Hallo! Wenn Sie sich schon einmal mit dem 3D-Metalldruck, dem thermischen Spritzen oder der fortschrittlichen Fertigung von Teilen beschäftigt haben, haben Sie wahrscheinlich schon oft den Begriff „Legierungspulver“ gehört. Aber hier ist die Sache, die viele Leute aus der Fassung bringt – vor allem neue Leute, die gerade erst mit dem Spiel beginnen: Was eigentlichIstdie Partikelgröße des Legierungspulvers? Ich verstehe, es ist nicht der glamouröseste Teil des Prozesses, aber glauben Sie mir, es entscheidet über das Ergebnis Ihres Endprodukts. Als jemand, der seit über einem Jahrzehnt im Bereich Legierungspulver tätig ist, habe ich diese Frage hundertmal beantwortet. Lassen Sie uns sie also so aufschlüsseln, wie ich es für einen neuen Kunden tun würde, der mein Büro betritt.
Zunächst einmal sollten wir es nicht zu kompliziert machen. Die Partikelgröße des Legierungspulvers ist lediglich ein Maß dafür, wie groß (oder klein) die winzigen Metallpartikel in Ihrer Charge sind – so einfach ist das. Aber es ist keine einheitliche Zahl. Es ist eine Spanne, oder? Beispielsweise ist nicht jedes Partikel genau 20 Mikrometer groß; Sie haben eine Verteilung, und diese Verteilung ist das Wichtigste. Zum Vergleich: Ein Mikrometer ist ein Millionstel Meter – ein Sandkorn ist also normalerweise 90 Mikrometer oder größer, während ein menschliches Haar etwa 50 Mikrometer dick ist. Verstanden? Wenn wir also über Pulvergrößen sprechen, bewegen wir uns in einer winzigen Welt.
Lassen Sie mich das konkret ausdrücken, da ich verschiedene Arten von Legierungspulver für alle Arten von Arbeiten verkaufe. Nehmen Sie zum Beispiel Titanlegierungspulver – wenn Sie es für den Pulverbett-Fusion-3D-Druck verwenden (das ist die schicke Art, bei der Sie Pulverschichten schmelzen, um ein Teil herzustellen), möchten Sie einen Größenbereich von etwa 15 bis 45 Mikrometern. Wenn es zu groß ist, kann der Drucker keine ausreichend dünne Schicht auftragen, sodass Ihr Teil möglicherweise Lücken aufweist oder schwach ist. Wenn es zu klein ist, wird das Pulver klumpig und lässt sich nur schwer fließen – außerdem kann es zu Staubproblemen kommen, mit denen wir bei Titan äußerst vorsichtig umgehen müssen, da es reaktiv ist. Ich sollte beachten, dass verschiedene Anwendungen unterschiedliche Bereiche erfordern. Überprüfen Sie daher immer die Spezifikationen für Ihren Prozess. Und hey, wenn Sie weitere Details benötigen, schauen Sie sich unsere Seite zu Titanlegierungspulver an, um die genauen Bereiche zu erfahren, die wir für verschiedene Anwendungsfälle anbieten.
Warten Sie, lassen Sie uns darüber sprechen, warum die Größe über das bloße „Fließen“ oder „Drucken“ hinaus noch eine Rolle spielt. Nehmen wir an, Sie verwenden Ferrolegierungspulver zum Beschichten von Teilen, um sie rostbeständig oder superhart zu machen. Wenn die Partikel zu grob sind, wird die Beschichtung ungleichmäßig – es entstehen dicke und dünne Stellen, und die dünnen nutzen sich schnell ab. Wenn sie jedoch zu fein sind, „verspritzt“ das Pulver möglicherweise nicht richtig, wenn es aufgesprüht wird, sodass eine raue, poröse Schicht entsteht, die nicht gut schützt. Bei Ferrolegierungspulvern arbeiten wir normalerweise mit einem Bereich von 45 bis 150 Mikrometern für thermische Spritzanwendungen, und dieser wird immer wieder getestet, um sicherzustellen, dass er funktioniert. Deshalb verkaufen wir nicht einfach beliebiges Pulver – wir legen die Größenverteilung genau fest, weil sie sich direkt auf Ihr Endergebnis auswirkt.
Ein weiteres großes Produkt: Wolframkarbid-Kobaltpulver. Dieses Material wird für Schneidwerkzeuge, Bohrer und Teile verwendet, die einiges aushalten müssen. Die Partikelgröße beträgt hierkritischfür Härte und Zähigkeit. Wenn Sie feinere Wolframkarbidpartikel haben (z. B. 1 bis 10 Mikrometer), erhalten Sie ein härteres Werkzeug, das die Schneide länger halten kann, aber etwas spröder ist. Wenn Sie gröbere Partikel (10 bis 30 Mikrometer) verwenden, ist das Werkzeug robuster, verschleißt aber schneller. Bei unserem Mix geht es also darum, das auszubalancieren – je nachdem, was der Kunde braucht. Wir hatten schon früher Kunden, die mit einer schlechten Charge zu uns kamen, weil sie Pulver in der falschen Größe für ihre Schneidmesser verwendeten und es einfach nicht funktionierte. Machen Sie diesen Fehler nicht – hier kommt es auf die Größe an.
Lassen Sie uns auf etwas Bekannteres umsteigen: Aluminiumbronzepulver. Dabei handelt es sich um die goldfarbene Legierung, die häufig für Zierteile, Lager und Ventilkomponenten verwendet wird. Für Teile, die eine glatte Oberfläche benötigen, wie z. B. dekorative Teile, verwenden wir eine kleinere Partikelgröße – etwa 10 bis 50 Mikrometer –, da sie sich gleichmäßig auftragen lässt und ein schönes, einheitliches Aussehen ergibt. Für Lager verwenden wir jedoch möglicherweise einen etwas gröberen Bereich (50 bis 100 Mikrometer), da die etwas größeren Partikel die Schmierfähigkeit verbessern, wenn sich das Lager bewegt. Ich hatte einen Kunden, der mit unserem Aluminium-Bronze-Pulver maßgeschneiderten Metallschmuck anfertigte, und er schwor auf die feine Größe, weil seine Gussstücke dadurch wie echte Bronze aussahen – ohne raue Kanten. Das ist die Art von Detailgröße, die auf den Tisch kommt.
Und Nickellegierungspulver – oh Mann, das ist ein Arbeitstier für Hochtemperaturanwendungen, wie zum Beispiel Teile von Flugzeugtriebwerken oder Industrieöfen. Diese Teile müssen wahnsinniger Hitze standhalten, damit das Pulver gleichmäßig schmelzen und sich fest verbinden muss. Wenn die Partikelgröße zu ungleichmäßig ist, schmelzen einige Partikel vor anderen, was zu Schwachstellen oder Inkonsistenzen im Endteil führt. Für Nickellegierungspulver, das beim Laser-Pulverbettschmelzen verwendet wird, bleiben wir bei 15 bis 53 Mikrometern, und für thermische Spritzbeschichtungen für Komponenten mit hoher Hitze verwenden wir etwas gröberes (45 bis 150 Mikrometer). Wir haben dieses Material in Öfen getestet, die bei 1.000 °C laufen, und das Pulver der richtigen Größe reißt nicht und blättert nicht ab – bei der falschen Größe versagt es schnell. Das ist die Art von Zuverlässigkeit, auf die sich unsere Kunden verlassen können, und das beginnt schon bei der Wahl der richtigen Größe.
Wie messen wir nun eigentlich diese Größe? Es ist natürlich nicht so, als würde man ein Lineal benutzen. Wir verwenden etwas, das Laserbeugung genannt wird – Sie schießen mit einem Laser durch eine Pulverprobe und die Art und Weise, wie das Licht gestreut wird, sagt uns, wie groß die Partikel sind. Es ist schnell und genau, weshalb es von allen guten Pulverlieferanten verwendet wird. Wir sieben Pulver auch durch verschiedene Maschenweiten, um Partikel in bestimmte Bereiche zu trennen. Wenn Sie beispielsweise nur 15–45 Mikrometer wünschen, sieben wir alles heraus, das kleiner als 15 und größer als 45 ist. Manchmal führen wir sowohl Laserbeugung als auch Siebanalyse durch, um dies noch einmal zu überprüfen, denn Sie möchten keine Überraschungen erleben, wenn das Pulver in Ihre Werkstatt gelangt.
Hier ist eine häufige Frage, die ich bekomme: Bedeutet „feiner“ „besser“? Kurze Antwort: Nein. Wenn Sie Pulver für ein Teil verwenden, das zäh sein muss, ist gröberes Pulver möglicherweise besser. Wenn Sie eine glatte Oberfläche oder enge Toleranzen benötigen, ist eine feinere Variante die richtige Wahl. Es hängt alles von Ihrem Prozess ab und davon, was das Teil tun wird. Ich hatte einmal einen Kunden, der superfeines Titanpulver bestellte, weil er dachte, es würde ein stärkeres 3D-gedrucktes Teil ergeben, aber es verursachte letztendlich Fließprobleme in seinem Drucker und machte Teile mit mehr Porosität. Wir haben ihn auf einen Bereich von 20–63 Mikrometer eingestellt und seine Teile waren viel besser. Deshalb geht es beim Sprechen über Größe nicht nur um Zahlen – es geht darum, diese Zahlen Ihren spezifischen Bedürfnissen anzupassen.
Beachten Sie auch Folgendes: Die Partikelform kann auch mit der Größe zusammenhängen, aber das ist eine ganz andere Sache. Runde Partikel fließen besser, weshalb viel Pulver zerstäubt (in winzige Tröpfchen versprüht, die zu Kugeln erstarren) wird. Unregelmäßige Partikel können eine unterschiedliche Größenverteilung aufweisen, eignen sich jedoch für bestimmte Anwendungen, beispielsweise für das Spritzgießen von Metall. Aber auch bei der Form ist die Größe immer noch die Grundlage von allem. Es kann sein, dass Sie rundes Pulver in der falschen Größe haben und es trotzdem nicht richtig funktioniert.
Wenn Sie also auf der Suche nach Legierungspulver sind, fragen Sie nicht nur nach „Legierungspulver“, sondern fragen Sie nach dem Partikelgrößenbereich. Ob Sie Titan für den 3D-Druck, eine Ferrolegierung für Beschichtungen, Wolframcarbid-Kobalt für Schneidwerkzeuge, Aluminiumbronze für dekorative Teile oder eine Nickellegierung für Arbeiten mit hoher Hitze benötigen, die Größe entscheidet über Erfolg oder Misserfolg Ihres Projekts. Wir haben übrigens auch maßgeschneiderte Sortimente – wenn Sie etwas brauchen, das nicht von der Stange ist, können wir gemeinsam mit Ihnen genau die Größe wählen, die Sie brauchen.
Letztendlich mache ich das schon lange genug, um zu wissen, dass die Leute einfach nur Pulver wollen, auf das sie sich verlassen können. Sie wollen sich nicht mit Teilen herumschlagen, die ausfallen, weil das Pulver die falsche Größe hatte, oder mit der Notwendigkeit, eine ganze Charge nachzubearbeiten, weil sie das falsche Sortiment ausgewählt haben. Deshalb legen wir hier großen Wert auf Transparenz – wir sagen Ihnen genau, welche Größe Sie erhalten, wie sie gemessen wird und warum dieser Bereich für Ihre Anwendung geeignet ist. Wenn Sie es satt haben, sich mit Lieferanten herumzuschlagen, die einfach nur „Pulver“ ohne Einzelheiten verkaufen, wenden Sie sich an uns. Gerne gehen wir Ihr Projekt durch, beantworten alle Ihre Fragen zur Partikelgröße und stellen Ihnen das richtige Legierungspulver für Ihre Aufgabe zur Verfügung. Lassen Sie nicht zu, dass ein kleines Detail wie die Partikelgröße Ihr nächstes großes Projekt durcheinander bringt – sprechen Sie uns an und wir sorgen dafür, dass Sie genau das bekommen, was Sie brauchen.
Referenzen:
- ASTM B821-21, Standardtestmethode für die Partikelgrößenverteilung von Metallpulvern und verwandten Verbindungen durch Laserbeugung
- Powell, GL, & Edington, JW (1980). Der Einfluss der Pulverpartikelgröße auf die Eigenschaften gesinterter Legierungen. Journal of Materials Science, 15(10), 2570-2578.
- Gesellschaft für thermisches Spritzen. (2020). Handbuch der thermischen Spritztechnologie (2. Aufl.). ASM International.
- Kruth, JP, Levy, G., Klocke, F. & Childs, THC (2007). Konsolidierungsphänomene in der laser- und pulverbettbasierten Schichtfertigung. CIRP Annals – Manufacturing Technology, 56(2), 730-759.