CuCrZr poeder voor metaal 3d afdrukken

CuCrZr poeder overzicht

CuCrZr-poeder is een legeringspoeder dat bestaat uit koper (Cu), chroom (Cr) en zirkonium (Zr). Het biedt een unieke combinatie van eigenschappen die het geschikt maakt voor hoogwaardige toepassingen die een hoge sterkte, goede geleiding en weerstand tegen verweking bij hoge temperaturen vereisen.

Samenstelling van CuCrZr-poeder

CuCrZr is een precipitatiegeharde legering, wat betekent dat de hoge sterkte afkomstig is van coherente precipitaten die gevormd worden in de metaalmatrix. De samenstelling speelt een belangrijke rol bij het bereiken van een optimale precipitatieharding. Hier zijn de typische samenstellingsbereiken:

Element	Samenstelling bereik
Koper (Cu)	Rest
Chroom (Cr)	0,5 - 1,2 wt%
Zirkonium (Zr)	0,03 - 0,3 wt%

• Koper vormt de matrix en zorgt voor thermische en elektrische geleiding.
• Chroom draagt bij aan versterking van de vaste oplossing en vormt precipitaten om dislocatiebeweging te belemmeren.
• Zirkonium vormt samenhangende precipitaten met koper waardoor precipitatieharding mogelijk is.

Het chroom- en zirkoniumgehalte is geoptimaliseerd om de sterkte te maximaliseren door precipitatieharden, terwijl de geleidbaarheid nog steeds goed is.

Eigenschappen van CuCrZr-poeder

CuCrZr poeder biedt een uitzonderlijke combinatie van sterkte, geleidbaarheid en hittebestendigheid vanwege de precipitatiegeharde aard. Hier zijn enkele belangrijke eigenschappen:

Eigendom	Waarde
Dikte	8,8 g/cm3
Elektrische geleiding	22 - 48% IACS
Warmtegeleiding	200 - 300 W/m-K
Smeltpunt	1065°C
Uitzettingscoëfficiënt	16,5 x 10-6 /°C
Elasticiteitsmodulus	124 GPa
Opbrengststerkte	350 - 650 MPa
Verlenging	8-15%
Oxidatie weerstand	Goed tot 900°C

• Het heeft hoge sterkte door precipitatieharden met behoud van een matig geleidingsvermogen. De sterkte kan worden aangepast via warmtebehandeling.
• Uitstekend geleidingsvermogen vergeleken met precipitatiegehard roestvast staal door een hoger kopergehalte in de matrix.
• Goede hittebestendigheid met behoud van sterkte en geleidbaarheid tot 400-500°C. Minder gevoelig voor verweking in vergelijking met andere Cu-legeringen.
• Bestand tegen oxidatie en corrosie door de vorming van beschermende Cr2O3 oxidehuid.

Dit unieke eigenschappenprofiel maakt CuCrZr geschikt voor toepassingen zoals weerstandlaselektroden, onderdelen voor thermisch beheer en veren voor hoge temperaturen.

Toepassingen en gebruik van CuCrZr poeder

De evenwichtige eigenschappen van CuCrZr-poeder maken het geschikt voor de volgende toepassingen:

Sollicitatie	Reden voor gebruik
Weerstandslaselektroden	Hoge sterkte, goed geleidingsvermogen, weerstand tegen vervorming bij hoge temperaturen
Koellichamen en heatpipes	Hoge thermische geleidbaarheid gecombineerd met hoge temperatuursterkte
Elektrische contacten en connectoren	Goede geleiding, hoge sterkte maakt miniaturisatie mogelijk
Hoge temperatuur veren	Sterktebehoud bij verhoogde temperaturen
Glasafdichtingslegeringen	Nauwe overeenkomst van CTE met borosilicaatglas

• Elektroden voor weerstandslassen - Het uitstekende geleidingsvermogen genereert minder hitte tijdens het lassen waardoor snellere lastijden mogelijk zijn. De hoge sterkte zorgt ervoor dat de elektrodetips niet opzwellen.
• Thermisch beheer - Gebruikt in warmtewisselaars, koellichamen, heatpipes enz. waar hoge thermische geleidbaarheid snel warmte afvoert met behoud van mechanische integriteit.
• Elektrische contacten - Kan berylliumkopercontacten in veel toepassingen vervangen vanwege de superieure sterkte en vergelijkbare geleidbaarheid.
• Hoge temperatuur veren - Wordt gebruikt voor veren tot 500°C zonder verlies van belastbaarheid, in tegenstelling tot stalen veren.
• Afdichtingen van glas op metaal - De CTE komt overeen met die van borosilicaatglas, waardoor toepassingen met glasafdichting onder lage spanning mogelijk zijn.

De precipitatieharding van CuCrZr maakt het mogelijk om de sterkte aan te passen aan de specifieke toepassingseisen door simpelweg de warmtebehandelingsparameters te wijzigen.

CuCrZr Poeder Specificaties

CuCrZr poeder is verkrijgbaar in verschillende maten en zuiverheden en kan worden aangepast aan de behoeften van de toepassing. Hier zijn enkele veelvoorkomende specificaties:

Specificatie	Details
Maatbereik	10 – 150 micron
Puurheid	Tot 99,9%
Koolstofgehalte	<100 ppm
Zuurstofgehalte	<500 ppm
Deeltjesvorm	Bolvormig, onregelmatig
Schijnbare dichtheid	Tot 80% theoretische dichtheid
Stroomsnelheid	Tot 25 s/50 g

• De poedergrootte heeft een directe invloed op de dichtheid en de oppervlakteafwerking van afgewerkte onderdelen. Fijner poeder produceert een hogere dichtheid en een betere oppervlakteafwerking.
• Hoge zuiverheid vermindert vervuiling tijdens consolidatie en verbetert de uiteindelijke eigenschappen.
• Gasverstoven poeder heeft een gladde bolvormige morfologie die ideaal is voor additieve productie. Waterverstoven poeder heeft een onregelmatige vorm, handig voor pers- en sintertoepassingen.
• Schijnbare dichtheid geeft aan hoe dicht poeder kan worden ingepakt. Hogere dichtheden verbeteren de sintering.
• De stroomsnelheid beïnvloedt het gemak van de poederverwerking en het gelijkmatig vullen van de matrijs in het pers- en sinterproces.

Poederattributen kunnen worden aangepast, zoals de verdeling van de deeltjesgrootte, vorm, schijnbare dichtheid enz. volgens de vereisten van de toepassing.

Consolidatiemethoden voor CuCrZr-poeder

CuCrZr-poeder kan worden geconsolideerd tot volledig dichte componenten met behulp van methoden zoals:

Consolidatiemethode	Details
Additieve productie	Selectief lasersmelten, smelten met elektronenbundels
Pers en Sinter	Gevolgd door infiltratie of verdere warmtebehandeling
Heet isostatisch persen	Volledige verdichting van ingekapseld poeder
Extrusie	Smeden van poeder gemengd met smeermiddelen
Vonkplasma-sinteren	Snelle verdichting met gepulseerde stroom

Additieve productiemethoden zoals selectief lasersmelten en smelten met elektronenbundels worden vaak gebruikt om complexe CuCrZr-onderdelen met een fijne microstructuur rechtstreeks uit poeder te produceren.

De pers- en sintermethode is economisch voor de productie van grote volumes, maar omvat meerdere stappen. De uiteindelijke eigenschappen zijn afhankelijk van de sintertemperatuur, tijd, atmosfeer enz.

Bij heet isostatisch persen wordt hoge druk toegepast waardoor volledige verdichting bij lagere temperaturen mogelijk is. Het vermindert porositeit in onderdelen die op additieve wijze zijn vervaardigd en verbetert de vermoeiingslevensduur.

Extruderen en vonkenplasmasinteren zijn alternatieve methoden die geschikt zijn voor eenvoudigere geometrieën. Het consolidatieproces beïnvloedt de uiteindelijke microstructuur, eigenschappen en prestaties.

Warmtebehandeling van de CuCrZr-legering

Een belangrijk voordeel van de CuCrZr-legering is de reactie op precipitatieharding. Oplos- en verouderingswarmtebehandelingen kunnen de sterkte aanzienlijk veranderen, afhankelijk van de vereisten:

Hittebehandeling	Details
Oplossing Gloeien	850-980°C, afschrikken in water. Lost precipitaten op, verzacht legering
Veroudering	350-500°C gedurende 1-4 uur. Controleert neerslag en verharding.
Stressverlagend	350°C gedurende 1 uur. Verwijdert restspanningen.

Oplosgloeien lost chroom en zirkonium op in een vaste oplossing gevolgd door snel afschrikken om een oververzadigde vaste oplossing te vormen. De daaropvolgende verouderingsbehandeling doet fijne samenhangende precipitaten ontstaan die leiden tot precipitatieharding.

Verouderingstijd en -temperatuur bepalen rechtstreeks de hardingsreactie. Lagere verouderingstemperaturen en kortere verouderingstijden behouden het geleidingsvermogen. Precipitatieharden kan de sterkte verdrievoudigen in vergelijking met verharden in oplossing.

Spanningsontlasting helpt restspanningen van eerdere koude of warme bewerkingen te verminderen om vervorming tijdens het bewerken te minimaliseren.

Vergelijking van CuCrZr poeder met alternatieven

CuCrZr concurreert met legeringen zoals precipitatiegehard roestvast staal, berylliumkoper en nikkelzilver:

Legering	CuCrZr	17-4PH SS	Be-Cu	Ni-Ag
Kracht	Uitstekend	Uitstekend	Eerlijk	Goed
Geleidbaarheid	Goed	Arm	Uitstekend	Goed
Werkbaarheid	Eerlijk	Goed	Uitstekend	Uitstekend
Lasbaarheid	Eerlijk	Eerlijk	Uitstekend	Goed
Kosten	Gematigd	Hoog	Heel hoog	Gematigd

• 17-4PH roestvrij heeft een vergelijkbare sterkte maar een aanzienlijk lager geleidingsvermogen door het hogere Cr- en Ni gehalte.
• Beryllium koper heeft een uitstekend geleidingsvermogen maar een lagere sterkte. Duur en toxiciteitsproblemen.
• Nikkel zilver heeft een goede sterkte maar lagere bedrijfstemperaturen. Uitstekende vervormbaarheid.
• CuCrZr biedt de beste balans tussen sterkte, geleidbaarheid, verwerkbaarheid en kosten voor veel toepassingen.

Voor de combinatie sterkte plus geleidbaarheid biedt CuCrZr hogere prestaties en lagere kosten in vergelijking met precipitatiegehard roestvast staal of beryllium-koperlegeringen.

CuCrZr poeder leveranciers

CuCrZr poeder wordt geleverd door gespecialiseerde metaalpoederproducenten. Hier zijn enkele van de belangrijkste leveranciers:

Leverancier	Poeder Eigenschappen
Sandvik	Groottebereik 10-150 μm, Schijnbare dichtheid tot 65%, Onregelmatig en bolvormig poeder
Hoganas	Groottebereik 45-150 μm, schijnbare dichtheid tot 80%, bolvormig poeder, hoge zuiverheid
Pometon	Groottebereik 10-63 μm, Schijnbare dichtheid tot 65%, Bolvormig en onregelmatig poeder
CNPC-poeder	Groottebereik 10-150 μm, schijnbare dichtheid tot 75%, hoge zuiverheid

Er zijn verschillende poederkwaliteiten beschikbaar die geoptimaliseerd zijn voor additieve productie, pers- en sintertoepassingen, of op maat gemaakt voor specifieke eisen van de klant.

Gerenommeerde leveranciers hebben uitgebreide kwaliteitscontroles bij de productie van poeder en leveren molencertificaten met bewijs van de samenstelling van de partij.

CuCrZr poeder prijzen

Als speciaal legeringspoeder is CuCrZr duurder dan standaard materiaalpoeders. Hier zijn enkele typische prijsklassen:

Poederkwaliteit	Deeltjesgrootte	Prijsbereik
CuCrZr voor AM	15-45 µm	$100-150 per kg
CuCrZr voor persen en sinteren	45-150 µm	$50-100 per kg
Hoogzuiver CuCrZr	10-45 µm	$180-250 per kg

• Fijn poeder onder 45 micron is over het algemeen meer dan $100/kg ideaal voor additieve productie.
• Grover poeder 45-150 micron kost $50-100/kg geschikt voor pers- en sinterroute.
• Poeders met een hoge zuiverheidsgraad (>99,9%) bedoeld voor kritieke toepassingen vragen een hogere prijs dan $180/kg.
• Vermindering van het zuurstof- en koolstofgehalte verbetert de consolidatie en de uiteindelijke eigenschappen.
• De prijzen variëren naargelang de hoeveelheid, de grootte en het kwaliteitsniveau van het poeder.

Met leveranciers kan worden onderhandeld over volumekortingen van 1 kg tot meerdere tonnen. Voor poeder met een hoge zuiverheidsgraad en een gecontroleerde deeltjesgrootteverdeling gelden hogere prijzen.

CuCrZr-poeder: gezondheid en veiligheid

Net als de meeste metaalpoeders moet CuCrZr-poeder voorzichtig worden behandeld om gezondheids- en veiligheidsrisico's tot een minimum te beperken:

Gevaar	Voorzorgsmaatregelen	PBM
Oogcontact	Vermijd direct contact. Niet in de ogen wrijven na blootstelling. Bij contact spoelen met water.	Veiligheidsbril
Huidcontact	Vermijd direct contact. Was aangetaste gebieden grondig met water en zeep.	Handschoenen
Inademing	Vermijd het inademen van poederstof. Zorg voor voldoende ventilatie.	Goedgekeurde ademhalingstoestellen
Inslikken	Vermijd contact van hand tot mond. Was de handen na het hanteren.	–
Vuur	Gebruik droog zand om metaalpoederbrand te blussen. Gebruik geen water.	Brandveiligheidsuitrusting

• Draag persoonlijke beschermingsmiddelen (PPE) - veiligheidsbril, handschoenen, ademhalingstoestel bij het werken met poeder om contact te minimaliseren.
• Zorg voor een goede hygiëne na het werken met poeder.
• Voorkom opeenhoping van poederstof op oppervlakken.
• Gesloten verpakking op een koele, droge plaats bewaren, uit de buurt van ontstekingsbronnen.

Raadpleeg het veiligheidsinformatieblad (MSDS) voor volledige veiligheidsinformatie. Roep medische hulp in als blootstelling irritatie veroorzaakt. De juiste veiligheidsprotocollen minimaliseren de risico's bij het werken met CuCrZr-poeder.

Inspectie en testen van CuCrZr-poeder

Om een hoge kwaliteit en consistentie te garanderen, moet CuCrZr-poeder worden geïnspecteerd en getest:

Parameter	Methode	Specificatie
Chemische samenstelling	XRF, natte chemie	Conformiteit met gespecificeerd Cu-, Cr- en Zr-gehalte
Deeltjesgrootteverdeling	Laserdiffractie, zeven	Mediane grootte, D10, D90 binnen gespecificeerd bereik
Poedermorfologie	SEM-beeldvorming	Bolvorm, minimale satellieten voor AM-poeder
Schijnbare dichtheid	Hall-debietmeter	Zoals gespecificeerd voor toepassing
Stroomsnelheid	Hall-debietmeter	Zoals gespecificeerd voor toepassing
Onzuiverheden	ICP, LECO-analyse	Laag zuurstof- en stikstofgehalte

Juiste QC-tests tijdens het proces en eindinspectie zorgen ervoor dat het poeder voldoet aan de chemische, fysische en morfologische eigenschappen die vereist zijn voor de beoogde toepassing. Zowel de producent als de gebruiker van het poeder moeten routinematig testen.

Veelgestelde vragen

Q. Waar wordt de legering CuCrZr voor gebruikt?

A. CuCrZr wordt gebruikt in toepassingen die een hoge sterkte in combinatie met een goed elektrisch en thermisch geleidingsvermogen vereisen, zoals weerstandlaselektroden, koellichamen en veren voor hoge temperaturen.

Q. Hoe wordt CuCrZr-poeder gemaakt?

A. CuCrZr wordt geproduceerd via gasverstuiving of waterverstuiving van de gesmolten legering om fijne bolvormige of onregelmatige poederdeeltjes te maken met optimale afmetingen voor gebruik in AM of persen en sinteren.

Q. Wat beïnvloedt de eigenschappen van CuCrZr onderdelen?

A. Eigenschappen zijn afhankelijk van de samenstelling, poederkwaliteit, consolidatiemethode en -parameters, warmtebehandeling en microstructuur. De precipitatieharding van CuCrZr maakt het ook mogelijk om de sterkte aan te passen.

Q. Wat is het verschil tussen CuCrZr-poeder met gasverstuiving en CuCrZr-poeder met waterverstuiving?

A. Gasverstoven poeder heeft een bolvormige morfologie die ideaal is voor AM-verwerking, terwijl waterverstoven poeder een onregelmatige vorm heeft die geschikt is voor pers- en sintertoepassingen.

Q. Heeft een legering van CuCrZr een warmtebehandeling nodig?

A. Ja, oplossingsgloeien en verouderingswarmtebehandelingen maken het mogelijk om de sterkte en geleidbaarheid te optimaliseren door precipitatie in de microstructuur van de legering te controleren.

Q. Wat is de gangbare prijs voor CuCrZr-poeder?

A. CuCrZr-poeder varieert van $50/kg voor pers- en sinterkwaliteit tot $250/kg voor zeer zuiver AM-poeder. Fijnere fracties en een hogere zuiverheid verhogen de kosten.