CPTi prášek

Přehled prášku CPTi

CPTi (chemicky čistý titan) prášek je vysoce čistý kovový prášek z titanu používaný v rozličných aplikacích, které vyžadují excelentní odolnost proti korozi, vysokou pevnost, nízkou hmotnost a biokompatibilitu. Nabízí výrazně lepší vlastnosti ve srovnání s jinými druhy titanu a slitinovými prášky.

Prášek CPTi se vyrábí procesem plynové atomizace, kterým se dosahuje kulovitého tvaru prášku s minimálním znečištěním. Jeho velikost částic obecně činí 15–150 mikronů. Vysoká čistota a nezávadnost mají za následek vynikající tekutost, objemovou hustotu a sintrovatelnost.

Mezi hlavní vlastnosti a výhody prášku CPTi patří:

Vlastnosti a charakteristiky prášku CPTi

Vlastnosti	Podrobnosti
Kompozice	99.5% minimální titan. Nízké nečistoty O, C, N, H, Fe
Hustota	4,5 g/cm³
Tečení	Výborně vďaka sférickej morfológii
Sinterovateľnosť	Vynikající, dosahuje téměř plné hustoty
Tvar částice	Převážně kulovitý
Rozsah velikosti částic	15–150 µm
Zdánlivá hustota	2,7-3,2 g/cm3
Čistota	Obsah Ti až 99,995 %
Nečistoty	Nedostatek kyslíku, dusíku, uhlíku a železa
Barva	Tmavě šedá s kovovým leskem

Klíčové výhody prášku CPTi

• Vysoká čistota zlepšuje výkon a biokompatibilitu
• Sférický tvarový soulad prášku zajišťuje dobrý tok a efektivní plnění
• Široce používaný v aditivní výrobě, vstřikování kovu
• Odolnost proti korozi ocelové koroze ve mnoha prostředích
• Vysoký poměr pevnosti a hmotnosti
• Netoxický a nealergický
• Lze legováním upravit vlastnosti jako pevnost
• Nákladově efektivnější ve srovnání s válcovaným titanem

Prášok CPTi je ideálnou voľbou pre súčiastky a produkty, ktoré si vyžadujú optimálnu kombináciu pevnosti, nízkej hmotnosti, odolnosti proti korózii, únave a biologickej kompatibility.

Používá se v různých aplikacích v leteckém, lékařském, automobilovém, chemickém a spotřebitelském průmyslu.

Kompozice prášku a stupně čistoty CPTi

Složeni prášku CPTi má minimální obsah titanu 99,5 %. Úrovně nečistot kyslíku, dusíku, uhlíku, vodíku a železa jsou pečlivě kontrolovány. Vyrábějí se též stupně s vyšší čistotou až 99,995 % Ti.

Složení prášku CPTi

Element	Hmotnostní %
Titan	99,5 % min
Kyslík	0.08% – 0.40%
Uhlík	0.03% – 0.08%
Dusík	0.01% – 0.05%
Vodík	0.005% – 0.015%
Železo	0.05% – 0.25%

Tyto úrovně nečistot mají za výsledek uchování vysoké pevnosti a odolnosti proti korozi spojované s titanovým kovem. Pro úpravu vlastností, jako je pevnost, lze také provést specifické přísady slitin.

Prášek CPTi je v závislosti na požadavcích k dostání v různé čistotě:

Stupně čistoty CPTi

Hodnost	Čistota	Velikost částic	APLIKACE
CPTi stupeň 1	99,5 % min	Střední, velké	Všeobecné použití
CPTi Stupeň 2	99.9%	Jemná, střední	Letectví, medicína
CPTi Třída 3	99.95%	Dobře	Zdravotní, zubní
CPTi stupeň 4	99.99%	Ultrajemný	Implantáty, vysoká čistota použití

Vyšší čistota snižuje riziko toxicity, zlepšuje biokompatibilitu pro lékařské účely. Zvyšuje se také výkon v aplikacích s vysokou teplotou.

Čím vyšší čistota, tím však rostou i náklady. Je tedy vybírána vhodná jakost vyváženým kompromisem pro zamýšlené uplatnění.

Fyzickolní vlastnosti CPTi prášku

Klíčové fyzikální vlastnosti prášku CPTi, které ovlivňují jeho zpracování a výkon:

Fyzickolní vlastnosti CPTi prášku

Vlastnosti	Hodnoty
Hustota	4,5 g/cm³
Teplota tání	1668«C
Tepelná vodivost	21,9 W/mK
Elektrický odpor	53,8 ohm-cm
Youngův modul	107 GPa
Poissonův poměr	0.33
Tvrdost podle Mohse	6
Oxidační odolnost	Až 590 °C na vzduchu

• Hustota je ve srovnání s jinými kovy poměrně nízká, což poskytuje vysoký poměr pevnosti k hmotnosti.
• Teplota tání je středně vysoká, což umožňuje použití tohoto kovu při aplikacích s vysokými teplotami
• Tepelná vodivost je nižší než u jiných kovů jako hliník či měď
• Elektrický odpor je poměrně vysoký, díky čemuž se hodí pro korozivzdorné spojovací prvky a konektory
• Tvrdosti jsou podobné tvardostem jiných slitin titanu, ale nižší než tvrdosti vysoce pevných kovů
• Odolnost vůči oxidaci se zlepšuje se zvyšující se úrovní čistoty

Díky těmto vlastnostem je materiál CPTi vhodný pro lehké součásti konstrukcí, které vyžadují vysoký mechanický výkon a odolnost proti korozi.

Mechanické vlastnosti práškového CPTi

Mechanické vlastnosti představují pevnost, tvrdost a obrobitelnost materiálu. Důležité mechanické vlastnosti:

Mechanické vlastnosti práškového CPTi

Vlastnosti	Hodnoty
Pevnost v tahu	420 – 550 MPA
Mez kluzu	380 – 470 MPa
Prodloužení	15 – 30%
Tvrdost	200-240 KV
Únavová pevnost	200-300 MPa

• Tažná pevnost a mez kluzu je středně vysoká, zatímco prodloužení je přijatelné
• Únavová pevnost je výborná ve srovnání s jinými konkurenčními materiály
• Tvrdosti se podobá nebo je mírně nižší než u titanových slitin
• Vlastnosti závisí na faktorech jako čistota, pórovitost, způsob zpracování
• Legování s prvky jako Al, V, Mo může výrazně zvýšit pevnost

Kombinace dobré pevnosti, tažnosti, životnosti při únavě a tvrdosti zajišťuje vyvážený mechanický výkon.

Slitiny CPTi se vyrovnají či převýší vlastnosti nerezových ocelí při nižší hustotě. Nabízí optimální kompromis mezi vysokou pevností a střední tvárností.

Aplikace CPTi Powder

Díky svým vynikajícím vlastnostem se prášek CPTi používá v mnoha průmyslových odvětvích:

Aplikace CPTi Powder

Průmysl	Příklady použití
Letectví a kosmonautika	Součásti motoru, části leteckého draku, spojovací prvky
Medical	Implantáty, protézy, nástroje
Automotivní	Ventily, ojnice, pružiny
Chemický	Čerpadla, ventily, nádrže, potrubí
3D tisk	Součásti leteckého a zdravotnického průmyslu
Metal Injection Molding	Dentální nástroje, hardware
Lití do vytavitelných forem	Turbočepel, hlavičky golfových holí

Některé specifické aplikace produktů zahrnují:

• Ortopedické a zubní implantáty
• Chirurgické nástroje a bioimplantáty
• Lehké díly automobilového motoru, jako jsou ojnice
• Aerospace hadicové rozvody a díly jako pouzdra
• Potrubí, čerpadla, ventily pro potravinářský/chemický průmysl
• Pouzdra na hodinky, šperky
• Sportovní potřeby jako golfové hole, rámy jízdních kol
• Aditivní výroba dílů pro letecký a lékařský průmysl

Netoxická vlastnost umožňuje používat materiál ve výrobcích, které přicházejí do styku s potravinami, léčivy a biologickými tekutinami.

Obecně prášek CPTi poskytuje nejoptimálnější rovnováhu vlastností pro lehké konstrukční díly v mnoha průmyslových odvětvích.

Specifikace CPTi prášku

Průmyslové specifikace a normy se využívají k hodnocení kvality práškové CPTi a k zajištění konzistence výkonu:

CPTi standardy prášků

Standard	Popis
ASTM B348	Norma o standardní specifikaci titanu a titanových slitinových prášků
ASTM F67	Norma pro celistvé titanové tyče pro chirurgické implantáty
ISO 5832-2	Implantátko kované titanové materiály

Tyto normy specifikují požadavky pro:

• Chemické složení – procentní zastoupení titanu a úrovně nečistot
• Fyzické vlastnosti, jako rozdělení velikosti částic, průtok, hustota
• Mechanické vlastnosti jako tahová a mez pevnosti
• Způsob výroby jako je atomizace argonového plynu
• Zajištění jakosti pomocí odběru vzorků, testování a kontroly
• Požadavek na obal a označení

Reputovaní výrobci prášku CPTi vyrábějí materiál podle norem ASTM a poskytují osvědčení o shodě pro kritické aplikace.

Velikosti částic prášku CPTi

Prášek CPTi se vyrábí v různých velikostech částic dle způsobu aplikace:

Velikosti částic prášku CPTi

Velikost částic	Rozsah typických velikostí	APLIKACE
Dobře	1–25 mikronů	Licí tváření kovů, MIM
Střední	25–45 mikrometrů	Pressování a slinování, HIP
Hrubozrnný	45–150 mikronů	Tepelné a studené stříkání

• Jemný prášek zajišťuje vysokou hustotu pájeného materiálu a povrchovou úpravu
• Hrubozrnný prášek má lepší tekutost a používá se pro tepelné stříkání
• Středně velký rozsah nabízí vyvážení vhodné pro lisování a spékání
• Distribuce velikosti je optimalizována na základě požadovaných vlastností konečného dílu
• Kulotvará morfologie je udržováno v celém velikostním rozsahu

K dosažení vysoké hustoty sypného prášku a kvality spékaných součástí je nezbytné kontrolovat rozložení velikosti částic a morfologii.

CPTi zdánlivá objemová hustota prášku

Zjevná hustota nebo hutnost napěchování indikuje setřenou hustotu prášku:

CPTi zdánlivá objemová hustota prášku

Zdánlivá hustota	Charakteristiky
2,7 – 3,0 g/cc	Neligovaný CPTi prášek
3,0–3,2 g/cm³	Slitinový prášek CPTi
Až 50 % oproti skutečné hustotě	Kvůli mezerám mezi částicemi

• Vyšší zdánlivá hustota zlepšuje tekutost prášku a jeho stlačitelnost
• Přísadové prvky jako hliník nebo vanad zvyšují hustotu částic
• Při použití optimalizovaného prášku lze dosáhnout hodnot až 60 %
• Vysoká zdánlivá hustota snižuje dobu stiskacího cyklu a zvyšuje kvalitu součásti

Maximalizace zdánlivé hustoty umožňuje efektivní lisování prášku a spékání do plné hustoty. Tím dochází ke zlepšení produktivity výroby.

Metody výroby prášků CPTi

Prášek CPTi se vyrábí komerčně procesem plynové atomizace s použitím vysoce čistých titanových tyčí/prutů:

CPTi Powder Production

Metoda	Podrobnosti
Plynulá atomizace	Plynový argon pod vysokým tlakem rozpadá tavný tok Ti na malé kapičky, které tuhnou do sférického prášku
Vakuové obloukové tavení	Vysoce čistá zásobní vsázka Ti se zušlechťuje tak, aby obsahovala méně plynných nečistot, například O, N, H
Vícenásobné tavení	Zabezpečuje chemickou homogenitu suroviny
Sejmutí	Klasifikuje prášek do různých distribucí velikosti částic
Míchání	Směsi prášků s různou velikostí částic se míchají v optimalizovaných poměrech

• Plynné atomizování umožňuje velkoměřítkovou výrobu sférického prášku CPTi
• Pomocí několika kroků vzniká vysoce čistý prášek s řízenou velikostí a morfologií
• Argonový plyn zabraňuje znečištění během atomizace
• Po zpracování nabízí klientům upravené stupně prášků

Vysoce automatizované zařízení umožňuje efektivní výrobu prášku CPTi s přísnou kontrolou všech atributů, jako je čistota, rozdělení velikosti částic, morfologie a zdánlivá hustota.

Přehled cen prášku CPTi

Cena prášku CPTi závisí na různých faktorech:

Přehled cen prášku CPTi

Faktor	Dopad
Čistota	Zvýšení cen pro vyšší stupeň čistoty
Velikost částic	Ultrajemný prášek je dražší
Množství	Při velkoobjemové objednávce redukujeme cenu
Způsob výroby	Vícenásobné tavení zvyšuje náklady
Balení	Plyny argonem v nádobách stojí více
Testování/certifikace	Další cena za přísnější testování
Doba realizace	Rychlejší dodání zvyšuje cenu

Informativní ceny pro prášek se střední velikostí částic:

• CPTi Grade 1: 50–100 USD za kg
• CPTi 2. třída: 100–150 USD za kg
• CPTi Grade 3: $150-$300 za kg
• CPTi stupeň 4: 300 USD+ na kg

U hromadných objednávek přesahujících několik stovek kg je nižší cena obvyklá.

Dodavatelé práškového CPTi

Mezi oblíbené dodavatele prášku CPTi patří:

Dodavatelé práškového CPTi

Společnost	Umístění
Pokročilé nánosy a povlaky	USA
Atlantic Equipment Engineers	USA
Reading Alloys, Inc.	USA
TLS Technik GmbH & Co.	Německo
AP&C	Kanada
Západní Saita Metal Materials. Co., Ltd.	Čína

Faktory, které je nutné zvážit při výběru dodavatele:

• možnosti pro jemnost prášku
• Rozsahy průměrných velikostí částic
• výrobní kapacita
• morfologie a konzistenci prášku
• možnosti balení
• průběžná doba a dodání
• cena
• v souladu s normami ASTM
• inspekční a testovací procesy
• záruka a kontrola kvality

Zacházení a bezpečnost s práškovým materiálem CPTi

Měli bychom dodržovat správné postupy pro manipulaci s práškem:

CPTi Manipulace s práškem

Doporučení	Důvod
Vyvarujte se vdechování	V důsledku malých rozměrů částic
Používejte ochranné roušky	Zabránit příjmu nosem/ústy
Manipulace s elektrickým zařízením v provětraných prostorech	Snižte cirkulaci vzduchem unášeného prášku
Při rozsáhlých zásazích používejte obleky hazmat	Minimalizujte kontakt s kůží
Zajistěte, aby se žádné zdroje zážehu nenacházely v blízkosti	Prášková barva může hořet v prostředí s obsahem kyslíku.
Postupujte podle antistatických protokolů	Zabraňte náhodnému vznícení v důsledku vzniku statického náboje
Používejte nejiskřivé nástroje	Předchází možnosti zapálení během manipulace
Uchovávejte uzavřené nádoby v chladném, suchém místě	Brání zadržování vlhkosti a reaktivitě

Přestože je prášek CPTi relativně inertní ve srovnání s reaktivními kovovými prášky, jsou nutná následující opatření ke snížení bezpečnostních a požárních rizik.

Zkoušky práškového laku CPTi

Testování kvality zajišťuje, že prášek CPTi splňuje požadované specifikace materiálu:

Laboratorní zkoušky prášku CPTi

Test	Podrobnosti
Chemická analýza	Spektroskopie ICP ověří elementární složení
Distribuce velikosti částic	Sítová analýza stanoví rozdělení velikosti
Zdánlivá hustota	Naměřeno v souladu s normou ASTM B212
Morfologie prášku	Skenovací elektronová mikroskopie ověřuje sférický tvar
Průtok	Čas nutný pro průtok pevného práškového množství přes definovanou trysku
Hustota poklepání	Hustota naměřená po mechanickém poklepání na vzorek prášku
Stlačitelnost	Sledování změn hustoty práškového lože během komprese

Přísné testovací protokoly zaručují spolehlivý a konzistentně vysoký výkon prášku CPTi pro aplikace vyžadující mimořádnou spolehlivost.

Stabilita a reaktivita skladování prášku CPTi

Prášek CPTi má střední reaktivitu:

Skladování prášku CPTi

Faktor	Efekt
Vzduch, kyslík	Mírné oxidační riziko nad 500¡«C
Vlhkost	Nízká míra koroze při pokojové teplotě
Uhlovodíky	Riziko požáru, jestliže je ponecháno znečištěné práškem
Kyseliny, báze	Nízká korozní rychlost v neutrálních roztocích
Organická rozpouštědla	Některé pohlcení a odbarvení při ponoření
Zvýšené teploty	Zvýšená reaktivita s kyslíkem a dusíkem

Doporučení:

• Uchovávejte v uzavřených obalech plněných inertním plynem
• Udržujte teplotu pod 30 °C
• Otevřete nádoby pouze v suchých, kontrolovaných prostředích
• Omezte kontakt s oxidačními kyselinami a chlorovanými uhlovodíky

Za dodržování náležitých bezpečnostních opatření při skladování a manipulaci vykazuje prášek CPTi vynikající stabilitu a nízkou reaktivitu.

Porovnání s práškem slitiny Ti-6Al-4V

Ti-6Al-4V je populární alfa-beta titanová slitinová přášek. Srovnání s CPTi:

CPTi vs Ti-6Al-4V prášek

Parametr	CPTi prášek	Prášok Ti-6Al-4V
Hustota	4,5 g/cm³	4.42 g/cm³
Pevnost v tahu	420 – 550 MPA	950–1050 MPa
Tažnost	15 – 30%	10 – 18%
Únavová pevnost	200–300 MPa	500 – 600 MPa
Odolnost proti korozi	Výborný	Střední
Oxidační odolnost	Výborný	Dobré
Cena	Nízký	Střední
Toxicita	Žádný	Nízký
Použití	Nízkoteplotní aplikace, protézy	Aerospace komponenty, automobilové díly

• CPTi poskytuje lepší tažnost a odolnost proti oxidaci
• Slitina Ti-6Al-4V má vyšší pevnost v únavě
• CPTi má lepší bio-kompatibilitu a odolnost proti korozi
• Ti-6Al-4V poskytuje vyšší poměr pevnosti vůči hmotnosti
• CPTi má nižší náklady, zatímco Ti-6Al-4V nabízí vyšší výkon

CPTi Powder výhody a nevýhody

Výhody CPTi prášku:

• Vynikající odolnost vůči korozi
• Vysoký poměr pevnosti a hmotnosti
• dobrá tažnost a houževnatost vůči lomu
• Netoxický a biologicky kompatibilní
• Nemagnetické a tepelně stálé
• Nákladově výhodnější než slitiny titanu
• Lze kombinovat s jinými z důvodu zvýšení vlastností
• Vhodné pro různé aplikace v různých odvětvích

Omezení prášku CPTi:

• Relativně drahé ve srovnání s prášky z oceli/železa
• Nižší pevnost než titanové slitiny
• Mírná odolnost vůči oxidaci za vysokých teplot
• Požaduje ochrannou atmosféru během zpracování
• Citlivé na zadírání a zachycení při posuvném kontaktu
• Obtížněji obráběné ve srovnání s ocelemi a hliníkovými slitinami

Časté dotazy k prášku CPTi

Otázka: Jaké jsou hlavní výhody CPTi prášku?

A: Hlavní výhody jsou vysoká pevnost, nízká hustota, výjimečná odolnost proti korozi, biokompatibilita, tepelná stabilita a efektivita nákladů.

Q: Jaké jsou typické aplikace prášku CPTi?

A: Hlavní aplikace jsou ortopedické implantáty, zubní implantáty, letecké komponenty, automobilové díly, sportovní zboží, šperky, chemické vybavení, a lékařské přístroje.

Otázka: Jaký je rozdíl mezi různými stupni prášku CPTi?

A: Práškové jakosti s vyšší čistotou (jakost 3 a 4) se používají pro lékařské implantáty a aplikace s vysokou výkonností. Nižší jakosti poskytují pro průmyslové využití odpovídající vlastnosti za nižší cenu.