Обзор Распыление металла
Распыление металла - это процесс, при котором расплавленный металл разбивается на мелкие капли с помощью газа или жидкости, подаваемых с высокой скоростью. Капли быстро затвердевают в порошок со сферической или круглой морфологией, идеально подходящий для аддитивного производства или литья металла под давлением.
Распыление позволяет получить порошок с постоянным размером от 10 микрон до 200+ микрон в зависимости от конструкции сопла и рабочего давления. Для распыления газа обычно используется азот, аргон или воздух, а для распыления жидкости - вода.
Виды Распыление металла Процессы
| Процесс | Средний | Размер частиц | Металлы |
|---|---|---|---|
| Газовая атомизация | Азот, аргон | 10-100 мкм | Титан, алюминий, нержавеющая сталь |
| Вакуумное распыление | Азот, аргон | 10-63 мкм | Никелевые суперсплавы, алюминид титана |
| Распыление воды | Вода | 100-350 мкм | Низколегированная сталь, нержавеющая сталь |
Технические характеристики
| Параметр | Подробности |
|---|---|
| Уровень производства | 1-20 метрических тонн в час |
| Давление газа | До 35 бар |
| Перегрев расплава | 100-250°C выше точки ликвидус |
| Выход порошка | 60-95% зависит от металла |
| Скорость охлаждения | 10^3 - 10^6 °C/с |
Применение Распыляемые металлические порошки
Некоторые области применения распыляемых порошков включают в себя:
- Порошки для 3D-печати для SLM и DMLS
- Сырье для литья металлов под давлением (MIM)
- Термические напыляемые покрытия
- Производство спеченных деталей
- Паяльные пасты или соединительные материалы
- Каталитические нейтрализаторы для химической/нефтяной промышленности
Глобальный производитель металлических распылителей
| Компания | Расположение |
|---|---|
| AP&C | Канада |
| Praxair | США |
| Sandvik | Швеция |
| Mattersmith | Китай |
| Phoenix Scientific Industries | Индия |
Ведущие производители распыляемых металлических порошков
| Компания | Материалы |
|---|---|
| Sandvik | Никель, титан, сплавы из нержавеющей стали |
| Столярная присадка | Титановые сплавы, кобальт-хром, нержавеющие стали |
| Технология LPW | Алюминиевые, титановые, медные сплавы |
| EOS | Инструментальная сталь, кобальт-хром, инконель, титановые сплавы |
| AP&C | Реактивные металлы, такие как титан, алюминий |
Соображения по поводу стоимости
Система газового распыления производительностью 500-1000 кг/час стоит около $2-4 млн в зависимости от сложности, типа металла, уровня автоматизации и дополнительного оборудования для обработки порошка. Срок окупаемости может составлять от менее 2 лет до 5+ лет в зависимости от масштабов производства.
Цена на распыляемый порошок зависит от состава, уровня качества, количества партии, статуса повторного использования и преобладающей стоимости сырья. Например, порошок первичного титана Ti64 grade 5 размером 45-100 микрон, пригодный для 3D-печати, продается по цене $200-500 за кг.
Преимущества распыления
- Постоянная сферическая морфология порошка выгодна для применения в AM и MIM.
- Экономически эффективное производство порошка в больших объемах с минимальными потерями брака
- Возможно изготовление сплавов и порошков по индивидуальному заказу
- Порошок полностью пригоден для повторного использования в большинстве областей применения
- Быстрое охлаждение позволяет получить тонкую микроструктуру и контролируемый размер порошка
Ограничения
- Высокие капитальные вложения для систем распыления под ключ
- Требуется дополнительное просеивание, смешивание или модификация порошка
- Ограниченный диапазон размеров и высокая реакционная способность ограничивают применение некоторых сплавов
- Необходимо решить вопросы безопасности, такие как взрывоопасность пыли
ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ
Вопрос: В чем разница между порошками, распыляемыми газом и водой?
О: Порошки, распыляемые газом, более тонкие (<100 мкм), сферические и гладкие, чем неравномерные, более грубые порошки, распыляемые водой, но системы газового распыления имеют более высокую стоимость установки.
Вопрос: Какие отрасли промышленности потребляют основную долю распыляемых металлических порошков?
О: По оценкам, более 60% тонкораспыленных порошков используется в процессах аддитивного производства металлов, таких как селективное лазерное спекание, лазерное плавление и струйное нанесение связующего.
Вопрос: Для чего используется вакуумная индукционная плавка перед распылением?
О: Вакуумная индукционная плавка позволяет плавить химически активные сплавы, такие как титан или нержавеющая сталь, в инертных условиях, предотвращая загрязнение, что очень важно для получения чистых распыляемых порошков высокой чистоты.
Вопрос: Изменяет ли постобработка свойства распыленных порошков?
О: Да, дополнительные этапы, такие как термический отжиг, горячее изостатическое прессование, плазменная сфероидизация, просеивание или смешивание, выполняются для изменения распределения частиц по размерам, текучести, плотности или характеристик состава в соответствии с требованиями последующих процессов.
Вопрос: Насколько экономично повторное использование порошка в процессе распыления?
О: Стоимость распыляемых порошков может составлять от $20 за кг для стали до $500 за кг для экзотических сплавов. Сбор и повторное использование переливов и использованных порошков из AM-машин с помощью просеивания, термического вакуумирования и т. д. снижает общие эксплуатационные расходы.
