Metal Alaşım Tozları: Türleri, Özellikleri, Kaliteleri

Bu Gönderiyi Paylaş

İçindekiler

Metal alaşım tozları erimiş alaşımların atomize edilmesi ve yoğunlaştırılmasıyla üretilen ince bölünmüş metalik malzemelerdir. Benzersiz özellikler sergilerler ve toz metalurjisi, katkılı üretim ve termal sprey uygulamalarında çeşitli endüstrilerde kullanılırlar. Bu kapsamlı kılavuz, metal alaşım tozları hakkında bilmeniz gereken her şeyi kapsamaktadır.

Metal Alaşım Tozlarına Genel Bakış

Metal alaşım tozları, bir alaşım bileşiminin eritilmesi ve ardından erimiş metalin gaz veya su atomizasyonu kullanılarak ince damlacıklar haline getirilmesiyle yapılır. Damlacıklar hızla katılaşarak küresel veya düzensiz morfolojiye sahip toz parçacıklarına dönüşür.

Metal alaşım tozlarının temel özellikleri:

  • Yüksek saflık, homojenlik ve tutarlı bileşim
  • Kontrollü partikül boyutu dağılımı
  • Yüksek akışkanlığa sahip küresel partikül şekli
  • Değiştirilebilir yüzey kimyası
  • Yüksek performanslı parçalar üretebilme

Metal alaşım tozları, dökme alaşımlara göre tasarım esnekliği ve parça birleştirme fırsatları sunar. Çeşitli uygulamalarda kullanılırlar:

Metal Alaşım Tozlarının Uygulamaları

UygulamaAçıklama
Toz metalurjisiTozun nihai parçalar halinde sıkıştırılması
Metal enjeksiyon kalıplamaTozun bağlayıcı ile karıştırılması ve enjeksiyon kalıplama
Katmanlı üretimkarmaşık, hafif parçaların 3D baskısı
Termal püskürtmeAşınma/korozyon direnci için kaplama biriktirme
LehimlemeBileşenlerin birleştirilmesi için dolgu malzemesi
Elektronikİletkenlerin, dirençlerin, indüktörlerin şekillendirilmesi

Metal alaşım tozlarının benzersiz özellikleri, onları havacılık, otomotiv, tıp, enerji ve daha fazlası gibi sektörlerdeki özel uygulamalar için uygun hale getirir.

metal alaşım tozları
Metal Alaşım Tozları: Türleri, Özellikleri, Sınıfları 3

Türleri Metal Alaşım Tozları

Birçok alaşım sistemi ticari olarak toz formunda mevcuttur. En yaygın metal alaşım toz türleri şunlardır:

Yaygın Metal Alaşımlı Toz Türleri

Alaşım TipiAnahtar AlaşımlarUygulamalar
Nikel alaşımlarıInconel, Monel, HastelloyHavacılık ve uzay, kimyasal tesisler
Kobalt alaşımlarıStellite, HaynesKesici takımlar, biyomedikal
Takım çelikleriH13, M2, M4Kesici takımlar, kalıplar
Paslanmaz çelikler316L, 17-4PH, 420İmplantlar, denizcilik donanımı
Titanyum alaşımlarıTi-6Al-4V, Ti-6Al-7NbHavacılık ve uzay, medikal
Alüminyum alaşımlar6061, 7075, 2024Otomotiv, havacılık ve uzay
Bakır alaşımlarıPirinç, bronzElektrik kontakları, rulmanlar

Nikel, kobalt ve titanyum alaşımları yüksek sıcaklık uygulamalarında yaygındır. Paslanmaz çelikler korozyona karşı dirençlidir. Takım çelikleri ve bakır alaşımları sertlik ve aşınma direnci sağlar. Hafif alüminyum alaşımları ağırlık açısından kritik bileşenler için kullanılır.

Metal Alaşım Tozlarının Bileşimi

Metal alaşım tozlarının bileşimi, uygun alaşım elementleri seçilerek istenen özellikleri elde etmek için özelleştirilebilir. Bazı tipik bileşimler şunlardır:

Metal Alaşım Tozlarının Tipik Bileşimleri

AlaşımAnahtar Alaşım Elementleri
Inconel 718Ni, Cr, Fe, Nb, Mo, Ti, Al
420 paslanmaz çelikFe, Cr, Mn, Si, C
6061 alüminyumAl, Mg, Si, Cu, Cr
H13 takım çeliğiFe, Cr, Mo, V, Si, Mn
BronzCu, Sn

Mukavemet, sertlik, süneklik, korozyon direnci veya yüksek sıcaklık performansı gibi belirli özellikleri uyarlamak için küçük miktarlarda karbon, nitrojen, bor ve diğer elementler eklenebilir.

Bileşim üzerindeki hassas kontrol, alaşım tozlarından yapılan metal parçaların tutarlı, tekrarlanabilir performansını sağlar.

Metal Alaşım Tozlarının Özellikleri

Metal alaşım tozlarının performansını belirleyen temel özellikler:

Metal Alaşım Tozlarının Özellikleri

MülkiyetTipik DeğerlerÖnem
Parçacık boyutu10 – 150 μmAkışı, paketleme yoğunluğunu, yüzey kalitesini etkiler
Parçacık şekliKüresel, düzensizAkışkanlığı, sinterlemeyi etkiler
Görünür yoğunluk2 – 5 g/ccSıkışmayı ve büzülmeyi etkiler
Musluk yoğunluğu4 – 8 g/ccPaketleme verimliliğini gösterir
Akış hızı5 – 30 sn/50gAkışkanlık ölçüsü, kalıp dolumunu etkiler
Oksijen içeriği100 – 1000 ppmGözenekliliğe ve kırılganlığa neden olur
Karbon içeriği<1000 ppmMekanik özellikleri etkiler

Boyut dağılımı, morfoloji, yoğunluk ve kimya gibi partikül özelliklerini kontrol etmek, tekrarlanabilir performans elde etmek için kritik öneme sahiptir. Akışkanlık işlenebilirliği belirler. Düşük oksijen ve karbon mekanik özellikleri artırır.

Metal Alaşım Tozlarının Özellikleri

Bileşim ve toz özelliklerine ek olarak, belirli fiziksel ve mikroyapısal özellikler metal alaşım tozlarının kalitesini ve yeteneklerini belirler:

Metal Alaşım Tozlarının Özellikleri

KarakteristikAçıklamaÖnem
MikroyapıFCC, BCC, HCP aşamalarıDayanıklılık, süneklik ve tokluğu etkiler
KusurlarGözeneklilik, inklüzyonlarMekanik özellikleri etkiler
SertlikAlaşıma bağlı aralıkDeformasyona karşı direnç
Artık gerilmelerHızlı katılaşmadanBozulmaya neden olabilir
Yüzey oksidiİnce oksit tabakasıSinterleme ve korozyon direncini etkiler
MorfolojiKüresel, açısal, düzensizYoğunluğu, akışkanlığı etkiler

Gaz atomizasyonu sırasındaki benzersiz katılaşma koşulları ince, homojen mikroyapılarla sonuçlanır. Küresel bir toz şekli paketleme yoğunluğunu artırır. Kusurlar ve yüzey kalitesi üzerindeki dikkatli kontrol, güvenilir performans sağlar.

Metal Alaşım Tozlarının Özellikleri

Metal alaşım tozları, geçerli standartlara göre bileşim sınırları, parçacık boyutu dağılımı, görünür yoğunluk, akış hızı ve safsızlık seviyeleri için belirli özellikleri karşılamalıdır.

Metal Alaşımlı Toz Özellikleri

ParametreTipik ÖzelliklerStandart
Parçacık boyutu-100/+325 ağASTM B214
Görünür yoğunluk≥ 2,5 g/ccASTM B212
Oksijen içeriği≤ 2000 ppmAMS 4992
Azot içeriği≤ 150 ppmAMS 4992
Karbon içeriği≤ 750 ppmAMS 4992
Musluk yoğunluğu≥ 4,5 g/ccMPIF 04
Akış hızı≤ 25 sn/50gASTM B213

Bileşim, partikül boyutu dağılımı, akış hızı, yoğunluk ve safsızlık seviyelerine ilişkin spesifikasyonlar, tozun amaçlanan uygulamalar için kalite gereksinimlerini karşılamasını sağlar.

Metal Alaşımlı Tozların Boyut Aralığı

Metal alaşım tozları, parçacık veya tane boyutuna göre farklı boyut aralıklarında sınıflandırılır:

Metal Alaşımlı Toz Boyut Aralığı

Boyut AralığıParçacık Boyutu
Ultrafine<10 μm
Güzel10-25 μm
Orta25-45 μm
Kaba45-150 μm

Ultra ince ve nano tozlar Hall-Petch etkisi nedeniyle daha fazla mukavemet gösterir ancak işlenmesi zor olabilir. İnce ve orta boyutlar iyi bir özellik dengesi sunar. Kaba tozlar daha yüksek akışkanlığa sahiptir.

Boyut aralığı, nihai parça gereksinimlerine ve üretim süreci kısıtlamalarına göre seçilir. Daha küçük boyutlar daha yüksek çözünürlük sağlar ancak daha kaba tozlar kalıpları daha hızlı doldurur.

Metal Alaşım Tozlarının Kaliteleri

Bileşim, parçacık boyutu dağılımı ve üretim yöntemine bağlı olarak çeşitli metal alaşım tozları mevcuttur:

Metal Alaşım Tozlarının Kaliteleri

SınıfAçıklamaUygulamalar
StandartYaygın alaşımlar, uygun maliyetliGenel kullanım
Yüksek saflıkDüşük oksijen, nitrojenHavacılık, tıbbi
Vakum sınıfıGazdan arındırılmışAzaltılmış gözeneklilik
Gaz atomizeKüresel şekilKatmanlı üretim
Atomize suDüzensiz şekilGeleneksel pres ve sinter

Standart kaliteler, özellikler ve maliyet arasında bir denge sunar. Yüksek saflık dereceleri kritik uygulamalar için safsızlıkları en aza indirir. Vakum kaliteleri gözenekliliği önlemek için gazdan arındırılır. Gaz atomize tozlar üstün morfolojiye sahiptir. Su atomize kaliteler daha ucuzdur.

Küresel Standartlar Metal Alaşım Tozları

Metal alaşımlı toz bileşimi, test yöntemleri ve spesifikasyonları için temel uluslararası standartlar:

Metal Alaşımlı Tozlar için Küresel Standartlar

StandartAçıklama
ASTMToz test prosedürleri için Amerikan standartları
ISOToz metalurjisi için uluslararası standartlar
DINAlman standartlar kurumu
JISJapon standartları
MPIFMetal Tozu Endüstrileri Federasyonu standartları

Bu standartlar, çeşitli metal alaşımlı toz üreticileri arasında karşılaştırma yapılmasına olanak tanır ve tozların dünya çapında farklı endüstrilerin katı gereksinimlerini karşılamasını sağlar.

Metal Alaşım Tozlarının Uygulamaları ve Kullanım Alanları

Metal alaşım tozları, endüstriler genelinde gelişmiş üretim teknikleri kullanılarak yüksek performanslı parçaların üretilmesini sağlar:

Metal Alaşım Tozlarının Uygulamaları

EndüstriUygulamaKullanılan alaşımlar
Havacılık ve UzayTürbin kanatları, kanatçıklarSüper alaşımlar, titanyum
OtomotivBağlantı çubukları, dişlilerTakım çelikleri, paslanmaz çelikler
Tıbbiİmplantlar, aletlerKobalt krom, paslanmaz çelik, titanyum
ElektronikKontaklar, konektörlerBakır, gümüş
EndüstriyelKesici takımlar, kalıplarTakım çelikleri, tungsten karbür
Petrol ve gazVanalar, kuyu başı bileşenleriPaslanmaz çelikler, Inconel

Gelişmiş nikel ve titanyum alaşımları güçlü, sıcaklığa dayanıklı havacılık ve uzay bileşenleri üretir. Otomotiv güç aktarım parçaları yüksek performanslı çeliklerden yararlanır. Biyouyumlu kobalt krom ve titanyum tıbbi cihazlarda popülerdir. Metal alaşım tozları küçük, karmaşık elektronik parçaların üretilmesini sağlar. Endüstriyel takımlar sertleştirilmiş takım çelikleri ve karbürlerden faydalanır. Korozyona dayanıklı alaşımlar petrol ve gaz donanımına uygundur.

Metal Alaşım Tozları Tedarikçileri

Çeşitli metal alaşım toz türlerinin başlıca küresel tedarikçilerinden bazıları şunlardır:

Metal Alaşımlı Tozların Başlıca Tedarikçileri

ŞirketAnahtar Ürünler
SandvikPaslanmaz çelikler, takım çelikleri, nikel alaşımları
PraxairTitanyum, nikel ve kobalt alaşımları
MarangozTakım çelikleri, paslanmaz çelikler, alaşımlar
HöganäsTakım çelikleri, paslanmaz çelikler
GKNAlüminyum ve titanyum alaşımları
LPW TeknolojiNikel alaşımları, takım çelikleri

Bu şirketler, partikül boyutu, şekli, yoğunluğu ve oksit seviyeleri gibi toz özelliklerini kontrol etmek için çeşitli atomizasyon teknikleri ve özel prosesler kullanarak toz üretmektedir.

Metal Alaşım Tozlarının Maliyet Analizi

Metal alaşım tozu fiyatları bileşime, saflık seviyelerine, partikül boyutu dağılımına ve sipariş miktarına bağlıdır:

Metal Alaşımlı Toz Fiyatlandırması

AlaşımFiyat Aralığı
Paslanmaz çelikkilo başına 3-12 dolar
Takım çeliğikilo başına 6-20 dolar
Titanyum alaşımlarıkilo başına 50-200 dolar
Nikel alaşımlarıkilo başına 15-80 dolar
Kobalt alaşımlarıkilo başına 50-250 dolar

Paslanmaz çelikler ve takım çelikleri ekonomiktir. Titanyum ve nikel süper alaşımları, hammadde fiyatları ve işleme zorlukları nedeniyle daha pahalıdır. Sınırlı bulunabilirlik kobalt alaşım maliyetlerini artırır. Azaltılmış oksijen kaliteleri yüksek fiyatlara sahiptir.

Yüksek hacimli siparişler indirimli toplu fiyatlardan yararlanır. Küçük miktarlar ve özel alaşımlar daha pahalıdır. Genel olarak toz metalürjisi, atıkları azaltarak dökme alaşımlara göre önemli maliyet tasarrufu sağlar.

metal alaşım tozları
Metal Alaşım Tozları: Türleri, Özellikleri, Sınıfları 4

Metal Alaşım Tozlarının Artıları ve Eksileri

Metal Alaşım Tozlarının Avantajları:

  • Dövme alaşımlara kıyasla daha fazla alaşım esnekliği
  • Karmaşık, net şekilli parçalar üretebilme
  • İyi boyutsal toleranslar ve yüzey kalitesi
  • Yüksek satın alma/uçuş oranı sayesinde malzeme israfının en aza indirilmesi
  • Yığın metal işlemeye göre daha düşük enerji tüketimi
  • Talaşlı imalata göre daha kısa üretim süresi

Metal Alaşım Tozlarının Sınırlamaları:

  • Bazı durumlarda dövme alaşımlardan daha yüksek maliyet
  • Maksimum parça boyutuna ilişkin sınırlamalar
  • İşleme sırasında kontrollü atmosfer gerekliliği
  • Dökme alaşımlara kıyasla daha düşük süneklik ve tokluk
  • Döküm ve dövme alaşımlara kıyasla daha yüksek kalıntı gözeneklilik
  • Ultra ince ve nano tozların işlenmesinde zorluklar

Bazı sınırlamalara rağmen, metal alaşım tozları, çeşitli endüstrileri kapsayan özelleştirilmiş, yüksek performanslı bileşenlerin üretimi için dökme alaşımlara göre belirgin avantajlar sunar.

Gelecek için Görünüm Metal Alaşım Tozları

Metal alaşım tozlarının daha geniş çapta benimsenmesi için gelecek parlak görünüyor:

  • Egzotik alaşımların kullanıldığı katmanlı üretimdeki gelişmeler uygulamaları genişletecek
  • Daha yüksek saflık dereceleri mekanik özellikleri iyileştirecektir
  • Daha sıkı partikül boyutu dağılımları daha ince özellikler sağlayacaktır
  • Metal bağlayıcı püskürtme gibi daha düşük maliyetli üretim teknikleri satın alınabilirliği artıracaktır
  • Havacılık ve uzay dışında elektronik ve endüstriyel sektörlerden artan talep
  • Hafifletme için yüksek mukavemetli alüminyum ve titanyum alaşımları
  • Özel elektriksel, manyetik veya termal özellikler için yeni alaşım bileşimleri
  • Büyük toz tedarikçileri arasındaki konsolidasyon devam edecek

Genişletilmiş kabiliyetler, daha düşük maliyetler ve yeni gelişmiş alaşımlarla metal alaşım tozları, birçok sektörde uzun vadede güçlü bir büyüme göstermeye hazırlanıyor.

Metal Alaşım Tozları – Sıkça Sorulan Sorular

S: Metal alaşım tozları kullanmanın başlıca avantajları nelerdir?

C: Metal alaşımlı tozlar, bileşimlerde esneklik, karmaşık net şekilli parçalar üretme yeteneği, iyi boyutsal toleranslar ve yüzey kalitesi, daha az atıkla sonuçlanan yüksek satın alma-uçuş oranı, daha düşük enerji kullanımı ve talaşlı imalata göre kısaltılmış üretim süresi gibi avantajlar sağlar.

S: Metal alaşım tozları en çok hangi sektörlerde kullanılıyor?

C: Havacılık, medikal, otomotiv, petrol ve gaz ve endüstriyel sektörler, kritik bileşenlerin üretimi için metal alaşım tozlarının başlıca tüketicileridir. Elektronik endüstrisi de kontaklar, konektörler ve mikro bileşenler için metal tozlarına güvenmektedir.

S: Metal alaşım tozları nasıl üretilir?

C: Metal alaşım tozları, erimiş alaşımların gaz veya su kullanılarak atomize edilmesiyle üretilir. Eriyik akışı, kontrollü boyutlara ve morfolojiye sahip toz parçacıklarına katılaşan ince damlacıklara ayrılır.

S: Metal alaşım tozlarının tipik boyut aralığı nedir?

C: Yaygın boyut aralıkları ince tozlar için 10-25 mikron, orta tozlar için 25-45 mikron ve kaba tozlar için 45-150 mikrondur. Bazı durumlarda 10 mikronun altında ultra ince tozlar ve 1 mikronun altında nanopowders da üretilmektedir.

S: En yaygın kullanılan metal alaşım tozu nedir?

C: Paslanmaz çelik, iyi korozyon direnci, yeterli mekanik özellikleri ve nispeten düşük maliyeti nedeniyle toz metalurjisinde kullanılan en yaygın alaşım sistemidir. 316L ve 17-4PH birçok uygulama için popüler kalitelerdir.

S: İşlenmesi zor olan metal alaşımları toz haline getirilebilir mi?

C: Evet, metal tozlarının en önemli avantajlarından biri süper alaşımlar, titanyum alaşımları ve takım çelikleri gibi işlenmesi genellikle çok zor olan alaşımlarda karmaşık şekiller üretebilmesidir.

S: Metal alaşım tozlarından parça yapmak için hangi yöntemler kullanılır?

C: Ana üretim teknikleri, bir kalıp içine toz sıkıştırma ve ardından sinterleme, metal enjeksiyon kalıplama ve bağlayıcı püskürtme, lazer toz yatağı füzyonu ve elektron ışını eritme gibi eklemeli üretim yöntemleridir.

S: Metal alaşım tozlarının özellikleri nasıl kontrol edilir ve sağlanır?

C: Özellikler, her alaşım sistemi ve son kullanım gereksinimleri için geçerli standartlara dayalı olarak bileşim, partikül boyutu dağılımı, toz morfolojisi, yoğunluk, akış özellikleri, mikro yapı ve kirletici seviyelerinin sıkı bir şekilde izlenmesi yoluyla kontrol edilir.

S: Metal alaşım tozları geri dönüştürülebilir mi?

C: Evet, kullanılmayan toz birçok durumda geri kazanılabilir ve yeniden kullanılabilir. Tehlikeli elementler içeren bazı tozlar, metallerin güvenli bir şekilde geri kazanılması için özel geri dönüşüm gerektirir.

daha fazla 3D baskı süreci öğrenin

Bültenimize Abone Olun

Güncellemeleri alın ve en iyilerden öğrenin

Keşfedilecek Daha Fazla Şey

Scroll to Top