Polvere di CuCrZr

Panoramica sulla polvere di CuCrZr

La polvere di CuCrZr è una polvere di lega composta da rame (Cu), cromo (Cr) e zirconio (Zr). Offre un'esclusiva combinazione di proprietà che la rendono adatta a impieghi ad alte prestazioni che richiedono resistenza elevata, buona conduttività e resistenza all'ammorbidimento ad alte temperature.

Composizione della polvere CuCrZr

CuCrZr è una lega a precipitazione che significa che la sua alta resistenza proviene da precipitati coerenti formati nella matrice metallica. La composizione svolge un ruolo fondamentale nel raggiungimento di una risposta ottimale alla precipitazione. Di seguito sono riportati gli intervalli di composizione tipici:

Elemento	Ambito di composizione
Rame (Cu)	Resto
Cromo (Cr)	0,5 – 1,2% in peso
Zirconio (Zr)	0,03 – 0,3% in peso

• Il rame costituisce la matrice e fornisce conduttività termica ed elettrica.
• Il cromo contribuisce al rafforzamento della soluzione solida e forma precipitati per impedire il movimento della dislocazione.
• Lo zirconio forma precipitati coerenti con il rame, consentendo l'incruditura per precipitazione.

I contenuti di cromo e zirconio sono ottimizzati per aumentare al massimo la resistenza tramite indurimenti di precipitazione, mantenendo una discreta conduttività.

Proprietà della polvere di CuCrZr

La polvere CuCrZr offre un'eccezionale combinazione di resistenza, conducibilità e resistenza al calore grazie alla sua natura indurita per precipitazione. Ecco alcune proprietà chiave:

Proprietà	Valore
Densità	8,8 g/cm3
Conduttività Elettrica	22 - 48% IACS
Conduttività termica	200 – 300 W/m-K
Punto di fusione	1065¡«C
Coefficiente di espansione termica	16,5 x 10^-6?/"C
Modulo di elasticità	124 GPa
Limite di snervamento	350– 650 MPa
Allungamento	8-15%
Resistenza all'ossidazione	Buono fino a 900¡«C

• Ha?elevata resistenza? derivati da indurimento per precipitazioni mentre mantengono una conduttività moderata. La resistenza può essere adattata mediante trattamento termico.
• Conduttività eccellente?rispetto agli acciai inossidabili temprati a precipitazione a causa di un tenore di rame più elevato nella matrice.
• Buona resistenza al calore?con potere e resistenza alla conduttività fino a 400-500¡«C. Meno soggetto al rammollimento rispetto ad altre leghe di Cu.
• Resistente all'ossidazione e alla corrosionea causa della formazione del protettivo strato di ossido Cr2O3.

Questo esclusivo profilo di proprietà rende CuCrZr adatto per applicazioni come elettrodi per saldatura a resistenza, componenti di gestione termica e molle per alte temperature.

Applicazioni e utilizzi della polvere di CuCrZr

Le proprietà bilanciate della polvere di CuCrZr la rendono adatta per le seguenti applicazioni:

Applicazione	Motivo dell'utilizzo
Elettrodi di saldatura per resistenza	Elevata resistenza, buona conduttività, resistenza alla deformazione a temperature elevate
Dissipatori e heat pipe	Elevata conduttività termica combinata con elevata resistenza alla temperatura
Contatti Elettrici e Connettori	Buona conduttività, alta resistenza consente miniaturizzazione
Fonti ad alta temperatura	Conservazione della resistenza ad elevate temperature
Leghe per Sigillatura del Vetro	Corrispondenza quasi esatta di CTE col vetro borosilicato

• Elettrodi di saldatura per resistenza?- L'eccellente conduttività genera meno calore durante la saldatura, riducendo i tempi di saldatura. L'elevata resistenza impedisce la formazione di funghi sulle punte degli elettrodi.
• Gestione termica- Utilizzato negli scambiatori di calore, nei dissipatori di calore, nelle heat pipe, ecc., dove un'elevata conduttività termica dissipa rapidamente il calore mantenendo l'integrità meccanica.
• Contatti elettrici?- Può sostituire i contatti in rame-berillio in numerose applicazioni grazie a una maggiore resistenza e a una conduttività simile.
• Fonti ad alta temperatura?- Utilizzata per molle operative fino a 500¡«C senza perdere la capacità di carico, diversamente dalle molle in acciaio.
• Guarnizioni vetro-metallo?- La sua CTE (dilatazione termica controllata) è abbinata al vetro borosilicato permettendo applicazioni di sigillatura del vetro con bassa sollecitazione.

La temprabilità di precipitazione di CuCrZr consente di adattare la resistenza in base alle specifiche esigenze applicative semplicemente modificando i parametri di trattamento termico.

Specifiche della polvere CuCrZr

La polvere di CuCrZr è disponibile in varie gamme di dimensioni, gradi di purezza e può essere personalizzata in base alle esigenze di applicazione. Ecco alcune specifiche comuni:

Specificazione	Dettagli
Intervallo delle dimensioni	10 – 150 micron
Purezza	Fino al 99,9%
Contenuto di carbonio	<100 ppm
Contenuto di ossigeno	<500 ppm
Forma delle particelle	Sferica, irregolare
Densità apparente	Fino all'80% della densità teorica.
Portata	Fino a 25 s/50 g

• La dimensione della polvere influisce direttamente sulla densità e sulla finitura superficiale delle parti finite. Una polvere più fine produce una densità più elevata e una finitura superficiale migliore.
• L'elevata purezza riduce i problemi di contaminazione durante il consolidamento e migliora le proprietà finali.
• La polvere atomizzata con gas presenta una morfologia sferica liscia, ideale per la fabbricazione additiva. La polvere atomizzata ad acqua presenta una forma irregolare utile per le applicazioni di stampaggio e sinterizzazione.
• La densità apparente indica quanto densamente può essere confezionata la polvere. Densità superiori migliorano il processo di sinterizzazione.
• La portata influisce sulla facilità di gestione della polvere e sull'uniforme riempimento della matrice nel processo di pressatura e sinterizzazione.

Gli attributi della polvere possono essere personalizzati come distribuzione della dimensione delle particelle, forma, densità apparente, ecc in base ai requisiti dell'applicazione.

Metodi di consolidamento per polvere di CuCrZr

La polvere di CuCrZr può essere consolidata in componenti completamente densi utilizzando metodi come:

Metodo di consolidamento	Dettagli
manifattura additiva	Fusione laser selettiva, Fusione a fascio di elettroni
Pressatura e sinterizzazione	Seguito dall'infiltrazione o da un ulteriore trattamento termico
Pressatura isostatica a caldo	Densificazione completa di polvere incapsulata
Estrusione	Fucinatura della polvere mescolata con lubrificanti
Sinterizzazione al plasma di scintille	Densificazione rapida mediante corrente pulsata

I metodi di fabbricazione additiva come la fusione selettiva a laser e la fusione a fascio di elettroni vengono comunemente utilizzati per produrre parti CuCrZr complesse e di forma netta con microstruttura fine direttamente dalla polvere.

Il metodo di pressatura e sinterizzazione è economico per la produzione di alti volumi ma comprende molteplici fasi. Le proprietà finali dipendono dalla temperatura di sinterizzazione, dal tempo, dall'atmosfera ecc.

La pressatura isostatica a caldo applica una pressione elevata che consente la completa densificazione a temperature più basse. Riduce la porosità nei componenti fabbricati in modo additivo e ne migliora la resistenza a fatica.

L'estrusione e la sinterizzazione al plasma a scintilla sono metodi alternativi adatti per geometrie più semplici. Il processo di consolidamento influenza la microstruttura, le proprietà e le prestazioni finali.

Trattamento termico della lega CuCrZr

Un vantaggio chiave della lega CuCrZr è la sua risposta all'indurimento per precipitazione. I trattamenti termici di messa in soluzione e invecchiamento possono alterare in modo significativo la sua resistenza in base ai requisiti:

Trattamento termico	Dettagli
Ricottura della Soluzione	850-980 ¡«C, tempra ad acqua. Scioglie i precipitati, ammorbidisce la lega
Invecchiamento	350-500 ¡«C per 1-4 ore. Controlla la precipitazione e l'indurimento.
Antistress	350°C per 1 ora. Rimuove le sollecitazioni residue.

La ricottura in soluzione dissolve il cromo e lo zirconio nella soluzione solida a cui segue un rapido raffreddamento per formare una soluzione solida sovrasatura. Il successivo trattamento di invecchiamento genera nuovi precipitati fini coerenti con conseguente indurimento da precipitazione.

I tempi e le temperature d'invecchiamento hanno un controllo diretto sulla risposta all'indurimento. Una minore temperatura di invecchiamento e tempi più brevi preservano la conduttività. L'indurimento per precipitazione può triplicare la resistenza rispetto alla condizione di soluzione.

La riduzione dello stress aiuta a ridurre gli stress residui del lavoro a caldo o freddo precedente per ridurre al minimo la distorsione durante la lavorazione.

Confronto della polvere CuCrZr con le alternative

CuCrZr compete in termini di leghe con acciai inossidabili a indurimento per precipitazione, berillio, rame e argento nichelato:

Lega	CuCrZr	17-4PH SS	Be-Cu	Ni-Ag
Forza	Eccellente	Eccellente	Fiera	Bene
Conduttività	Bene	Scarso	Eccellente	Bene
Praticità	Fiera	Bene	Eccellente	Eccellente
Saldabilità	Fiera	Fiera	Eccellente	Bene
Costi	Moderato	Elevato	Elevatissimo	Moderato

• Acciaio inossidabile 17-4 PH?ha una resistenza comparabile ma una conduttività significativamente inferiore a causa del maggiore contenuto di Cr e Ni.
• Rame di berillio?ha un'eccellente conduttività ma minor livello di resistenza . Problemi di costi e tossicità.
• Alpacca?ha una buona resistenza ma temperature di esercizio inferiori. Eccellente formabilità.
• CuCrZr?Offre il miglior equilibrio tra resistenza, conduttività, lavorabilità e costo per numerose applicazioni.

Per la combinazione di resistenza e conduttività, la lega CuCrZr fornisce prestazioni maggiori e costi più ridotti rispetto agli acciai inossidabili con indurimento per precipitazione o alle leghe di rame berillio.

Fornitori di polvere CuCrZr

La polvere di CuCrZr è fornita da produttori di polveri metalliche specializzati. Ecco alcuni dei principali fornitori:

Fornitore	Attributi della polvere
Sandvik	Gamma dimensionale 10-150 Ã×m, Densità apparente fino al 65%, polvere irregolare e sferica
Hoganas	Gamma dimensionale 45-150 Ã×m, Densità apparente fino all'80%, Polvere sferica, elevata purezza
Pometon	Intervalli di dimensioni 10-63 Ã×m, Densità apparente fino al 65%, Polvere sferica e irregolare
Polvere CNPC	Intervallo dimensioni 10-150 Ã×m, Densità apparente fino al 75%, Alta purezza

Sono disponibili diverse categorie di polvere ottimizzate per la produzione additiva, pressatura e sinterizzazione o realizzate su misura per requisiti specifici del cliente.

I fornitori qualificati dispongono di un controllo qualità esteso per la produzione di polvere e forniscono certificati del mulino con prova della composizione del lotto.

Quotazione del Prezzo della Polvere CuCrZr

Come polvere di lega speciale, la polvere CuCrZr è più costosa rispetto alle polveri di materiale standard. Ecco alcuni intervalli tipici di prezzi:

Grado polvere	Dimensione particellare	Fascia di prezzo
CuCrZr per FA	15-45 μm	$100-150 al kg
CuCrZr per stampa e sinterizzazione	45-150 µm	50-100 dollari al kg
CuCrZr ad alta purezza	10-45 pm	180-250 dollari per kg

• La polvere fine al di sotto di 45 micron costa in genere oltre 100 $/kg ed è ideale per la produzione additiva.
• La polvere più grossolana 45-150 micron costa 50-100$/kg e si adatta alla via di stampaggio e sinterizzazione.
• Polvere ad alta purezza (>99,9%) destinata ad applicazioni critiche viene proposta a prezzi premium superiori a 180 $/kg.
• La riduzione dell'ossigeno e del contenuto di carbonio migliorano il consolidamento e le proprietà finali.
• I prezzi variano in base alla quantità, alla gamma di dimensioni, al livello qualitativo della polvere.

È possibile negoziare sconti sul volume da 1 kg a più tonnellate con i fornitori. La polvere ad alta purezza con distribuzione del granulo controllata è soggetta a un prezzo più elevato.

**Polvere CuCrZr: Salute e sicurezza**

Come la maggior parte delle polveri metalliche, la polvere CuCrZr richiede una manipolazione attenta per ridurre al minimo i rischi per la salute e la sicurezza:

Pericolo	Precauzioni	DPI (Dispositivi di Protezione Individuale)
Contatto visivo	Evitare il contatto diretto. Non stropicciare gli occhi dopo l'esposizione. Sciacquare abbondantemente con acqua in caso di contatto.	Occhiali di sicurezza
Contatto con la pelle	Evitare il contatto diretto. Lavare accuratamente le aree interessate con acqua e sapone.	Guanti
Inalazione	Evitare di respirare la polvere di polvere. Garantire la ventilazione adeguata.	Respiratori approvati
Ingestion	Evitate il contatto diretto con la mano e la bocca. Lavarsi le mani dopo aver manipolato il prodotto.	–
Incendio	Utilizzare sabbia asciutta per estinguere gli incendi provocati da polvere metallica. Non utilizzare acqua.	Dispositivi di sicurezza antincendio

• Indossate un DPI: occhialoni protettivi, guanti, maschera quando maneggiate la polvere per ridurre al minimo il contatto.
• Praticare una buona igiene dopo aver lavorato con polvere.
• Evitare l'accumulo di polvere sui ripiani.
• Conservare i contenitori sigillati in un'area fresca, asciutta e lontana da fonti di accensione.

Consultare la SDS per informazioni complete sulla sicurezza. In caso di esposizione che causi irritazione, prendere le misure mediche necessarie. L’adozione di appositi protocolli di sicurezza riduce al minimo i rischi connessi alla manipolazione della polvere di CuCrZr.

Ispezione e prova della polvere CuCrZr

Per garantire elevata qualità e coerenza, la polvere CuCrZr deve essere ispezionata e testata per:

Parametro	Metodo	Specificazione
Composizione chimica	XRF, chimica analitica	Conformità al contenuto specificato di Cu, Cr e Zr
Distribuzione granulometrica	Diffrazione laser, setacciatura	Dimensioni mediane, D10, D90 entro un intervallo specificato
Morphologia delle polveri	Immagini SEM	Forma sferica, satelliti minimi per la polvere AM
Densità apparente	Misuratore di portata a sbarra	Come specificato per applicazione
Portata	Misuratore di portata a sbarra	Come specificato per applicazione
Impurità	ICP, analisi LECO	Contenuto di ossigeno e azoto basso

Controlli di qualità in processo e ispezione finale garantiscono che la polvere corrisponda alle caratteristiche chimiche, fisiche e morfologiche richieste per l'applicazione prevista. Il test di routine dovrebbe essere condotto sia dal produttore che dall'utente della polvere.

FAQ

D. A cosa serve la lega CuCrZr?

La lega CuCrZr è impiegata in applicazioni che richiedono un'elevata resistenza, unita ad una buona conduttività elettrica e termica, come gli elettrodi per saldatura a resistenza, i dissipatori di calore e le molle per alte temperature.

D. Come viene realizzata la polvere di CuCrZr?

A. CuCrZr viene prodotto mediante atomizzazione a gas o atomizzazione ad acqua della lega fusa per creare finissime particelle di polvere sferica o irregolare delle dimensioni ottimali per la produzione additiva o pressatura e sinterizzazione.

D. Quali fattori influiscono sulle proprietà dei componenti in CuCrZr?

A. Le proprietà dipendono dalla composizione, qualità della polvere, metodo e parametri di consolidamento, trattamento termico e microstruttura. La capacità di indurimento per precipitazione del CuCrZr consente anche la personalizzazione della resistenza.

D. Qual è la differenza tra CuCrZr atomizzato a gas e CuCrZr atomizzato ad acqua?

A. La polvere atomizzata a gas ha una morfologia sferica ideale per la lavorazione AM, mentre la polvere atomizzata ad acqua ha una forma irregolare adatta per l'applicazione di pressa e sinterizzazione.

D. La lega CuCrZr necessita di trattamento termico?

A. Sì, i trattamenti termici di ricottura di soluzione e invecchiamento consentono di ottimizzare la resistenza e la conduttività controllando la precipitazione nella microstruttura della lega.

Q. Quanto costa in genere la polvere di CuCrZr?

A. Il costo della polvere CuCrZr varia dai 50 $/kg per il grado di stampaggio e sinterizzazione ai 250 $/kg per la polvere AM ad alta purezza. Frazioni più fini e maggiore purezza comportano un aumento dei costi.