Guida alle polveri metalliche
Le polveri metalliche: come si producono e come sceglierle
Il modo in cui una polvere viene prodotta ne determina la forma, la purezza e il comportamento: come scorre, come si compatta, a cosa serve. Questa guida spiega in modo semplice i metodi di produzione e presenta i principali metalli che trattiamo, per aiutarti a leggere una scheda tecnica e a scegliere la polvere giusta.
Come nasce una polvere
I metodi di produzione
Esistono diverse vie per trasformare un metallo in polvere. Ciascuna lascia una "firma" sulla forma e sulle proprietà delle particelle.
Atomizzazione ad acqua
IRREGOLARE
Getti d'acqua ad alta pressioneframmentano il metallo fuso, con raffreddamento rapidissimo. È il metodo più diffuso ed economico.
Vantaggi: ottima comprimibilità e resistenza a verde; ossigeno un po' più alto.
Atomizzazione a gas
SFERICA
Getto con gas inerte (azoto/argon): le particelle solidificano in volo assumendo forma sferica.
Vantaggi: scorrevolezza e purezza elevate; ideale per il Metal Injection Moulding (stampaggio a iniezione di metallo) e la stampa 3D. Più costosa.
Riduzione (spugna)
IRREGOLARE/POROSA
Minerale o scaglia di metallo ridotti con carbonio o idrogeno: si ottiene una "spugna" porosa poi macinata.
Vantaggi: particelle molto comprimibili, densità apparente bassa. Tipica del ferro.
Elettrolisi
DENDRITICA
Il metallo si deposita in forma polverosa per via elettrolitica, poi viene lavato etrattato.
Vantaggi: purezza e conducibilità altissime. Tipica del rame.
Decomposizione termica
SFERICA FINISSIMA
Da composti come il carbonile di ferro o nichel si ottengono polveri finissime e purissime.
Vantaggi: granulometria fine e controllata, purezza >99,5%. Costosa.
Macinazione meccanica
IRREGOLARE/LAMELLARE
Frantumazione e mulini, adatti a metalli e leghe fragili o per ottenere scaglie.
Vantaggi: particelle irregolari o lamellari; usata anche per i pigmenti.
Perché conta
La forma delle particelle
La morfologia è la conseguenza più visibile del metodo di produzione e decide come si comporta la polvere.
Sferiche
- Scorrono bene, alta densità diimpacchettamento
- Riempiono gli stampi in modo uniforme
- Poca tenuta a crudo (non si agganciano)
- → Metal Injection Moulding (stampaggioa iniezione), stampa 3D, brasatura
Irregolari - spugnose
- Si incastrano → ottima resistenza averde
- Buona comprimibilità
- Densità apparente più bassa, scorronomeno
- → componenti sinterizzati di ferro/acciaio
Dendritiche
- Tipiche delle polveri elettrolitiche
- Grande superficie e purezza
- Buona resistenza a verde
- → rame conduttivo, metalli puri
Il catalogo in sintesi
I metalli e le loro polveri
Una mini-scheda per ciascun metallo che trattiamo: come si produce la polvere, che forma ha, cosa la caratterizza e a cosa serve.
Base della metallurgia delle polveri
Ferro - Acciaio
IRREGOLARE SFERICA (PER STAMPA 3D)
PRODUZIONE: Atomizzazione ad acqua con ricottura, o riduzione a spugna; a gas per stampa 3D e Metal Injection Moulding (stampaggio a iniezione di metallo).
PROPRIETÀ: Ottima comprimibilità e resistenza a verde; economico.
USI: Componenti sinterizzati (auto, utensili), saldatura, consumabili di fonderia ed esotermici, chimica.
Il campione di conducibilità
Rame
DENDRITICA IRREGOLARE
PRODUZIONE: Elettrolisi (alta purezza), atomizzazione o riduzione di ossidi.
PROPRIETÀ: Conducibilità elettrica e termica altissime, duttile.
USI: Bronzine autolubrificanti, materiali d'attrito, elettronica e dissipatori, utensili diamantati, brasatura, paste conduttive, catalisi.
Lega rame-zinco (Cu-Zn)
Ottone
SFERICA - NODULARE
PRODUZIONE: Prelegato per atomizzazione (aria o gas).
PROPRIETÀ: Buona lavorabilità, estetica dorata, resistenza alla corrosione.
USI: Minuterie sinterizzate, filtri, pigmenti "oro" decorativi, brasatura, ferramenta, Metal Injection Moulding (stampaggio a iniezione).
Lega rame - stagno (Cu-Sn)
Bronzo
SFERICA NODULARE
PRODUZIONE: Prelegato atomizzato (spesso 90/10), oppure miscela di Cu e Sn.
PROPRIETÀ: Autolubrificazione, resistenza a usura e corrosione.
USI: Boccole e cuscinetti autolubrificanti (oilless, senza olio), filtri porosi, materiali d'attrito, utensili diamantati, pigmenti, brasatura.
Leggero e molto reattivo
Alluminio
SFERICA - NODULARE LAMELLARE (PIGMENTI)
PRODUZIONE: Atomizzazione ad aria/gas inerte; scaglie per macinazione (pigmenti e paste).
PROPRIETÀ: Leggero, forte potere esotermico; il fine è piroforico→ manipolazione con cautela.
USI: Alluminotermia/termite (saldatura rotaie), miscele esotermiche, pirotecnica e propellenti, calcestruzzo aerato, pigmenti e vernici metallizzate, metallurgia delle polveri e stampa 3D, chimica.
Basso punto di fusione
Stagno
SFERICA - NODULARE
PRODUZIONE: Atomizzazione o precipitazione (fonde a bassa temperatura).
PROPRIETÀ: Ottimo per leghe e saldatura, morbido e duttile.
USI: Paste per saldatura (solder paste), premiscele per bronzo, cuscinetti, stagnatura, chimica, grado alimentare/farmaceutico.
Protezione sacrificale
Zinco
SFERICA FINE
PRODUZIONE: Distillazione e condensazione (polvere di zinco), oppure atomizzazione.
PROPRIETÀ: Sacrificale (protegge dalla corrosione), riducente chimico.
USI: Primer e vernici zincanti anticorrosione, anodi sacrificali, riducente in idrometallurgia, batterie, pirotecnica, premiscele per ottone.
Resistenza e leggerezza
Titanio
SFERICA (GAS - PLASMA) ANGOLARE (IDRURO - DEIDRURO)
PRODUZIONE: Atomizzazione a gas e plasma (sferico, per l'Additive Manufacturing / produzione additiva); processo Hydride-Dehydride (idruro-deidruro), angolare e più economico.
PROPRIETÀ: Elevato rapporto resistenza/peso, biocompatibile, resistente a corrosione; reattivo →atmosfera controllata.
USI: Aerospaziale (stampa 3D), impianti medicali, Metal Injection Moulding (stampaggio a iniezione), target per sputtering (deposizione catodica), chimica, pirotecnica.
Denso e a basso punto di fusione
Piombo
SFERICA - NODULARE
PRODUZIONE: Atomizzazione o granulazione (fonde a bassa temperatura).
PROPRIETÀ: Alta densità, morbido, basso punto di fusione, schermante alle radiazioni. Tossico: uso regolamentato (REACH).
USI: Schermature radiologiche e antivibranti, batterie, leghe per cuscinetti, saldatura dolce, contrappesi, pirotecnica.
Refrattario e densissimo
Wolframio (Tungsteno)
ANGOLARE SFERICA (PER STAMPA 3D)
PRODUZIONE: Riduzione degli ossidi con idrogeno (polvere fine angolare); sferoidizzazione al plasma per le sferiche. Non atomizzabile per fusione (fonde oltre 3.400 °C).
PROPRIETÀ: Densità e punto di fusione altissimi, grande durezza e resistenza all'usura.
USI: Metallo duro e carburi (utensili da taglio), contrappesi ad alta densità, schermature, elettrodi, leghe pesanti (W-Ni-Fe), stampa 3D.
Lega Fe-Cr-Ni inossidabile
Acciaio inox
SFERICA (GAS) IRREGOLARE (ACQUA)
PRODUZIONE: Prelegato per atomizzazione a gas (sferico, per Metal Injection Moulding e stampa 3D) o ad acqua (irregolare, per pressa-sinterizzazione). Gradi tipici 316L, 17-4PH, 304.
PROPRIETÀ: Resistenza alla corrosione e meccanica, inossidabile.
USI: Componenti sinterizzati e Metal Injection Moulding (stampaggio a iniezione), stampa 3D, filtri, applicazioni alimentari e medicali.
Il vocabolario essenziale
Come leggere una scheda tecnica
I parametri che trovi su ogni scheda e cosa significano davvero.
Granulometria
La dimensione delle particelle e la loro distribuzione (curva). Definisce finezza, reattività e comportamento in pressa.
Densità apparente
Peso della polvere sciolta per unità di volume. Le particelle irregolari danno densità più bassa.
Densità battuta (tap density)
Densità dopo assestamento per vibrazione: indica quanto la polvere riesce a impacchettarsi.
Scorrevolezza (Hall)
Tempo di deflusso da un imbuto calibrato. Migliore per le sferiche, peggiore per le irregolari.
Comprimibilità
Densità raggiunta a una data pressione. Alta per polveri irregolari, spugnose e pure.
Resistenza a verde
Tenuta del pezzo compattato prima della sinterizzazione. Alta quando le particelle si agganciano.
Purezza / ossigeno
Tenore di ossido ed elementi in traccia. Più basso in gas, carbonile ed elettrolitico.
Morfologia
La forma delle particelle: la "firma" del metodo di produzione.
