티타늄 합금 Ti6Al4V 분말 는 높은 중량 대비 강도, 내식성, 생체 적합성으로 평가받는 중요한 엔지니어링 소재입니다. 이 문서에서는 구성, 특성, 응용 분야, 사양, 가격 등을 다루는 Ti6Al4V 분말에 대한 포괄적인 기술 참조 자료를 제공합니다.
Ti6Al4V 분말 구성
Ti6Al4V 분말에는 다음과 같은 원소 성분이 중량 비율로 포함되어 있습니다:
| 요소 | 무게 % |
|---|---|
| 티타늄(Ti) | 잔액 |
| 알루미늄(Al) | 5.5-6.75% |
| 바나듐(V) | 3.5-4.5% |
| 산소(O) | <0.2% |
| 철(Fe) | <0.3% |
| 탄소(C) | <0.1% |
| 질소(N) | <0.05% |
티타늄 매트릭스의 주요 합금 원소인 알루미늄과 바나듐의 조합은 Ti6Al4V 분말에 유리한 기계적 특성과 성능 특성을 제공합니다.
산소, 철, 탄소, 질소와 같은 간극 원소의 수치가 높을수록 연성 및 파괴 인성에 부정적인 영향을 미치므로 생산 과정에서 산소, 철, 탄소, 질소와 같은 간극 원소를 신중하게 관리하는 것이 중요합니다.
Ti6Al4V 파우더 속성
Ti6Al4V 파우더는 다음과 같은 물리적, 기계적, 성능적 특성의 균형을 제공합니다:
Ti6Al4V 파우더 속성
| 속성 | 가치 |
|---|---|
| 밀도 | 4.43g/cm3 |
| 융점 | 1604-1660°C |
| 열 전도성 | 6.7 W/m-K |
| 전기 저항 | 1.78 마이크로헴-㎝ |
| 인장 강도 | 895-930 MPa |
| 수율 강도 | 825-869 MPa |
| 휴식 시 신장 | 10-15% |
| 영의 계수 | 110-120 GPa |
| 전단 계수 | 44 GPa |
| 푸아송 비율 | 0.32-0.34 |
| 피로 강도 | 400-500 MPa |
| 골절 인성 | 55-115 MPa-m^1/2 |
| 생체 적합성 | 우수 |
| 내식성 | 우수 |
높은 강도와 무게 대비 강성, 피로 저항성, 생체 적합성으로 인해 Ti6Al4V는 다용도로 널리 사용되는 티타늄 합금입니다.
Ti6Al4V 분말의 응용 및 용도
고강도, 상대적으로 낮은 밀도, 내식성 및 생체 적합성이 결합된 Ti6Al4V 분말은 항공우주, 의료, 해양 등의 산업 분야에서 다음과 같은 응용 분야에 이상적인 선택입니다:
Ti6Al4V 파우더 애플리케이션
| 산업 | 애플리케이션 |
|---|---|
| 항공우주 | 구조 부품, 항공기 랜딩 기어, 터빈 블레이드, 패스너 |
| 바이오메디컬 | 정형외과용 임플란트, 치과용 임플란트, 수술용 기구 |
| 자동차 | 커넥팅 로드, 밸브, 스프링, 패스너 |
| 화학 공장 | 펌프, 밸브, 열교환기, 반응 용기 |
| 해양 | 프로펠러, 해양 플랫폼 부품, 담수화 플랜트 |
| 석유 및 가스 | 드릴 칼라, 지하 유정 하드웨어 |
| 스포츠 장비 | 자전거 프레임, 골프 클럽, 라크로스 스틱 |
Ti6Al4V 분말은 극한 조건에서 고성능이 요구되는 중요하고 까다로운 응용 분야에 사용됩니다. 이 소재는 하중을 견디는 임플란트 및 장치, 회전하는 부품, 부식성 환경, 에너지 생성 하드웨어, 고급 소비재 등 다양한 용도로 사용할 수 있습니다.
Ti6Al4V 파우더 사양
Ti6Al4V 분말은 다양한 크기 범위, 조성, 생산 방법 및 품질 요구 사항에 대한 다양한 표준 준수를 통해 제공됩니다:
Ti6Al4V 파우더 사양
| 매개변수 | 사양 |
|---|---|
| 크기 범위 | 15-45 미크론 |
| 생산 방법 | 가스 분무 |
| 순도 | AMS 4911에 따른 23등급 |
| 산소 함량 | <0.13% |
| 질소 함량 | <0.05% |
| 수소 함량 | <0.0125% |
| 철분 함량 | <0.25% |
| 표준 | ASTM F2924, ASTM F3001 |
입자 크기 분포, 형태, 화학 및 미세 구조와 같은 분말 특성을 제어하는 것은 레이저/전자빔 분말 베드 융합 및 지향성 에너지 증착과 같은 적층 제조 공정에서 Ti6Al4V 분말 공급 원료를 사용하는 데 있어 매우 중요합니다.
어떤가요? Ti6Al4V 분말 제작?
Ti6Al4V 합금 분말의 주요 생산 방법은 세 가지가 있습니다:
- 가스 분무 - 고압 불활성 가스(Ar 또는 N2)가 용융된 Ti6Al4V 합금 스트림을 미세한 방울로 분해하여 구형 분말로 응고시킵니다. 가장 일반적인 방법입니다.
- 플라즈마 회전 전극 공정(PREP) - Ti6Al4V 전극이 고속으로 회전하면서 플라즈마 토치에 의해 녹아 구형 분말로 응고되는 미세 방울을 분산시킵니다. 산소 함량이 낮습니다.
- 수소화-탈수소화(HDH) - Ti6Al4V 칩/터닝의 수소화 및 탈수소화를 통해 부서지기 쉬운 플레이크를 만들어 미세한 분말로 분쇄 및 체질합니다. 가장 경제적인 공정.
가스 분무 및 PREP 분말은 적층 제조 공정에 적합한 높은 구형도와 유동성을 가지며, HDH 분말은 압착 및 소결 요건을 충족합니다. 생산 방식에 따라 최종 입자 특성이 결정됩니다.
Ti6Al4V 파우더의 가격은 얼마인가요?
프리미엄 항공우주 등급 합금 분말인 Ti6Al4V는 가격이 저렴하지 않습니다. 그럼에도 불구하고 가장 저렴한 티타늄 합금 옵션 중 하나입니다. 현재 가격은 다음과 같습니다:
Ti6Al4V 파우더 가격
| 크기 범위 | Kg당 가격 |
|---|---|
| 15-45 미크론 | $75-$215 |
| 45-106 미크론 | $55-$195 |
| 106-150 미크론 | $35-$115 |
가격은 다음에 따라 다릅니다:
- 수량 - 대량 주문 시 할인된 요금 적용
- 품질 - 더 엄격한 화학 및 파티클 제어는 더 높은 비용을 의미합니다.
- 출처 - 국내 생산자는 중국/러시아 공급업체보다 더 많은 비용을 청구합니다.
글로벌 공급업체 간의 Ti6Al4V 분말 가격을 비교할 때는 물류를 포함한 총 착륙 비용을 고려하세요.
Ti6Al4V 파우더는 어떻게 선택하나요?
다음은 적절한 등급과 품질의 Ti6Al4V 합금 분말을 선택할 때 고려해야 할 주요 사항입니다:
Ti6Al4V 파우더 선택 기준
| 매개변수 | 중요성 |
|---|---|
| 입자 크기 범위 | 적층 제조 공정 요건에 따른 중요성 |
| 분말 형태 | 구형 및 유동성이 높은 분말이 선호됩니다. |
| 순도 수준 | 생물의학 앱과 산업용 앱에 대한 더 엄격한 제어 |
| 산소/질소 함량 | 기계적 특성을 위해 낮을수록 좋습니다. |
| 생산 방법 | 파우더 특성에 미치는 영향 |
| 샘플링 표준 | 품질에 필수적인 대표 샘플 |
| 인증서 | 규정 준수 클레임 확인을 위한 비판적 검토 |
기계적 성능, 후처리 요구 사항, 작동 조건 및 안전 요소에 대한 응용 분야 요구 사항에 따라 정확한 파우더 등급을 선택할 수 있습니다.
적격 Ti6Al4V 분말 공급업체
금속 적층 제조의 성장과 함께 많은 신규 업체가 Ti6Al4V 분말을 제공하고 있습니다. 하지만 항공우주/바이오메디컬 분야는 품질 문서화, 샘플링 프로토콜 및 추적성에 대한 엄격한 요구 사항이 있습니다.
다음은 Ti6Al4V 분말 공급업체의 자격을 부여하고 승인할 때 고려해야 할 주요 사항입니다:
Ti6Al4V 파우더 공급업체 체크리스트
| 매개변수 | 세부 정보 |
|---|---|
| 생산 능력 | 장기적으로 안정적인 서비스 제공 능력 보장 |
| 품질 인증 | AS9100, ISO 9001 필수 |
| 테스트 기능 | 사내 화학적/기계적 테스트 필수 |
| 샘플링 표준 | ASTM 가이드라인에 따른 대표 샘플링 |
| 문서 | 완벽한 추적성을 위한 완벽한 밴치별 세부 정보 |
| 변경 알림 | 생산 프로세스 변경 사항을 즉시 전달 |
| 포장 및 라벨 | 오염 방지를 위한 적절한 드럼 밀봉 및 라벨 부착 |
| 물류 인프라 | 민감한 분말을 보관, 취급 및 배송하는 능력 |
높은 재료비와 중요한 최종 용도를 고려할 때, 승인 및 장기 계약 전에 파우더 공급업체에 대한 실사가 필수적입니다.
Ti6Al4V 분말을 안전하게 보관하는 방법은?
분말의 오염, 산화 또는 사고를 방지하기 위해 티타늄 합금 분말은 보관 및 취급에 주의해야 합니다:
Ti6Al4V 분말 보관 가이드라인
- 개봉하지 않은 용기는 원래의 보호 포장과 함께 보관하세요.
- 봉투 대신 밀폐된 스틸 드럼통이나 병을 사용합니다.
- 사용하지 않은 파우더의 보관 기간을 6~12개월로 제한합니다.
- 습기가 없는 깨끗하고 건조한 곳에 보관하세요.
- 25°C 이하로 온도 유지
- 잠재적인 공기 중 오염 물질에 노출되지 않도록 주의하세요.
- 분말 용기를 취급하기 전에 적절한 접지를 확인하십시오.
- 미세 금속 분말 취급에 대한 모든 표준 안전 지침을 준수하세요.
이상적인 보관 조건을 준수하면 Ti6Al4V 분말 품질이 보장되고 수개월 동안 보관한 후에도 중요한 AM 애플리케이션에 적합합니다.
Ti6Al4V 파우더 안전성
다른 미세 금속 분말과 마찬가지로 Ti6Al4V 분말을 취급할 때 필요한 주의사항을 준수하지 않으면 심각한 먼지 폭발 및 화재 위험이 발생할 수 있습니다:
Ti6Al4V 분말 안전 가이드라인
- 파우더 드럼 취급 시 스파크 방지 도구 사용
- 적절한 환기 및 먼지 수거 보장
- 근로자에게 적절한 개인 보호 장비 제공
- 포장을 풀거나 옮길 때 가루를 흘리지 않도록 주의하세요.
- 등전위 접지 요구 사항 준수
- 분말 용기에 승인된 릴리프 밸브 사용
- 가능하면 불활성 가스 퍼징 사용
- 취급물 반경 50피트 이내에 점화원 없음
- 다른 제조 공정과 파우더 작업 분리
- 수동 프로세스 대신 분말 취급 자동화
- 종합적인 화재 및 폭발 대책 시행
분말 기반 적층 제조 분야에서는 안전이 가장 중요합니다. Ti6Al4V 보관, 취급, 운영 및 폐기 시 사전 예방적 완화 조치를 통해 사고를 방지할 수 있습니다.
Ti6Al4V 분말 재활용
높은 재료비를 감안할 때 레이저 용융 또는 전자빔 용융과 같은 AM 공정에 사용되는 Ti6Al4V 분말을 재활용하면 최대 65%까지 비용을 크게 절감할 수 있습니다. 단계는 다음과 같습니다:
Ti6Al4V 분말 재활용
- 재사용 가능한 분말을 체로 쳐서 오염 물질로부터 분리하기
- 샘플링을 기반으로 재활용 가능한 분말과 폐기물 분말 식별하기
- 빌드 중 산소 흡수를 위한 재활용 가능한 분말 분석
- 기계적 특성이 사양을 충족하는지 확인
- 재활용 가능한 분말과 순수 Ti6Al4V 분말 혼합
- 일반적으로 30-50% 재활용 분말 혼합 비율이 사용됩니다.
- 중요하지 않은 용도에 혼합 파우더 재사용하기
- 항공우주 부품에 100% 재활용 분말을 사용하지 마십시오.
재활용이 경제적으로 합리적이기 때문에 많은 서비스 사무소와 금속 적층 제조 업체들이 분말 회수 시스템과 리컨디셔닝 장비에 투자하고 있습니다.
Ti6Al4V 파우더 취급 가이드
티타늄 합금 분말을 취급할 때는 운송, 보관, 적층 가공기로의 이송, 후처리 등 모든 과정에서 세심한 주의가 필요합니다:
Ti6Al4V 파우더 취급 가이드
- 변조 방지 라벨이 부착된 밀폐된 용기에 넣어 운송하기
- 파우더는 통제된 전용 공간에만 보관하세요.
- 물리적 손상으로부터 컨테이너 보호
- 직원은 니트릴 장갑, 실험실 가운, 안면 마스크를 착용해야 합니다.
- 그리스와 같은 수소 발생원에 대한 노출 방지
- 세라믹, 플라스틱 또는 스테인리스 스틸 도구만 사용하세요.
- 도난이나 오염을 방지하기 위해 접근 제한하기
- 각 빌드 후 사용한 파우더를 계산합니다.
- 사용하지 않은 파우더의 구체적인 폐기 지침을 따르세요.
꼼꼼한 추적, 감사 및 문서화는 공급원료 품질에 대한 신뢰를 구축하며, 이는 특히 Ti6Al4V와 같은 고가의 분말에 매우 중요합니다.
Ti6Al4V 분말 마무리
AM 공정을 사용하는 적층 가공된 Ti6Al4V 부품은 원하는 치수 정확도, 표면 마감 및 청결도를 달성하기 위해 마감 처리가 필요합니다. 일반적인 기술에는 다음이 포함됩니다:
Ti6Al4V 파트 후처리
- 선택적 레이저 용융 부품의 CNC 가공
- 내부 통로용 연마재 흐름 가공
- 텀블링 및 미디어 마감
- 유리 구슬 피닝
- 표면 마감 개선을 위한 전기 연마
- 열간 등방성 프레스로 내부 공극 제거
- 과도한 분말 제거를 위한 초음파 세척
- 내부 응력 완화를 위한 어닐링 열처리
마감 단계는 최종 애플리케이션 요구 사항에 따라 달라지며, 허용 오차가 엄격할수록 기본 제공되는 Ti6Al4V 하드웨어에서 더 광범위한 처리가 필요합니다.
자주 묻는 질문
Q: Ti6Al4V 분말은 특별 배송이나 MSDS가 필요한가요?
A: Ti6Al4V는 위험하지 않은 물질로 분류됩니다. 하지만 미세한 금속 분말이므로 취급 시 주의가 필요합니다. 적절한 라벨, 유출 방지 키트 및 개인 보호 장비를 사용해야 합니다.
Q: 레이저 용융에 가장 적합한 입자 크기는 무엇인가요?
A: 15-45 미크론이 권장됩니다. 입자가 작을수록 더 잘 포장되지만 과도한 미세 입자는 파트 케이크 브레이크아웃 시 문제를 일으킬 수 있습니다. 45-100미크론은 바인더 분사 또는 DED에 더 적합합니다.
Q: 순수 티타늄 파우더를 3D 프린팅할 수 있나요?
A: 기술적으로는 맞지만, 상업적으로 판매되는 순수 티타늄 분말은 중요한 애플리케이션에서 Ti6Al4V와 같은 주력 합금의 균형 잡힌 특성을 제공하지 못합니다. CP-Ti는 상대적으로 부드럽고 온도가 낮습니다.
Q: Ti6Al4V ELI와 표준 Ti6Al4V의 차이점은 무엇인가요?
A: Ti6Al4V ELI 또는 초저간극 버전은 산소(0.08%)와 철(0.12%) 제한이 낮지만 표준 Ti6Al4V 분말에 비해 40~50%의 비용 프리미엄이 있습니다.
Q: Ti6Al4V 버진 파우더와 재활용 파우더를 혼합하는 가장 쉬운 방법은 무엇인가요?
A. 강화 바가 있는 V-블렌더를 사용합니다. 과열을 방지하기 위해 간헐적으로 멈추면서 최소 4시간 동안 블렌딩합니다. 수동 블렌딩은 가변성을 고려하여 피해야 합니다. 자동 텀블 블렌딩은 가장 반복 가능한 균일한 Ti64 분말 혼합을 제공합니다.
결론
Ti6Al4V는 극한의 조건에서 고성능이 요구되는 항공우주, 의료, 자동차 및 에너지 산업 전반에서 가장 까다로운 애플리케이션을 위한 주력 티타늄 합금으로 자리를 굳혔습니다.
균형 잡힌 기계적 특성, 내식성, 생체 적합성, 상대적 경제성, 첨단 제조 능력으로 인해 향후 Ti6Al4V 분말을 사용하여 제조된 부품의 채택이 증가할 것으로 예상됩니다.
미션 크리티컬한 연속 생산에 부품을 공급하는 선도적인 금속 적층 제조 기업들은 시장 수요가 가속화됨에 따라 안정적인 장기 파우더 공급을 확보하기 위해 기존 및 신생 Ti6Al4V 파우더 공급업체와 적극적으로 협력하고 있습니다.
