คู่มือผงโลหะผสม: ข้อมูลจำเพาะ วิธีการผลิต และเคล็ดลับในการซื้อ
วิศวกรฝ่ายจัดหาเคยเปรียบเทียบใบเสนอราคาผงโลหะผสมสองรายการกับราคาและชื่อเกรดที่เกือบจะเหมือนกัน ความแตกต่างที่แท้จริงเกิดขึ้นหลังจากการพิมพ์ครั้งที่สามเท่านั้น: ความพรุนเพิ่มขึ้น การยืดตัวลดลง และสาเหตุที่แท้จริงมาจากปริมาณออกซิเจนที่เพิ่มขึ้นและการกระจายขนาดอนุภาคที่กว้างกว่าที่ประกาศไว้
ข้อสรุปนั้นตรงไปตรงมา: ผงโลหะผสมไม่ใช่สินค้าโภคภัณฑ์ ข้อมูลจำเพาะที่ซ่อนอยู่หลังชื่อเกรดจะตัดสินว่าส่วนประกอบจะผ่านคุณสมบัติหรือล้มเหลวในการผลิต คู่มือนี้จะอธิบายว่าผงโลหะผสมคืออะไร วิธีการผลิตส่งผลต่อคุณภาพของผงอย่างไร ข้อกำหนดเฉพาะที่สำคัญที่สุด และวิธีการเลือกซัพพลายเออร์ที่สามารถส่งมอบวัสดุที่สม่ำเสมอและตรวจสอบย้อนกลับได้
ผงโลหะผสมคืออะไร?
ผงโลหะผสมเป็นวัสดุที่เป็นเม็ดซึ่งมีองค์ประกอบโลหะตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไปมารวมกันเป็นโลหะผสม แล้วแปลงเป็นผงด้วยช่วงขนาดอนุภาคที่ควบคุมได้ ขึ้นอยู่กับวิธีการกระจายสารเคมี ผู้ซื้อมักพบสามประเภท:
- ผงผสมล่วงหน้า — ทุกอนุภาคมีเคมีเป้าหมาย แบบฟอร์มนี้เหมาะสำหรับการผลิตแบบเติมเนื้อและการพ่นด้วยความร้อน เนื่องจากการแยกองค์ประกอบจะลดลง
- ผงธาตุผสม — ผงโลหะบริสุทธิ์ถูกผสมให้เป็นองค์ประกอบเล็กน้อย โลหะผสมจะก่อตัวขึ้นในระหว่างการเผาผนึก ทำให้เส้นทางนี้พบได้ทั่วไปในโลหะผสมผงแบบกดและเผาผนึก
- ผงมาสเตอร์อัลลอยด์ — สูตรโลหะผสมเข้มข้นที่เติมลงในโลหะฐานเพื่อปรับเคมีโดยไม่รบกวนองค์ประกอบหลัก
สำหรับชิ้นส่วนโครงสร้างที่สำคัญ โดยปกติแล้วผงผสมสำเร็จรูปจะเป็นตัวเลือกแรก ในทุกหมวดหมู่ มีการใช้กฎข้อหนึ่ง: ผงสำเร็จรูปจะสืบทอดความบริสุทธิ์ของโลหะที่มาจากโลหะดังกล่าว ดังนั้นขั้นตอนการทำให้บริสุทธิ์ขั้นต้นน้ำจึงมีความสำคัญพอๆ กับขั้นตอนการทำให้เป็นละออง
| หมวดหมู่ | ความสม่ำเสมอทางเคมี | การใช้งานทั่วไป | การพิจารณาที่สำคัญ |
|---|---|---|---|
| อัลลอยด์ล่วงหน้า | มีความสม่ำเสมอภายในแต่ละอนุภาค | การผลิตสารเติมแต่ง สเปรย์ความร้อน | ต้นทุนการผลิตที่สูงขึ้น |
| ธาตุผสม | เป็นเนื้อเดียวกันหลังจากการเผาผนึก | โลหะผสมผงแบบกดและซินเตอร์ | การแยกระหว่างการจัดการ |
| มาสเตอร์อัลลอยด์ | สารเติมแต่งเข้มข้น | การปรับองค์ประกอบ | ความแม่นยำในการจ่ายและการควบคุมการผสม |
ข้อมูลจำเพาะที่สำคัญที่ต้องตรวจสอบก่อนสั่งซื้อ
การซื้อผงโลหะผสมตามชื่อเกรดเพียงอย่างเดียวก็มีความเสี่ยง พารามิเตอร์สี่ตัวเป็นตัวตัดสินว่าผงจะทำงานในกระบวนการของคุณหรือไม่:
- การกระจายขนาดอนุภาค (D10, D50, D90) — ควบคุมความหนาของชั้น ความหนาแน่นของการอัดตัว และการตกแต่งพื้นผิว ชุดที่มี D50 เป็น 45 µm มีพฤติกรรมแตกต่างจากชุดที่มี D50 เป็น 25 µm
- ปริมาณออกซิเจนและไนโตรเจน — วัดเป็นส่วนต่อล้าน ในโลหะผสมไทเทเนียม ออกซิเจนที่สูงกว่าขีดจำกัดที่ประกาศไว้จะช่วยลดความเหนียวและทำให้เกิดการแตกร้าว
- ความสามารถในการไหล — โดยปกติแสดงเป็นอัตราการไหลของฮอลล์ หน่วยเป็นวินาทีต่อ 50 กรัม การไหลที่ไม่ดีทำให้เกิดการสะสมของชั้นที่ไม่สม่ำเสมอในอุปกรณ์เสริม
- ความหนาแน่นปรากฏและความหนาแน่นของก๊อก — กำหนดปริมาณผงที่เติมในปริมาตรที่กำหนด และปริมาณการบรรจุที่สม่ำเสมอ
ตารางด้านล่างแสดงช่วงการยอมรับโดยทั่วไปสำหรับผงโลหะผสมไทเทเนียมเกรด AM เปรียบเทียบล็อตที่เข้ามาแต่ละล็อตกับใบรับรองการวิเคราะห์ แทนที่จะอาศัยเกรดที่ระบุ
| พารามิเตอร์ | ช่วงทั่วไป | ผลกระทบต่อส่วนประกอบ |
|---|---|---|
| D10 | 15–25 ไมโครเมตร | การควบคุมอนุภาคละเอียด ความปลอดภัยในการจัดการ |
| D50 | 30–55 ไมโครเมตร | ความหนาของชั้น อัตราการสร้าง |
| D90 | 60–100 ไมโครเมตร | การตกแต่งพื้นผิว ความละเอียด |
| ปริมาณออกซิเจน | ≤ 1300 ppm มาตรฐาน ELI / ≤ 2000 ppm | ความเหนียวความเหนื่อยล้าของชีวิต |
| การไหลของห้องโถง | ≤ 30 วินาที / 50 ก | ความคงตัวในการป้อนผง |
| ความหนาแน่นที่เห็นได้ชัด | 2.2–2.8 ก./ซม.³ | ความสม่ำเสมอในการบรรจุ |
วิธีการผลิตและผลกระทบต่อคุณภาพผง
เส้นทางการผลิตทิ้งรอยนิ้วมือถาวรไว้บนผง สี่วิธีครองตลาดผงโลหะผสม:
- การทำให้เป็นละอองของแก๊ส — กระแสโลหะผสมหลอมเหลวแตกเป็นหยดโดยก๊าซเฉื่อย การควบคุมสารเคมีนั้นดี แต่อนุภาคดาวเทียมก็เป็นเรื่องปกติ
- การทำให้เป็นอะตอมของพลาสมา — ลวดโลหะถูกละลายภายในคบเพลิงพลาสม่า ทำให้เกิดอนุภาคทรงกลมสูงพร้อมการรับออกซิเจนต่ำ
- ไฮไดรด์-ดีไฮไดรด์ (เอชดีเอช) — ไฮไดรด์ที่เปราะจะถูกบดและบด จากนั้นจึงทำให้ไฮโดรเจนหมด รูปร่างของอนุภาคไม่สม่ำเสมอ ทำให้เส้นทางนี้ไม่เหมาะสำหรับการผลิตแบบเติมเนื้อ
- โลหะผสมทางกล - การเชื่อมและการแตกหักซ้ำ ๆ ในโรงสีลูกบอล มีประโยชน์สำหรับโลหะผสมที่แยกเป็นอะตอมได้ยาก แต่ต้องจัดการการรับออกซิเจนอย่างใกล้ชิด
โดยทั่วไปแล้ว การรับออกซิเจนจะสูงที่สุดเมื่อมี HDH และโลหะผสมเชิงกล และต่ำที่สุดเมื่อมีการแยกเป็นอะตอมของพลาสมา แผนภูมิด้านล่างเปรียบเทียบระดับออกซิเจนทั่วไปสำหรับผงไทเทเนียมที่ผลิตโดยเส้นทางเหล่านี้ ค่าที่ต่ำกว่าหมายถึงวัสดุที่สะอาดกว่า
ก่อนสั่งซื้อ ให้สอบถามว่าใช้วิธีการผลิตแบบใด มีการรับประกันคุณสมบัติออกซิเจนแบบใด และมีใบรับรองการวิเคราะห์ให้ทุกล็อตหรือไม่
ในกรณีที่ใช้ผงโลหะผสม
ผงโลหะผสมรองรับอุตสาหกรรมที่ไม่สามารถทนต่อการเปลี่ยนแปลงได้ ในการบินและอวกาศ จะปรากฏอยู่ในส่วนประกอบส่วนที่ร้อน ขายึดโครงสร้าง และส่วนหุ้มซ่อมแซม ในด้านชีวการแพทย์ ช่วยให้สามารถปลูกถ่ายไทเทเนียมและโคบอลต์โครเมียมที่มีรูพรุนได้ ในด้านพลังงานใหม่ ผงโลหะผสมนิกเกิลและโคบอลต์สนับสนุนส่วนประกอบของแบตเตอรี่และเซลล์เชื้อเพลิงโซลิดออกไซด์ ในเซมิคอนดักเตอร์ ผงที่มีความบริสุทธิ์สูงป้อนเข้าสู่การเคลือบสเปรย์ความร้อนและชั้นป้องกัน
ผงโลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบหลักสมควรได้รับความสนใจเป็นพิเศษระหว่างการจัดหา อนุภาคที่ไม่สม่ำเสมอเชื่อมเข้ากับเครื่องป้อนผงและทำให้เกิดการไหลที่ไม่สอดคล้องกัน การระบุเศษส่วนของอนุภาคนิกเกิลที่สะอาดและคัดเกรดอย่างดีจะช่วยให้ผลลัพธ์การผสมและการเผาผนึกมีความเสถียร
อนุภาคนิกเกิลที่มีความบริสุทธิ์สูงเป็นพิเศษสำหรับเซมิคอนดักเตอร์และการบินและอวกาศ ผลิตภัณฑ์อนุภาคนิกเกิลนี้มีความบริสุทธิ์ 99.995-99.999% ด้วยขนาดไมครอนหรือนาโนที่ปรับแต่งได้ โดยจัดการกับข้อกังวลด้านการไหลและความสม่ำเสมอที่เกิดขึ้นในย่อหน้าก่อนหน้าเกี่ยวกับการจัดหาผง ดูผลิตภัณฑ์ → แผนภูมิด้านล่างแสดงรายละเอียดทั่วไปของการใช้ผงโลหะผสมโลหะอุตสาหกรรมตามการใช้งาน
- การผลิตสารเติมแต่ง 38%
- สเปรย์ความร้อน 24%
- ผง metallurgy 20%
- การฉีดขึ้นรูปโลหะ 10%
- การใช้งานอื่นๆ 8%
ภายในระบบที่ใช้ไทเทเนียม การใช้งานด้านการบินและอวกาศของผงโลหะผสม ปัจจุบันต้องการขีดจำกัดออกซิเจนที่เข้มงวดที่สุดและเอกสารประกอบที่สมบูรณ์ที่สุด
ความบริสุทธิ์เริ่มต้นด้วยโลหะดิบ
คำว่า "ผงโลหะผสม" ปิดบังข้อเท็จจริงต้นทางที่สำคัญ: ผงสืบทอดความบริสุทธิ์ของโลหะที่ใช้ในการผลิต หากฟองน้ำ แท่งโลหะ หรือคริสตัลตั้งต้นมีออกซิเจนหรือโลหะเจือปนมากเกินไป จะไม่มีอะตอมไมเซอร์ใดสามารถขจัดออกได้หลังจากการหลอมละลาย
ซัพพลายเออร์ที่ควบคุมทั้งห่วงโซ่ — การทำให้บริสุทธิ์ การหลอม การหล่อ และการแปรรูป — อยู่ในตำแหน่งที่ดีกว่าในการส่งมอบเคมีที่สอดคล้องกัน ตัวอย่างเช่น ผงไทเทเนียมที่มีความบริสุทธิ์สูงผลิตจากไทเทเนียมบริสุทธิ์แทนที่จะเป็นฟองน้ำเกรดเชิงพาณิชย์ นี่คือเหตุผลที่ผู้ผลิตที่มีประสบการณ์เน้นการทดสอบความบริสุทธิ์ในขั้นตอนวัตถุดิบ
ผงไทเทเนียมความบริสุทธิ์สูงพร้อมขนาดอนุภาคที่ปรับแต่งได้ ผลิตจากไทเทเนียมบริสุทธิ์ในเกรดตั้งแต่ 99.8% ถึง 99.99% ผงนี้รองรับการปรับแต่งขนาดอนุภาคสำหรับการพิมพ์ 3D, MIM และเป้าหมายการสปัตเตอร์ ซึ่งสอดคล้องกับการอภิปรายเรื่องเคมีที่สอดคล้องกันและการกระจายขนาดอนุภาค ดูผลิตภัณฑ์ → ความสม่ำเสมอของขนาดอนุภาคก็มีความสำคัญไม่แพ้กัน เส้นโค้งสะสมด้านล่างแสดงถึงล็อตผงโลหะผสมไทเทเนียมเกรด AM ทั่วไปที่มี D50 ใกล้ 45 µm; เส้นโค้งที่ชันมากขึ้นหมายถึงการกระจายตัวที่แน่นขึ้นและความหนาของชั้นที่ทำซ้ำได้มากขึ้น
TC4-ELI: ตัวอย่างเชิงปฏิบัติ
โลหะผสมไทเทเนียม TC4-ELI (Ti-6Al-4V ELI) เป็นผงโลหะผสมไทเทเนียมที่ได้รับการระบุไว้อย่างกว้างขวางที่สุดสำหรับการใช้งานโครงสร้างที่สำคัญ การกำหนด "ELI" หมายถึงโฆษณาคั่นระหว่างหน้าที่ต่ำเป็นพิเศษ: ออกซิเจน ไนโตรเจน คาร์บอน และไฮโดรเจน ถูกควบคุมให้มีค่าสูงสุดที่ต่ำกว่า Ti-6Al-4V มาตรฐาน ผลลัพธ์ที่ได้คือการผสมผสานระหว่างความแข็งแกร่งและความเหนียวแตกหักได้ดีขึ้น โดยเฉพาะในชิ้นส่วนที่พิมพ์และเชื่อม
เมื่อคุณประเมินผง TC4-ELI ให้ตรวจสอบปริมาณออกซิเจน การกระจายขนาดอนุภาค และความสามารถในการตรวจสอบย้อนกลับของล็อต สองล็อตที่มีเกรดระบุเดียวกันอาจมีพฤติกรรมแตกต่างออกไป หาก D50 เลื่อนเพียง 10 µm หรือหากออกซิเจนเคลื่อนตัวข้ามช่วงที่อนุญาต
โลหะผสมไทเทเนียม TC4 ELI สำหรับการปลูกถ่ายอากาศยานและการแพทย์ Ti-6Al-4V เกรดคั่นระหว่างหน้าที่ต่ำเป็นพิเศษนี้ให้ออกซิเจนและสิ่งสกปรกที่ควบคุมได้เพื่อความเหนียวแตกหักสูง ซึ่งเกี่ยวข้องกับการตรวจสอบปริมาณออกซิเจนและความสามารถในการตรวจสอบย้อนกลับของล็อต ดังที่ระบุไว้ในข้อความโดยรอบ ดูผลิตภัณฑ์ → สำหรับการใช้งานที่ไม่ต้องใช้เกรดคั่นระหว่างหน้าต่ำ ผงโลหะผสมไทเทเนียมมาตรฐานยังคงได้รับประโยชน์จากระเบียบวินัยในการตรวจสอบเดียวกัน กำหนดเพดานออกซิเจนที่ยอมรับได้ ขอเส้นโค้งการกระจายขนาดอนุภาค และจัดทำใบรับรองการวิเคราะห์เป็นส่วนหนึ่งของสัญญาคำสั่งซื้อ
วิธีการประเมินซัพพลายเออร์ผงโลหะผสม
ราคาต่อกิโลกรัมเป็นตัวเลขสุดท้ายที่ผู้ซื้ออย่างจริงจังควรเปรียบเทียบ คำถามแรกควรเป็น:
- ซัพพลายเออร์ทำการทดสอบทุกล็อตการผลิตและให้ใบรับรองการวิเคราะห์หรือไม่
- มีระบบการจัดการคุณภาพใดบ้าง? การรับรอง ISO 9001 และ IATF 16949 เป็นสัญญาณที่มีความหมายสำหรับการควบคุมกระบวนการ
- ซัพพลายเออร์สามารถระบุเส้นทางการผลิตและระดับออกซิเจนและไนโตรเจนโดยทั่วไปได้หรือไม่
- ผงบรรจุและจัดเก็บอย่างไรเพื่อป้องกันความชื้นและการปนเปื้อนข้าม
- การตรวจสอบย้อนกลับขยายจากโลหะดิบไปจนถึงผงสำเร็จรูปหรือไม่
ซัพพลายเออร์ที่ควบคุมการทำให้บริสุทธิ์ การหลอม การหล่อ และการประมวลผลขั้นสุดท้ายในฐานการผลิตหลายแห่ง และที่ปฏิบัติต่อการทดสอบความบริสุทธิ์เป็นบริการมาตรฐาน จะอยู่ในตำแหน่งที่ดีกว่าในการรับประกันความสอดคล้องกันแบบแบทช์ต่อแบทช์ CRNMC ดำเนินการฐานการผลิต 5 แห่งในจีน และนำเสนอการทดสอบความบริสุทธิ์ฝั่งลูกค้า ซึ่งช่วยให้ผู้ซื้อสามารถตรวจสอบล็อตที่เข้ามาตามข้อกำหนดที่ประกาศไว้ได้
ก่อนที่จะดำเนินการสั่งซื้อตามปริมาณ ให้ขอล็อตตัวอย่าง ดำเนินการทดสอบขนาดอนุภาคและออกซิเจนของคุณเอง และสร้างชิ้นส่วนเดียวกันบนอุปกรณ์การผลิตของคุณเพื่อเปรียบเทียบคุณสมบัติทางกล จากนั้นหารือเกี่ยวกับข้อกำหนดเฉพาะเป้าหมายกับซัพพลายเออร์โดยตรง
สำหรับข้อมูลจำเพาะโดยละเอียดและตัวเลือกการทดสอบระดับล็อต ติดต่อทีมขายด้านเทคนิคของ CRNMC .
คำถามที่พบบ่อย
D10, D50 และ D90 หมายถึงอะไรในเอกสารข้อมูลชนิดผง
จุดตัดเหล่านี้คือจุดตัดเปอร์เซ็นไทล์ของการกระจายขนาดอนุภาคโดยปริมาตร D50 คือค่ามัธยฐาน: ครึ่งหนึ่งของการแจกแจงมีขนาดเล็กกว่าและครึ่งหนึ่งมีขนาดใหญ่กว่า ข้อมูลจำเพาะฉบับเต็มประกอบด้วยค่าทั้งสามค่า เนื่องจากผงทั้งสองชนิดสามารถใช้ D50 ร่วมกันได้ในขณะที่มีเศษละเอียดและเศษหยาบต่างกันมาก
ผงโลหะสำเร็จรูปและผงโลหะผสมแตกต่างกันอย่างไร?
ผงผสมล่วงหน้าประกอบด้วยเคมีของโลหะผสมเต็มรูปแบบภายในแต่ละอนุภาค ผงผสมเป็นส่วนผสมทางกายภาพของอนุภาคโลหะบริสุทธิ์ที่จะผสมกันในภายหลังระหว่างการเผาผนึก โดยทั่วไปแล้วผงผสมสำเร็จรูปมักนิยมใช้ในการผลิตแบบเติมเนื้อ ผงผสมเป็นเรื่องปกติในกระบวนการอัดและเผา
ปริมาณออกซิเจนส่งผลต่อประสิทธิภาพของผงโลหะผสมอย่างไร
ออกซิเจนช่วยเพิ่มความแข็งแรงแต่ลดความเหนียวและอายุการใช้งานของความเมื่อยล้า โดยเฉพาะในโลหะผสมไทเทเนียม ออกซิเจนที่มากเกินไปทำให้เกิดการแตกร้าวในชิ้นส่วนที่พิมพ์ ข้อมูลจำเพาะ AM ส่วนใหญ่กำหนดขีดจำกัดบนของออกซิเจนเป็นส่วนในล้านส่วน และต้องมีการทดสอบต่อล็อต
ผงโลหะผสมชนิดใดดีที่สุดสำหรับการผลิตแบบเติมเนื้อ?
ไม่มีคำตอบที่เป็นสากล TC4-ELI เป็นผงโลหะผสมไทเทเนียมที่ได้รับการยอมรับมากที่สุดสำหรับส่วนประกอบโครงสร้าง ในขณะที่ผงซูเปอร์อัลลอยด์ที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบทั่วไปสำหรับชิ้นส่วนที่มีอุณหภูมิสูง จับคู่เคมีของโลหะผสมและการกระจายขนาดอนุภาคให้เหมาะกับการใช้งานและอุปกรณ์ของคุณ
โลหะตั้งต้นที่มีความบริสุทธิ์สูงสามารถปรับปรุงคุณภาพของผงโลหะผสมได้หรือไม่?
ใช่. สิ่งสกปรกไม่สามารถกำจัดออกได้หลังจากการทำให้เป็นละออง การเริ่มต้นด้วยไทเทเนียม นิกเกิล หรือทองแดงที่มีความบริสุทธิ์สูงจะช่วยลดระดับออกซิเจนและโลหะเจือปนในผงสำเร็จรูป และทำให้ความสม่ำเสมอของแบทช์ต่อแบทช์มากขึ้น
เราเป็นใคร
Ningbo Chuangrun New Materials Co., Ltd. (CRNMC) ก่อตั้งขึ้นในเดือนมิถุนายน 2555 และมีฐานการผลิต 5 แห่งทั่วประเทศจีน เราทุ่มเทให้กับการทำให้บริสุทธิ์ การหลอม การหล่อ และการแปรรูปไทเทเนียม นิกเกิล ทองแดง ไนโอเบียม โคบอลต์ ฯลฯ ที่มีความบริสุทธิ์สูง และจัดหาโลหะเกรดอิเล็กทรอนิกส์ครบวงจร เช่น ผลึกอิเล็กโทรไลต์ที่มีความบริสุทธิ์สูง แท่งโลหะ แท่งหลอม ผง และแผ่น
ทีมงานของเราประกอบด้วยผู้เชี่ยวชาญในอุตสาหกรรมและพนักงานผู้ประกอบการจำนวน 40 คนซึ่งมีพื้นฐานด้านโลหะวิทยา ซึ่งทุกคนทุ่มเทให้กับการพัฒนาอุตสาหกรรมวัสดุคุณภาพสูง
ปัจจุบัน บริษัทได้เสร็จสิ้นการวางผังห่วงโซ่อุตสาหกรรมวัสดุบริสุทธิ์พิเศษเพื่อให้มั่นใจในคุณภาพ การส่งมอบตรงเวลา และปรับปรุงการบริการลูกค้า
พนักงานทุกคนมีความมุ่งมั่นและมีแรงบันดาลใจและมุ่งหวังที่จะตอบสนองความต้องการของลูกค้า
ใบรับรอง
สื่อมวลชนและสื่อ
