Характеристики распыляемых металлических порошков

Обзор распыляемых металлических порошков

Атомизированный металлический порошок это форма металла, получаемая путем распыления расплавленного металла на очень мелкие капли. Капли быстро затвердевают, превращаясь в частицы порошка в виде сфер или гранул неправильной формы.

Атомизированные металлические порошки имеют преимущества перед другими видами металлических порошков благодаря мелкозернистой структуре и однородной форме частиц. Они широко используются в обрабатывающей промышленности, в том числе:

Основные сведения о распыляемом металлическом порошке

• Получается путем распыления расплавленного металла на мелкие капли, которые застывают в порошок
• Частицы представляют собой небольшие сферы или гранулы неправильной формы в микрометровом диапазоне
• Равномерный размер и форма частиц по сравнению с другими методами производства металлических порошков
• Мелкозернистая структура улучшает такие свойства, как прочность и коррозионная стойкость
• К распространенным цветным металлам относятся железо, медь, алюминий, никель, кобальт

Виды процессов распыления

Существует два основных типа процессов распыления, используемых для получения распыленного металлического порошка в промышленных масштабах:

Распыление воздуха

• Струя расплавленного металла разбивается на капли воздухом или инертным газом под высоким давлением
• Производство порошков с размером частиц 5-250 мкм
• Более низкая производительность, но возможность получения более тонких порошков
• Неправильные формы частиц, такие как эллипсоиды

Распыление воды

• Струя расплавленного металла дезинтегрируется водой под высоким давлением
• Крупные частицы размером 50-1000 мкм
• Более высокая производительность за счет более быстрого теплообмена
• Морфология сферических частиц

Характеристики распыляемых металлических порошков

Атомизированные металлические порошки обладают уникальными характеристиками, позволяющими использовать их в производственных целях:

Распределение частиц по размерам

• Узкое распределение с большинством частиц в микронном диапазоне размеров
• Регулируется параметрами распыления, такими как расход и давление газа
• Более мелкие частицы имеют более высокое отношение площади поверхности к объему

Форма частиц

• Сферические или округлые неправильные формы
• Влияет на текучесть порошка и плотность упаковки
• Более сферические частицы обладают лучшей текучестью

Чистота

• Высокая чистота с низким содержанием кислорода и азота
• Избегайте загрязнений от распыляемой среды
• Решающее значение для металлургических свойств

Плотность

• Плотность близка к теоретической для большинства металлов
• Пористость зависит от скорости затвердевания
• Более плотные частицы улучшают уплотнение и спекание

Применение и использование распыляемых металлических порошков

Благодаря своим свойствам и качеству распыляемые металлические порошки используются в различных отраслях промышленности:

Порошковая металлургия

• Прессование и спекание для получения готовых деталей
• Высокая чистота обеспечивает лучшие механические свойства
• Равномерный размер частиц улучшает уплотнение

Аддитивное производство металлов

• Используется в качестве сырья для таких методов 3D-печати, как селективное лазерное спекание
• Сферическая форма обеспечивает лучшую текучесть порошка
• Малый размер позволяет получать отпечатки с очень высоким разрешением

Поверхностные покрытия

• Термическое напыление для нанесения толстых покрытий на поверхности
• Малый размер частиц обеспечивает равномерное покрытие
• Поверхность без оксидов улучшает адгезию покрытия

Паяльные присадочные металлы

• Соединение металлов капиллярным потоком порошка-наполнителя
• Контролируемый размер частиц предотвращает засорение
• Низкое содержание кислорода предотвращает появление дефектов

Спецификации и стандарты

Распыляемые металлические порошки должны соответствовать определенным техническим условиям и стандартам контроля качества:

Распределение частиц по размерам

• Обычно задаются значениями D (диаметр, ниже которого существуют частицы X%)
• Значения D10, D50, D90 определяют разброс распределения
• D50 - медианный размер частиц

Кажущаяся плотность

• Измеряет плотность упаковки порошка и его текучесть
• Более высокая плотность указывает на более сферические частицы
• Приводится в г/см3 или % от теоретической плотности

Скорость потока Холла

• Время прохождения 50 г порошка через стандартизированную воронку
• Меньшее время свидетельствует о лучшей текучести
• Ниже 25 секунд - хороший расход

Ситовой анализ

• Доля порошка, удерживаемая на сетках определенного размера
• Указывает на разброс размеров частиц
• Выполняется при температуре от 325 меш до пана

Химия

• Чистота цветных металлов методом ICP-анализа
• Уровни кислорода и азота при плавке в инертных газах

Рекомендации по проектированию

Процесс распыления и характеристики порошка должны быть разработаны в соответствии с предполагаемым применением:

Метод распыления

• Воздух или инертный газ для получения более мелких частиц, необходимых для аддитивного производства
• Распыление воды для получения более крупных частиц, пригодных для прессования

Размер частиц

• Более мелкие частицы обладают более высокой спекаемостью, но меньшей текучестью
• Более крупные частицы лучше уплотняются, но ограничивают разрешение отпечатков

Форма частиц

• Неправильные формы имеют большую площадь поверхности, а сферические улучшают текучесть
• Угловые частицы обеспечивают лучшее механическое сцепление

Плотность

• Повышенная плотность улучшает уплотнение и контроль усадки
• Некоторая пористость может способствовать снятию напряжений при спекании

Чистота

• Уровень кислорода и азота должен быть минимальным
• Другие примеси могут влиять на механические свойства

Установка, эксплуатация и техническое обслуживание

Правильная установка, эксплуатация и техническое обслуживание оборудования для распыления имеет решающее значение:

• Монтаж должен производиться в соответствии с техническими требованиями производителя с использованием соответствующих инженерных коммуникаций и вспомогательного оборудования
• Необходимо строго соблюдать правила эксплуатации, особенно при вводе в эксплуатацию, остановке и переходе с одного сплава на другой
• Критические параметры процесса, такие как температура, давление, расход, должны постоянно отслеживаться и контролироваться
• Необходимо проводить профилактическое обслуживание, включающее осмотры, замену быстроизнашивающихся деталей, например, форсунок, и капитальный ремонт.
• Регулярные циклы очистки позволяют избежать накопления материала в газовых трубах, водопроводах, тигле и системе сбора
• Системы безопасности должны поддерживаться в рабочем состоянии, особенно системы аварийного отключения, обнаружения и подавления пожара
• Программы обучения сотрудников должны быть посвящены безопасному обращению с расплавленным металлом, проверке качества и процедурам поиска и устранения неисправностей

Правильная установка, эксплуатация и техническое обслуживание позволяют максимально увеличить объем производства и свести к минимуму время простоя. Это позволяет повысить производительность, качество и безопасность производства распыляемого металлического порошка.

Выбор поставщика распыляемых металлических порошков

При покупке распыляемого металлического порошка важно выбрать надежного поставщика:

• Опыт и технические знания в области процесса распыления
• Возможность производства различных сплавов, размеров и форм частиц
• Проверка качества соответствует отраслевым стандартам
• Разумные минимальные объемы заказов и сроки выполнения
• Запасы стандартных порошков для быстрой поставки
• Возможность адаптации свойств или разработки индивидуальных сплавов
• Понимание предполагаемого применения и технических требований
• Образцы доступны для оценки перед покупкой
• Конкурентоспособные цены для больших и малых объемов
• Расположение и логистика, соответствующие графику поставок
• Реагирование на технические вопросы и последующие запросы

Выбор поставщика с передовыми возможностями и высоким уровнем обслуживания клиентов позволит обеспечить стабильные и надежные поставки высококачественного распыляемого металлического порошка.

Плюсы и минусы атомизированного металлического порошка

Атомизированный металлический порошок имеет как преимущества, так и ограничения по сравнению с другими формами металла:

Преимущества

• Равномерный размер и форма частиц
• Хорошая текучесть благодаря сферической морфологии
• Высокая чистота обеспечивает отличные металлургические свойства
• Близкая к теоретической плотность улучшает уплотнение
• Тонкая микроструктура в результате быстрого затвердевания
• Более низкая температура спекания по сравнению с измельченным порошком
• Используется в аддитивном производстве и других передовых процессах

Ограничения

• Более высокая стоимость по сравнению с измельченным порошком
• Ограниченная доступность сплавов по сравнению с коваными формами
• Диапазон размеров частиц не подходит для некоторых применений
• Минимальный объем заказа может быть выше
• Более низкая производительность по сравнению с механическим распылением
• Требуется соблюдение мер предосторожности при работе с мелкодисперсным порошком

Анализ затрат

Распыляемый металлический порошок является более дорогим по сравнению с другими методами производства металлических порошков, причем цена зависит от:

• Основной металл - более дорогой для реактивных металлов, таких как титан, тантал
• Чистота - порошок высокой чистоты имеет более высокую цену
• Размер частиц - более мелкий порошок обходится дороже из-за меньшего выхода
• Количество заказов - цены значительно снижаются при больших объемах
• Обработка - дополнительные этапы, такие как просеивание, смешивание, отжиг, увеличивают стоимость

Типичные ценовые диапазоны:

Ценообразование также зависит от возможностей поставщика, стоимости сырья и рыночной конъюнктуры. Работайте с квалифицированными поставщиками, чтобы получить конкурентоспособные цены для ваших конкретных требований к материалам и объемов заказа.

ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ

Каковы основные преимущества распыляемого металлического порошка?

Основными преимуществами являются однородность размера и формы частиц, высокая чистота, хорошая текучесть, плотность, близкая к теоретической, и тонкая микроструктура. Эти преимущества делают распыленный порошок пригодным для использования в аддитивном производстве, порошковой металлургии, термическом напылении и других областях.

Чем атомизированный порошок отличается от других методов производства металлических порошков?

Атомизированный порошок имеет более равномерные характеристики частиц по сравнению с измельченным порошком. Кроме того, он имеет более высокую чистоту и плотность по сравнению с электролитическим порошком и порошком, полученным методом химического восстановления. Быстрое затвердевание при распылении также приводит к получению более тонких микроструктур.

Какие меры предосторожности необходимы при работе с распыленным порошком?

Мелкие металлические порошки могут представлять опасность взрыва пыли. Меры предосторожности включают в себя использование систем заземления и соединения, неискрящих инструментов, сбор пыли, защитное снаряжение для работников и исключение источников воспламенения. Для порошков также могут потребоваться контролируемая атмосфера и специальная упаковка.

Каков типичный диапазон размеров частиц для распыляемого порошка?

Порошок, распыляемый воздухом, обычно имеет размер 5-150 мкм, а распыляемый водой - 50-1000 мкм. Размер можно регулировать путем настройки параметров распыления. Более мелкие порошки имеют большую площадь поверхности, а более крупные лучше уплотняются.

Как используется распыляемый металлический порошок в аддитивном производстве?

Однородная форма частиц обеспечивает отличную текучесть в процессах с порошковым слоем, таких как селективное лазерное спекание. Мелкий размер частиц обеспечивает очень высокое разрешение при сохранении объемных свойств сплава. Высокая чистота позволяет свести к минимуму дефекты в готовых деталях.

Какими методами определяются примеси в распыляемом порошке?

Химический анализ с помощью ИСП позволяет обнаружить следовые уровни примесей. Содержание кислорода и азота измеряется с помощью анализаторов плавления инертных газов. Ситовой анализ позволяет определить загрязнение от частиц увеличенного размера. С помощью СЭМ и оптической микроскопии можно обнаружить частицы-спутники.

Как влияет пористость в распыляемом порошке на свойства?

Минимальная пористость желательна для хорошего уплотнения и спекания. Однако некоторая оптимизированная пористость может способствовать снятию напряжений при термической обработке. Послепроизводственный отжиг также может быть использован для повышения плотности порошка.

Почему высокая чистота важна для свойств распыляемого порошка?

Такие примеси, как кислород и азот, могут значительно ухудшить механические характеристики и микроструктурное развитие. Для достижения наилучших показателей прочности, пластичности и коррозионной стойкости готовых деталей необходимо контролировать даже уровень ppm.

Какие средства защиты используются при распылении расплавленного металла?

Средства защиты включают светоотражающую одежду, защитные щитки, термостойкие перчатки, фартуки для защиты от брызг металла и кожаные куртки. Для борьбы с дымом необходима хорошая вентиляция. Также важны автоматические системы пожаротушения.

Как часто требуется техническое обслуживание оборудования для распыления?

Профилактическое обслуживание должно проводиться через запланированные интервалы времени, например, замена расходных деталей после определенного количества часов работы. Дополнительное обслуживание требуется по мере необходимости, на которую указывают изменения в технологическом процессе, колебания производительности или отказ компонентов.

узнать больше о процессах 3D-печати