Einführung von kugelförmiges Titanpulver
Sphärisches Titanpulver ist eine Form von reinem Titanpulver mit einer kugelförmigen Morphologie und kontrollierter Partikelgrößenverteilung. Es bietet eine hervorragende Fließfähigkeit, Mischbarkeit und Konsistenz, wodurch es sich für fortschrittliche Metallherstellungsprozesse in verschiedenen Branchen eignet.
Zusammensetzung und Merkmale
Tabelle 1: Zusammensetzung und Hauptmerkmale von kugelförmigem Titanpulver
| Parameter | Einzelheiten |
|---|---|
| Chemische Zusammensetzung | >99% Titan. Verbleibende Spurenelemente wie Stickstoff, Sauerstoff, Kohlenstoff, Wasserstoff. |
| Partikelform | Hochgradig kugelförmige Morphologie |
| Partikelgrößenbereich | In der Regel 15-45 Mikrometer |
| Fließfähigkeit | Hervorragend durch sphärische Form |
| Scheinbare Dichte | Etwa 2,7 g/cm3 |
| Zapfstellendichte | Bis zu 73% Dichte des festen Titans, d.h. ~4 g/cm3 |
Die genaue Partikelgrößenverteilung, der Sauerstoff- und Stickstoffgehalt, die Durchflussmengen und die Abstichdichte können je nach den Anforderungen der Anwendung angepasst werden.
Herstellungsverfahren
Sphärisches Titanpulver wird durch fortschrittliche Verfahren hergestellt, bei denen das Ausgangsmaterial Titan geschmolzen, zerstäubt und die Tröpfchen schnell zu hochsphärischen Pulverpartikeln verfestigt werden:
- Plasma-Zerstäubung verwendet Hochenergie-Plasmabrenner und Inertgasdüsen
- Elektroden-Induktions-Gaszerstäubung (EIGA) stützt sich auf induktiv geschmolzene Elektroden
- Verfahren mit rotierenden Elektroden (REP) erzeugt geschmolzene Metallströme aus den Spitzen der sich drehenden Titanelektroden
Der Schlüssel ist die schnelle Erstarrung in einer inerten Atmosphäre, die zu Reinheit und kugelförmiger Morphologie führt. Die nachträgliche Siebung und Klassifizierung führt zu strengen Fraktionen.
kugelförmiges Titanpulver Anwendungen und Verwendungen
Die einzigartigen Eigenschaften von kugelförmigem Titanpulver machen es geeignet für:
Tabelle 2: Die wichtigsten Anwendungen von sphärischem Titan-Pulver
| Bereich | Anwendungen |
|---|---|
| Additive Fertigung | 3D-Druck von Implantaten, Luft- und Raumfahrtkomponenten mittels DMLS, SLM, EBM |
| Pulvermetallurgie | Pressen und Sintern zur Herstellung von Automobil- und Flugzeugteilen aus Titan |
| Feinguss | Herstellung von Spritzgussformen und Werkzeugen |
| Biomedizinische | Poröse Strukturen für Knochentransplantate |
| Pigmente und Katalysatoren | Chemie- und Kunststoffindustrie |
Die hohe Reinheit, Fließfähigkeit, Mischbarkeit und Konsistenz der Partikelgrößenverteilung ermöglicht einen zuverlässigen und leistungsstarken Einsatz in pulverbasierten Fertigungsverfahren wie dem 3D-Druck von Metallen.
Spezifikationen
Sphärisches Titan entspricht Spezifikationen wie ASTM B988 und ASTM F3049. Typische Werte sind:
Tabelle 3: Typische Spezifikationen von sphärischem Titanpulver
| Parameter | Spezifikation |
|---|---|
| Partikelgröße | 15-45 Mikrometer |
| Sauerstoffgehalt | <0,20 Prozent |
| Stickstoffgehalt | <0.05% |
| Wasserstoffgehalt | <0,015 Prozent |
| Zapfstellendichte | Bis zu 4 g/cm3 |
| Durchflussmenge | >25 s/50 g |
| Partikelgrößenverteilung | D10 > 20 Mikron; D90 < 63 Mikron |
Die Eigenschaften wie Abstichdichte, Durchflussraten, Sauerstoff- und Stickstoffgehalt können je nach Anwendungsanforderungen angepasst werden.
Preis von kugelförmiges Titanpulver
Tabelle 4: Sphärisches Titanpulver Preisspannen der Hauptlieferanten
| Anbieter | Preis pro kg |
|---|---|
| Moderne Pulver & Beschichtungen | $100-$200 |
| AP&C | $90-$180 |
| TLS Technik GmbH & Co | $120-$250 |
| Sandvik Fischadler | $80-$220 |
Die Preise hängen vom Auftragsvolumen, den Qualitäten und dem Bedarf an kundenspezifischen Anpassungen ab. Hochreine Qualitäten für medizinische Zwecke haben einen höheren Preis. Recyceltes Pulver kann 50 % weniger kosten, hat aber eine geringere und uneinheitliche Qualität.
Vergleich mit Alternativen
Tabelle 5: Vor- und Nachteile von kugelförmigem Titanpulver
| Profis | Nachteile |
|---|---|
| Ausgezeichnete Fließfähigkeit und Streichfähigkeit | Höhere Kosten als Legierungsvarianten |
| Mischungen ohne Entmischung | Begrenzte globale Anbieter, knappes Angebot |
| Ermöglicht AM-gedruckte Teile mit hoher Dichte | Reaktiv, erfordert inerte Handhabung |
| Isotrope Eigenschaften | Post-Processing wie HIP ist ein Muss |
| Höchste Festigkeit im Verhältnis zum Gewicht | Fehlen von Nischenlegierungseigenschaften |
Trotz höherer Kosten ermöglicht sphärisches Titanpulver leichtere und festere Titankomponenten in der Luft- und Raumfahrt, im Automobilbau, in der Medizin und im allgemeinen Maschinenbau – Anwendungen, bei denen Eigenschaften wie Korrosionsbeständigkeit und Biokompatibilität entscheidend sind.
FAQs
Welche Rolle spielt die Partikelform bei Metall-AM-Prozessen?
Die Kugelform führt zu gleichmäßigen und dichten Pulverschichten bei additiven Fertigungsverfahren wie SLM und DMLS und minimiert die Porosität in gedruckten Titanteilen. Dies führt zu einer höheren mechanischen Festigkeit.
Wie wird die volle Dichte bei gesinterten Titanteilen erreicht?
Die Nachbehandlung von gesinterten Titankörpern durch heißisostatisches Pressen (HIP) ist unerlässlich, um innere Poren und Hohlräume zu beseitigen und die volle theoretische Dichte zu erreichen. Dadurch wird die Festigkeit maximiert.
Gibt es gesundheitliche Risiken beim Umgang mit Titanpulver?
Wie bei den meisten feinen Metallpulvern sind Vorsichtsmaßnahmen bei der Handhabung unerlässlich, da Titanpulver reaktiv und explosiv sein oder eine Sensibilisierung der Haut und der Atemwege verursachen kann. Die Verwendung von Argon-Handschuhen und Schutzausrüstung wird empfohlen.