1. Kugelförmiges 316L-Edelstahlpulver
Zusammensetzung (316L): Dies ist ein austenitischer Edelstahl, der durch seine Legierungselemente definiert wird:
- Chrom (Cr): ~16-18% - Bietet den grundlegenden Korrosionsschutz durch Bildung einer passiven Oxidschicht.
- Nickel (Ni): ~10-14% - Stabilisiert die austenitische (flächenzentrierte kubische) Struktur und sorgt für Zähigkeit, Duktilität und Formbarkeit.
- Molybdän (Mo): ~2-3% - Das Schlüsselelement, das die Beständigkeit gegen Loch- und Spaltkorrosion, insbesondere in Chlorid-Umgebungen, deutlich erhöht.
- Kohlenstoffarm (C): < 0,03% - Das "L" steht für "Low Carbon" (kohlenstoffarm), was die Ausscheidung von Chromkarbiden während des Schweißens oder bei Hochtemperaturprozessen verhindert und die Korrosionsbeständigkeit erhält.
Morphologie (kugelförmig):
Die Pulverpartikel haben perfekt runde, kugelförmige Formen. Dies wird hauptsächlich durch Gasverdüsung erreicht, bei der geschmolzener 316L-Stahl durch einen Hochgeschwindigkeitsstrom aus Inertgas (Argon oder Stickstoff) zerstäubt wird.
Vorteile der Kugelform:
- Hervorragende Fließfähigkeit: Die Partikel rollen leicht übereinander, was für eine automatisierte und konsistente Pulverhandhabung entscheidend ist.
- Hohe Packungsdichte: Kugeln packen sich effizienter zusammen, was zu einer höheren Dichte im fertigen Sinterprodukt führt.
- Gleichmäßiges Schmelzen: Bei Verfahren wie dem 3D-Druck schmelzen kugelförmige Partikel gleichmäßig unter dem Laser- oder Elektronenstrahl.
2. Pulvermetallurgie 1000 Mesh
Dies ist der kritischste und oft missverstandene Teil der Spezifikation.
Bedeutung von "Mesh":
"Mesh" bezieht sich auf die Anzahl der Öffnungen pro Zoll in einem Siebgewebe. Ein 1000-Mesh-Sieb hat 1000 Öffnungen pro Zoll.
Partikelgröße, die durch 1000 Mesh impliziert wird:
Die nominale Aperturgröße eines 1000-Mesh-Siebs beträgt ungefähr 13-15 Mikrometer (µm). Daher impliziert "1000 Mesh" typischerweise, dass die überwiegende Mehrheit der Pulverpartikel feiner als 15 µm.
Industrie-Terminologie:
In der Pulvermetallurgie wird eine Pulvercharge durch ihre Partikelgrößenverteilung (PSD) definiert, nicht durch eine einzelne Maschenweite. Eine Spezifikation von "1000 Mesh" wird oft verwendet, um ein ultrafeines oder superfeines Pulver anzugeben. Eine genauere technische Beschreibung wäre eine PSD von D50: 5-10 µm oder 0-15 µm.
Wichtige Eigenschaften dieses Pulvers
- Partikelgrößenverteilung: Ultrafein, typischerweise < 15 µm.
- Aussehen: Unter einem Mikroskop würde es als eine Ansammlung feiner, glänzender Kugeln erscheinen.
- Fließfähigkeit: Sehr schlecht bis nicht vorhanden. Dies ist ein entscheidender Punkt. Während kugelförmige Formen gut fließen, dominieren bei dieser extrem feinen Größe zwischenpartikuläre Kräfte (Van-der-Waals-Kräfte) die Schwerkraft. Das Pulver verhält sich eher wie ein kohäsiver Feststoff oder eine Flüssigkeit als wie ein frei fließendes Granulat. Es neigt zum "Verklumpen" und fließt nicht durch ein Hall-Flussmessgerät.
- Oberfläche: Sehr hoch, wodurch es hochreaktiv und anfällig für Oxidation ist, wenn es nicht in einer kontrollierten Atmosphäre gehandhabt wird.
Primäre Anwendungen
Aufgrund seiner ultrafeinen Natur ist dieses Pulver nicht für alle pulvermetallurgischen Verfahren geeignet. Seine primären Anwendungen liegen in hochspezialisierten Bereichen:
Metallspritzguss (MIM):
Dies ist die häufigste Anwendung. Ultrafeine Pulver sind ideal für MIM, da:
- Sie ermöglichen eine höhere Feststoffbeladung im Polymerbinder-Rohmaterial.
- Sie ermöglichen die Herstellung von Teilen mit sehr glatten Oberflächen und feinen, komplizierten Details.
- Sie sintern bei potenziell niedrigeren Temperaturen zu hoher Dichte.
Mikro-MIM (μMIM):
Eine spezialisierte Teilmenge von MIM für die Herstellung extrem kleiner, präziser Komponenten für medizinische Geräte (z. B. winzige orthopädische Anker, Komponenten für minimalinvasive chirurgische Werkzeuge) und Mikromechanik.
Additive Fertigung - Binder Jetting:
Einige Binder-Jetting-Systeme verwenden feine Pulver, um eine hohe Auflösung und glatte Oberflächen zu erzielen.
Andere spezialisierte Anwendungen:
- Sinteraktivator: Das Hinzufügen einer kleinen Menge dieses ultrafeinen Pulvers zu einem gröberen Pulver kann das Sintern und die Verdichtung verbessern.
- Leitfähige Pasten/Tinten: Für gedruckte Elektronik (obwohl weniger verbreitet als Silber oder Kupfer).
- Oberflächenbeschichtung: Für spezielle thermische Spritzanwendungen, die ein sehr feines Rohmaterial erfordern.
Wichtiger Hinweis: Wofür es NICHT geeignet ist
Laser Powder Bed Fusion (L-PBF / SLM):
Dies ist das gebräuchlichste 3D-Druckverfahren für Metalle. Die Standardpulvergröße für L-PBF beträgt 15-45 µm oder 20-63 µm. Ein 1000-Mesh-Pulver (<15 µm) powder would funktioniert nicht in einer Standard-L-PBF-Maschine, da es keine glatte, verteilbare Schicht bilden würde; es würde verklumpen und Prozessfehler verursachen.
Handhabung und Sicherheit
- Explosionsgefahr: Ultrafeine Metallpulver haben eine sehr große Oberfläche und sind in der Luft suspendiert hochexplosiv. Die Verarbeitung erfordert explosionsgeschützte Geräte und Inertgasatmosphären.
- Gesundheitsrisiko: Das Einatmen feiner Partikel ist ein ernsthaftes Gesundheitsrisiko. Operationen müssen in kontrollierten Umgebungen wie Handschuhboxen oder mit ausgezeichneter Belüftung und angemessenem Atemschutz durchgeführt werden.
- Lagerung: Muss in einer versiegelten, feuchtigkeitsfreien Umgebung unter einem Inertgas (Argon) gelagert werden, um Oxidation und pyrophore Reaktionen zu verhindern.
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