L'elevata domanda di polvere di titanio e polvere di leghe di titanio nella produzione avanzata ha portato a una crescita esponenziale di questo settore. Alcuni esperti industriali stimano una crescita a un CAGR superiore al 14% entro il 2034.
La polvere di titanio vanta un'eccezionale biocompatibilità, un ottimo rapporto resistenza/peso e proprietà di resistenza alla corrosione che ne consentono l'impiego in numerosi settori, tra cui aerospaziale, medico, automobilistico ed elettronico. Che si tratti di componenti automobilistici ad alta resistenza o di componenti per motori aerospaziali leggeri e resistenti, la polvere di titanio è il materiale ideale.
Proprietà della polvere di titanio
Ecco uno sguardo più da vicino alle sue proprietà:
- Elevato rapporto resistenza/peso: il titanio presenta un elevato rapporto resistenza/peso; è più resistente e circa il 45% più leggero dell'acciaio.
- Duttilità: è altamente duttile e può essere facilmente modellato per assumere varie forme.
- Resistenza alla fatica: è stato dimostrato che questo materiale presenta un'eccellente resistenza allo stress ciclico
- Resistenza alla corrosione: il titanio può formare uno strato di ossido stabile (TiO₂) che lo protegge dall'ossidazione e dalla ruggine.
- Reattività: il Ti mostra reattività ad alte temperature, soprattutto con ossigeno, azoto e idrogeno
- Stabilità alle alte temperature: può resistere a temperature fino a 300°C senza perdere l'integrità strutturale
- Biocompatibilità: la polvere di Ti è atossica e ipoallergenica, quindi può essere utilizzata in impianti medici e protesi
| Immobili | Valore |
|---|---|
| Peso molecolare | 47.86 (per metallo di titanio sfuso) |
| Forma | Argenteo |
| punto di fusione | 1668 ° C |
| Struttura di cristallo | Esagonale |
| Durezza Vickers | 830–3420 MPa |
| Punto di ebollizione | 3560 ° C |
| Densità | 4.54 g / cm³ |
| Calore di vaporizzazione | 425 kJ / mol |
| Calore di fusione | 14.15 kJ / mol |
| Resistenza alla trazione | 140 MPa |
Tipi di polvere di titanio e relative tecniche di produzione
Esistono diverse tecniche di fabbricazione per produrre titanio in polvere, a seconda delle proprietà e delle applicazioni richieste.
Polvere di titanio atomizzata a gas
Atomizzato a gas La polvere di titanio viene prodotta utilizzando un gas inerte come l'argon (Ar). Innanzitutto, il metallo viene fuso in un forno ad alta temperatura. Successivamente, il titanio fuso viene atomizzato, scomponendolo in goccioline finissime. Queste goccioline vengono poi convertite in polvere una volta raffreddate.
La polvere di titanio ottenuta con questo metodo mostra queste eccellenti proprietà
- Particelle altamente sferiche con superfici lisce
- Ottima capacità di flusso
- Distribuzione granulometrica controllata
- Impurità minime grazie all'ambiente di gas inerte
Polvere di titanio atomizzata al plasma
Con questo metodo, la barra metallica di titanio viene fusa con l'ausilio di una torcia al plasma. Successivamente, il titanio fuso viene atomizzato utilizzando un flusso di gas ad alta velocità. Si ottiene così una polvere sferica di titanio puro. La resa in polvere fine di Ti-6Al-4V ottenuta mediante atomizzazione al plasma è superiore al 40%.
Il Ti ottenuto con questo metodo presenta queste caratteristiche.
- Polvere di titanio sferica ultrafine
- Ottima capacità di flusso
- Contenuto di ossigeno molto basso
- Polvere di titanio altamente pura
Polvere di titanio idruro-deidruro (HDH)
Polvere di titanio idruro Si ottiene idrogenando spugne, rottami o prodotti di laminazione di titanio. Dopo l'idrogenazione, questi prodotti diventano fragili e vengono poi macinati fino a ottenere una polvere fine. Inoltre, la deidrogenazione viene utilizzata per ottenere polvere di titanio metallico.
Tale polvere di titanio mostra:
- Particelle di forma irregolare
- Superfici ruvide
- Contenuto di ossigeno più elevato rispetto alle polveri atomizzate
Polvere di spugna di titanio
La polvere di spugna di titanio è il prodotto principale ottenuto dalla riduzione dell'ossido di titanio o del tetracloruro di titanio in presenza di magnesio o sodio. Questa polvere metallica presenta vuoti e interstizi interconnessi che le conferiscono un aspetto poroso. Proprio come la polvere di titanio puro, presenta caratteristiche eccezionali come elevata resistenza alla corrosione e elevata resistenza, pur mantenendo un peso ridotto.
Usi della polvere di titanio
Le polveri di titanio e di leghe di titanio sono ampiamente utilizzate nella produzione additiva, nello stampaggio a iniezione di metalli, nella pressatura isostatica a caldo e nelle applicazioni di spruzzatura a freddo, ciascuna con una specifica distribuzione granulometrica.
Produzione additiva (stampa 3D)
Produzione di additivi Viene utilizzata per produrre componenti in titanio leggeri e ad alta resistenza con geometrie complesse. Questa tecnica prevede la deposizione precisa del materiale strato per strato da modelli digitali. Diverse tecnologie richiedono specifiche dimensioni della polvere di titanio: la fusione laser selettiva (SLM) funziona meglio con particelle di 20-45 μm, mentre la fusione a fascio di elettroni (EBM) impiega polveri più grossolane di 45-106 μm.
Metal Injection Moulding (MIM)
MIM è una tecnica avanzata utilizzata per produrre componenti complessi e di elevata precisione con un peso inferiore a 100 g. In questa tecnica, la polvere metallica di titanio da 45 μm viene utilizzata come materia prima e miscelata con un legante per la preparazione della materia prima. Questa materia prima viene alimentata a una macchina per stampaggio a iniezione dove il prodotto finale... parte mia si ottiene dopo sgrassaggio e stampaggio.
Industria aerospaziale e della difesa
Grazie all'elevato rapporto resistenza/peso e alla resistenza alla corrosione in ambienti estremi, viene utilizzato nella produzione di componenti per motori aeronautici, strutture di veicoli spaziali e blindature per veicoli militari.
Applicazioni biomediche e sanitarie
La polvere di lega di titanio, come la polvere Ti-6Al-4V, è altamente biocompatibile e ha un basso modulo elastico. Per questo motivo, viene utilizzata negli impianti ortopedici (anca, ginocchio, spinale) e negli impianti dentali.
Industria automobilistica.
La sua leggerezza e l'elevata resistenza consentono di migliorare l'efficienza del carburante e la durata
Ciò ne consente l'impiego nella produzione di componenti leggeri per motori, sistemi frenanti e sistemi di scarico.
Vantaggi della polvere di titanio
Elevato rapporto resistenza/peso
Uno dei maggiori vantaggi del titanio è il suo eccellente rapporto resistenza/peso. Questa caratteristica unica lo rende ideale per settori come quello aerospaziale. Gli ingegneri utilizzano la polvere di titanio per produrre componenti leggeri e ad alta resistenza che offrono durata e prestazioni eccezionali.
Resistenza alla corrosione della polvere di titanio
I componenti realizzati in polvere di titanio metallico mostrano un'eccellente resistenza alla corrosione grazie alla loro uniformità. La polvere di titanio è quindi resistente a diversi agenti, tra cui acqua salata, acidi e prodotti chimici industriali. Inoltre, il rivestimento in polvere di titanio metallico è ampiamente utilizzato per migliorare la resistenza alla corrosione dei componenti.
Produttore di polvere di titanio
Ecco i tre principali produttori di polvere di titanio metallico:
Elementi americani
American Elements è considerato uno dei principali fornitori mondiali di polveri metalliche. Produce polvere di titanio puro dal 99% al 99.9%. Offre anche granulometrie personalizzate che vanno dalla nanoscala al micron.
Materiali avanzati di Stanford
L'azienda è stata fondata nel 1994 ed è specializzata nella produzione di materiali avanzati. Offre polvere di titanio di grado 1-5, tra cui Ti-6Al-4V-ELI.
Höganäs AB
Höganäs AB è leader mondiale nelle soluzioni di polveri metalliche. L'azienda si concentra sulla produzione di materiali per la produzione additiva. È tra i principali produttori di Ti-6Al-4V e CP-Ti sferici atomizzati a gas (Gradi 1-4).
Prezzo della polvere di titanio
Ci sono diversi fattori che influenzano il titanio prezzi della polvere metallica:
- Composizione chimica: il titanio puro di grado 1-4 è più economico della polvere di titanio di grado 5, come quella ricavata da Ti-6Al-4V. Il titanio di grado 5 include una lega che ne aumenta il costo.
- Quantità: se si acquista la polvere metallica in grandi quantità, il costo sarà inferiore.
- Dimensione delle particelle: le particelle fini da 15 a 45 micron sono più costose delle polveri più grossolane
- Processo di produzione: influisce anche sul prezzo della polvere di titanio metallico, come la polvere atomizzata a gas, rispetto alla polvere prodotta tramite il processo HDH.
Ecco il confronto delle proprietà della polvere di titanio puro e delle sue leghe
Ecco i tuoi dati trasformati in una tabella pulita e di facile lettura, utilizzando lo stile che preferisci:
Ecco la tabella comparativa dei materiali in titanio, formattata nel tuo stile pulito preferito:
| Immobili | Polvere di titanio puro | Ti-6Al-4V | Ti-6Al-7Nb |
|---|---|---|---|
| Composizione | ~99.5%–99.9% Ti | 6% Al, 4% V, resto Ti | 6% Al, 7% Nb, Resto Ti |
| Densità (g / cm³) | 4.54 | 4.43 | 4.50 |
| Punto di fusione (° C) | ~ 1668 | ~ 1604–1660 | ~ 1800–1860 |
| Intervallo di dimensioni delle particelle (μm) | 10-150 | 10-150 | 10-150 |
| Resistenza alla trazione (MPa) | ~ 240–550 | ~ 900–1100 | ~ 900–1050 |
| Resa di rendimento (MPa) | ~ 170–485 | ~ 830–900 | ~ 800 |
| Allungamento (%) | 10-30% | 10-15% | 10-16% |
| Durezza (HRC) | N/A | ~ 30–40 | ~ 28–38 |
| Conducibilità termica (W/m·K) | ~ 17–22 | ~ 6.7 | ~ 6.7 |
| Resistenza alla corrosione | Ottimo | Ottimo | Superiore a Ti-6Al-4V |
| Applicazioni | Biomedico, aerospaziale, chimico, produzione additiva | Aerospaziale, Impianti ortopedici, Stampa 3D | Impianti medici (articolazioni dell'anca, impianti dentali) |
| Prezzo (al kg) | $ 50- $ 500 | $ 150- $ 450 | $ 400- $ 750 |
I prezzi sono solo di riferimento.
Misure di sicurezza
Quando si maneggia polvere di titanio, è necessario adottare rigorose precauzioni di sicurezza a causa della sua natura altamente reattiva e infiammabile. Deve essere conservata in contenitori ermetici realizzati con materiale non reattivo, poiché è altamente esplosiva a contatto con scintille, fiamme o corrente statica. Durante la manipolazione di polvere metallica, è necessario utilizzare dispositivi di protezione individuale (DPI). In caso di fuoriuscita, la polvere di titanio non deve essere pulita con metodi tradizionali, ma utilizzare estintori di classe D e utensili antiscintilla.
Rispetto ai pezzi forgiati e lavorati, i prodotti in polvere metallica offrono un utilizzo del materiale significativamente maggiore e un consumo energetico inferiore. In qualità di azienda leader azienda di metallurgia delle polveri in Cina, BLUE si impegna a promuovere l'uso di parti in polvere metallica e a sostenere lo sviluppo sostenibile.
Forniamo una gamma completa di standard parti di metallurgia delle polveri, insieme a servizi personalizzati. Le nostre competenze coprono sia la metallurgia delle polveri che lo stampaggio a iniezione.
FAQ
1. Che cos'è la polvere di biossido di titanio?
Il biossido di titanio (TiO₂) è un pigmento in polvere bianca. Viene utilizzato in vernici, cosmetici e creme solari per la sua brillantezza e resistenza ai raggi UV.
2. A cosa serve principalmente il biossido di titanio?
Viene utilizzato principalmente nelle vernici, nei rivestimenti, nelle materie plastiche, nei cosmetici e negli alimenti come agente sbiancante e bloccante i raggi UV.
3. La polvere di titanio è esplosiva?
Il titanio in polvere fine può essere infiammabile ed esplosivo nell'aria se esposto ad alte temperature o scintille. Grazie alla sua proprietà di infiammabilità, la polvere di titanio viene utilizzata nei fuochi d'artificio.