyjne na skalę komercyjną:
- Atomizacja gazu - Gaz obojętny pod wysokim ciśnieniem rozbija strumień stopionego metalu na drobne kropelki. Pozwala uzyskać sferyczne proszki o dobrych właściwościach przepływu i upakowania. Różne dysze generują pożądane zakresy wielkości.
- Atomizacja plazmowa - Łuk plazmowy o wysokiej energii topi surowiec. Potężne cewki indukcyjne generują krople, które zestalają się w kuliste proszki o wąskim rozkładzie cząstek.
- Elektroda obrotowa - Siły odśrodkowe działające na wirujący stop poddany strumieniom gazu obojętnego powodują rozpad na drobne kropelki, w wyniku czego powstają kuliste proszki.
- Elektroliza - Jony metali z roztworu osadzają się na katodach w postaci drobnych cząstek proszku. Stosowany do materiałów reaktywnych, takich jak aluminium, magnez, tytan.
Kontrolowanie parametrów procesu, takich jak temperatura, atmosfera i szybkość chłodzenia, skutkuje wysokiej jakości surowcem proszkowym do produkcji części przy użyciu wytwarzania przyrostowego lub zagęszczania metalurgii proszków.
Typowe specyfikacje
| Parametr | Opis | Metoda badania |
|---|---|---|
| Czystość | >99%, minimalizacja zanieczyszczeń | Analiza ICP |
| Kształt cząsteczki | Sferyczny >80% | Mikroskopia |
| Rozkład wielkości cząstek | Wąskie zakresy zgodnie z wymaganiami | Dyfrakcja laserowa |
| Gęstość kranu | Zależne od materiału | Przepływomierz Halla |
| Gęstość pozorna | Zależne od materiału | Piknometria |
| Natężenia przepływu | Standaryzacja dla każdego rozmiaru nominalnego | Przepływomierz Halla |
| Tlenki powierzchniowe | <3000 ppm; grubość tlenku | Synteza w gazie obojętnym; XRD |
Przejrzyj dane statystyczne partii od producenta pod kątem tych wskaźników specyficznych dla docelowej klasy, potwierdzając jakość i spójność w stosunku do standardów.
Zastosowania
Zakres zastosowań proszków stopów metali:
Lotnictwo i kosmonautyka - Elementy silnika, takie jak łopatki, dysze; osprzęt płatowca, części podwozia; systemy pokładowe
Przemysłowy - Pompy do gazu ziemnego/ropy naftowej, zawory, wiertła; wkładki narzędziowe; reaktory jądrowe; wymienniki ciepła
Motoryzacja - Elementy silnika, wirniki turbosprężarki, koła zębate; podwozie, części układu napędowego
Medyczny - Implanty kolanowe, biodrowe, dentystyczne; narzędzia chirurgiczne; instrumenty do obrazowania
Konsument - Wysokiej klasy zegarki, sprzęt sportowy, taki jak rowery, kije golfowe itp. wymagający wytrzymałości i estetyki.
Energia - Styki ogniw słonecznych, elektrody; generatory; elementy baterii; turbiny wiatrowe
Wykorzystanie elastycznych właściwości materiałów przy zachowaniu swobody projektowania i precyzji.
Standardy przemysłowe
Kluczowe specyfikacje mające zastosowanie do proszki stopów metali:
| Standard | Opis |
|---|---|
| ASTM B213 | Standardowy system klasyfikacji proszków metali |
| ISO 4490 | Analiza chemiczna, procedury pobierania próbek |
| ASTM B822 | Pomiar gęstości pozornej i natężenia przepływu |
| MPIF 04 | Metody statystyczne dla analizy proszków metali |
Przegląd statystycznie potwierdzonych certyfikatów wykazujących zgodność z limitami składu gatunkowego i spójność jakości produkcji w odniesieniu do obowiązujących norm.
Popularne gatunki proszków metali
| Stop | Nazwy handlowe | Specyfikacje | |
|---|---|---|---|
| Stopy niklu | Inconel 718, 625; Hastelloy X; Monel K500 | AMS 5662, 5663 itd. | |
| Stopy kobaltu | MP35N, Haynes 25, Stellite 21 | ASTM F90, F1537 itp. | |
| Stopy tytanu | Ti-6Al-4V klasa 5; Ti-6Al-7Nb; CP Ti klasa 2 | AMS 4911, ASTM B348 itp. | |
| Stale nierdzewne | SS 316L; 17-4PH; 15-5 PH; | ASTM A240, B945 itp. | |
| Stale narzędziowe | H13; M2; M4; P20+Ni | Typy AISI | ASTM A681 |
| Stopy miedzi | C18150, C19500, C95810 | Nr UNS, ASTM B194 itp. |
Dopasowanie gatunku docelowego do odpowiednich specyfikacji stopu, które są zgodne z wymaganiami dotyczącymi funkcjonalności gotowej części w zakresie parametrów wytrzymałości, przewodności i odporności na korozję.
Względy jakościowe
| Metryczny | Cel | Metoda badania |
|---|---|---|
| Skład | Weryfikacja czystości klasy | Analiza ICP |
| Rozkład wielkości cząstek | Kompatybilność z AM, odpowiedź na spiekanie | Dyfrakcja laserowa |
| Natężenie przepływu w hali | Gęstość upakowania proszku, jednorodność warstwy | Przepływomierz Halla |
| Gęstość kranu | Wskazuje końcową gęstość części | Zważyć zmierzoną objętość |
| Gęstość pozorna | Gęstość systemu proszkowego | Piknometria gazowa |
| Kształt cząsteczki | Sferyczność optymalizuje właściwości | Mikroskopia |
| Tlenki powierzchniowe | Wpływ ponownego użycia proszku | Analizator syntezy gazów obojętnych |
Stała jakość w ramach tych wskaźników jest bezpośrednio skorelowana ze stałą wydajnością części końcowej zgodną ze specyfikacjami.
Rozważania dotyczące zaopatrzenia
| Parametr | Znaczenie |
|---|---|
| Arkusze danych partii | Wysoki |
| Wsparcie próbkowania | Wysoki |
| Czas realizacji | Średni |
| Personalizacja | Niski |
| Czynniki cenowe | Niski |
Wypróbuj próbki proszku przed dokonaniem dużych zakupów, aby zakwalifikować reakcje drukowania lub kompresji w odniesieniu do potrzeb aplikacji.
Najczęściej zadawane pytania
P: Jaka jest różnica między wstępnie stopionymi i mieszanymi proszkami elementarnymi?
Wstępnie stopione proszki mają jednolity skład w każdej kulistej cząstce. Mieszanki pierwiastków mogą mieć niewielkie różnice w składzie między cząstkami, które mogą powodować niejednorodności w końcowych częściach.
P: Czy proszki metali powinny być przechowywane w specjalnych warunkach?
O: Przechowywać szczelnie zamknięte z użyciem środka osuszającego z dala od wilgoci i tlenu, które powodują pogorszenie jakości. Ograniczyć wahania temperatury do 10-30°C. Wyrzucić w przypadku silnego odbarwienia, zbrylenia lub znacznej utraty płynności. Okres trwałości wynosi zwykle ponad rok, jeśli jest prawidłowo przechowywany.
P: Jakie są popularne mieszanki proszków metali?
O: Mieszanki proszków kobaltowo-chromowych, stali nierdzewnej-17-4PH i stopów niklu ze stalą nierdzewną oferują sposoby dostosowania właściwości materiału końcowego, takich jak wytrzymałość, odporność na zużycie lub odporność na korozję, przy niższych kosztach niż gatunki o wysokiej czystości.
P: Jakie środki ostrożności są wymagane podczas pracy z proszkami metali?
O: Należy stosować odpowiednie środki ochrony indywidualnej i unikać kontaktu ze skórą lub wdychania podczas pracy z proszkiem. Proszki pasywowane stanowią mniejsze zagrożenie dla zdrowia w porównaniu z proszkami rozpylanymi, które mogą być bardziej reaktywne. Należy zapoznać się z kartami charakterystyki substancji niebezpiecznych dotyczącymi palności, reaktywności i protokołów narażenia.
