Introducción de polvo esférico de titanio
El polvo de titanio esférico es una forma de polvo de titanio puro con una morfología esférica y una distribución controlada del tamaño de las partículas. Ofrece una excelente fluidez, mezclabilidad y consistencia, lo que lo hace adecuado para procesos avanzados de fabricación de metales en todos los sectores.
Composición y características
Cuadro 1: Composición y características principales del polvo de titanio esférico
| Parámetro | Detalles |
|---|---|
| Composición química | >99% Titanio. Otros oligoelementos como nitrógeno, oxígeno, carbono e hidrógeno. |
| Forma de las partículas | Morfología muy esférica |
| Gama de tamaños de partículas | Normalmente 15-45 micras |
| Fluidez | Excelente gracias a su forma esférica |
| Densidad aparente | Alrededor de 2,7 g/cm3 |
| Densidad del grifo | Hasta 73% de densidad de titanio sólido, es decir, ~4 g/cm3 |
La distribución precisa del tamaño de las partículas, el contenido de oxígeno y nitrógeno, los caudales y la densidad de toma pueden personalizarse según los requisitos de la aplicación.
Proceso de fabricación
El polvo de titanio esférico se fabrica mediante métodos avanzados que consisten en fundir la materia prima de titanio, atomizar y solidificar rápidamente las gotas en partículas de polvo altamente esféricas:
- Atomización por plasma utiliza antorchas de plasma de alta energía y chorros de gas inerte
- Atomización de gas por inducción de electrodos (EIGA) se basa en electrodos fundidos por inducción
- Proceso de electrodos rotatorios (REP) genera corrientes de metal fundido a partir de puntas de electrodos de titanio giratorios
La clave es la solidificación rápida en atmósfera inerte, que da como resultado la pureza y la morfología esférica. El tamizado y la clasificación posteriores a la producción dan lugar a fracciones estrictas.
polvo esférico de titanio Aplicaciones y usos
Las propiedades únicas del polvo de titanio esférico lo hacen adecuado para:
Cuadro 2: Principales aplicaciones del polvo de titanio esférico
| Zona | Aplicaciones |
|---|---|
| Fabricación aditiva | Impresión 3D de implantes y componentes aeroespaciales mediante DMLS, SLM y EBM |
| Pulvimetalurgia | Prensado y sinterización para fabricar piezas de titanio para automóviles y aviones |
| Fundición a la cera perdida | Fabricación de moldes de inyección y utillaje |
| Biomédica | Estructuras porosas para injertos óseos |
| Pigmentos y catalizadores | Industria química y del plástico |
La alta pureza, fluidez, mezclabilidad y consistencia de la distribución del tamaño de las partículas permite un uso fiable de alto rendimiento en procesos de fabricación basados en polvo, como la impresión metálica en 3D.
Especificaciones
El titanio esférico se ajusta a especificaciones como ASTM B988 y ASTM F3049. Los valores típicos son:
Tabla 3: Especificaciones típicas del polvo de titanio esférico
| Parámetro | Especificación |
|---|---|
| Tamaño de partícula | 15-45 micras |
| Contenido de oxígeno | <0,20% |
| Contenido de nitrógeno | <0,05% |
| Contenido de hidrógeno | <0,015% |
| Densidad del grifo | Hasta 4 g/cm3 |
| Caudal | >25 s/50 g |
| Distribución del tamaño de las partículas | D10 > 20 micras; D90 < 63 micras |
Es posible personalizar propiedades como la densidad de toma, los caudales y el contenido de oxígeno y nitrógeno en función de los requisitos de la aplicación.
Precio de polvo esférico de titanio
Tabla 4: Precios del titanio esférico en polvo de los principales proveedores
| Proveedor | Precio por Kg |
|---|---|
| Polvos y revestimientos avanzados | $100-$200 |
| AP&C | $90-$180 |
| TLS Technik GmbH & Co | $120-$250 |
| Sandvik Osprey | $80-$220 |
Los precios dependen del volumen de los pedidos, los grados y las necesidades de personalización. Los grados de alta pureza para usos médicos tienen un precio superior. El polvo reciclado puede costar 50% menos, pero su calidad es inferior e irregular.
Comparación con alternativas
Cuadro 5: Ventajas e inconvenientes del polvo de titanio esférico
| Pros | Contras |
|---|---|
| Excelente fluidez y untabilidad | Coste más elevado que las variantes de aleación |
| Mezclas sin segregación | Proveedores mundiales limitados, oferta escasa |
| Permite imprimir piezas AM de alta densidad | Reactivo, requiere manipulación inerte |
| Propiedades isotrópicas | El postprocesamiento como HIP es imprescindible |
| Máxima relación resistencia-peso | Carece de propiedades de aleación de nicho |
A pesar de su mayor coste, el polvo de titanio esférico permite fabricar componentes de titanio más ligeros y resistentes en los sectores aeroespacial, de automoción, médico y de ingeniería en general, aplicaciones en las que propiedades como la resistencia a la corrosión y la biocompatibilidad son vitales.
preguntas frecuentes
¿Qué papel desempeña la forma de las partículas en los procesos de AM metálica?
La forma esférica conduce a capas de polvo uniformes y densas durante los métodos de fabricación aditiva como SLM y DMLS para minimizar la porosidad en las piezas de titanio impresas. El resultado es una mayor resistencia mecánica.
¿Cómo se consigue la densidad total en las piezas de titanio sinterizado?
El postratamiento de prensado isostático en caliente (HIP) en los compactos de titanio sinterizado es vital para eliminar los poros y huecos internos y alcanzar toda la densidad teórica. Esto maximiza la resistencia.
¿Existen riesgos para la salud asociados a la manipulación de polvo de titanio?
Como la mayoría de los polvos metálicos finos, las precauciones de manipulación son vitales ya que el polvo de titanio puede ser reactivo, explosivo o causar sensibilización cutánea/respiratoria. Se recomienda el uso de cajas de guantes de argón, equipo de protección.