Proszek CPTi

Przegląd proszku CPTi

Proszek CPTi (chemicznie czystego tytanu) to metaliczny proszek tytanowy o wysokiej czystości, używany w różnych zastosowaniach wymagających doskonałej odporności na korozję, wysokiej wytrzymałości, niskiej wagi i biokompatybilności. Oferuje on przewyższenie właściwości w porównaniu do innych gatunków tytanu i proszków ze stopów.

Proszek CPTi jest produkowany przy użyciu procesu rozpylania gazowego w celu uzyskania sferycznego kształtu proszku o minimalnym skażeniu. Ogólnie rzecz biorąc, ma on zakres wielkości cząsteczek od 15 do 150 mikronów. Wysoka czystość i czystość skutkują doskonałą zdolnością do płynięcia, gęstością upakowania i spiekalnością.

Kluczowe właściwości i zalety proszku CPTi zawierają:

Właściwości i charakterystyka proszku CPTi

Właściwości	Szczegóły
Kompozycja	99,5% minimum tytanu. Małe ilości zanieczyszczeń O, C, N, H, Fe
Gęstość	4,5 g/cm³
Płynność	Doskonały dzięki sferycznej morfologii
Spiekalność	Doskonały, osiąga prawie pełną gęstość
Kształt cząstki	W przeważającej mierze sferyczne
Zakres rozmiarów cząstek	15-150 mikronów
Gęstość Nasypowa	2,7-3,2 g/cm³
Czystość	Zawartość Ti do 99,995%
Zanieczyszczenia	Niski zawartość tlenu, azotu, węgla, żelaza
Kolor	Ciemnoszary z metalicznym połyskiem

Kluczowe zalety pyłu CPTi

• Wysoka czystość zwiększa wydajność i biozgodność
• Kulista morfologia sproszkowana zapewnia dobry przepływ i pakowanie
• Szeroko stosowane w produkcji addytywnej, wtryskiwanie metalu
• Odporność na korozję przewyższająca w wielu środowiskach stal nierdzewną
• Wysoki stosunek wytrzymałości do masy
• Nietoksyczny i niealergiczny
• Można stopować, aby zmodyfikować właściwości, takie jak wytrzymałość
• Kosztowne porównując do formowanego tytanu

Proszek CPTi to doskonały wybór do części i produktów wymagających optymalnego połączenia wytrzymałości, małej wagi, odporności na korozję, odporności na zmęczenie i biokompatybilności.

Jest wykorzystywany w różnych zastosowaniach w przemyśle lotniczym, medycznym, samochodowym, chemicznym i konsumenckim.

Skład proszku CPTi i klasy czystości

Skład proszku CPTi ma minimalną zawartość tytanu na poziomie 99,5%. Skrupulatnie kontroluje się poziomy zanieczyszczeń tlenem, azotem, węglem, wodorem i żelazem. Produkowane są również odmiany o wyższym stopniu czystości – nawet do 99,995% Ti.

CPTi Skład Proszku

Element	Waga %
Tytan	min. 99,5%
Tlen	0.08% – 0.40%
Węgiel	0.03% – 0.08%
Azot	0.01% – 0.05%
Wodór	0.005% – 0.015%
Żelazo	0.05% – 0.25%

Te poziomy zanieczyszczeń powodują utrzymanie wysokiej wytrzymałości i odporności na korozję związanej z tytanem. Można również wprowadzić konkretne dodatki stopowe, aby zmodyfikować właściwości takie jak wytrzymałość.

Proszek CPTi jest dostępny w różnych klasach czystości w zależności od potrzeb:

Klasy czystości wg CPTi

Stopień	Czystość	Wielkość cząstek	APLIKACJE
CPTi stopień 1	min. 99,5%	Średni, duży	Ogólne zastosowanie
CPTi stopień 2	99.9%	drobny, średni	Lotnictwo i medycyna
CPTi poziom 3	99.95%	Dobrze	Medyczne, dentystyczne
IV klasa CPTi	99.99%	Ultradrobne	Implanty, zastosowania wysokiej czystości

Wyższa czystość zmniejsza ryzyko toksyczności, poprawia biozgodność w zastosowaniach medycznych. Poprawia również działanie w zastosowaniach w wysokiej temperaturze.

Jednak, wyższa czystość zwiększa koszty. Tak więc, odpowiedni stopień czystości jest wybierany na podstawie wyważonego kompromisu dla zamierzonego zastosowania.

Właściwości fizyczne proszku CPTi

Kluczowe właściwości fizyczne proszku CPTi, które wpływają na jego procesowanie i wydajność:

Właściwości fizyczne proszku CPTi

Właściwości	Wartości
Gęstość	4,5 g/cm³
Temperatura topnienia	1668¡«C
Przewodność cieplna	21,9 W/mK
Opór elektryczny	53,8 om-cm
Moduł Younga	107 GPa
Współczynnik Poissona	0.33
Twardość Mohsa	6
Odporność na utlenianie	Do 590¡«C w powietrzu

• Gęstość jest dość niska w porównaniu do innych metali, zapewniając dużą wytrzymałość w stosunku do wagi
• Temperatura topnienia jest umiarkowanie wysoka, co pozwala na stosowanie w zastosowaniach w podwyższonych temperaturach
• Przewodnictwo cieplne jest niższe niż innych metali jak aluminium czy miedź
• Rezystywność elektryczna jest stosunkowo duża, co sprawia, że jest ona odpowiednia do odpornych na korozję łączników i mocowań.
• Twardość jest podobna do innych stopów tytanu, ale mniejsza niż w przypadku metali o wysokiej twardości
• Wyższy poziom czystości daje większą odporność na utlenianie

Te właściwości sprawiają, że CPTi nadaje się do lekkich części konstrukcyjnych wymagających wysokiej wydajności mechanicznej i odporności na korozję.

Właściwości mechaniczne proszku CPTi

Właściwości mechaniczne określają wytrzymałość, twardość i obrabialność materiału. Ważne właściwości mechaniczne:

Właściwości mechaniczne proszku CPTi

Właściwości	Wartości
Odporność na rozciąganie	420 - 550 MPa would be translated to Polish as: 420 - 550 MPa
Wytrzymałość graniczna	380 – 470 MPa
Wydłużenie	15 – 30%
Twardość	200-240 HV
Wytrzymałość na zmęczenie	200-300 MPa

• Wytrzymałość na rozciąganie i rozciąganie są umiarkowanie wysokie, a wydłużenie jest rozsądne
• Wytrzymałość zmęczeniowa jest doskonała w porównaniu do materiałów konkurencyjnych
• Twardość jest podobna lub nieznacznie niższa niż stopu tytanu
• Właściwości zależą od takich czynników, jak czystość, porowatość, metoda przetwarzania
• Stopowanie przy użyciu Al, V, Mo może znacznie zwiększyć wytrzymałość

Połączenie dobrej wytrzymałości, plastyczności, trwałości zmęczeniowej i twardości zapewnia zrównoważoną wydajność mechaniczną.

Właściwości CPTi odpowiadają lub przewyższają właściwości stali nierdzewnych przy niższej ich gęstości. Oferują one optymalną równowagę pomiędzy wysoką wytrzymałością i umiarkowaną ciągliwością.

Zastosowania CPTi Powder

Proszek CPTi jest stosowany w wielu gałęziach przemysłu dzięki swoim doskonałym właściwościom:

Zastosowania CPTi Powder

Przemysł	Przykłady zastosowań
Astronautyka	Elementy silnika, części kadłuba, elementy złączne
Medical	Implanty, protezy, instrumenty
Motoryzacja	Zawory, korbowody, sprężyny
Chemiczny	Pompy, zawory, zbiorniki, rury
Drukowanie 3D	Komponenty do lotnictwa i medycyny
Metalowa forma wtrysku	Instrumenty stomatologiczne, wyposażenie
Odlewanie precyzyjne	Łopatki turbin, główki kijów golfowych

Niektóre szczególne zastosowania produktów obejmują:

• Implanty ortopedyczne i dentystyczne
• Instrumenty chirurgiczne i bioimplanty
• Lekkie części silnikowe pojazdów, takie jak korbowody
• Rurki i elementy hydrauliczne stosowane w lotnictwie, takie jak tuleje
• Zawory spożywcze/chemiczne, pompy, rurociągi
• Obudowy zegarków, biżuteria
• Towary sportowe jak kije golfowe, ramy rowerowe
• Drukowanie przestrzenne części do zastosowań lotniczych i medycznych

Nieszkodliwe właściwości umożliwiają zastosowanie w produktach, które mają kontakt z żywnością, lekami i płynami ustrojowymi.

Ogólnie rzecz ujmując, sproszkowany CPTi zapewnia najlepszą równowagę właściwości dla lekkich elementów konstrukcyjnych w wielu gałęziach przemysłu.

Specyfikacja proszku CPTi

Normy i specyfikacje przemysłowe są używane do oceny jakości proszku CPTi i do zapewnienia zgodności wydajności:

Standardy proszków CPTi

Standard	Opis
ASTM B348	Norma specyfikacji sproszkowanych tytanu i jego stopów
ASTM F67	Norma standardowa dla prętów z czystego tytanu do implantów chirurgicznych
ISO 5832-2	Materiały tytanowe o stopniu czystości implantacyjnego.

Niniejsze normy określają wymagania dotyczące:

• Skład chemiczny – procento tytanu i poziom zanieczyszczeń
• Właściwości fizyczne, takie jak: rozkład wielkości cząstek, szybkość przepływu, gęstość
• Właściwości mechaniczne, takie jak wytrzymałość na rozciąganie i granica plastyczności
• Metoda produkcji, taka jak atomizacja gazem argonowym.
• Zapewnianie jakości dzięki pobieraniu próbek, testowaniu i kontroli
• Wymagania dotyczące oznakowania i pakowania

Renomowani producenci proszku CPTi wytwarzają materiały zgodnie z normami ASTM i zapewniają certyfikat zgodności z normami dla krytycznych zastosowań.

Rozmiary cząstek proszku CPTi

Proszek CPTi jest produkowany w różnych podziałach granulacji w zależności od metody podania:

Rozmiary cząstek proszku CPTi

Wielkość cząstek	Typowy zakres wymiarów	APLIKACJE
Dobrze	1-25 mikronów	odlewanie precyzyjne, MIM
Średnie	25-45 mikronów	Prasowanie i spiekanie, HIP
Gruby	od 45 do 150 mikronów	Natryskiwanie termiczne i natryskiwanie na zimno

• Drobnoproszkowy proszek gwarantuje wysoką gęstość spiekania i wykończenia powierzchni
• Gruboziarnisty proszek ma lepszą sypkość i jest stosowany w natryskiwaniu cieplnym
• Średni zakres wielkości oferuje zrównoważenie, odpowiednie do metod wytwarzania metodą prasowania i spiekania
• Rozmieszczenie wielkości jest optymalizowane w oparciu o końcowe właściwości części
• Kulista morfologia utrzymuje się na wszystkich zakresach wielkości

Kontrolowanie rozmiaru i morfologii cząstek jest bardzo ważne do uzyskania wysokiej gęstości upakowania proszku i jakości spiekanej części.

Gęstość pozorna proszku CPTi

Pozorna gęstość lub gęstość stukowa wskazuje na gęstość upakowania proszku:

Gęstość pozorna proszku CPTi

Gęstość Nasypowa	Charakterystica
2,7–3,0 g/cm³	Metal CPTi czysty
3,0 - 3,2 g/cm3	Stop stopowy CPTi
Gęstość prawdziwa może wynosić do 50%	Z powodu pustych przestrzeni pomiędzy cząsteczkami

• Większa gęstość pozorna poprawia przepływ i ściśliwość proszku
• Elementy stopowe takie jak aluminium (Al) i wanad (V) zwiększają gęstość cząstek
• Zoptymalizowanym proszkiem można uzyskać oszczędności nawet do 60%
• Wysoka gęstość pozorna skraca czas cyklu prasowania i poprawia jakość części

Maksymalizacja gęstości pozornej umożliwia wydajne prasowanie i spiekanie proszków do pełnej gęstości. Poprawia wydajność wytwarzania.

Metody produkcji proszku CPTi

Proszek CPTi jest wytwarzany na skalę przemysłową w procesie atomizacji gazowej z wykorzystaniem wysoko czystych prętów / sztab tytanowych:

Produkcja proszku CPTi

Metoda	Szczegóły
Atomizacja gazu	Wysokociśnieniowy gaz argonowy rozprasza gorący strumień Ti na drobne kropelki, które twardnieją w kulisty proszek
Topielnie łukowe w próżni	Wysokiej czystości zapas Ti jest rafinowany w celu zredukowania zanieczyszczeń gazowych, takich jak O, N, H
Wielokrotne stapianie	Zapewnia chemiczna jednorodność surowca
Sitaniem	Klasyfikuje proszek na różne rozkłady wielkości cząstek
Mieszanie	Proszki o różnych wielkościach drobin są mieszane w zoptymalizowanych proporcjach

• Atomizacja gazowa umożliwia dużą skalę produkcji proszku CPTi w postaci kulek
• Wieloetapowy proces daje czysty proszek o kontrolowanej wielkości i morfologii
• Argon zapobiega zanieczyszczeniu podczas atomizacji
• Post-proces wytwarza niestandardowe sorty proszku do zastosowań klienta

Wysoce zautomatyzowane urządzenia umożliwiają wydajną produkcję proszku CPTi z dokładną kontrolą wszystkich atrybutów, takich jak czystość, rozkład wielkości cząstek, morfologia i gęstość pozorna.

Ceny proszku CPTi

Ceny proszku CPTi zależą od różnych czynników:

Ceny proszku CPTi

Czynnik	Wpływ
Czystość	Wzrost cen za wyższą czystość
Wielkość cząstek	Ultra drobny proszek jest droższy
Ilość	Niższe ceny w przypadku masowych zamówień
Metoda produkcji	Kilkakrotne przetapianie zwiększa koszty
Opakowanie	Butle wypełnione argonem są droższe
Testowanie/certyfikacja	Dodatkowy koszt za bardziej rygorystyczne testy
Czas realizacji	Szybsza dostawa zwiększa cenę

Orientacyjna cena dla proszku o średniej wielkości granulacji:

• CPTi Grade 1: od 50 do 100 $ za kg
• CPTi II stopnia: 100-150 USD za kg
• Klasa CPTi 3: $150–$300 za kg
• CPTi stopień 4: 300 USD+ za kg

Obniżone ceny są zwykle dla zamówień hurtowych przekraczających kilkaset kilogramów.

Dostawcy proszków CPTi

Popularnymi dostawcami proszku CPTi są:

Dostawcy proszków CPTi

Firma	Lokalizacja
Zaawansowane proszki i powłoki	USA
Atlantic Equipment Engineers	USA
Reading Alloys, Inc.	USA
TLS Technik GmbH & Co.	Niemcy
AP&C	Kanada
Xi'an Saite Metal Materials	Chiny

Czynniki, które należy wziąć pod uwagę przy wyborze dostawcy:

• opcje jakości proszkowej
• średnie przedziały wielkości cząstek
• mocy produkcyjne
• morfologia proszku i konsystencja
• możliwości pakowania
• czas realizacji zlecenia i dostawa
• cennik
• zgodność z normami ASTM
• procesów kontroli i testów
• zapewnienie i kontrola jakości

CPTi Obsługa i bezpieczeństwo proszków

Należy stosować bezpieczne zasady obchodzenia się z proszkami:

Przechowywanie proszku CPTi

Rekomendacja	Powód
Nie wdychaj	Ze względu na niewielkie rozmiary cząsteczek
Używaj masek ochronnych	Nie wdychaj/nie połykaj
Postępowanie w przypadku wycieku na wentylowanych obszarach	Zmniejszenie unoszenia się proszku w powietrzu
W dużych akcjach stosuj kombinezony hazmat	Minimalizuj kontakt ze skórą
Upewnij się, że w pobliżu nie ma źródeł zapłonu	Proszek może ulegać spaleniu w atmosferze tlenowej
Stosuj się do protokołów antystatycznych	Zapobieganie przypadkowemu zaprószeniu ognia z powodu nagromadzenia ładunku statycznego
Używaj narzędzi nieiskrzących	Unika się możliwości zapłonu podczas transportu
Przechowywać szczelnie zamknięte pojemniki w chłodnym i suchym miejscu	Prevents moisture pickup and reactivity

Chociaż proszek CPTi jest stosunkowo obojętny w porównaniu z reaktywnymi proszkami metalowymi, należy przestrzegać następujących środków ostrożności, aby zmniejszyć ryzyko zagrożenia bezpieczeństwa i pożaru.

CPTi — Badanie i testowanie proszków

Testy jakościowe zapewniają, że puder CPTi spełnia wymagania specyfikacji materiału:

Testy proszkowania CPTi

Test	Szczegóły
Analiza chemiczna	Spektroskopia ICP weryfikuje skład pierwiastkowy
Rozpiętość wielkości cząsteczek	Analiza sitowa określa rozkład wielkości
Gęstość Nasypowa	Mierzone zgodnie ze standardem ASTM B212
Morfologia proszku	Mikroskopia skaningowa (SEM) weryfikuje kulisty kształt
Szybkość przepływu	Czas przesypywania się stałej ilości proszku przez określony lejek
Gęstość usypu	Gęstość mierzona po mechanicznym wstrząsaniu próbką proszku
Śśliwość	Monitorowanie zmiany gęstości złoża proszkowego w trakcie kompresji

Surowe protokoły badań gwarantują niezawodną i stałą wysoką sprawność proszku CPTi do zastosowań krytycznych.

Przechowywanie i reaktywność proszku CPTi

Proszek CPTi ma średnią reaktywność:

Przechowywanie proszku CPTi

Czynnik	Efekt
Powietrze, tlen	Umiarkowane ryzyko utleniania powyżej 500¡«C
Wilgotność	Niska szybkość korozji w temperaturze pokojowej
Węglowodory	Ryzyko pożaru, jeśli pozwoli się na zanieczyszczenie proszku.
Kwasy, zasady	Niska szybkość korozji w roztworach obojętnych
Rozpuszczalniki organiczne	Pewne wchłanianie i odbarwienie po zanurzeniu
Podwyższona temperatura	Zwiększona reaktywność z tlenem i azotem

Rekomendacje:

• Przechowywać w hermetycznych pojemnikach wypełnionych obojętnym gazem
• Trzymać w temperaturze poniżej 30¡«C.
• Otwieraj pojemniki tylko w suchych, kontrolowanych warunkach
• Ogranicz kontakt z kwasami utleniającymi oraz chlorowcowodórkami

Przy odpowiednich środkach ostrożności w czasie przechowywania i przeładunku proszek CPTi wykazuje doskonałą stabilność i niską reaktywność.

Porównanie z proszkiem ze stopu Ti-6Al-4V

Ti-6Al-4V jest popularnym proszkowo-metalurgicznym stopem tytanu alfa-beta. Porównanie z CPTi:

Porównywanie sproszkowanych materiałów CPTi i Ti-6Al-4V

Parametr	Proszek CPTi	Proszę bardzo: Proszek Ti-6Al-4V
Gęstość	4,5 g/cm³	4,42 g/cm³
Odporność na rozciąganie	420 - 550 MPa would be translated to Polish as: 420 - 550 MPa	950 – 1050 MPa
Kowalność	15 – 30%	10 – 18%
Wytrzymałość na zmęczenie	200-300 MPa	500 – 600 MPa
Odporność przeciwkorozyjna	Wyśmienicie	Średnia
Odporność na utlenianie	Wyśmienicie	Dobrze
Koszt	Niski	Średnia
Toksyczność	Brak	Niski
Zastosowania	Zastosowania w niskiej temperaturze, protezy	Komponenty lotnicze, części samochodowe

• CPTi zapewnia lepszą ciągliwość i odporność na utlenianie
• Ti-6Al-4V jest mocniejszy i ma większa wytrzymałość zmęczeniową.
• CPTi ma lepszą biozgodność i odporność na korozję
• Ti-6Al-4V zapewnia wyższy stosunek wytrzymałość/waga
• CPTi jest bardziej ekonomiczne, podczas gdy Ti-6Al-4V zapewnia większą wydajność

Zalety i wady oleju w proszku CPTi

Zalety proszku CPTi:

• Doskonała odporność na korozję
• Wysoki stosunek wytrzymałości do masy
• Dobra ciągliwość i odporność pękania
• Nietoksyczne i biozgodne
• Niemagnetyczna i termicznie stabilna
• Ekonomiczny w porównaniu do stopów tytanu
• Można stopować w celu udoskonalenia właściwości
• Odpowiednie dla szerokiej gamy aplikacji w różnych branżach

Ograniczenia proszku CPTi:

• W miarę drogi w porównaniu z żelazem/proszkami stalowymi
• Mniejsza wytrzymałość niż w przypadku stopów tytanu
• Umiarkowana odporność na utlenianie w podwyższonych temperaturach
• Wymaga ochronnych atmosfer podczas obróbki
• podatny na zatarcie i zacieranie w kontakcie ślizgowym
• Trudniejsze w obróbce w porównaniu do stali i stopów aluminium

Najczęściej zadawane pytania dotyczące proszku CPTi

Q: Jakie są główne zalety proszku CPTi?

A: Najważniejsze zalety to przede wszystkim wysoka wytrzymałość, niska gęstość, doskonała odporność korozyjna, biozgodność, stabilność termiczna oraz opłacalność.

Q: Jakie są typowe zastosowania proszku CPTi?

A: Główne zastosowania dotyczą implantów ortopedycznych, implantów stomatologicznych, komponentów lotniczych i kosmicznych, części samochodowych, sprzętu sportowego, biżuterii, urządzeń chemicznych i sprzętu medycznego.

P: Czym różnią się poszczególne gatunki proszków CPTi?

A: Odmiany proszku o wyższej czystości (stopień 3 i 4) są używane do implantów medycznych i zastosowań o wysokiej wydajności. Niższe stopnie mają odpowiednie właściwości przy niższym koszcie w zastosowaniach przemysłowych.