CPTi Powder

Tổng quan về CPTi Powder

Bột CPTi (titan nguyên chất) là bột kim loại titan có độ tinh khiết cao được sử dụng trong nhiều ứng dụng đòi hỏi khả năng chống ăn mòn tuyệt vời, độ bền cao, trọng lượng nhẹ và khả năng tương thích sinh học. Nó cung cấp các đặc tính vượt trội so với các loại titan và bột hợp kim titan khác.

Bột CPTi được sản xuất theo quy trình nguyên tử hóa khí để đạt được hình dạng bột hình cầu với độ nhiễm bẩn ở mức tối thiểu. Bột thường có kích thước hạt từ 15-150 micron. Độ tinh khiết và độ sạch cao dẫn đến khả năng chảy, mật độ đóng gói và khả năng thiêu kết tuyệt vời.

Một số tính chất và lợi thế chính của bột CPTi bao gồm:

Đặc tính và tính chất của bột CPTi

thuộc tính	Chi tiết
Sáng tác	99,5% titan tối thiểu. Ít tạp chất O, C, N, H, Fe
Mật độ	4.5 g/cc
Khả năng chảy	Tuyệt vời do hình thái hình cầu
Khả năng thiêu kết	Tuyệt vời, đạt gần mật độ đầy đủ
Hình dạng hạt	Xấp xỉ hình cầu
Phạm vi kích thước của các hạt	15-150 micron
Mật độ biểu kiến	2,7-3,2 g/cc
Sạch sẽ	Độ tinh khiết Ti lên tới 99,995%
Tạp chất	Oxy thấp, nitơ, carbon, sắt
Màu sắc	Màu xám tối với ánh kim loại

Những Ưu Điểm Chính của CPTi dạng bột

• Độ tinh khiết cao cải thiện hiệu suất và khả năng tương thích sinh học
• Hình thái bột hình cầu cung cấp dòng chảy và mật độ tốt
• Được sử dụng rộng rãi trong sản xuất bồi đắp, đúc phun kim loại
• Khả năng chống ăn mòn vượt trội hơn thép không gỉ trong nhiều môi trường
• Tỷ lệ độ bền/trọng lượng cao
• Không độc hại và không gây dị ứng
• Có thể hợp kim hóa để thay đổi các tính chất như độ bền
• Tiết kiệm chi phí hơn so với titan rèn

Bột CPTi là một sự lựa chọn tuyệt vời đối với những bộ phận và sản phẩm đòi hỏi sự kết hợp tối ưu của độ bền, trọng lượng nhẹ, khả năng chống ăn mòn, khả năng chịu mệt mỏi và khả năng tương thích sinh học.

Được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau trong ngành hàng không vũ trụ, y tế, ô tô, hóa chất và tiêu dùng.

Bột CPTi Thành phần và Độ tinh khiết

Bột CPTi có hàm lượng titan ít nhất là 99,5%. Nồng độ tạp chất của oxy, nitơ, cacbon, hydro và sắt được kiểm soát cẩn thận. Các loại bột có độ tinh khiết cao hơn với hàm lượng Ti lên đến 99,995% cũng được sản xuất.

Thành phần bột CPTi

Nguyên tố	Tỉ trọng
Titan	Tối thiểu 99,5%
Oxy	0.08% – 0.40%
Carbon	0.03% – 0.08%
Nitơ	0.01% – 0.05%
Hiđrô	0.005% – 0.015%
Sắt	0.05% – 0.25%

Mức độ tạp chất này cho phép giữ lại độ bền cao và khả năng chống ăn mòn liên quan đến kim loại titan. Cũng có thể bổ sung hợp kim cụ thể để điều chỉnh các tính chất như độ bền.

Bột CPTi được cung cấp dưới dạng các loại độ tinh khiết khác nhau tùy theo yêu cầu:

Các mức độ tinh khiết của CPTi

Lớp	Sạch sẽ	Kích thước hạt	ỨNG DỤNG
CPTi Cấp 1	Tối thiểu 99,5%	Vừa, lớn	Sử dụng chung
CPTi Band 2	99.9%	Tốt, vừa phải	Hàng không vũ trụ, y tế
Điểm CPTi Lớp 3	99.95%	Tốt	Y tế, nha khoa
CPTi Lớp 4	99.99%	Siêu mịn	Cấy ghép, sử dụng tinh khiết cao

Độ tinh khiết cao hơn giúp giảm nguy cơ độc hại, tăng khả năng tương thích sinh học khi sử dụng trong y tế. Nó cũng cải thiện hiệu suất trong các ứng dụng nhiệt độ cao.

Tuy nhiên, độ tinh khiết cao hơn sẽ làm tăng chi phí. Vì vậy, cấp độ phù hợp được lựa chọn dựa trên sự cân bằng đối ứng cho mục đích sử dụng.

Tính chất vật lý của bột CPTi

Các tính chất vật lý quan trọng ảnh hưởng tới khâu chế biến và hiệu suất của bột CPTi:

Tính chất vật lý của bột CPTi

thuộc tính	Giá trị
Mật độ	4.5 g/cc
Điểm Nóng Chảy	1668¡«C
Độ dẫn nhiệt	21,9 W/mK
Độ điện trở	53,8 ohm-cm
Mô-đun Young	107 GPa
Hệ số Poisson	0.33
Độ cứng theo thang Mohs	6
Khả năng chống ôxi hóa	Lên đến 590 độ C trong không khí

• Tỷ trọng khá thấp so với các kim loại khác, tạo nên tỷ lệ cường độ trên trọng lượng cao
• Điểm nóng chảy ở mức vừa phải, cho phép sử dụng cho ứng dụng nhiệt độ cao
• Độ dẫn nhiệt thấp hơn các kim loại khác như nhôm hay đồng
• Độ điện trở điện tương đối cao giúp thích hợp để làm then chốt chống ăn mòn và đầu nối
• Độ cứng tương tự như các hợp chất titan khác nhưng thấp hơn kim loại có độ cứng cao
• Khả năng chống oxy hóa được cải thiện khi mức độ tinh khiết tăng cao

Các đặc tính này làm cho CPTi trở nên phù hợp với các bộ phận kết cấu nhẹ đòi hỏi hiệu suất cơ học cao và khả năng chống ăn mòn.

Tính chất cơ học của bột CPTi

Tính chất cơ học thể hiện độ bền, độ cứng và khả năng gia công của vật liệu. Tính chất cơ học quan trọng:

Tính chất cơ học của bột CPTi

thuộc tính	Giá trị
Độ bền kéo	420 đến 550 MPa
Cường độ chảy	380 – 470 Mpa
Kéo dài	15 – 30%
Độ cứng	200-240 HV
Độ bền mỏi	200-300 MPa

• Cường độ chịu kéo và giới hạn chảy ở mức trung bình trong khi độ giãn dài ở mức vừa phải
• Độ bền mỏi rất tuyệt vời khi so với các vật liệu cạnh tranh khác
• Độ cứng tương tự hoặc thấp hơn một chút so với hợp kim titan
• Tính chất tùy thuộc vào các yếu tố như độ tinh khiết, độ xốp, phương pháp chế biến
• Hợp kim với các nguyên tố như Al, V, Mo có thể giúp tăng đáng kể sức bền

Kết hợp giữa sức mạnh tốt, độ dẻo dai, tuổi thọ chịu mệt mỏi và độ cứng để có được hiệu suất cơ học cân bằng.

CPTi sánh hoặc vượt quá các tính chất của thép không gỉ ở mật độ thấp hơn. Nó cung cấp sự đánh đổi tối ưu giữa độ bền cao và độ dẻo vừa phải.

Ứng dụng bột CPTi

Bột CPTi được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp vì những đặc tính tuyệt vời của nó:

Ứng dụng bột CPTi

Ngành	Ví dụ ứng dụng
Hiệp công	Bộ phận động cơ, bộ phận khung máy bay, vật liệu buộc
Y học	Cấy ghép, vật nuôi cấy, dụng cụ
Ô tô	Van, thanh truyền, lò xo
Hóa chất	Máy bơm, van, bình, ống
In ấn 3D	Linh kiện y tế và hàng không vũ trụ
Đúc phun kim loại	Dụng cụ nha khoa, phần cứng
Đúc khuôn đầu tư	Cánh máy tua-bin, đầu gậy chơi golf

Một số ứng dụng sản phẩm cụ thể bao gồm:

• Cấy ghép chỉnh hình và nha khoa
• Dụng cụ phẫu thuật và cấy ghép sinh học
• Các bộ phận động cơ ô tô nhẹ như con lắc kết nối
• Ống dẫn và các bộ phận liên quan đến hệ thống thủy lực hàng không vũ trụ như ống lót
• Van, bơm, ống ngành công nghiệp hóa chất/thực phẩm
• Vỏ đồng hồ, đồ trang sức
• Đồ thể thao như gậy gôn, khung xe đạp
• Sản xuất phụ gia trong lĩnh vực hàng không vũ trụ và y tế

Tính chất không độc hại cho phép sử dụng trong các sản phẩm tiếp xúc với thực phẩm, dược phẩm và dịch sinh học.

Nhìn chung, bột CPTi cung cấp sự cân bằng tốt nhất về các đặc tính cho các bộ phận kết cấu nhẹ trong nhiều ngành công nghiệp.

Tiêu chuẩn bột CPTi

Thông số kỹ thuật và tiêu chuẩn công nghiệp được sử dụng để đánh giá chất lượng bột CPTi và đảm bảo sự nhất quán về hiệu suất:

Tiêu chuẩn bột CPTi

Tiêu chuẩn	Miêu tả
ASTM B348	Tiêu chuẩn kỹ thuật chung cho bột titanium và hợp kim titanium
ASTM F67	Tiêu chuẩn kỹ thuật cho các thanh titanium không hợp kim dùng cho ghép phẫu thuật
ISO 5832-2	Vật liệu titanium rèn cấp ghép

Các tiêu chuẩn này xác định các yêu cầu đối với:

• Thành phần hóa học - tỷ lệ phần trăm của titan và mức độ tạp chất
• Tính chất vật lý như phân bổ kích thước hạt, tốc độ dòng chảy, mật độ
• Các tính chất cơ học như độ bền kéo và độ bền chảy
• Phương pháp sản xuất như phân tử hóa argon gas.
• Đảm bảo chất lượng thông qua lấy mẫu, thử nghiệm và kiểm tra
• Yêu cầu về bao bì và nhận dạng

Các nhà sản xuất bột CPTi uy tín sản xuất vật liệu theo tiêu chuẩn ASTM và cung cấp chứng nhận về sự tuân thủ đối với các ứng dụng quan trọng.

Kích thước hạt bột CPTi

Bột CPTi sản xuất có nhiều kích thước phân tử khác nhau tùy thuộc vào phương pháp sử dụng:

Kích thước hạt bột CPTi

Kích thước hạt	Kích thước thông thường	ỨNG DỤNG
Tốt	1-25 micron	Đúc đầu tư, MIM
Trung bình	25-45 micron	Ép và thiêu kết, HIP
Thô	45-150 microns	Phun nhiệt và phun lạnh

• Bột mịn cung cấp mật độ thiêu kết và bề mặt hoàn thiện cao
• Bột thô có khả năng chảy lỏng tốt hơn và được dùng phun nhiệt
• Phạm vi kích thước trung bình sẽ cung cấp sự cân bằng thích hợp để ép và thiêu kết
• Phân bổ kích thước được tối ưu dựa trên các tính chất của chi tiết cuối cùng cần thiết
• Hình thái hình cầu được duy trì trong mọi phạm vi kích thước

Kiểm soát phân bố kích thước và hình thái hạt đóng vai trò quan trọng trong việc đạt được mật độ nén bột cao và chất lượng chi tiết thiêu kết.

Mật độ biểu kiến bột CPTi

Khối lượng riêng biểu kiến hay khối lượng riêng đóng chặt biểu thị khối lượng riêng của bột đóng chặt:

Mật độ biểu kiến bột CPTi

Mật độ biểu kiến	Đặc điểm
2,7 - 3,0 g/cc	Bột CPTi chưa hợp kim hóa
3,0 - 3,2 g/cm³	Bột CPTi hợp kim
Tối đa 50% mật độ thực	Do khoảng trống giữa các hạt

• Mật độ bề ngoài cao hơn cải thiện độ chảy và khả năng nén của bột
• Các nguyên tố hợp kim như Al, V làm tăng mật độ hạt
• Có thể tiết kiệm đến 60% khi sử dụng bột được tối ưu hóa
• Tỉ trọng thể tích cao làm giảm thời gian chu kỳ ép và cải thiện chất lượng bộ phận

Tối ưu hóa mật độ biểu kiến cho phép ép bột và nung kết hiệu quả đến mức đạt được mật độ đầy đủ. Nó cải thiện năng suất sản xuất.

Các Phương pháp sản xuất bột CPTi

Bột CPTi được sản xuất thương mại thông qua quy trình phun khí, sử dụng các thanh/cột Ti có độ tinh khiết cao:

Quá trình sản xuất bột CPTi

Phương pháp	Chi tiết
Gas atomization translated to Vietnamese would be "Phân tử hoá khí."	Áp suất cao của khí argon phân hủy dòng chảy titan nóng chảy thành những giọt nhỏ, sau đó đông cứng thành bột cầu.
Nấu chảy hồ quang chân không	Ti dạng đầu vào có độ tinh khiết cao được tinh chế để giảm tạp chất dạng khí như O, N, H
Nhiều lần tan chảy	Đảm bảo tính đồng đều hóa học của nguyên liệu
Rây	Phân loại bột thành nhiều phân bố kích thước hạt khác nhau
Hòa trộn	Bột có kích thước hạt khác nhau được trộn theo tỷ lệ tối ưu

• Phun nguyên tử hóa khí giúp sản xuất bột CPTi hình cầu quy mô lớn
• Nhiều bước tạo ra bột tinh khiết, có kích thước và hình dạng được kiểm soát
• Khí argon ngăn ngừa sự ô nhiễm trong quá trình tạo nguyên tử hóa
• Hậu chế tạo cung cấp các cấp độ bột tùy chỉnh cho khách hàng

Với thiết bị tự động hóa cao, sản xuất bột CPTi hiệu quả chặt chẽ kiểm soát mọi đặc tính như độ tinh khiết, phân bổ kích thước hạt, hình dạng và tỷ trọng biểu kiến.

Định giá bột CPTi

Việc định giá bột CPTi phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau:

Định giá bột CPTi

Yếu tố	Ảnh hưởng
Sạch sẽ	Giá tăng với độ tinh khiết cao hơn
Kích thước hạt	Bột siêu mịn đắt hơn
Số lượng	Giá được giảm khi đặt hàng với số lượng lớn.
Phương pháp sản xuất	Nấu chảy lại nhiều lần sẽ làm tăng chi phí
Bao bì	Bình chứa khí argon có giá thành cao hơn
Kiểm tra/chứng nhận	Chi phí bổ sung cho thử nghiệm ngặt nghèo hơn
Thời gian chuẩn bị	Giao hàng nhanh hơn làm tăng giá

Bảng giá chỉ dẫn cho bột kích thước hạt trung bình:

• CPTi Loại 1: 50-100 đô la/kg
• CPTi Lớp 2: $100-$150/kg
• CPTi Loại 3: 150-300 đô la/kg
• CPTi Lớp 4: $300+/kg

Giá giảm khi mua số lượng lớn vượt quá vài trăm kg.

Nhà cung cấp bột CPTi

Các nhà cung cấp bột CPTi phổ biến bao gồm:

Nhà cung cấp bột CPTi

Công ty	Địa điểm
Vật liệu bột và lớp phủ cải tiến	Hoa Kỳ
Atlantic Equipment Engineers	Hoa Kỳ
Reading Alloys, Inc.	Hoa Kỳ
TLS Technik GmbH & Co.KG	Đức
AP&C	Canada
Xi'an Saite Metal Materials	Trung Quốc

Những yếu tố cần xem xét khi lựa chọn nhà cung cấp:

• Lựa chọn cấp độ dạng bột
• Phạm vi kích thước hạt trung bình
• năng lực sản xuất
• hình dạng và tính nhất quán của bột
• tùy chọn đóng gói
• thời gian chạy và giao hàng
• Giá cả
• thực hiện theo đúng các tiêu chuẩn ASTM
• quy trình kiểm định và thử nghiệm
• đảm bảo và kiểm soát chất lượng

Xử lý bột CPTi và an toàn

Nên tuân thủ các biện pháp xử lý bột an toàn sau:

CPTi Sàn xử lý bột

Đề xuất	Lý do
Tránh hít phải	Do kích thước hạt nhỏ
Sử dụng mặt nạ bảo hộ	Ngăn ngừa nuốt qua mũi/miệng
Áp dụng các biện pháp xử lý tại các khu vực thông gió	Giảm lưu thông bột trong không khí
Sử dụng đồ bảo hộ nguy hiểm sinh học trong các chiến dịch lớn	Da tiếp xúc trực tiếp ở mức tối thiểu
Đảm bảo không có nguồn đánh lửa gần đó	Bột sẽ cháy trong bầu không khí ôxy
Thực hiện các giao thức chống tĩnh điện	Ngăn ngừa hỏa hoạn do tích tụ điện tĩnh
Sử dụng các công cụ không phát tia lửa	Tránh khả năng bắt lửa trong quá trình xử lý
Cất giữ hộp đựng kín ở nơi khô mát	Ngăn ngừa hấp thụ độ ẩm và phản ứng

Mặc dù bột CPTi tương đối trơ so với bột kim loại phản ứng, nhưng cần thực hiện các biện pháp phòng ngừa sau để giảm thiểu rủi ro về an toàn và hỏa hoạn.

Kiểm tra và thử bột CPTi

Kiểm thử chất lượng để đảm bảo bột CPTi đáp ứng các thông số vật liệu theo yêu cầu:

Kiểm tra bột CPTi

Kiểm tra	Chi tiết
Phân tích hóa học	ICP quang phổ xác minh thành phần nguyên tố
Phân phối kích thước hạt	Phân tích sàng để xác định phân bố kích thước
Mật độ biểu kiến	Được đo theo tiêu chuẩn AST B212
Hình thái bột	Kính hiển vi điện tử quét xác nhận hình cầu
Lưu lượng	Thời gian cần thiết để một lượng bột cố định chảy qua vòi được định nghĩa trước
Mật độ chịu nén	Mật độ được đo sau khi vỗ nhẹ mẫu bột
Độ nén	Giám sát sự thay đổi mật độ nền bột trong quá trình nén

Các giao thức kiểm tra nghiêm ngặt bảo đảm hiệu suất cao, ổn định và đáng tin cậy của bột CPTi cho các ứng dụng quan trọng.

Lưu trữ và khả năng phản ứng của bột CPTi

Bột CPTi có tính phản ứng ở mức độ trung bình:

Lưu trữ Bột CPTi

Yếu tố	Hiệu ứng
Không khí, ô-xy	Rủi ro oxy hóa vừa phải trên 500 ¡«C
Độ ẩm	Tỷ lệ ăn mòn thấp ở nhiệt độ phòng
Hydrocacbon	Nguy cơ cháy nổ nếu chất bẩn được phép làm ô nhiễm bột.
Axit, bazo	Tỷ lệ ăn mòn thấp trong dung dịch trung tính
Dung môi hữu cơ	Mút một số phần và đổi màu nếu nhúng
Nhiệt độ cao	Khả năng phản ứng với oxy và nitơ tăng lên

Khuyến nghị:

• Lưu trữ trong các container kín, được điền khí không hoạt động.
• Lưu trữ dưới nhiệt độ 30 độ C
• Chỉ mở hộp đựng trong môi trường khô và được kiểm soát
• Hạn chế tiếp xúc với axit oxy hóa và hydrocarbon halogen hóa

Với các biện pháp phòng ngừa thích hợp trong quá trình lưu trữ và vận chuyển, bột CPTi thể hiện độ ổn định tuyệt vời và độ phản ứng thấp.

So sánh với bột hợp kim Ti-6Al-4V

Ti-6Al-4V là một loại bột hợp kim titan alpha-beta phổ biến. So sánh với CPTi:

Bột CPTi so với Ti-6Al-4V

Tham số	CPTi Powder	Bột Ti-6Al-4V
Mật độ	4.5 g/cc	4,42 g/cc
Độ bền kéo	420 đến 550 MPa	950 – 1050 MPa
Độ dẻo dai	15 – 30%	10 – 18%
Độ bền mỏi	200 — 300 MPa	500 – 600 MPa
Khả năng chống ăn mòn	Xuất sắc	Vừa đủ
Khả năng chống ôxi hóa	Xuất sắc	Tốt
Chi phí	Thấp	Vừa đủ
Độ Độc	Không	Thấp
Những cách sử dụng	Ứng dụng nhiệt độ thấp, chân tay giả	Các bộ phận hàng không vũ trụ, các bộ phận ô tô

• CPTi cung cấp tính dẻo và khả năng chống oxy hóa tốt hơn
• Hợp kim Ti-6Al-4V bền hơn và chịu mỏi tốt hơn
• CPTi có khả năng tương thích sinh học và khả năng chống ăn mòn tốt hơn
• Ti-6Al-4V có tỷ lệ độ bền so với trọng lượng cao hơn
• CPTi có chi phí hiệu quả hơn trong khi Ti-6Al-4V có hiệu suất cao hơn

Ưu điểm và nhược điểm của Bột CPTi

Ưu điểm của bột CPTi:

• Chống ăn mòn tuyệt vời
• Tỷ lệ độ bền/trọng lượng cao
• Độ dẻo dai và độ dai nứt gãy tốt
• Không độc hại và tương thích sinh học
• Không từ tính và ổn định nhiệt
• Tiết kiệm chi phí hơn so với hợp kim titan
• Có thể hợp kim để tăng cường tính chất
• Phù hợp với các ứng dụng đa dạng trên nhiều ngành công nghiệp

Nhược điểm của bột CPTi:

• Chi phí tương đối đắt đỏ hơn so với bột sắt / thép
• Điểm bền thấp hơn hợp kim titan
• Khả năng chống oxy hóa ở nhiệt độ cao trung bình
• Yêu cầu có khí quyển bảo vệ trong quá trình xử lý
• Dễ bị ăn mòn và bắt kim loại khi tiếp xúc trượt
• Khó hơn gia công so với hợp kim thép và nhôm

Câu hỏi thường gặp về Bột CPTi

Q: Những lợi thế chính của bột CPTi là gì?

A: Những ưu điểm chính là độ bền cao, mật độ thấp, khả năng chống ăn mòn tuyệt vời, khả năng tương thích sinh học, độ ổn định nhiệt và hiệu quả về chi phí.

Q: Những ứng dụng đặc trưng của bột CPTi là gì?

A: Ứng dụng chính là cấy ghép chỉnh hình, cấy ghép nha khoa, các thành phần hàng không vũ trụ, phụ tùng ô tô, đồ dùng thể thao, trang sức, thiết bị hóa học và thiết bị y tế.

H: Điểm khác biệt giữa các loại bột CPTi khác nhau là gì?

A: Những loại bột có độ tinh khiết cao hơn (cấp 3 và 4) được sử dụng cho việc cấy ghép y tế và các ứng dụng có hiệu suất cao. Các loại bột cấp thấp hơn cung cấp các tính chất phù hợp với mức chi phí thấp hơn dành cho các sản phẩm ứng dụng trong công nghiệp.