Čistý titanový prášek

Přehled čistého titanového prášku

Titanový prášek je kovový prášek vyrobený z kovového titanu. Vyznačuje se vysokým poměrem pevnosti k hmotnosti, odolností proti korozi a biokompatibilitou. Titanový prášek má rozmanité využití v různých průmyslových odvětvích, jako je letecký průmysl, lékařství, automobilový průmysl a spotřební výrobky.

Tento článek poskytuje komplexního průvodce titanovým práškem. Zabývá se složením, vlastnostmi, aplikacemi, specifikacemi, dodavateli, manipulací, kontrolou, srovnáním, výhodami a nevýhodami a často kladenými otázkami o titanovém prášku. Kvantitativní údaje jsou uvedeny v přehledných tabulkách pro rychlou orientaci.

Složení titanového prášku

Titanový prášek může být čistý titan nebo slitina obsahující titan jako hlavní prvek. Složení určuje vlastnosti a použití.

Kompozice	Podrobnosti
Čistý titan	Obsahuje titan >99%. Nejnižší pevnost, ale vynikající odolnost proti korozi.
Ti-6Al-4V	6% hliník, 4% vanad. Nejběžnější slitina titanu s vysokou pevností.
Ti-3Al-2,5V	3% hliníku, 2,5% vanadu. Vyšší tažnost než Ti-6Al-4V.
Ti-6Al-7Nb	6% hliník, 7% niob. Vyšší pevnost pro letecké aplikace.
Ti-15Mo-3Nb-3Al-0.2Si	15% molybdenu, 3% niobu, 3% hliníku, 0,2% křemíku. Slitina titanu Beta.

Titanový prášek lze také smíchat s jinými elementárními prášky, jako je železo, hliník nebo bór, a vytvořit tak slitiny na míru.

Vlastnosti titanového prášku

Díky svým jedinečným vlastnostem je titan vhodný pro náročné aplikace v různých průmyslových odvětvích.

Nemovitost	Popis
vysoká pevnost	Má vynikající poměr pevnosti k hustotě, blízký vysokopevnostním ocelím.
Nízká hustota	Váží 60% méně než ocel nebo niklové slitiny.
Odolnost proti korozi	Vytváří stabilní oxidový film TiO2 pro ochranu proti korozi.
biokompatibilita	Netoxický a kompatibilní s tkáněmi lidského těla.
Tepelná odolnost	Zachovává si mechanické vlastnosti až do 600¡"C.
Nemagnetické	Užitečné pro nemagnetické aplikace.
Bez jiskření	V porovnání s ocelí je bezpečnější pro hořlavé prostředí.

Vlastnosti lze upravit změnou složení, velikosti zrn, pórovitosti a způsobu zpracování.

Aplikace titanového prášku

Univerzální vlastnosti titanového prášku umožňují jedinečné využití v následujících průmyslových odvětvích:

Průmysl	APLIKACE
Letectví a kosmonautika	Součásti motorů, konstrukce letadel, vesmírná vozidla
Medical	Implantáty, chirurgické nástroje, zdravotnické prostředky
Automotivní	ojnice, ventily, pružiny, spojovací materiál
Chemický	Korozivzdorné nádoby, výměníky tepla, potrubí
Sportovní zboží	Golfové hole, tenisové rakety, jízdní kola, helmy
aditivní výroba	3D tištěné díly pro letecký, automobilový a lékařský průmysl

Biokompatibilita titanu jej předurčuje k použití v implantátech a zdravotnických prostředcích. Jeho odolnost proti korozi je vhodná pro použití v mořské vodě. Vysoká pevnost je užitečná pro kritické součásti v letectví a kosmonautice.

Specifikace titanového prášku

Titanový prášek je k dispozici v různých velikostech, tvarech, stupních čistoty a složení, aby vyhovoval konkrétním aplikacím.

Parametr	Specifikace
Velikosti částic	15-45 mikronů, 45-105 mikronů, 105-250 mikronů
Tvar částice	Sférická, hranatá, smíšená morfologie
Čistota	Třída 1 (99,2% Ti), třída 2 (99,5% Ti), třída 4 (99,9% Ti)
Třídy slitin	Ti-6Al-4V, Ti-6Al-7Nb, Ti-64, Ti-1023
Způsob výroby	Plynová atomizace, plazmová atomizace, hydrid-dehydrid

Rozložení velikosti částic, morfologie, obsah kyslíku a dusíku a mikrostruktura se řídí podle požadavků aplikace.

Dodavatelé titanového prášku

Titanový prášek dodávají přední světoví výrobci kovového prášku:

Dodavatel	Umístění
AMETEK	USA
AP&C	Kanada
TLS Technologie	Německo
Tekna	Kanada
Metalysis	Spojené království
Praxair	USA
Rio Tinto	Kanada
ATI Powder Metals	USA
CNPC Powder Group	Čína

Ceny titanového prášku se pohybují od $50/kg do $500/kg v závislosti na čistotě, velikosti částic, způsobu výroby a objemu objednávky. Zakázkové slitiny, speciální morfologie částic a přísné tolerance stojí více.

Manipulace s titanovým práškem a jeho skladování

Při manipulaci s titanovým práškem jsou nutná zvláštní bezpečnostní opatření, aby se zabránilo požárům, výbuchům a škodám na majetku:

• Skladujte v chladném, suchém a inertním prostředí, mimo dosah vlhkosti, jisker a plamene.
• Používejte uzemněné vodivé nádoby, abyste zabránili hromadění statického náboje.
• Pro kontrolu prašnosti se doporučuje místní odsávací ventilace
• Zabraňte hromadění prachu, abyste minimalizovali nebezpečí výbuchu.
• Používejte protiprachové masky, ochranné brýle a rukavice, abyste zabránili vdechnutí a kontaktu s pokožkou.
• Dodržujte pokyny bezpečnostního listu materiálu (MSDS) pro bezpečnou manipulaci.

Kontrola a testování titanového prášku

Dávky titanového prášku jsou testovány, aby se zajistilo, že splňují požadované specifikace materiálu:

Metoda testování	Měřený parametr
Sítový rozbor	Distribuce velikosti částic
Difrakce laseru	Rozložení velikosti částic, střední velikost
Skenovací elektronová mikroskopie	Morfologie částic, mikrostruktura
Energie disperzivní rentgenová spektroskopie	Chemické složení
Difrakce rentgenových paprsků	Fázové složení
Spektrofotometrie	Obsah kyslíku, dusíku a vodíku
Hustota poklepání	Zdánlivá hustota, tekutost
Pyknometr	Hustota kostry

Odběr vzorků a testování podle norem ASTM zajišťuje kvalitu titanového prášku pro kritické aplikace.

Porovnání titanového prášku s alternativami

Titan má ve srovnání s náhradními materiály své výhody i nevýhody:

	Titan	Hliník	Nerezová ocel
Hustota	Nízký	Nizší	Vyšší
Síla	Vysoká	Střední	Vysoká
Odolnost proti korozi	Výborný	Dobré	Dobré
Teplotní odolnost	Dobré	Střední	Lepší
Cena	Vysoká	Nízký	Střední
Magnetická permeabilita	Nízký	Nízký	Vysoká
biokompatibilita	Výborný	Špatné	Dobré

Titan vyniká svou odolností proti korozi a biokompatibilitou, přestože je dražší. Hliník a nerezová ocel mohou být levnějšími alternativami v závislosti na požadavcích aplikace.

Výhody a nevýhody titanového prášku

Klady	Nevýhody
Vysoký poměr pevnosti a hmotnosti	Drahé ve srovnání s ocelí
Odolný proti korozi	Reaktivita s kyslíkem při vysokých teplotách
Netoxický a nealergický	Nízký modul pružnosti může znamenat zpětný ráz při obrábění
Vynikající biokompatibilita	Nízká tepelná vodivost
Zachovává si vlastnosti při vysokých teplotách	Vyžaduje zpracování v inertní atmosféře
Široká škála možností legování	Omezená pevnost při vysokých teplotách

Práškový titan umožňuje vyrábět lehké a pevné díly, ale vyžaduje kontrolované zacházení a zpracování. Náklady jsou vyšší než u běžných slitin.

Často kladené otázky o titanovém prášku

Zde jsou odpovědi na některé časté otázky týkající se titanového prášku:

Otázka: K čemu se používá titanový prášek?

Odpověď: Titanový prášek má díky své vysoké pevnosti, nízké hmotnosti, odolnosti proti korozi, tepelné odolnosti a biokompatibilitě využití v leteckém, lékařském, automobilovém, chemickém a sportovním průmyslu. Běžně se používá pro kritické rotující součásti v leteckých motorech, ortopedické implantáty, automobilové součásti, výměníky tepla a aditivně vyráběné díly.

Otázka: Je manipulace s titanovým práškem bezpečná?

Odpověď: Titanový prášek se může vznítit a explodovat, pokud je velmi jemně rozdělen a vystaven působení vzduchu. Při manipulaci s titanovým práškem je nezbytné správné uzemnění, inertní atmosféra, větrání a ochranné pomůcky. Při styku s pokožkou je rovněž netoxický a hypoalergenní.

Otázka: Jaký je rozdíl mezi titanovým práškem třídy 1 a třídy 5?

Odpověď: Titanový prášek třídy 1 má vyšší čistotu a nižší obsah kyslíku a železa ve srovnání s třídou 5. Třída 1 poskytuje lepší odolnost proti korozi, zatímco třída 5 nabízí vyšší pevnost. Prášek třídy 5 by se používal tam, kde je pevnost kritická, zatímco třída 1 vyhovuje potřebám chemické odolnosti.

Otázka: Rezaví titanový prášek?

Odpověď: Titan vytváří nepropustnou a samoopravnou vrstvu oxidu, která ho chrání před korozí a rezivěním. Vykazuje vynikající odolnost proti korozi ve většině prostředí včetně slané vody. Díky této vlastnosti je vhodný pro námořní aplikace.

Otázka: Je titanový prášek magnetický?

Odpověď: Ne, titanový prášek není magnetický. Jeho relativní magnetická permeabilita je velmi blízká 1, což jej činí užitečným pro nemagnetické aplikace místo feritických ocelí.

Otázka: Jaká je cena titanového prášku?

Odpověď: Titanový prášek se může pohybovat od $50/kg do $500/kg v závislosti na čistotě, velikosti částic, výrobní metodě, morfologii a objemu objednávky. Třídy vysoké čistoty vhodné pro lékařské použití jsou dražší. Také zakázkové slitiny a speciální tvary částic stojí více.

Otázka: Jaký je rozdíl mezi práškovým titanem rozprašovaným plynem a hydriddehydridem?

Odpověď: Plynem atomizovaný titanový prášek má kulovitou morfologii ideální pro aditivní výrobu, zatímco hydrid-dehydridový prášek má hranatý, nepravidelný tvar vhodný pro lisování a spékání. Vlastnosti prášku, chemie povrchu, mikrostruktura a náklady se u obou výrobních metod liší.

Otázka: Jak se vyrábí titanový prášek?

Odpověď: Hlavními výrobními metodami jsou plynová atomizace, plazmová atomizace a hydrid-dehydridový proces. Plynová atomizace za použití argonu nebo dusíku je běžnou metodou výroby jemného sférického prášku pro AM. Hydridový proces vytváří hranatý prášek pro lisování do tvarů před spékáním. Plazmovou atomizací lze získat velmi jemné sférické prášky.

Otázka: Jaký je obsah bezpečnostního listu titanového prášku (MSDS)?

Odpověď: Bezpečnostní list obsahuje informace o nebezpečnosti pro zdraví, údaje o reaktivitě, toxikologické údaje, opatření pro manipulaci, informace o skladování, postupy při rozlití, pokyny pro hašení požáru, opatření první pomoci a pokyny pro likvidaci. Před prací s jakýmkoli množstvím titanového prášku je nezbytné prostudovat bezpečnostní list.

Otázka: Jaké normy platí pro titanový prášek?

Odpověď: Mezi klíčové normy patří ASTM B833 pro sférický titanový prášek, ASTM B981 pro titanové slitiny pro práškovou metalurgii, ASTM B988 pro prášek z titanové slitiny rozprašovaný plynem a ISO 22068 pro aditivní výrobu s titanovými slitinami. Specifikace se týkají odběru vzorků, zkoušení, analýzy velikosti, chemické analýzy a zajištění kvality.