Introdução de pó esférico de titânio
O pó de titânio esférico é uma forma de pó de titânio puro com morfologia esférica e distribuição de tamanho de partícula controlada. Ele oferece excelente fluidez, capacidade de mistura e consistência, o que o torna adequado para processos avançados de fabricação de metais em todos os setores.
Composição e características
Tabela 1: Composição e principais características do pó esférico de titânio
| Parâmetro | Detalhes |
|---|---|
| Composição química | >99% Titânio. Restantes elementos residuais como nitrogênio, oxigênio, carbono e hidrogênio. |
| Forma da partícula | Morfologia altamente esférica |
| Faixa de tamanho de partícula | Normalmente, de 15 a 45 mícrons |
| Fluidez | Excelente devido ao formato esférico |
| Densidade aparente | Cerca de 2,7 g/cm3 |
| Densidade da torneira | Até a densidade do titânio sólido 73%, ou seja, ~4 g/cm3 |
A distribuição precisa do tamanho das partículas, o teor de oxigênio e nitrogênio, as taxas de fluxo e a densidade da torneira podem ser personalizados de acordo com os requisitos da aplicação.
Processo de fabricação
O pó esférico de titânio é fabricado por meio de métodos avançados que envolvem a fusão da matéria-prima de titânio, a atomização e a rápida solidificação das gotículas em partículas de pó altamente esféricas:
- Atomização por plasma utiliza tochas de plasma de alta energia e jatos de gás inerte
- Atomização de gás por indução de eletrodo (EIGA) depende de eletrodos fundidos por indução
- Processo de eletrodo rotativo (REP) gera fluxos de metal fundido a partir de pontas de eletrodos de titânio giratórios
O segredo é a rápida solidificação em uma atmosfera inerte, o que resulta em pureza e morfologia esférica. O peneiramento e a classificação pós-produção levam a frações rigorosas.
pó esférico de titânio Aplicações e usos
As propriedades exclusivas do pó esférico de titânio o tornam adequado para:
Tabela 2: Principais aplicações do pó esférico de titânio
| Área | Formulários |
|---|---|
| Manufatura Aditiva | Implantes de impressão 3D, componentes aeroespaciais via DMLS, SLM, EBM |
| Metalurgia do pó | Prensagem e sinterização para fabricar peças automotivas e aeronáuticas de titânio |
| Fundição por revestimento | Fabricação de moldes de injeção e ferramentas |
| Biomédico | Estruturas porosas para enxertos ósseos |
| Pigmentos e catalisadores | Indústria química e de plásticos |
A alta pureza, fluidez, capacidade de mistura e consistência da distribuição do tamanho das partículas permitem o uso confiável de alto desempenho em processos de fabricação baseados em pó, como a impressão 3D de metal.
Especificações
O titânio esférico está em conformidade com especificações como ASTM B988 e ASTM F3049. Os valores típicos são:
Tabela 3: Especificações típicas do pó esférico de titânio
| Parâmetro | Especificação |
|---|---|
| Tamanho da partícula | 15-45 mícrons |
| Conteúdo de oxigênio | <0,20% |
| Conteúdo de nitrogênio | <0,05% |
| Conteúdo de hidrogênio | <0,015% |
| Densidade da torneira | Até 4 g/cm3 |
| Vazão | >25 s/50 g |
| Distribuição do tamanho das partículas | D10 > 20 mícrons; D90 < 63 mícrons |
É possível personalizar as propriedades, como densidade da torneira, taxas de fluxo, teor de oxigênio e nitrogênio, com base nos requisitos da aplicação.
Preço de pó esférico de titânio
Tabela 4: Faixas de preços dos principais fornecedores de pó de titânio esférico
| Fornecedor | Preço por kg |
|---|---|
| Pós e revestimentos avançados | $100-$200 |
| AP&C | $90-$180 |
| TLS Technik GmbH & Co | $120-$250 |
| Sandvik Osprey | $80-$220 |
Os preços dependem do volume de pedidos, dos graus e das necessidades de personalização. Os graus de alta pureza para uso médico têm preço premium. O pó reciclado pode custar 50% menos, mas tem qualidade inferior e inconsistente.
Comparação com alternativas
Tabela 5: Prós e contras do pó esférico de titânio
| Prós | Contras |
|---|---|
| Excelente fluidez e capacidade de espalhamento | Custo mais alto do que as variantes de liga leve |
| Misturas sem segregação | Fornecedores globais limitados, oferta escassa |
| Permite peças impressas em AM de alta densidade | Reativo, requer manuseio inerte |
| Propriedades isotrópicas | O pós-processamento, como o HIP, é obrigatório |
| A mais alta relação resistência/peso | Não possui propriedades de liga de nicho |
Apesar dos custos mais altos, o pó esférico de titânio permite componentes de titânio mais leves e mais fortes nos domínios aeroespacial, automotivo, médico e de engenharia geral - aplicações em que propriedades como resistência à corrosão e biocompatibilidade são vitais.
perguntas frequentes
Qual é a função do formato das partículas nos processos de AM de metal?
O formato esférico leva a camadas de pó uniformes e densas durante os métodos de manufatura aditiva, como SLM e DMLS, para minimizar a porosidade nas peças de titânio impressas. Isso resulta em maior resistência mecânica.
Como a densidade total é obtida para peças de titânio sinterizado?
O pós-tratamento de prensagem isostática a quente (HIP) em compactos de titânio sinterizado é vital para eliminar poros e vazios internos e atingir a densidade teórica total. Isso maximiza a resistência.
Existem riscos à saúde associados ao manuseio do pó de titânio?
Como a maioria dos pós metálicos finos, as precauções de manuseio são vitais, pois o pó de titânio pode ser reativo, explosivo ou causar sensibilização da pele/respiratória. Recomenda-se o uso de caixas de luvas de argônio e equipamentos de proteção.