Sphäroidisierung von hydrogeniert‑dehydrogeniertem (HDH) Titankpulver

Titan zeichnet sich als ein Metall mit außergewöhnlichen Eigenschaften aus: Es ist leicht, weist eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit auf, besitzt eine hohe spezifische Festigkeit und toleriert extreme Temperaturen. Diese Qualitäten machen es zu einem bevorzugten Werkstoff, der in verschiedenen Bereichen wie der Verteidigung, der Metallurgie, der Chemie, dem medizinischen Sektor und der Landwirtschaft weit verbreitet ist.
In den letzten Jahren ist das Interesse an Produktionsmethoden für Titanpulver deutlich gestiegen, angetrieben durch das kontinuierliche Wachstum seines Marktes im Bereich der additiven Fertigung.
Die am häufigsten verwendete Technik zur Herstellung von feinkörnigem Titanpulver ist das Verfahren der Hydrierung und Dehydrierung (HDH). Diese Methode nutzt die Reversibilität der Wechselwirkung zwischen Titan und Wasserstoff: Titan absorbiert Wasserstoff und bildet ein sprödes Titanhydrid, das anschließend mechanisch zu Pulver zerkleinert wird. Dieses Titanhydridpulver wird schließlich unter Hochtemperaturvakuum dehydriert, wodurch Titanpulver entsteht. Aufgrund seiner einfachen Handhabung und der geringen Kosten hat sich das HDH-Verfahren als wichtigstes Produktionsverfahren für Titanpulver etabliert.
Dieses Verfahren weist jedoch erhebliche Nachteile auf: Das resultierende Pulver besitzt einen hohen Sauerstoffgehalt, eine unregelmäßige Morphologie und eine schlechte Fließfähigkeit.
Um die Eigenschaften dieser Pulver zu verbessern, wurde bei Materia Nova ein hydrogeniert‑dehydrogeniertes (HDH) Titanpulver sphäroidisiert. Hierfür wurde eine Sphäroidisierungstechnologie eingesetzt, die auf eine im Rahmen des REMADE‑Programms („REcycled MAterials for aDvanced manufacturing tEchnologies“, ein Prioritätsprojekt des wallonischen Wiederaufbauplans) erworbene Hochfrequenz‑Plasmatorch (RF) zurückgreift. Plan de Relance de la Wallonie.

Mittels Rasterelektronenmikroskopie wurden Titanpulver vor und nach der Behandlung mit der Plasmatorch untersucht. Diese Behandlung erwies sich als äußerst wirksam und führte zu einer drastischen Veränderung der Partikelformen: Aus unregelmäßigen Partikeln entstanden regelmäßige sphärische Formen.

REM‑Bilder

nsere ersten Sphäroidisierungstests mit RF‑Plasma an Titanpulvern waren ein Erfolg. Diese Plasmatechnologie zeichnet sich nicht nur dadurch aus, dass sie die Form der Pulver verbessert, sondern auch deren chemische Zusammensetzung (Reduktion, Oxidation, Nitridierung usw.) beeinflusst.
Diese Modifikationen bieten entscheidende Vorteile wie eine sphärische Morphologie, erhöhte Dichte und Reinheit, bessere Homogenität und verbesserte Fließeigenschaften.
Infolgedessen gelten plasmabehandelte Pulver heute als bevorzugte Wahl für das Metallpulverspritzgießen (MIM) und die additive Fertigung (AM) – zwei Bereiche, in denen die Materialqualität von größter Bedeutung ist.