Металлические порошки делят по металлу-основе: алюминиевые, стали и нержавеющие, титановые, никелевые и кобальт-хромовые, медные, тугоплавкие. От основы зависят температура плавления, доступные технологии, требования к фракции и цена килограмма. Ниже — шесть семейств с марками, характеристиками и областями применения.
Данные по фракциям и числу марок — фактические, из карточек нашего каталога. Температуры плавления приведены для основы сплава.
| Семейство | Основа | Тпл | Фракции | Марок | Цена |
|---|---|---|---|---|---|
| Алюминиевые | Al | ≈660 °C | 10–150 мкм | 7 | от 2 200 ₽/кг |
| Стали и нержавеющие | Fe | 1370–1450 °C | 12–53 мкм | 20 | от 4 900 ₽/кг |
| Титановые | Ti | 1604–1668 °C | 15–53 мкм | 3 | по запросу |
| Никелевые и кобальт-хромовые | Ni, Co | 1290–1400 °C | 10–75 мкм | 9 | от 6 900 ₽/кг |
| Медные и бронзовые | Cu | 900–1085 °C | 10–150 мкм | 3 | от 11 900 ₽/кг |
| Тугоплавкие | W, Mo, Ta, Nb | 2477–3422 °C | 15–53 мкм | 6 | по запросу |
Малая плотность и высокая теплопроводность. Основа — Al, температура плавления ≈660 °C, фракции 10–150 мкм.
Самая ходовая группа в лазерной печати и одновременно самая капризная. Полированная поверхность алюминия отражает заметную часть излучения волоконного лазера, а высокая теплопроводность быстро уводит тепло из ванны расплава — приходится поднимать плотность энергии. Отдельная сложность — оксидная плёнка Al₂O₃: она плавится около 2070 °C, втрое выше самого металла, и мешает сплавлению слоёв. Поэтому к сферичности и сухости алюминиевого порошка требования жёстче, чем к стальному.
Алюминиевый порошок гигроскопичен: поглощённая влага при печати становится источником водородной пористости. Хранить только в закрытой таре.
Коррозионная стойкость или упрочнение термообработкой. Основа — Fe, температура плавления 1370–1450 °C, фракции 12–53 мкм.
Самое многочисленное семейство в каталоге — двадцать марок. Внутри него материалы ведут себя по-разному: аустенитные нержавеющие стали вроде 316L и 304L термически не упрочняются, их прочность определяется составом и структурой. Мартенситные закаливают, а дисперсионно-твердеющие 17-4PH и мартенситностареющие 18Ni300 набирают основную прочность при старении — уже после печати.
Порошок нержавеющей стали — выбор там, где нужна стойкость к коррозии; инструментальные H13 и M2 — там, где нужна износостойкость оснастки.
Прочность при малом весе, биосовместимость. Основа — Ti, температура плавления 1604–1668 °C, фракции 15–53 мкм.
Титан даёт лучшее в отрасли соотношение прочности к массе и не отторгается живой тканью — отсюда аэрокосмос и импланты. Главный контролируемый параметр здесь не прочность, а кислород: растворяясь в титане, он повышает прочность, но резко снижает пластичность и вязкость разрушения, и деталь становится склонной к хрупкому разрушению. Печать ведут в аргоне высокой чистоты.
Оборотный титановый порошок с каждым циклом набирает кислород. Ведите учёт числа циклов и периодически проверяйте состав партии.
Работоспособность при высоких температурах. Основа — Ni, Co, температура плавления 1290–1400 °C, фракции 10–75 мкм.
Никелевые суперсплавы сохраняют прочность там, где стали уже текут, и стойки к газовой коррозии — это основной материал горячего тракта турбин, энергетического и нефтегазового оборудования. Кобальт-хромовые сплавы стоят рядом по жаропрочности, но их берут прежде всего за сочетание биосовместимости с высокой износостойкостью: стоматология и ортопедия.
Никелевые припои BNi7 и BNi15 — то же семейство, но для вакуумной пайки: порошок замешивают в пасту и наносят в зазор соединения.
Электро- и теплопроводность. Основа — Cu, температура плавления 900–1085 °C, фракции 10–150 мкм.
Медные сплавы берут ради проводимости — электрической и тепловой. Это теплообменники, индукторы, электротехнические детали и антифрикционные втулки из оловянной бронзы CuSn10. При лазерной печати меди мешает та же отражающая способность, что и у алюминия, только выраженная сильнее, поэтому чаще применяют пайку, напыление и порошковую металлургию.
Латунные CuZn10 и CuZn30 хорошо смачивают сталь и идут как припои для машиностроительных узлов.
Экстремальная температура плавления, плотность. Основа — W, Mo, Ta, Nb, температура плавления 2477–3422 °C, фракции 15–53 мкм.
Вольфрам плавится при 3422 °C — впятеро выше алюминия, и это определяет всё остальное. Нужна высокая плотность энергии, а температура вязко-хрупкого перехода у вольфрама и молибдена лежит выше комнатной, поэтому деталь склонна трескаться от остаточных напряжений. Основной приём — подогрев платформы построения; часто электронно-лучевое плавление со штатным нагревом и вакуумом оказывается предпочтительнее лазерного.
Сферический порошок тугоплавких металлов получают плазменной сфероидизацией: частица оплавляется в факеле и застывает шаром.
Основная классификация — по металлу-основе: алюминиевые, стали, титановые, никелевые и кобальт-хромовые, медные, тугоплавкие. От основы зависят температура плавления, режимы печати и цена. Внутри семейства порошки различают по марке сплава, фракции и способу получения.
Формой частиц и разбросом размеров. Для лазерной печати нужна сферичность выше 95 % и узкий гранулометрический состав, обычно 15–63 мкм: слой наносится ракелем, и несферические частицы ложатся неравномерно. Для прессования и спекания форма менее критична, а фракция крупнее — до 150 мкм.
Если нужен малый вес и теплоотвод — алюминиевые. Коррозионная стойкость или оснастка — стали. Прочность при малом весе и биосовместимость — титановые. Работа при высоких температурах — никелевые. Проводимость — медные. Радиационная защита и экстремальные температуры — тугоплавкие.
В каталоге 48 марок со склада в Санкт-Петербурге, партии от 1 кг. Часть позиций с ценой на сайте, часть — по запросу. Если нужной марки нет, подберём аналог или привезём под заказ.