積層造形に最適なTi-6Al-4V粉末（TC4粉末
TC4粉末はTi-6Al-4Vとしても知られ、90%のチタン（Ti）、6%のアルミニウム（Al）、4%のバナジウム（V）から成るチタン合金粉末です。その優れた強度、低密度、優れた耐食性は広く知られています。TC4パウダーは、そのユニークな特性の組み合わせにより、様々な産業で幅広く利用されており、様々な用途で非常に人気の高い材料となっています。
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目次
TC4パウダーの概要
TC4 は 2 相の α+β チタン合金系に属します。アルミニウムはアルファ相を安定化させますが、バナジウムはベータ安定剤です。これにより、強度、延性、高温特性のバランスが取れています。
TC4 パウダーの主な特徴は次のとおりです。
- 高い強度対重量比
- 優れた疲労強度と破壊靱性
- 高温での優れた耐クリープ性
- 優れた耐食性
- さまざまな粒度分布で利用可能
TC4 パウダーは、航空宇宙、自動車、医療、その他の要求の厳しい用途において重量を軽減し、性能を向上させるための優れた選択肢として浮上しています。
TC4パウダーの組成
TC4 粉末の公称組成は次のとおりです。
| エレメント | 重量 % |
|---|---|
| チタン（Ti） | バランス |
| アルミニウム（Al） | 5.5-6.75% |
| バナジウム (V) | 3.5-4.5% |
| 鉄（Fe） | 0-0.40% |
| 酸素 (O) | 0-0.20% |
| カーボン（C） | 0-0.08% |
| 窒素（N） | 0-0.05% |
アルミニウムとバナジウムの量を最適化して、望ましい機械的特性を実現できます。酸素、窒素、炭素の不純物レベルは最小限に抑えられています。
TC4パウダーの特性
TC4 パウダーの主な特性は次のとおりです。
| プロパティ | 価値 |
|---|---|
| 密度 | 4.41～4.43g/cm3 |
| 融点 | 1600～1660℃ |
| 熱伝導率 | 6.7 W/mK |
| 電気抵抗率 | 1.7 μΩ.cm |
| ヤング率 | 110 GPa |
| ポアソン比 | 0.32-0.34 |
| 引張強度 | 900～1200MPa |
| 降伏強度 | 860～900MPa |
| 伸び | 8-15% |
| 疲労強度 | 400-500 MPa |
高い強度重量比、疲労耐性、クリープ耐性、耐食性などの特性により、TC4 は業界全体の重要な用途に適しています。
TC4パウダーの製造方法
TC4 パウダーは次のような方法で生成できます。
- ガス噴霧 – 高圧不活性ガスジェットを使用して溶融 TC4 合金を噴霧し、球状の粉末粒子を生成します。
- プラズマ回転電極プロセス - 急速に回転する溶融金属流の遠心分解により、球状粉が生成される。
- 水素化物-脱水素化物プロセス – 水素化チタンは分解されて微細なチタン粉末を生成し、その後、他の元素粉末と混合されます。
ガスアトマイズにより、粒度分布、形態、流動性などの粉末特性を優れた制御できます。
TC4パウダーの用途
TC4 パウダーは一般的に次の用途に使用されます。
- アディティブ・マニュファクチャリング – 航空宇宙および自動車用の軽量構造部品を製造するための選択的レーザー溶解。
- 金属射出成形 – ファスナー、リンク、手術器具など、小さく複雑なネットシェイプのコンポーネントを製造するため。
- 溶射コーティング – プラズマまたは HVOF スプレーによって塗布され、海洋、石油およびガス、生物医学用途での耐摩耗性/耐腐食性を提供します。
- 粉末冶金 – プレスと焼結により、コンプレッサーやタービンブレードなどの高強度部品を作成します。
TC4パウダーの仕様
TC4 パウダーは、さまざまなサイズ範囲、形状、純度レベルで入手可能です。
- 粒子径： AM法では15～45μm、溶射法では最大100μm。
- 形態学： 球形に近い粉末形状により、最適な流動性と充填密度を実現。
- 純粋さ： 不純物の制限とプロセス要件に基づいて、商業用純度から高純度レベルまで。
- 酸素含有量： ほとんどの用途で2000ppm未満を維持。
- 流量： 25 s/50 g以上の優れたフローレート用にカスタマイズされたパウダー。
TC4 パウダーの世界的なサプライヤー
TC4 パウダーの主要な世界的サプライヤーには次のようなものがあります。
- AP&C（カナダ）
- TLSテクニク（ドイツ）
- テクナ（カナダ）
- サンドビック・オスプレイ（英国）
- アドバンストパウダー（米国）
- CNPCパウダーグループ（中国）
これらの企業は、積層造形、溶射、粉末冶金、その他の用途に合わせたさまざまなグレードの TC4 パウダーを製造しています。
TC4パウダーの価格
TC4 粉末の価格は鋼やニッケル合金よりも高くなります。
- 数量 - 500kg以上の大量注文の場合、1kgあたり$100-150。少量の場合、価格はかなり高くなります。
- 品質 - 高純度の球状パウダーは、高度なプロセスを用いて厳密に管理された条件下で製造されるため、プレミアム価格が要求されます。
- サプライヤー - 大手グローバル・サプライヤーは、生産量が多いため、中小メーカーに比べてコスト面で有利である。
- 地理 - 価格は地域によって異なり、ヨーロッパや北米はアジアに比べて高価格の市場である。
重要な用途の場合、購入者は TC4 パウダーを調達する際、最低コストではなく品質に重点を置く必要があります。
TC4 パウダーの保管と取り扱い
TC4 パウダーは慎重な保管と取り扱いが必要です。
- 酸化を防ぐため、アルゴンなどの不活性ガス下で密閉容器に保管する必要がある。
- 粉塵爆発の危険を最小限にするため、微粉の蓄積を避ける。
- 粉体の取り扱い時には、適切なPPE、換気、接地、安全対策を行うこと。
- 引火性の危険性があるため、粉末と着火源との接触を避ける。
- サプライヤーのSDSに記載されている安全ガイドラインに従ってください。
この反応性チタン合金微粉末の取り扱いには注意が必要です。
TC4パウダーの検査と試験
TC4 粉末に対して実行される主要な品質管理テスト:
- ICP-OESまたはXRFを用いた化学分析により、組成が仕様に適合していることを確認する。
- ASTM B822規格に準拠したレーザー回折法による粒度分布。
- SEM画像による形態分析。
- ASTM B213規格に準拠したホール流量計による粉体流量測定。
- ヘリウムピクノメトリーによる密度測定。
- 不活性ガス融解またはICP-MSによる不純物分析。
- X線回折による微細構造評価。
徹底したテストにより、用途に応じたバッチの一貫性とパウダーの品質が保証される。
TC4 粉末と Ti6Al4V 粉末の比較
TC4 と Ti6Al4V は 2 つのチタン合金粉末の比較です。
| パラメータ | TC4 | Ti6Al4V |
|---|---|---|
| アルミニウム含有量 | 5.5-6.75% | 5.5-6.75% |
| バナジウム含有量 | 3.5-4.5% | 3.5-4.5% |
| 密度 | より高い | より低い |
| 引張強さ | より高い | より低い |
| 延性 | より低い | より高い |
| 耐酸化性 | 同様 | 同様 |
| コスト | より高い | より低い |
TC4 はより高い強度を提供し、Ti6Al4V はより優れた延性を提供します。 TC4 は、コストは高くなりますが、より要求の厳しいアプリケーションに適しています。
TC4 パウダーに関するよくある質問
Q: TC4 パウダーはどのように製造されますか?
A: TC4 粉末は、ガス噴霧、プラズマ回転電極プロセス、および水素化物-脱水素化物プロセスを使用して商業的に製造されています。ガス噴霧により、粒子特性を最適に制御できます。
Q: TC4 パウダーの主な用途は何ですか?
A: TC4 粉末の主な用途には、積層造形、溶射コーティング、金属射出成形、および高強度軽量構造部品を製造するための粉末冶金が含まれます。
Q: 選択的レーザー溶解に使用される一般的な TC4 粉末のサイズはどれくらいですか?
A: SLM プロセスの場合、理想的な TC4 粉末サイズ範囲は 15 ～ 45 ミクロンで、球状の形態と良好な粉末流動性および充填密度を備えています。
Q: TC4 パウダーには特別な取り扱い上の注意が必要ですか?
A: はい、反応性が高いため、不活性雰囲気下で、適切な換気、接地、PPEを使用して、火災や爆発の危険を防ぐために慎重に取り扱う必要があります。
Q: 航空宇宙用途に適した TC4 パウダーはどこで購入できますか?
A: 高強度が必要な航空宇宙部品の場合、TC4 パウダーは AP&C、TLS Technik、Tekna、Sandvik Osprey、Advanced Powders などの大手メーカーから購入できます。
