Порошок CPTi

Обзор порошка CPTi

Порошок CPTi (химически чистый титан) — это порошок металлического титана высокой чистоты, который используется в различных областях применения, где требуются отличная коррозионная стойкость, высокая прочность, малый вес и биосовместимость. Он обладает превосходными свойствами по сравнению с другими сортами титана и порошками сплавов.

Порошок CPTi производится методом газовой атомизации с получением сферической морфологии порошка с минимальным загрязнением. Его размер частиц обычно составляет 15-150 микрон. Высокая чистота и отсутствие загрязнений обеспечивают отличную сыпучесть, плотность упаковки и способность к спеканию.

Некоторые важные характеристики и преимущества CPTI-порошка:

Свойства и характеристики порошка CPTi

Свойства	подробности
Состав	Титан минимум 99,5%. Низкое содержание примесей O, C, N, H, Fe
Плотность	4,5 г/см3
Текучесть	Отлично благодаря сферической морфологии
Спекаемость	Превосходно, достигает почти полной плотности
Форма частиц	Преимущественно сферическая форма
Диапазон размеров частиц	15-150 микрон
Кажущаяся плотность	2.7-3.2 грамм на кубический сантиметр
Чистота	Содержание Ti до 99,995%
Не примеси	Малый кислород, азот, соединения углерода, железо
Цвет	Тёмно-серый с металлическим блеском

Основные преимущества порошка CPTi

• Высокая чистота повышает производительность и биосовместимость
• Сферическая морфология порошка обеспечивает хороший поток и упаковку
• Широко используется для аддитивного производства, литья металла под давлением
• Коррозионная стойкость, превосходящая нержавеющую сталь во многих средах
• Высокое отношение прочности к массе
• Нетоксичный и гипоаллергенный
• Может легироваться для изменения свойств, таких как прочность
• Выгоднее по сравнению с ковкой титана

Порошок CPTi является отличным выбором для деталей и продукции, требующей оптимального сочетания прочности, малого веса, коррозионной стойкости, усталостной прочности и биосовместимости.

Используется в различных сферах промышленности, в том числе аэрокосмической, медицинской, автомобильной, химической и потребительской.

Состав порошковых материалов и классы их чистоты

Состав порошка СРТi содержит как минимум 99,5% титана. Уровни примесей кислорода, азота, углерода, водорода и железа тщательно контролируются. Также производятся более чистые сорта титана с содержанием до 99,995%.

Состав порошка CPTi

Элемент	Весовые %
Титан	99,5% мин
Кислород	0.08% – 0.40%
Углерода	0.03% – 0.08%
Азот	0.01% – 0.05%
Водород	0.005% – 0.015%
Железо	0.05% – 0.25%

Эти уровни примесей приводят к сохранению высокой прочности и коррозионной стойкости, связанных с титановым металлом. Также могут быть сделаны конкретные добавки сплавов для изменения свойств, таких как прочность.

Порошок CPTi доступен в различных степенях чистоты в зависимости от требований:

CPTi Степени чистоты

Класс	Чистота	Размер частиц	ПРИМЕНЕНИЯ
CPTi 1-й уровень	99,5% мин	Средний, большой	Общее использование
Класс 2 CPTi	99.9%	Тонкий, средний	Авиакосмическая, медицинская
CPTi, уровень 3	99.95%	Штраф	Медицинские, стоматологические
CPTi уровень 4	99.99%	Сверхтонкий	Импланты, применение высокой чистоты

Более высокая чистота снижает риск токсичности и повышает биосовместимость для медицинского использования. Это также повышает производительность при применении в условиях высоких температур.

Однако, более высокая чистота приводит к увеличению стоимости. Таким образом, для конкретной области применения выбирается подходящая марка на основе сбалансированного компромисса.

Физические свойства порошка CPTi

Ключевые физические свойства порошка CPTi, влияющие на его обработку и характеристики:

Физические свойства порошка CPTi

Свойства	Ценности
Плотность	4,5 г/см3
Температура плавления	1668«C
Теплопроводность	21,9 Вт/(м·К)
Удельное электрическое сопротивление	53,8 Ом⋅см
Модуль Юнга	107 ГПа
Коэффициент Пуассона	0.33
Шкала твёрдости по Моосу	6
Коррозийная устойчивость	До 590¡«C в воздухе

• Плотность довольно низкая по сравнению с другими металлами, что обеспечивает высокую прочность-вес отношение
• Точка плавления достаточно высока, что позволяет использовать материал в условиях повышенных температур
• Теплопроводность ниже, чем у других металлов, таких как алюминий или медь
• Электрическое сопротивление относительно высокое, что делает его подходящим для коррозионностойких крепежных деталей и соединителей
• Твердость подобна другим титановым сплавам, но ниже, чем у металлов высокой твердости
• Устойчивость к окислению с улучшением уровня чистоты

Эти свойства делают CPTi пригодным для легких структурных частей, требующих высоких механических характеристик и коррозионной стойкости.

Механические свойства порошка CPTi

Механические свойства отображают прочность, твердость и пластичность материала. Важнейшие механические свойства:

Механические свойства порошка CPTi

Свойства	Ценности
Прочность на растяжение	420 – 550 МПа
Предел текучести	380–470 МПа
Удлинение	15 – 30%
Твердость	200-240 В
Усталостная прочность	200–300 МПа

• Пределы прочности при растяжении и текучести умеренно высоки, в то время как удлинение приемлемо
• Усталостная прочность является превосходной по сравнению с другими конкурирующими материалами
• Жесткость близка или немного ниже жесткости титановых сплавов
• Свойства зависят от таких факторов, как чистота, пористость и метод обработки.
• Легирование элементами типа Al, V, Mo может существенно увеличить прочность

Сочетание хорошей прочности, пластичности, долговечности и твердости обеспечивает сбалансированные механические характеристики.

CPTi соответствует или превосходит свойства нержавеющих сталей при меньшей плотности. Он предлагает оптимальный компромисс между высокой прочностью и умеренной пластичностью.

Применение порошка CPTi

Порошок CPTi используется в нескольких отраслях благодаря своим превосходным свойствам:

Применение порошка CPTi

Промышленность	Примеры заявок
Аэрокосмическая отрасль	Компоненты двигателя, части планера, крепёж
Медицинский	Импланты, протезы, инструменты
Автомобильный	Клапаны, шатуны, пружины
Химический	Насосы, клапаны, резервуары, трубы
3D-печать	Детали для аэрокосмической и медицинской техники
Литье с впрыскиванием металла	Зубоврачебные приборы, аппаратные средства
Литье по выплавляемым моделям	Лопатки турбины, головки клюшек для гольфа

Примеры областей применения конкретных продуктов:

• Ортопедические и стоматологические имплантаты
• Хирургические инструменты и биоимпланты
• Легковесные детали двигателей автомобилей, такие как шатуны
• Аэрокосмические гидролинии и компоненты, такие как втулки
• Клапаны, насосы, трубы для пищевой/химической промышленности
• Корпуса часов, ювелирные изделия
• Спортивные товары, такие как клюшки для гольфа, рамы велосипедов
• Аддитивное производство аэрокосмических и медицинских деталей

Низкий уровень токсичности позволяет использовать в пищевых продуктах, фармацевтике и биологических жидкостях.

В целом порошок CPTi обеспечивает оптимальный баланс свойств для легких конструктивных элементов в различных отраслях промышленности.

Характеристики порошка CPTi

Промышленные спецификации и стандарты используются для оценки качества порошка CPTi и обеспечения постоянства производительности:

Стандарты порошка CPTi

Стандартный	Описание
ASTM B348	Стандартная спецификация для титана и порошков титанового сплава
ASTM F67	Стандартная спецификация для нелегированных титановых стержней для хирургических имплантатов
ISO 5832-2	Материалы из титана высокой прочности для имплантации

Эти стандарты определяют требования для:

• Химический состав — процент титана и уровень примесей
• Физические свойства, такие как распределение размера частиц, скорость потока, плотность
• Механические свойства, такие как прочность на разрыв и предел текучести
• Способ производства типа распыления аргоновым газом
• Обеспечение качества с помощью выборки, испытания и осмотра
• Требования к упаковке и идентификации

Авторитетные производители порошка CPTi производят материал в соответствии со стандартами ASTM и предоставляют сертификаты соответствия для критических применений.

Размер частиц порошка CPTi

Порошок CPTi производится с различной степенью распределения размера частиц на основе метода нанесения:

Размер частиц порошка CPTi

Размер частиц	Типичный диапазон размеров	ПРИМЕНЕНИЯ
Штраф	1–25 микрон	Литье по выплавляемым моделям, Металло-инжекционное литье
Средний	25-45 микрон	Прессование и спекание, HIP
Грубый/непристойный	45–150 микрон	Напыление в горячем и холодном состоянии

• Тонкий порошок обеспечивает высокую плотность спекания и обработку поверхности
• Крупнозернистый порошок обладает лучшей текучестью и используется для термического напыления
• Средневместительный диапазон предлагает баланс, подходящий для прессования и спекания
• Распределение размеров оптимизировано на основе требуемых конечных свойств детали
• Сферическая морфология сохраняется по всем диапазонам размеров

Управление распределением размера частиц и морфологии имеет решающее значение для достижения высокой плотности упаковки порошка и качества спеченного изделия.

Кажущаяся плотность порошка CPTi

Кажущаяся плотность или плотность постукивания указывает на плотность упаковки порошка:

Кажущаяся плотность порошка CPTi

Кажущаяся плотность	Характеристики
2.7–3,0 г/см³	Чистый порошок СРТi
3.0 – 3.2 г/cc	Легированный порошок CРTi
До 50% от истинной плотности	Из-за пустот между частицами

• Более высокая кажущаяся плотность улучшает течение и сжимаемость порошка
• Легирующие элементы, такие как Al, V, увеличивают плотность частиц
• Значения до 60% возможны с оптимизированным порошком
• Высокая кажущаяся плотность сокращает время цикла прессования и повышает качество деталей

Максимальная кажущаяся плотность обеспечивает эффективное прессование и спекание порошка до высокой плотности. Это повышает производительность производства.

Методы производства порошка CPTi

Порошок CPTi производится коммерчески с использованием процесса газовой атомизации с применением высокочистых стержней/прутков из титана.

Изготовление порошка CPTi

Метод	подробности
Газовая атомизация	Высокоагрессивный аргоновый газ разлагает расплавленный титан на отдельные капли, которые затем твердеют, становясь сферическим порошком
Вакуумно-дуговая плавка	Высокочистый титановый входной материал очищается для снижения количества газообразных примесей, таких как O, N, H
Многократное плавление	Обеспечивает химическая однородность сырья.
Просеивание	Классифицирует порошок по различным распределениям размера частиц
Смешивание	Порошки с различными размерами частиц смешиваются в оптимизированных соотношениях

• Газовая атомизация позволяет крупномасштабно производить порошок CPTi сферической формы
• Множественные шаги дают высокой чистоты порошок с контролируемым размером и морфологией
• Аргоновый газ предотвращает загрязнение во время распыления
• Пост-обработке обеспечивает индивидуальные классы порошков для клиентов

Высокоавтоматизированное оборудование позволяет обеспечить эффективное производство порошка CPTi с точным контролем всех характеристик, таких как чистота, распределение размера частиц, морфология и насыпная плотность.

Ценообразование на порошок CPTi

Стоимость порошка CPTi зависит от различных факторов:

Ценообразование на порошок CPTi

Фактор	Резонанс
Чистота	Рост цен на более высокую степень очистки
Размер частиц	Сверхтонкий порошок более дорогой
Количество	Для оптовых заказов действуют скидки
Метод производства	Многократные переплавки увеличивают стоимость
Упаковка	Цилиндры с наполнителем аргоном стоят дороже
Тестирование/сертификация	Дополнительная цена за более тщательное тестирование
Срок выполнения	Более быстрая доставка повышает цену

Ориентировочные цены на порошок со средней величиной частиц:

• CPTi сорта 1: $50-$100 за кг
• CPTi 2-го сорта 100-150 долл./кг
• CPTi Grade 3: от 150 до 300 долларов за кг
• Grade 4 CPTi: более $300 за кг

Снижение цен обычно происходит при оптовых заказах, превышающих несколько сотен кг.

Поставщики порошка CPTi

Популярными поставщиками порошка СРTi являются:

Поставщики порошка CPTi

Компания	Местоположение
Современные покрытия и порошковые материалы	США
Atlantic Equipment Engineers	США
Reading Alloys, Inc.	США
TLS Technik GmbH & Co.	Германия
AP&C	Канада
Xi’an Saite Metal Materials	Китай

Факторы, которые следует учитывать при выборе поставщика:

• варианты качества порошка
• средние диапазоны размера частиц
• производственная мощность
• морфология порошка и консистенция
• варианты упаковки
• время выполнения заказа и доставки
• ценообразование
• в соответствии со стандартами ASTM
• процессы осмотра и тестирования
• Обеспечение и контроль качества

CPTi: Порошковая обработка и меры обеспечения безопасности

Следует придерживаться безопасного обращения с порошком:

Обработка порошка CPTi

Рекомендация	Причина
Избегать вдыхания	Благодаря небольшому размеру частиц
Использовать защитные маски	Предотвратить попадание через нос/рот
Обрабатывайте вещества в хорошо проветриваемом помещении	Уменьшение циркуляции летучего порошка
Используйте костюмы химзащиты при штатных операциях	Избегайте контакта с кожей
Убедитесь, что рядом нет источников воспламенения	Порошок может гореть в кислородной атмосфере
Выполнять антистатические протоколы	Предотвратить случайный пожар из-за накопления статического заряда
Используйте искробезопасные инструменты	Исключает возможность возгорания в процессе обращения
Хранить плотно закрытые контейнеры в прохладном, сухом месте.	Препятствует попаданию и вступлению во взаимодействие с влагой

Хотя порошок СРTi относительно инертный по сравнению с порошками реактивных металлов, необходимо соблюдать следующие меры предосторожности, чтобы снизить риски, связанные с безопасностью и пожаром.

Инспекция и тестирование порошка СРТi

Контроль качества гарантирует, что порошок CPTi соответствует требуемым техническим характеристикам

Тестирование порошковых материалов от CPTi

Тест	подробности
Анализ химии	ICP-спектроскопия позволяет проверить элементный состав
Распределение размера частиц	Анализ сит определяет распределение по размеру
Кажущаяся плотность	Согласно стандарту ASTM B212
Морфология порошка	Сканирующая электронная микроскопия подтверждает сферическую форму
Расход	Время, необходимое для протекания фиксированного количества порошка через определенное сопло
Плотность при утрамбовке	Плотность, измеренная после механического постукивания по образцу порошка
Сжимаемость	Мониторинг изменения плотности порошкового слоя при сжатии

Жесткий протокол испытаний гарантирует надежную и стабильно высокую производительность порошка CPTi для критически важных приложений.

Хранение и реакционная способность порошка CPTi

Порошок CPTi характеризуется умеренной реакционной активностью.

Хранение порошка CPTi

Фактор	Эффект
Воздух, кислород	Умеренный риск окисления выше 500 "¡«C
Увлажнение	Низкая скорость коррозии при комнатной температуре
Углеводороды	Риск возгорания, если позволить порошку загрязниться.
Кислоты, основания	Низкие скорости коррозии в нейтральных растворах
Органические растворители	Частичная впитываемость и изменение цвета при погружении
Повышенные температуры	Повышенная реактивность с кислородом и азотом

Рекомендации:

• Храните в герметичных контейнерах, заполненных инертным газом.
• Хранить при температуре ниже 30¡«C
• Открывайте контейнеры только в сухих и контролируемых с точки зрения среды местах
• Избегайте контакта с окисляющими кислотами и хлорированными углеводородами

При правильном хранении и работе порошок CPTi показывает отличную стабильность и низкую реактивность.

Сравнение со сплавом Ti-6Al-4V

Ti-6Al-4V — это популярный порошок альфа-бета титанового сплава. Сравнение с CPTi:

CPTi против порошка Ti-6Al-4V

Параметр	Порошок CPTi	Порошок Ti-6Al-4V
Плотность	4,5 г/см3	4,42 г/см3
Прочность на растяжение	420 – 550 МПа	950 – 1050 МПа
Пластичность	15 – 30%	10 – 18%
Усталостная прочность	200—300 МПа	500–600 МПа
Коррозионная стойкость	Отличный	Умеренный
Коррозийная устойчивость	Отличный	Хорошо
Цена	Низкий	Умеренный
Токсичность	Ни один	Низкий
Использование	Низкотемпературные приложения, протезирование	Аэрокосмические компоненты, детали для автомобилей

• CPTi обеспечивает улучшенную пластичность и стойкость к окислению
• Ti-6Al-4V является более прочным с более высокой прочностью на усталость
• CPTi обладает лучшей биосовместимостью и коррозионной стойкостью
• Ti-6Al-4V обеспечивает более высокий коэффициент прочности к весу
• CPTi является более рентабельным, в то время как Ti-6Al-4V обеспечивает более высокую производительность

За и против порошков CPTi

Преимущества порошка CPTi:

• Отличная коррозионная стойкость
• Высокое отношение прочности к массе
• Хорошая пластичность и вязкость разрушения
• Нетоксичный и биосовместимый
• Амагнитный и термостабильный
• Экономически эффективный по сравнению с титановыми сплавами
• Можно сплавлять для усиления свойств
• Подходит для различных применений в отраслях

Ограничения порошка CPTi:

• Относительно дорого по сравнению с железными/стальными порошками
• Более низкая прочность, чем у титановых сплавов
• Умеренная устойчивость к высокотемпературному окислению
• Требуется защитная атмосфера в процессе обработки
• Подверженность задиранию и заеданию при скользящем контакте
• Труднее обрабатывать, по сравнению со сталью и алюминиевыми сплавами

Часто задаваемые вопросы о порошке CPTi

В: Каковы основные преимущества порошка CPTi?

A: Главные преимущества: высокая прочность, низкая плотность, отличная коррозиестойкость, биосовместимость, термическая стабильность и экономическая эффективность.

Q: Каковы типичные применения порошка CPTi?

А: Основные сферы применения: ортопедические и стоматологические имплантаты, аэрокосмические компоненты, автомобильные запчасти, спортивные товары, ювелирные изделия, химическое оборудование и медицинские приборы.

В: Каковы различия между различными сортами порошка CPTi?

А. Порошки более высокой чистоты (3-й и 4-й марки) используются для медицинских имплантатов и в высокопроизводительных применениях. Марки более низкой чистоты обеспечивают достаточные свойства при меньшей цене для применения в промышленности.