Titanio puro en polvo

Descripción general del titanio puro en polvo

El polvo de titanio es un polvo metálico fabricado a partir del metal titanio. Se caracteriza por su elevada relación resistencia-peso, resistencia a la corrosión y biocompatibilidad. El polvo de titanio tiene diversas aplicaciones en sectores como el aeroespacial, el médico, el de la automoción y el de los productos de consumo.

Este artículo ofrece una guía completa sobre el polvo de titanio. Abarca la composición, las propiedades, las aplicaciones, las especificaciones, los proveedores, la manipulación, la inspección, las comparaciones, los pros y los contras, y las preguntas más frecuentes sobre el polvo de titanio. Los datos cuantitativos se presentan en tablas de fácil lectura para una consulta rápida.

Composición del polvo de titanio

El polvo de titanio puede ser titanio puro o una aleación que contenga titanio como elemento principal. La composición determina las propiedades y las aplicaciones.

Composición	Detalles
Titanio puro	Contiene titanio >99%. La menor resistencia, pero excelente resistencia a la corrosión.
Ti-6Al-4V	6% aluminio, 4% vanadio. Aleación de titanio más común con alta resistencia.
Ti-3Al-2,5V	3% de aluminio, 2,5% de vanadio. Mayor ductilidad que el Ti-6Al-4V.
Ti-6Al-7Nb	Aluminio 6%, niobio 7%. Mayor resistencia para aplicaciones aeroespaciales.
Ti-15Mo-3Nb-3Al-0.2Si	15% de molibdeno, 3% de niobio, 3% de aluminio, 0,2% de silicio. Aleación beta de titanio.

El polvo de titanio también puede mezclarse con otros polvos elementales como hierro, aluminio o boro para crear aleaciones personalizadas.

Propiedades del titanio en polvo

Las propiedades únicas del titanio lo hacen adecuado para aplicaciones exigentes en todos los sectores.

Propiedad	Descripción
Alta resistencia	Tiene una excelente relación resistencia/densidad, cercana a la de los aceros de alta resistencia.
Baja densidad	Pesa 60% menos que el acero o las aleaciones de níquel.
Resistencia a la corrosión	Forma una película de óxido de TiO2 estable para proteger contra la corrosión.
Biocompatibilidad	No tóxico y compatible con los tejidos del cuerpo humano.
Resistencia al calor	Mantiene las propiedades mecánicas hasta 600¡"C.
No magnético	Útil para aplicaciones no magnéticas.
Sin chispas	Más seguro para entornos inflamables que el acero.

Las propiedades pueden ajustarse cambiando la composición, el tamaño de grano, la porosidad y el método de procesamiento.

Aplicaciones del titanio en polvo

Las versátiles propiedades del polvo de titanio permiten aplicaciones únicas en las siguientes industrias:

Industria	SOLICITUDES
Aeroespacial	Componentes de motores, estructuras aeronáuticas, vehículos espaciales
Médico	Implantes, instrumental quirúrgico, productos sanitarios
Automovilístico	Bielas, válvulas, muelles, tornillería
Químico	Recipientes, intercambiadores de calor y tuberías resistentes a la corrosión
Artículos deportivos	Palos de golf, raquetas de tenis, bicicletas, cascos
fabricación aditiva	Piezas impresas en 3D para los sectores aeroespacial, automovilístico y médico

La biocompatibilidad del titanio lo hace ideal para implantes y dispositivos médicos. Su resistencia a la corrosión lo hace idóneo para aplicaciones en agua de mar. Su alta resistencia es útil para componentes críticos en la industria aeroespacial.

Especificaciones del polvo de titanio

El polvo de titanio está disponible en diferentes tamaños, formas, niveles de pureza y composición para adaptarse a aplicaciones específicas.

Parámetro	Especificaciones
Tamaños de partículas	15-45 micras, 45-105 micras, 105-250 micras
Forma de las partículas	Morfología esférica, angular, mixta
Pureza	Grado 1 (99,2% Ti), Grado 2 (99,5% Ti), Grado 4 (99,9% Ti)
Grados de aleación	Ti-6Al-4V, Ti-6Al-7Nb, Ti-64, Ti-1023
Método de producción	Atomización por gas, atomización por plasma, hidruro-dehidruro

La distribución del tamaño de las partículas, la morfología, el contenido de oxígeno/nitrógeno y la microestructura se controlan según los requisitos de la aplicación.

Proveedores de titanio en polvo

El polvo de titanio lo suministran los principales fabricantes de polvo metálico del mundo:

Proveedor	Ubicación
AMETEK	EE. UU.
AP&C	Canadá
TLS Technik	Alemania
Tekna	Canadá
Metálisis	Reino Unido
Praxair	EE. UU.
Rio Tinto	Canadá
ATI Polvos Metálicos	EE. UU.
Grupo de polvos de CNPC	China

Los precios del polvo de titanio oscilan entre $50/kg y $500/kg en función de la pureza, el tamaño de las partículas, el método de producción y el volumen del pedido. Las aleaciones personalizadas, las morfologías especiales de las partículas y las tolerancias estrictas cuestan más.

Manipulación y almacenamiento del polvo de titanio

Es necesario tomar precauciones especiales al manipular el polvo de titanio para evitar incendios, explosiones y daños materiales:

• Almacenar en ambiente fresco, seco e inerte, alejado de la humedad, chispas y llamas.
• Utilice recipientes conductores conectados a tierra para evitar la acumulación de cargas estáticas
• Se recomienda la ventilación local para controlar el polvo
• Evitar la acumulación de polvo para minimizar el riesgo de explosión
• Llevar máscaras antipolvo, gafas protectoras y guantes para evitar la inhalación y el contacto con la piel
• Siga las instrucciones de la hoja de datos de seguridad del material (MSDS) para una manipulación segura

Inspección y ensayo de polvo de titanio

Los lotes de polvo de titanio se someten a pruebas para garantizar que cumplen las especificaciones de material requeridas:

Método de Prueba	Parámetro Medido
Análisis granulométrico	Distribución de granulometría
Difracción láser	Distribución granulométrica, tamaño medio
Microscopía electrónica de barrido	Morfología de las partículas, microestructura
Espectroscopia dispersiva de energía de rayos X	Composición química
Difracción de rayos X	Composición de las fases
Espectrofotometría	Contenido de oxígeno, nitrógeno e hidrógeno
Densidad de golpecito	Densidad aparente, fluidez
Picnómetro	Densidad esquelética

El muestreo y las pruebas según las normas ASTM garantizan la calidad del polvo de titanio para aplicaciones críticas.

Comparación del polvo de titanio con otras alternativas

El titanio tiene ventajas e inconvenientes en comparación con los materiales sustitutivos:

	Titanio	Aluminio	Acero Inoxidable
Densidad	Bajo	Inferior	Alto
Fuerza	Alto	Medio	Alto
Resistencia a la corrosión	Excelente	Bien	Bien
Resistencia a la temperatura	Bien	Medio	Mejor
Coste	Alto	Bajo	Medio
Permeabilidad magnética	Bajo	Bajo	Alto
Biocompatibilidad	Excelente	Pobre	Bien

El titanio destaca por su resistencia a la corrosión y biocompatibilidad a pesar de su mayor coste. El aluminio y el acero inoxidable pueden ser alternativas más baratas en función de los requisitos de la aplicación.

Ventajas e inconvenientes del polvo de titanio

Puntos a favor	Contras
Alta relación resistencia-peso	Caro en comparación con los aceros
Resistente a la corrosión	Reactividad con el oxígeno a altas temperaturas
No tóxico y no alergénico	Un módulo elástico bajo puede significar springback en el mecanizado
Excelente biocompatibilidad	Baja conductividad térmica
Mantiene sus propiedades a altas temperaturas	Requiere tratamiento en atmósfera inerte
Amplia gama de posibilidades de aleación	Resistencia limitada a altas temperaturas

El polvo de titanio permite fabricar piezas ligeras y resistentes, pero requiere una manipulación y un procesamiento controlados. Su coste es superior al de las aleaciones convencionales.

Preguntas frecuentes sobre el polvo de titanio

He aquí las respuestas a algunas preguntas frecuentes sobre el polvo de titanio:

P: ¿Para qué se utiliza el polvo de titanio?

R: El polvo de titanio se utiliza en los sectores aeroespacial, médico, automovilístico, químico y deportivo por su alta resistencia, bajo peso, resistencia a la corrosión, resistencia al calor y biocompatibilidad. Se utiliza habitualmente en piezas giratorias críticas de motores aeronáuticos, implantes ortopédicos, componentes de automoción, intercambiadores de calor y piezas de fabricación aditiva.

P: ¿Es seguro manipular el polvo de titanio?

R: El polvo de titanio puede inflamarse y explotar cuando está muy finamente dividido y expuesto al aire. Una conexión a tierra adecuada, una atmósfera inerte, ventilación y equipo de protección son esenciales cuando se manipula polvo de titanio. Además, no es tóxico y es hipoalergénico en contacto con la piel.

P: ¿Cuál es la diferencia entre el polvo de titanio de grado 1 y el de grado 5?

R: El titanio en polvo de grado 1 tiene mayor pureza y menor contenido de oxígeno y hierro que el de grado 5. El grado 1 ofrece mayor resistencia a la corrosión, mientras que el grado 5 ofrece mayor resistencia. El Grado 1 ofrece una mayor resistencia a la corrosión, mientras que el Grado 5 ofrece una mayor resistencia. El polvo de grado 5 se utiliza cuando la resistencia es crítica, mientras que el grado 1 se adapta a las necesidades de resistencia química.

P: ¿Se oxida el polvo de titanio?

R: El titanio forma una capa de óxido impermeable y autorreparable que lo protege de la oxidación y la corrosión. Presenta una excelente resistencia a la corrosión en la mayoría de los entornos, incluida el agua salada. Esta propiedad lo hace adecuado para aplicaciones marinas.

P: ¿Es magnético el polvo de titanio?

R: No, el polvo de titanio no es magnético. Su permeabilidad magnética relativa es muy cercana a 1, lo que lo hace útil para aplicaciones no magnéticas en lugar de los aceros ferríticos.

P: ¿Cuánto cuesta el polvo de titanio?

R: El polvo de titanio puede oscilar entre $50/kg y $500/kg en función de la pureza, el tamaño de las partículas, el método de producción, la morfología y el volumen del pedido. Los grados de alta pureza adecuados para uso médico son más caros. Las aleaciones personalizadas y las formas especiales de las partículas también cuestan más.

P: ¿Cuál es la diferencia entre el polvo de titanio atomizado por gas y el polvo de titanio hidruro deshidratado?

R: El polvo de titanio atomizado con gas tiene una morfología esférica ideal para la fabricación aditiva, mientras que el polvo de hidruro deshidratado tiene una forma angular e irregular adecuada para el prensado y la sinterización. Las propiedades del polvo, la química de la superficie, la microestructura y el coste difieren en los dos métodos de producción.

P: ¿Cómo se produce el polvo de titanio?

R: Los principales métodos de producción son la atomización con gas, la atomización con plasma y el proceso hidruro-dehidruro. La atomización con gas argón o nitrógeno es un método habitual para producir polvo esférico fino para AM. El proceso de hidruro genera polvo angular para prensarlo en formas antes de la sinterización. La atomización por plasma puede producir polvos esféricos muy finos.

P: ¿Cuál es el contenido de una ficha de datos de seguridad (MSDS) de polvo de titanio?

R: La MSDS contendrá información sobre peligros para la salud, datos de reactividad, datos toxicológicos, precauciones de manipulación, información sobre almacenamiento, procedimientos en caso de derrame, instrucciones de extinción de incendios, medidas de primeros auxilios y directrices de eliminación. Es fundamental revisar la MSDS antes de trabajar con cualquier cantidad de polvo de titanio.

P: ¿Qué normas se aplican al polvo de titanio?

R: Las normas clave incluyen ASTM B833 para polvo de titanio esférico, ASTM B981 para aleaciones de titanio para pulvimetalurgia, ASTM B988 para polvo de aleación de titanio atomizado con gas e ISO 22068 para fabricación aditiva con aleaciones de titanio. Las especificaciones cubren el muestreo, las pruebas, el análisis de tamaño, el análisis químico y la garantía de calidad.