Overzicht
Plasma Rotary Electrode Process (PREP)-poeder is een soort bolvormig poeder gemaakt met behulp van de PREP-methode. PREP-poeders hebben unieke eigenschappen die ze geschikt maken voor gebruik in verschillende toepassingen, zoals thermische spuitcoatings, additieve metaalproductie en metaalspuitgieten.
Enkele belangrijke kenmerken van PREP-poeder zijn:
- Zeer bolvormige morfologie met glad oppervlak
- Gecontroleerde microstructuur met fijne korrelgrootte
- Lage porositeit en hoge dichtheid
- Uitstekende vloeibaarheid en smeerbaarheid
- Hoge pakkingsdichtheid
- Goede mengeigenschappen
- Mogelijkheid om legeringen en composieten te vervaardigen
PREP maakt aanpassing van poedereigenschappen mogelijk, zoals deeltjesgrootteverdeling, samenstelling, dichtheid, oxidegehalte en meer. Door de PREP-procesparameters te controleren, kunnen poeders worden ontwikkeld voor specifieke toepassingsvereisten.
Soorten PREP-poeders
| Poedermateriaal | Samenstelling | Belangrijkste eigenschappen en toepassingen |
|---|---|---|
| Nikkel legering | NiCr, NiCrAlY, NicoCrAlY | Oxidatie- en corrosiebestendigheid. Thermische spuitcoatings. |
| Kobalt legering | CoCr, CoCrAlY, CoNiCrAlY | Sterkte bij hoge temperaturen. Thermische spuitcoatings. |
| Roestvrij staal | 316L, 304L | Corrosieweerstand. Metaal AM, MIM. |
| Gereedschapsstaal | H13, P20 | Hoge hardheid. Metaal AM, MIM. |
| Titanium legering | Ti6Al4V, TiAl | Hoge sterkte-gewichtsverhouding. Biomedische implantaten, ruimtevaart. |
| Koper legering | CuCrZr | Hoge thermische geleidbaarheid. Elektronische toepassingen. |
| Aluminium profiel | AlSi12 | Lichtgewicht. Auto-onderdelen. |
| Wolfraam legering | WNiFe, WCo | Hoge dichtheid. Stralingsafscherming. |
Samenstelling en microstructuur
PREP maakt nauwkeurige controle mogelijk over de poedersamenstelling en microstructurele kenmerken:
- Legeringselementen kunnen worden aangepast om de gewenste eigenschappen te bereiken
- Microsegregatie wordt geminimaliseerd in vergelijking met gasverneveling
- Fijnkorrelige microstructuur met uniforme verdeling van fasen
- Porositeit en oxidegehalte kunnen tot zeer lage niveaus worden teruggebracht
- De sferische morfologie blijft behouden na het legeren
Belangrijkste eigenschappen van PREP-poeder
| Eigendom | Beschrijving | Voordelen |
|---|---|---|
| Deeltjesgrootteverdeling | PREP kan een smalle distributie bereiken met gecontroleerde d50. | Zorgt voor een uniforme smelting en consistente eigenschappen. |
| Morfologie | Zeer bolvormige vorm, glad oppervlak. | Uitstekende vloei- en pakkingsdichtheid. |
| Schijnbare dichtheid | Kan worden geoptimaliseerd op basis van vereisten. | Een hogere dichtheid verbetert de poederspreiding. |
| Vloeibaarheid | Gemeten met de Hall-flowmetermethode. | Zorgt voor een uniforme poederaanvoer en -verspreiding. |
| Verpakkingsdichtheid | Hoge pakkingsdichtheid tot 60%. | Maximaliseert de volumefractie van metaalpoeder in de component. |
| Oxide-gehalte | Oxideniveaus onder 0,2% bereikt. | Vermindert oxide-insluitsels in het laatste deel. |
| Microstructuur | Fijnkorrelig en homogeen. | Uniforme eigendomsverdeling in laatste deel. |
| Oppervlaktechemie | Chemie nauwkeurig gecontroleerd. | Oxidevorming, bevochtigbaarheid en verspreiding geoptimaliseerd. |
Toepassingen van PREP-poeder
PREP-poeder wordt in verschillende industrieën gebruikt vanwege zijn gespecialiseerde eigenschappen:
Thermische spuitcoatings
- Uitstekende vloeibaarheid resulteert in een uniforme voedingssnelheid en coatingkwaliteit
- Gecontroleerde deeltjesgrootteverdeling optimaliseert het smelten en minimaliseert ongesmolten poeder
- De gladde oppervlaktemorfologie verbetert de coatingdichtheid en hechtingssterkte
- Een laag oxidegehalte voorkomt oxide-insluitsels in de coating
- De bolvorm zorgt voor een hogere afzettingsefficiëntie
Metaal Additieve productie
- Hoge pakkingsdichtheid maakt meer materiaal per laag mogelijk, waardoor holtes worden verminderd
- De gladde oppervlaktemorfologie resulteert in een uniforme smelt- en smeltpoolstroom
- Gecontroleerde deeltjesgrootteverdeling voorkomt segregatieproblemen
- Een laag oppervlakoxidegehalte maakt een goede binding tussen de deeltjes mogelijk
- Sfericiteit en vloeibaarheid minimaliseren problemen met de poedertoevoer
Metaal spuitgieten
- Hoge pakkingsdichtheid maximaliseert de gesinterde dichtheid
- Een uniforme deeltjesgrootteverdeling voorkomt segregatie
- Goede vloeibaarheid en compatibiliteit resulteren in een homogene menging
- Een laag oxidegehalte voorkomt sinterdefecten
- Een gecontroleerde samenstelling levert na het sinteren de gewenste eigenschappen op
Specificaties
Typische specificaties voor PREP-poeder:
| Parameter | Bereik |
|---|---|
| Deeltjesgrootte | 10 – 150 micron |
| Deeltjesgrootteverdeling | D10, D50, D90 kunnen worden bestuurd |
| Morfologie | Zeer bolvormig ≥ 0,9 |
| Schijnbare dichtheid | Tot 60% theoretische dichtheid |
| Vloeibaarheid van de hal | < 30 s/50 g |
| Oxide-gehalte | < 0,2 wt% |
| Microstructuur | Fijnkorrelig < 10 micron |
| Oppervlaktechemie | O-, C-, N-niveaus nauwkeurig gecontroleerd |
Leveranciers en prijzen
Enkele toonaangevende wereldwijde leveranciers van PREP-poeders zijn:
| Leverancier | Plaats |
|---|---|
| Sandvik | Zweden |
| Praxair | VS |
| Hoganas | Zweden |
| CNPC Poedergroep | China |
De prijzen voor PREP-poeder variëren op basis van:
- Onedel metaal (Ni, Co, staal)
- Samenstelling van de legering
- Deeltjesgrootteverdeling
- Bestelhoeveelheid
- Niveau van maatwerk
Indicatieve prijzen variëren van $50/kg tot $120/kg voor gangbare legeringen. Aangepaste legeringen en deeltjesgrootteverdeling kunnen de kosten verhogen.
Vergelijking met gasverstoven poeder
| Parameter | PREP-poeder | Gasverstoven poeder |
|---|---|---|
| Deeltjesvorm | Zeer bolvormig | Onregelmatig, satellieten aanwezig |
| Oxide-gehalte | Zeer laag <0,2% | Typisch 0,5-2% |
| Porositeit | Bijna volledig dicht | Kan een porositeit van 10-20% hebben |
| Homogeniteit van legering | Uitstekend | Segregatie gevoelig |
| Vloeibaarheid | Erg goed | Lager vanwege satellieten |
| Verpakkingsdichtheid | Tot 60% | Typisch 30-40% |
| Oppervlaktechemie | Nauwkeurig gecontroleerd | Variabel op basis van proces |
| Kosten | Hoger | Lagere kapitaalkosten |
Voordelen van PREP Poeder
- Uitstekende sferische morfologie voor vloeibaarheid
- Gecontroleerde deeltjesgrootteverdeling
- Lage porositeit en oxidegehalte
- Homogeniteit van de legering en fijne microstructuur
- Aanpasbare samenstelling en eigenschappen
- Hoge pakkingsdichtheid voor AM en MIM
Beperkingen van PREP-poeder
- Hogere kosten vergeleken met gasverstoven poeder
- Beperkt tot kleinere deeltjesgroottes, meestal minder dan 150 micron
- Vereist geavanceerde procescontrole en optimalisatie
- Beperkte productiesnelheid vergeleken met gasverneveling
- Beperkt tot bepaalde basismetalen zoals Ni, Co en staal
Veel Gestelde Vragen
Vraag: Wat is PREP-poeder (plasma roterende elektrodeproces)?
A: PREP-poeder is een zeer bolvormig metaalpoeder dat wordt geproduceerd met behulp van de PREP-methode, waarbij een elektrode onder nauwkeurige controle in een plasmaboog wordt geroteerd om de gewenste poedereigenschappen te bereiken.
Vraag: Van welke materialen kan PREP-poeder worden gemaakt?
A: Veel voorkomende materialen zijn onder meer nikkel, kobalt, roestvrij staal, gereedschapsstaal, titanium, aluminium en koperlegeringen. Ook andere legeringen en composieten zijn mogelijk via PREP.
Vraag: Wat zijn de belangrijkste voordelen van PREP-poeder?
A: De belangrijkste voordelen zijn uitstekende sfericiteit en vloeibaarheid, gecontroleerde deeltjesverdeling, lage porositeit en oxiden, fijne en uniforme microstructuur, aanpasbare samenstelling en hoge pakkingsdichtheid.
Vraag: Waar wordt PREP-poeder voor gebruikt?
A: Belangrijke toepassingen zijn thermische spuitcoatings, additieve productie van metalen en spuitgieten van metaal vanwege de gespecialiseerde eigenschappen ervan.
Vraag: Waarin verschilt PREP-poeder van gasverstoven poeder?
A: PREP-poeder heeft een superieure bolvormigheid, lagere oxiden, minder porositeit, een homogenere samenstelling en microstructuur vergeleken met gasverstoven poeder.
Vraag: Is PREP-poeder duurder dan gasverstoven poeder?
A: Ja, PREP-poeder kost doorgaans meer vanwege de hogere procescomplexiteit en controle. Maar het biedt aanzienlijke prestatievoordelen ten opzichte van gasverstoven poeder.
Vraag: Welke deeltjesgrootte is beschikbaar voor PREP-poeder?
A: Het gebruikelijke bereik is 10 tot 150 micron. Zowel kleinere als grotere maten zijn mogelijk, maar komen minder vaak voor. De deeltjesgrootteverdeling kan ook volgens de vereisten worden geregeld.
Vraag: Heeft PREP-poeder beperkte legeringsopties?
A: PREP is het meest bekend voor nikkel-, kobalt- en roestvrij staallegeringen. Maar de voortdurende procesontwikkeling breidt de mogelijke legeringssystemen uit, inclusief reactieve materialen zoals titanium en aluminium.
Vraag: Kan PREP-poeder worden aangepast voor specifieke toepassingen?
A: Ja, maatwerk is een belangrijk voordeel van PREP. Deeltjeskarakteristieken en legeringssamenstelling kunnen worden aangepast om te voldoen aan de vereisten voor thermisch spuiten, AM, MIM, enz.
