Porównawcze zestawienie: Trzy rodzaje proszku ze stali nierdzewnej
| Cecha |
Atomizowany proszek sferyczny |
Proszek ultra drobny |
Proszek ogólny (atomizowany wodą) |
| Proces pierwotny |
Atomizacja gazowa (lub VIGA, EIGA) |
Specjalistyczna atomizacja gazowa (z dokładną klasyfikacją) lub procesy chemiczne |
Atomizacja wodna |
| Kształt cząstek |
Sferyczny |
Sferyczny lub pod-sferyczny |
Nieregularny, postrzępiony |
| Rozmiar cząstek |
15-150 µm (zależne od procesu) |
Zazwyczaj < 10 µm (Nanoproszki to < 1 µm) |
5-250 µm (zależne od procesu) |
| Płynność |
Doskonała |
Bardzo słaba (spójna) |
Umiarkowana do dobra (mechaniczne zazębianie) |
| Gęstość upakowania |
Bardzo wysoki |
Niska |
Umiarkowana |
| Zawartość tlenu |
Niska |
Może być wysoka (ze względu na dużą powierzchnię) |
Wysoki |
| Koszt |
Wysoki |
Bardzo wysoki |
Najniższy |
| Główne zastosowania |
Produkcja addytywna, MIM, HIP |
Specjalistyczne MIM, atramenty przewodzące, katalizatory, pomocniki spiekania |
Prasowanie i spiekanie (P/M), elektrody spawalnicze, powłoki powierzchniowe |
1. Atomizowany sferyczny proszek ze stali nierdzewnej
Jest to wysokowydajny proszek klasy premium stosowany w zaawansowanej produkcji.
Metoda produkcji:
Głównie atomizacja gazowa. Stopiona stal nierdzewna jest rozbijana przez strumień gazu obojętnego o dużej prędkości (argon lub azot), tworząc sferyczne kropelki, które zestalają się podczas opadania.
Kluczowe cechy:
- Morfologia: Idealnie sferyczna, gładka powierzchnia. To jej cecha definiująca.
- Zakres rozmiarów: Ściśle kontrolowane rozkłady. Typowe dla Laser Powder Bed Fusion (druku 3D) to 15-45 µm lub 20-53 µm. Dla MIM jest drobniejszy, zwykle 5-25 µm.
- Płynność: Doskonała, kluczowa dla zautomatyzowanego warstwowania w drukarkach 3D i równomiernego napełniania form w MIM.
- Czystość: Bardzo niska zawartość tlenu ze względu na atmosferę gazu obojętnego.
Dlaczego sferyczność jest krytyczna:
- Dla AM: Zapewnia gładkie, spójne łoże proszkowe dla niezawodnego topienia laserowego i części o dużej gęstości.
- Dla MIM: Umożliwia wysokie obciążenie proszkiem w spoiwie, co prowadzi do mniejszego skurczu i lepszych właściwości końcowych.
Typowe gatunki:
316L, 304L, 17-4PH, 316, 420.
Zastosowania:
- Produkcja addytywna metali (druk 3D)
- Formowanie wtryskowe metali (MIM)
- Gorące izostatyczne prasowanie (HIP)
- Powlekanie za pomocą natrysku plazmowego
2. Ultra drobny proszek ze stali nierdzewnej
Odpowiada to proszkom o wielkości cząstek zwykle w zakresie submikronowym do ~10 mikronów. Charakteryzują się one niezwykle dużą powierzchnią.
Metoda produkcji:
- Specjalistyczna atomizacja gazowa: Standardowa atomizacja gazowa, a następnie zaawansowana klasyfikacja powietrzna w celu oddzielenia najdrobniejszej frakcji.
- Metody chemiczne: Takie jak redukcja proszków tlenkowych lub elektroliza.
Kluczowe cechy:
- Morfologia: Może być sferyczna, ale często mniej doskonała niż standardowy proszek atomizowany gazem. Nanoproszki są często aglomerowane.
- Zakres rozmiarów: Zazwyczaj < 10 µm. Prawdziwe nanoproszki to < 1 µm (1000 nm).
- Płynność: Bardzo słaba. Proszki te są wysoce spójne i zachowują się bardziej jak płyn lub pasta ze względu na silne siły międzycząsteczkowe (siły Van der Waalsa). Nie płyną swobodnie.
- Reaktywność: Bardzo duża powierzchnia sprawia, że są wysoce reaktywne (piroforyczne w niektórych przypadkach) i podatne na szybkie utlenianie. Obsługa wymaga atmosfery obojętnej.
Główne zastosowania (niszowe i o wysokiej wartości):
- Specjalistyczne MIM: Do produkcji mikro-MIM części o bardzo drobnych cechach.
- Aktywator spiekania: Dodawany do grubszych proszków w celu zwiększenia kinetyki spiekania i umożliwienia niższych temperatur spiekania.
- Atramenty i pasty przewodzące: Do drukowanej elektroniki.
- Katalizatory: W przetwarzaniu chemicznym.
- Materiały energetyczne: Jako składnik paliwa w pirotechnice i propelentach.
3. Ogólny proszek ze stali nierdzewnej (atomizowany wodą)
Jest to najpopularniejszy i najbardziej ekonomiczny rodzaj proszku ze stali nierdzewnej, reprezentujący większość zużycia w przemyśle metalurgii proszków (P/M).
Metoda produkcji:
Atomizacja wodna. Stopiona stal jest rozbijana przez strumienie wody pod wysokim ciśnieniem.
Kluczowe cechy:
- Morfologia: Nieregularna, postrzępiona i malinowa. Ten kształt jest bezpośrednim wynikiem szybkiego hartowania przez wodę.
- Zakres rozmiarów: Szeroki rozkład, od kilku mikronów do 250 µm.
- Płynność: Umiarkowana do dobra. Nieregularne cząstki mechanicznie zazębiają się, co jest korzystne dla uzyskania "wytrzymałości zielonej" w zagęszczonych częściach przed spiekaniem.
- Zawartość tlenu: Wyższa niż w przypadku proszku atomizowanego gazem ze względu na utlenianie podczas atomizacji wodnej.
Dlaczego nieregularny kształt jest zaletą dla jego zastosowań:
- Do prasowania i spiekania: Postrzępione cząstki zgrzewają się na zimno pod wysokim ciśnieniem, tworząc mocną "zieloną" część, którą można obsługiwać przed umieszczeniem w piecu do spiekania.
Typowe gatunki:
304L, 316L, 430, 409, 17-4PH.
Zastosowania:
- Tradycyjne części prasowane i spiekane (P/M): Takie jak elementy samochodowe (pierścienie czujników, kołnierze wydechowe), części do urządzeń i części do maszyn przemysłowych.
- Elektrody spawalnicze i drut rdzeniowy.
- Dodatki metalowe do powłok.
- Filtry porowate (nieregularny kształt tworzy połączone pory).
Podsumowanie i przewodnik po wyborze
- Wybierz atomizowany proszek sferyczny, gdy Twój proces wymaga doskonałej płynności i wysokiej gęstości upakowania. Jest to niezbędne dla produkcji addytywnej i MIM do produkcji wysokiej jakości, złożonych części.
- Wybierz ultra drobny proszek do wysoce specjalistycznych zastosowań, w których wymagana jest ekstremalna powierzchnia lub bardzo drobne cechy, takie jak w mikro-MIM, katalizie lub jako funkcjonalny wypełniacz. Koszt i trudności w obsłudze są istotnymi czynnikami.
- Wybierz ogólny proszek atomizowany wodą do ekonomicznej, wielkoseryjnej produkcji elementów konstrukcyjnych za pomocą prasowania i spiekania lub do zastosowań takich jak spawanie i powłoki, gdzie kształt cząstek jest mniej krytyczny niż koszt.