Порошок CPTi

Обзор порошка CPTi

Порошок CPTi (химически чистый титан) - это металлический порошок титана высокой чистоты, используемый в различных областях применения, требующих отличной коррозионной стойкости, высокой прочности, малой массы и биосовместимости. По своим свойствам он превосходит другие марки титана и порошки сплавов.

Порошок CPTi производится методом газового распыления для достижения сферической морфологии порошка с минимальным загрязнением. Обычно он имеет размер частиц 15-150 микрон. Высокая чистота и чистота обеспечивают превосходную текучесть, плотность упаковки и спекаемость.

Некоторые ключевые свойства и преимущества порошка CPTi включают:

Свойства и характеристики порошка CPTi

Свойства	Подробности
Состав	Минимум 99.5% Титан. Низкое содержание примесей O, C, N, H, Fe
Плотность	4,5 г/см3
Текучесть	Превосходно благодаря сферической морфологии
Спекаемость	Отлично, достигает почти полной плотности
Форма частиц	Преимущественно сферические
Диапазон размеров частиц	15-150 мкм
Кажущаяся плотность	2,7-3,2 г/см3
Чистота	Содержимое до 99,995% Ti
Примеси	Низкое содержание кислорода, азота, углерода, железа
Цвет	Темно-серый с металлическим блеском

Ключевые преимущества порошка CPTi

• Высокая чистота улучшает производительность и биосовместимость.
• Сферическая морфология порошка обеспечивает хорошую текучесть и упаковку.
• Широко используется для аддитивного производства, литья металлов под давлением.
• Коррозионная стойкость превосходит нержавеющую сталь во многих средах.
• Высокое соотношение прочности и массы
• Нетоксичные и неаллергенные
• Может быть легирован для изменения таких свойств, как прочность.
• Экономичность по сравнению с деформируемым титаном.

Порошок CPTi — отличный выбор для деталей и изделий, требующих оптимального сочетания прочности, малого веса, коррозионной стойкости, усталостной прочности и биосовместимости.

Он используется для различных применений в аэрокосмической, медицинской, автомобильной, химической и потребительской промышленности.

Состав порошка CPTi и классы чистоты

Порошковая композиция CPTi содержит минимум 99,5% титана. Уровни примесей кислорода, азота, углерода, водорода и железа тщательно контролируются. Также производятся марки Ti более высокой чистоты до 99,995%.

Состав порошка CPTi

Элемент	Вес %
Титан	99,5% мин
Кислород	0.08% – 0.40%
Углерод	0.03% – 0.08%
Азот	0.01% – 0.05%
Водород	0.005% – 0.015%
Железо	0.05% – 0.25%

Эти уровни примесей приводят к сохранению высокой прочности и коррозионной стойкости, присущих металлическому титану. Также могут быть внесены специальные легирующие добавки для изменения таких свойств, как прочность.

Порошок CPTi доступен в различных степенях чистоты в зависимости от требований:

Классы чистоты CPTi

Класс	Чистота	Размер частиц	Приложения
CPTi класс 1	99,5% мин	Средний, большой	Общее использование
CPTi Класс 2	99.9%	Мелкий, средний	Авиакосмическая промышленность, медицина
CPTi класс 3	99.95%	Fine	Медицинский, стоматологический
CPTi класс 4	99.99%	Сверхтонкий	Имплантаты, использование высокой чистоты

Более высокая чистота снижает риск токсичности, улучшает биосовместимость для медицинского использования. Это также улучшает производительность при высоких температурах.

Однако более высокая чистота увеличивает стоимость. Таким образом, подходящий сорт выбирается на основе сбалансированного компромисса для предполагаемого применения.

Физические свойства порошка CPTi

Ключевые физические свойства порошка CPTi, влияющие на его обработку и характеристики:

Физические свойства порошка CPTi

Свойства	Значения
Плотность	4,5 г/см3
Температура плавления	1668°С
Теплопроводность	21,9 Вт/мК
Электрическое сопротивление	53,8 Ом-см
Модуль Юнга	107 ГПа
Коэффициент Пуассона	0.33
Твердость по шкале Мооса	6
Устойчивость к окислению	До 590°C на воздухе

• Плотность довольно низкая по сравнению с другими металлами, что обеспечивает высокое соотношение прочности и веса.
• Температура плавления умеренно высокая, что позволяет использовать его при повышенных температурах.
• Теплопроводность ниже, чем у других металлов, таких как алюминий или медь.
• Электрическое сопротивление относительно высокое, что делает его пригодным для изготовления устойчивых к коррозии крепежных изделий и разъемов.
• Твердость аналогична другим титановым сплавам, но ниже, чем у металлов высокой твердости.
• Устойчивость к окислению улучшается с более высоким уровнем чистоты.

Эти свойства делают CPTi подходящим для легких деталей конструкций, требующих высоких механических характеристик и коррозионной стойкости.

Механические свойства порошка CPTi

Механические свойства отражают прочность, твердость и обрабатываемость материала. Важные механические свойства:

Механические свойства порошка CPTi

Свойства	Значения
Прочность на разрыв	420 – 550 МПа
Предел текучести	380 – 470 МПа
Удлинение	15 – 30%
Твердость	200-240 ВВ
Усталостная прочность	200-300 МПа

• Предел прочности и текучести умеренно высокий, а удлинение приемлемое.
• Усталостная прочность превосходна по сравнению с другими конкурирующими материалами.
• Твердость аналогична или немного ниже, чем у титановых сплавов.
• Свойства зависят от таких факторов, как чистота, пористость, метод обработки.
• Легирование такими элементами, как Al, V, Mo, позволяет значительно повысить прочность.

Сочетание хорошей прочности, пластичности, усталостной долговечности и твердости обеспечивает сбалансированные механические характеристики.

CPTi соответствует свойствам нержавеющих сталей при более низкой плотности или превосходит их. Он предлагает оптимальный компромисс между высокой прочностью и умеренной пластичностью.

Применение порошка CPTi

Порошок CPTi используется в нескольких отраслях промышленности благодаря своим превосходным свойствам:

Применение порошка CPTi

Промышленность	Примеры применения
Аэрокосмическая промышленность	Детали двигателя, детали планера, крепеж
Медицина	Имплантаты, протезирование, инструменты
Автомобильная промышленность	Клапаны, шатуны, пружины
Химическая	Насосы, клапаны, резервуары, трубы
3D-печать	Аэрокосмические и медицинские компоненты
Литье металлов под давлением	Стоматологические инструменты, метизы
Литье по выплавляемым моделям	Лопасти турбин, головки клюшек для гольфа

Некоторые конкретные области применения продукта включают:

• Ортопедические и зубные имплантаты
• Хирургические инструменты и биоимплантаты
• Легкие детали автомобильного двигателя, такие как шатуны.
• Гидравлические трубки и компоненты для аэрокосмической отрасли, такие как втулки
• Клапаны, насосы, трубы для пищевой/химической промышленности
• Корпуса часов, украшения
• Спортивные товары, такие как клюшки для гольфа, велосипедные рамы.
• Аддитивное производство деталей для аэрокосмической и медицинской промышленности.

Нетоксичность позволяет использовать его в продуктах, контактирующих с пищевыми продуктами, фармацевтическими препаратами и биологическими жидкостями.

В целом, порошок CPTi обеспечивает наилучший баланс свойств для легких конструкционных деталей в различных отраслях промышленности.

Характеристики порошка CPTi

Промышленные спецификации и стандарты используются для оценки качества порошка CPTi и обеспечения стабильных характеристик:

Стандарты порошков CPTi

Стандарт	Описание
ASTM B348	Стандартные спецификации для порошков титана и титановых сплавов
АСТМ Ф67	Стандартные спецификации на нелегированные титановые стержни для хирургических имплантатов
ИСО 5832-2	Деформируемые титановые материалы для имплантатов

Эти стандарты устанавливают требования к:

• Химический состав – процентное содержание титана и уровень примесей.
• Физические свойства, такие как распределение частиц по размерам, скорость потока, плотность.
• Механические свойства, такие как прочность на растяжение и предел текучести.
• Метод производства, такой как распыление газа аргона.
• Обеспечение качества путем отбора проб, испытаний и проверок.
• Требования к упаковке и идентификации

Авторитетные производители порошков CPTi производят материалы в соответствии со стандартами ASTM и предоставляют сертификаты соответствия для критически важных применений.

Размеры частиц порошка CPTi

Порошок CPTi производится с различным гранулометрическим составом в зависимости от метода нанесения:

Размеры частиц порошка CPTi

Размер частиц	Типичный диапазон размеров	Приложения
Fine	1-25 микрон	Литье по выплавляемым моделям, МИМ
Средний	25-45 мкм	Пресс и спекание, HIP
Грубая	45-150 мкм	Термическое и холодное напыление

• Мелкий порошок обеспечивает высокую плотность спекания и чистоту поверхности.
• Крупный порошок имеет лучшую сыпучесть и используется для термического напыления.
• Диапазон средних размеров предлагает баланс, подходящий для прессования и спекания.
• Распределение по размерам оптимизировано на основе необходимых свойств конечной детали.
• Сферическая морфология сохраняется во всех диапазонах размеров.

Контроль распределения частиц по размерам и морфологии имеет решающее значение для достижения высокой плотности упаковки порошка и качества спеченных деталей.

Кажущаяся плотность порошка CPTi

Кажущаяся плотность или плотность утряски указывает на упакованную плотность порошка:

Кажущаяся плотность порошка CPTi

Кажущаяся плотность	Характеристики
2,7 – 3,0 г/см3	Нелегированный порошок CPTi
3,0 – 3,2 г/см3	Легированный порошок CPTi
До 50% истинной плотности	За счет пустот между частицами

• Более высокая кажущаяся плотность улучшает текучесть и сжимаемость порошка
• Легирующие элементы, такие как Al, V, увеличивают плотность частиц.
• Значения до 60% возможны при использовании оптимизированного порошка.
• Высокая кажущаяся плотность сокращает время цикла прессования и улучшает качество детали.

Максимизация кажущейся плотности позволяет эффективно прессовать и спекать порошок до полной плотности. Это повышает производительность производства.

Методы производства порошка CPTi

Порошок CPTi в промышленных масштабах производится методом газового распыления с использованием слитков/стержней из титана высокой чистоты:

Производство порошка CPTi

Метод	Подробности
Распыление газа	Газообразный аргон под высоким давлением расщепляет поток расплавленного титана на мелкие капли, которые затвердевают в сферический порошок.
Вакуумно-дуговая плавка	Исходный материал Ti высокой чистоты очищается для уменьшения содержания газообразных примесей, таких как O, N, H.
Многократное плавление	Обеспечивает химическую однородность сырья.
Просеивание	Классифицирует порошок на различные гранулометрические составы.
Смешивание	Порошки с частицами разного размера смешиваются в оптимизированных пропорциях.

• Газовое распыление обеспечивает крупномасштабное производство сферического порошка CPTi.
• Несколько этапов позволяют получить порошок высокой чистоты с контролируемым размером и морфологией.
• Газ аргон предотвращает загрязнение во время распыления.
• Постобработка позволяет клиентам получать индивидуальные сорта порошка.

Высокоавтоматизированное оборудование позволяет эффективно производить порошок CPTi с жестким контролем всех параметров, таких как чистота, гранулометрический состав, морфология и кажущаяся плотность.

Цены на порошок CPTi

Цена порошка CPTi зависит от различных факторов:

Цены на порошок CPTi

Фактор	Воздействие
Чистота	Повышение цен на продукцию повышенной чистоты
Размер частиц	Ультратонкий порошок стоит дороже.
Количество	Цена снижается при оптовом заказе
Метод производства	Многократная переплавка увеличивает стоимость
Упаковка	Баллоны с аргоновым наполнением стоят дороже
Тестирование/сертификация	Дополнительные затраты на более тщательное тестирование
Время выполнения	Более быстрая доставка увеличивает цену

Ориентировочная цена на порошок среднего размера частиц:

• CPTi Grade 1: $50-$100 на кг.
• CPTi Grade 2: $100-$150 на кг.
• CPTi Grade 3: $150-$300 на кг.
• CPTi класса 4: $300+ за кг.

Сниженные цены характерны для оптовых заказов, превышающих несколько сотен килограммов.

Поставщики порошка CPTi

Популярные поставщики порошка CPTi включают:

Поставщики порошка CPTi

Компания	Расположение
Современные порошки и покрытия	США
Atlantic Equipment Engineers	США
Ридинг Сплавы, Inc.	США
TLS Technik GmbH & Co.	Германия
AP&C	Канада
Сиань Сайте Металлические Материалы	Китай

Факторы, которые следует учитывать при выборе поставщика:

• варианты сортов порошка
• диапазоны среднего размера частиц
• производственная мощность
• морфология и консистенция порошка
• варианты упаковки
• время выполнения и доставка
• ценообразование
• соответствие стандартам ASTM
• процессы проверки и тестирования
• гарантия и контроль качества

Обращение с порошком CPTi и безопасность

Следует соблюдать правила безопасного обращения с порошком:

Обращение с порошком CPTi

Рекомендация	Причина
Избегать вдыхания	Благодаря небольшому размеру частиц
Используйте защитные маски	Предотвратить проглатывание через нос/рот
Проводить обработку в проветриваемых помещениях.	Уменьшите циркуляцию порошка в воздухе.
Используйте защитные костюмы на крупных предприятиях.	Минимизировать контакт с кожей
Убедитесь, что поблизости нет источников воспламенения	Порошок может гореть в атмосфере кислорода
Соблюдение антистатических протоколов	Предотвратите случайное возгорание из-за накопления статического заряда.
Используйте неискрящие инструменты	Исключает возможность возгорания во время обращения
Хранить закрытые контейнеры в сухом прохладном месте	Предотвращает накопление влаги и реакционную способность

Хотя порошок CPTi относительно инертен по сравнению с порошками химически активных металлов, необходимы следующие меры предосторожности для снижения рисков безопасности и пожара.

Проверка и тестирование порошков CPTi

Проверка качества гарантирует, что порошок CPTi соответствует требуемым спецификациям материала:

Тестирование порошка CPTi

Тест	Подробности
Химический анализ	ICP-спектроскопия проверяет элементный состав
Распределение частиц по размерам	Ситовой анализ определяет распределение по размерам
Кажущаяся плотность	Измеряется в соответствии со стандартом ASTM B212
Морфология порошка	Сканирующая электронная микроскопия подтверждает сферическую форму
Расход	Время, необходимое для прохождения фиксированного количества порошка через определенное сопло
Плотность отвода	Плотность, измеренная после механического постукивания по образцу порошка
Сжимаемость	Мониторинг изменения плотности порошкового слоя при сжатии

Строгие протоколы испытаний обеспечивают надежные и стабильно высокие характеристики порошка CPTi для критически важных применений.

Хранение и реакционная способность порошка CPTi

Порошок CPTi обладает умеренной реакционной способностью:

Хранение порошка CPTi

Фактор	Эффект
Воздух, кислород	Умеренный риск окисления выше 500°C
Влажность	Низкая скорость коррозии при комнатной температуре
Углеводороды	Риск возгорания при загрязнении порошка
Кислоты, основания	Низкая скорость коррозии в нейтральных растворах
Органические растворители	Некоторое поглощение и изменение цвета при погружении
Повышенные температуры	Повышенная реакционная способность с кислородом и азотом

Рекомендации:

• Хранить в герметичных контейнерах, заполненных инертным газом.
• Хранить при температуре ниже 30°C
• Открывать контейнеры только в сухих контролируемых условиях.
• Ограничьте контакт с окисляющими кислотами и хлорированными углеводородами.

При соблюдении надлежащих мер предосторожности при хранении и обращении порошок CPTi демонстрирует превосходную стабильность и низкую реакционную способность.

Сравнение с порошком сплава Ti-6Al-4V

Ti-6Al-4V — популярный порошок альфа-бета-титанового сплава. Сравнение с CPTi:

CPTi против порошка Ti-6Al-4V

Параметр	Порошок CPTi	Порошок Ti-6Al-4V
Плотность	4,5 г/см3	4,42 г/см3
Прочность на разрыв	420 – 550 МПа	950 - 1050 МПа
Пластичность	15 – 30%	10 – 18%
Усталостная прочность	200 – 300 МПа	500 – 600 МПа
Коррозионная стойкость	Отличный	Умеренный
Устойчивость к окислению	Отличный	Хороший
Стоимость	Низкий	Умеренный
Токсичность	Никто	Низкий
Используется	Низкотемпературные применения, протезирование	Аэрокосмические компоненты, автомобильные детали

• CPTi обеспечивает лучшую пластичность и стойкость к окислению.
• Ti-6Al-4V прочнее и имеет более высокую усталостную прочность.
• CPTi обладает лучшей биосовместимостью и устойчивостью к коррозии.
• Ti-6Al-4V обеспечивает более высокое соотношение прочности и веса.
• CPTi более экономичен, тогда как Ti-6Al-4V обеспечивает более высокую производительность.

Плюсы и минусы порошка CPTi

Преимущества порошка CPTi:

• Отличная коррозионная стойкость
• Высокое соотношение прочности и массы
• Хорошая пластичность и вязкость разрушения
• Нетоксичность и биосовместимость
• Немагнитный и термически стабильный
• Экономичность по сравнению с титановыми сплавами.
• Может быть легирован для улучшения свойств.
• Подходит для разнообразных применений в разных отраслях

Ограничения порошка CPTi:

• Относительно дорого по сравнению с железными/стальными порошками.
• Меньшая прочность, чем у титановых сплавов.
• Умеренная стойкость к высокотемпературному окислению
• Требует защитной атмосферы во время обработки.
• Подвержен истиранию и заеданию при скользящем контакте.
• Труднее обрабатывать по сравнению со сталями и алюминиевыми сплавами.

Часто задаваемые вопросы о порошке CPTi

Вопрос: Каковы основные преимущества порошка CPTi?

Ответ: Основными преимуществами являются высокая прочность, низкая плотность, отличная коррозионная стойкость, биосовместимость, термическая стабильность и экономичность.

Вопрос: Каковы типичные области применения порошка CPTi?

Ответ: Основными областями применения являются ортопедические имплантаты, зубные имплантаты, компоненты аэрокосмической отрасли, автомобильные детали, спортивные товары, ювелирные изделия, химическое оборудование и медицинские приборы.

Вопрос: Каковы различия между различными марками порошка CPTi?

Ответ: Порошки более высокой чистоты (класс 3 и 4) используются для медицинских имплантатов и высокопроизводительных приложений. Более низкие сорта обеспечивают адекватные свойства по более низкой цене для промышленного использования.