Pó de titânio puro

Visão geral do pó de titânio puro

O pó de titânio é um pó metálico feito de titânio metálico. Ele se caracteriza por sua alta relação resistência-peso, resistência à corrosão e biocompatibilidade. O pó de titânio tem diversas aplicações em setores como o aeroespacial, médico, automotivo e de produtos de consumo.

Este artigo fornece um guia abrangente sobre o pó de titânio. Ele aborda a composição, as propriedades, as aplicações, as especificações, os fornecedores, o manuseio, a inspeção, as comparações, os prós e os contras e as perguntas frequentes sobre o pó de titânio. Os dados quantitativos são apresentados em tabelas de fácil leitura para referência rápida.

Composição do pó de titânio

O pó de titânio pode ser titânio puro ou uma liga que contém titânio como elemento principal. A composição determina as propriedades e as aplicações.

Composição	Detalhes
Titânio puro	Contém titânio >99%. A mais baixa resistência, mas excelente resistência à corrosão.
Ti-6Al-4V	6% de alumínio, 4% de vanádio. Liga de titânio mais comum com alta resistência.
Ti-3Al-2,5V	3% de alumínio, 2,5% de vanádio. Maior ductilidade do que o Ti-6Al-4V.
Ti-6Al-7Nb	Alumínio 6%, nióbio 7%. Maior resistência para aplicações aeroespaciais.
Ti-15Mo-3Nb-3Al-0.2Si	15% de molibdênio, 3% de nióbio, 3% de alumínio, 0,2% de silício. Liga de titânio beta.

O pó de titânio também pode ser misturado com outros pós elementares, como ferro, alumínio ou boro, para criar ligas personalizadas.

Propriedades do pó de titânio

As propriedades exclusivas do titânio o tornam adequado para aplicações exigentes em todos os setores.

Propriedade	Descrição
alta resistência	Possui excelente relação entre resistência e densidade, próxima à dos aços de alta resistência.
Baixa Densidade	Pesa 60% menos do que o aço ou as ligas de níquel.
Resistência à corrosão	Forma um filme estável de óxido de TiO2 para proteção contra a corrosão.
biocompatibilidade	Não tóxico e compatível com os tecidos do corpo humano.
Resistência ao calor	Mantém as propriedades mecânicas até 600¡"C.
Não magnético	Útil para aplicações não magnéticas.
Sem faíscas	Mais seguro para ambientes inflamáveis em comparação com o aço.

As propriedades podem ser ajustadas alterando-se a composição, o tamanho do grão, a porosidade e o método de processamento.

Aplicações do pó de titânio

As propriedades versáteis do pó de titânio permitem aplicações exclusivas nos seguintes setores:

Indústria	APLICATIVOS
Aeroespacial	Componentes de motores, estruturas de aeronaves, veículos espaciais
Médico	Implantes, instrumentos cirúrgicos, dispositivos médicos
Automotivo	Bielas, válvulas, molas, fixadores
Químico	Vasos, trocadores de calor e tubos resistentes à corrosão
Artigos esportivos	Tacos de golfe, raquetes de tênis, bicicletas, capacetes
Manufatura aditiva	Peças impressas em 3D para o setor aeroespacial, automotivo e médico

A biocompatibilidade do titânio o torna ideal para implantes e dispositivos médicos. Sua resistência à corrosão é adequada para aplicações na água do mar. A alta resistência é útil para componentes críticos na indústria aeroespacial.

Especificações do pó de titânio

O pó de titânio está disponível em diferentes faixas de tamanho, formas, níveis de pureza e composição para atender a aplicações específicas.

Parâmetro	Especificações
Tamanhos de partículas	15-45 mícrons, 45-105 mícrons, 105-250 mícrons
Formas das Partículas	Esférica, angular, morfologia mista
Pureza	Grau 1 (99,2% Ti), Grau 2 (99,5% Ti), Grau 4 (99,9% Ti)
Classes de liga	Ti-6Al-4V, Ti-6Al-7Nb, Ti-64, Ti-1023
Método de produção	Atomização de gás, atomização de plasma, hidreto-dehidreto

A distribuição do tamanho das partículas, a morfologia, o teor de oxigênio/nitrogênio e a microestrutura são controlados de acordo com os requisitos da aplicação.

Fornecedores de pó de titânio

O pó de titânio é fornecido pelos principais fabricantes de pó metálico do mundo:

Fornecedor	Localização
AMETEK	Estados Unidos
AP&C	Canadá
TLS Technik	Alemanha
Tekna	Canadá
Metalysis	Reino Unido
Praxair	Estados Unidos
Rio Tinto	Canadá
ATI Powder Metals	Estados Unidos
Grupo de Pós CNPC	China

Os preços do pó de titânio variam de $50/kg a $500/kg com base na pureza, no tamanho da partícula, no método de produção e no volume do pedido. Ligas personalizadas, morfologias especiais de partículas e tolerâncias rigorosas custam mais.

Manuseio e armazenamento de pó de titânio

São necessárias precauções especiais ao manusear o pó de titânio para evitar incêndios, explosões e danos à propriedade:

• Armazene em ambientes frescos, secos e inertes, longe de umidade, faíscas e chamas
• Use recipientes condutores aterrados para evitar o acúmulo de carga estática
• Recomenda-se a ventilação local para controlar a poeira
• Evite o acúmulo de poeira para minimizar o risco de explosão
• Use máscaras contra poeira, óculos de segurança e luvas para evitar inalação e contato com a pele
• Siga as instruções da folha de dados de segurança do material (MSDS) para manuseio seguro

Inspeção e teste de pó de titânio

Os lotes de pó de titânio são testados para garantir que atendam às especificações necessárias do material:

Metodo de Teste	Parâmetro medido
Análise granulométrica	Distribuição de Tamanho de Partícula
Difração a laser	Distribuição do tamanho das partículas, tamanho médio
Microscopia eletrônica de varredura	Morfologia da partícula, microestrutura
Espectroscopia de raios X com dispersão de energia	Composição química
Difração de raios X	Composição da fase
Espectrofotometria	Teor de oxigênio, nitrogênio e hidrogênio
Densidade de Batida	Densidade aparente, fluidez
Picnômetro	Densidade do esqueleto

A amostragem e os testes de acordo com as normas ASTM garantem a qualidade do pó de titânio para aplicações críticas.

Comparação do pó de titânio com as alternativas

O titânio tem vantagens e desvantagens em relação aos materiais substitutos:

	Titânio	Alumínio	Aço inoxidável
Densidade	Baixo	Mais baixo	Maior
Força	Alto	Médio	Alto
Resistência à corrosão	Excelente	Bom	Bom
Resistência à temperatura	Bom	Médio	Melhor
Custo	Alto	Baixo	Médio
Permeabilidade magnética	Baixo	Baixo	Alto
biocompatibilidade	Excelente	Pobre	Bom

O titânio se destaca por sua resistência à corrosão e biocompatibilidade, apesar de seu custo mais elevado. O alumínio e o aço inoxidável podem ser alternativas mais baratas, dependendo dos requisitos da aplicação.

Prós e contras do pó de titânio

Prós	Contras
Alta relação resistência-peso	Caro em comparação com os aços
Resistente à corrosão	Reatividade com oxigênio em altas temperaturas
Não-tóxico e antialérgico	O baixo módulo de elasticidade pode significar retorno elástico na usinagem
Excelente biocompatibilidade	Baixa condutividade térmica
Mantém as propriedades em altas temperaturas	Requer processamento em atmosfera inerte
Ampla gama de possibilidades de ligas	Resistência limitada a altas temperaturas

O pó de titânio permite peças leves e resistentes, mas requer manuseio e processamento controlados. O custo é mais alto do que o das ligas convencionais.

Perguntas frequentes sobre o pó de titânio

Aqui estão as respostas para algumas perguntas comuns sobre o pó de titânio:

P: Para que é usado o pó de titânio?

R: O pó de titânio é utilizado nos setores aeroespacial, médico, automotivo, químico e de artigos esportivos devido à sua alta resistência, baixo peso, resistência à corrosão, resistência ao calor e biocompatibilidade. É comumente usado para peças rotativas críticas em motores de aeronaves, implantes ortopédicos, componentes automotivos, trocadores de calor e peças fabricadas aditivamente.

P: É seguro manusear o pó de titânio?

R: O pó de titânio pode entrar em ignição e explodir quando muito finamente dividido e exposto ao ar. O aterramento adequado, a atmosfera inerte, a ventilação e o equipamento de proteção são essenciais ao manusear o pó de titânio. Ele também não é tóxico e é hipoalergênico em contato com a pele.

P: Qual é a diferença entre o pó de titânio de grau 1 e de grau 5?

R: O pó de titânio de grau 1 tem maior pureza com menor teor de oxigênio e ferro em comparação com o grau 5. O Grau 1 oferece melhor resistência à corrosão, enquanto o Grau 5 oferece maior resistência. O pó de grau 5 seria usado onde a resistência é fundamental, enquanto o grau 1 atende às necessidades de resistência química.

P: O pó de titânio enferruja?

R: O titânio forma uma camada de óxido impermeável e autorreparadora que o protege contra ferrugem e corrosão. Ele apresenta excelente resistência à corrosão na maioria dos ambientes, inclusive em água salgada. Essa propriedade o torna adequado para aplicações marítimas.

P: O pó de titânio é magnético?

R: Não, o pó de titânio não é magnético. Sua permeabilidade magnética relativa é muito próxima de 1, o que o torna útil para aplicações não magnéticas em vez de aços ferríticos.

P: Qual é o custo do pó de titânio?

R: O pó de titânio pode variar de $50/kg a $500/kg, dependendo da pureza, do tamanho da partícula, do método de produção, da morfologia e do volume do pedido. Os graus de alta pureza adequados para uso médico são mais caros. As ligas personalizadas e os formatos especiais de partículas também custam mais.

P: Qual é a diferença entre o pó de titânio atomizado a gás e o pó de hidreto de hidreto?

R: O pó de titânio atomizado a gás tem uma morfologia esférica ideal para a manufatura aditiva, enquanto o pó de hidreto de hidreto tem um formato angular e irregular adequado para prensagem e sinterização. As propriedades do pó, a química da superfície, a microestrutura e o custo são diferentes para os dois métodos de produção.

P: Como o pó de titânio é produzido?

R: Os principais métodos de produção são atomização de gás, atomização de plasma e processo de hidreto-desidreto. A atomização a gás usando argônio ou nitrogênio é um método comum para produzir pó esférico fino para AM. O processo de hidreto gera pó angular para ser pressionado em formas antes da sinterização. A atomização por plasma pode produzir pós esféricos muito finos.

P: Qual é o conteúdo de uma folha de dados de segurança de material (MSDS) de pó de titânio?

R: A MSDS contém informações sobre riscos à saúde, dados de reatividade, dados toxicológicos, precauções de manuseio, informações de armazenamento, procedimentos de derramamento, instruções de combate a incêndios, medidas de primeiros socorros e diretrizes de descarte. É fundamental revisar a MSDS antes de trabalhar com qualquer quantidade de pó de titânio.

P: Quais padrões se aplicam ao pó de titânio?

R: Os principais padrões incluem ASTM B833 para pó de titânio esférico, ASTM B981 para ligas de titânio para metalurgia do pó, ASTM B988 para pó de liga de titânio atomizado a gás e ISO 22068 para manufatura aditiva com ligas de titânio. As especificações abrangem amostragem, testes, análise de tamanho, análise química e garantia de qualidade.