Cómo hacer polvo de acero inoxidable

En el ámbito industrial, la tecnología básica de producción de polvo de acero inoxidable sólo tiene una palabra clave: atomización.

En pocas palabras, se pulveriza el acero fundido, utilizando gas a alta presión (atomización con gas, utilizada para producir polvo esférico) o agua a alta presión (atomización con agua, utilizada para producir polvo irregular) como medio, el flujo de metal se tritura en finas gotitas y, a continuación, se enfría y se solidifica en polvo. Por supuesto, también hay procesos más específicos, como el electrodo giratorio de plasma (PREP), que se utilizan específicamente para fabricar polvos esféricos ultrapuros. Cuando diseñamos estos procesos, el objetivo es muy claro: proporcionar materias primas para la impresión 3D (fabricación aditiva) o los procesos de sinterización.

Métodos clave de atomización industrial

Para entender realmente cómo fabricar polvo de acero inoxidable, debemos distinguir entre la tecnología de atomización específica. La elección del proceso determina directamente la morfología y la pureza del polvo, lo que determina si, en última instancia, es adecuado para la fabricación aditiva o para la sinterización tradicional.

Atomización de gases

Este es el principal método actual de producción de polvo de alta calidad, y también es el proceso con el que tengo más contacto diario.

Proceso: Las materias primas de acero inoxidable se funden primero en un horno de inducción. A medida que el metal fundido fluye a través de la boquilla especial, se encuentra con un flujo de alta velocidad de gas inerte (normalmente nitrógeno o argón). La energía cinética del gas golpea el flujo de metal, triturándolo en finas gotitas.

Punto clave: ¿Por qué es tan importante? Como las gotas se enfrían en una atmósfera inerte, tienen tiempo suficiente para encogerse y adquirir una forma esférica perfecta antes de solidificarse. Además, la protección del gas inerte evita eficazmente la oxidación, que es esencial para controlar el bajo contenido de oxígeno.

Aplicación: El polvo esférico tiene una excelente fluidez, lo que lo convierte en el estándar de la industria para la fabricación aditiva (AM) y el moldeo por inyección de metal (MIM).

Atomización del agua

La lógica de la atomización del agua es similar a la de la atomización del gas, pero el cambio de medio conduce a resultados muy diferentes.

Proceso: Utilizamos una pistola de agua a alta presión en lugar de gas para bombardear el flujo de acero inoxidable. La capacidad calorífica específica del agua es mucho mayor que la del gas, lo que hace que la gota fundida se "apague" instantáneamente en cuanto entra en contacto con el agua.

El resultado: este enfriamiento extremo hace que las gotitas se encojan hasta convertirse en bolas y acaben formando partículas de forma irregular. Aunque el contacto con el agua puede introducir un contenido de oxígeno ligeramente superior, la eficacia de producción de este método es muy alta y adecuada para el volumen andante.

Aplicación: El polvo irregular tiene buenas propiedades de enclavamiento cuando se prensa, por lo que es la primera opción en los procesos tradicionales de "prensado-sinterizado" sensibles al coste.

Método del electrodo rotatorio de plasma (PREP)

Si el cliente tiene requisitos extremos de limpieza, la atomización ordinaria no es suficiente. En este momento, depende de PREP.

Proceso: A diferencia del acero fundido vertido atomizado estándar, PREP utiliza barras sólidas de acero inoxidable como electrodos. La pistola de plasma funde el extremo de la barra giratoria y, a medida que esta gira a gran velocidad, la fuerza centrífuga lanza las gotas fundidas fuera de la superficie.

Resultados: Durante todo el proceso, el metal no entró en contacto con el crisol cerámico ni con la boquilla guía, lo que eliminó por completo el riesgo de inclusiones cerámicas. El resultado es un polvo ultrapuro y muy esférico.

Aplicación: Este polvo de alta gama suele reservarse para componentes críticos de alto rendimiento que no admiten absolutamente ningún fallo de material.

Flujo de trabajo paso a paso

Ya se trate de gas o de agua, la lógica subyacente de la producción industrial de polvo de acero inoxidable es la misma. Desde las materias primas aleadas hasta los productos acabados, debe seguirse estrictamente la siguiente secuencia:

Paso 1: Fusión

Todo empieza en un horno, normalmente de inducción. La aleación de acero inoxidable se calienta hasta un estado fundido. El control de la temperatura es extremadamente crítico, ya que afecta directamente a la estabilidad del flujo de metal posterior en la fase de atomización.

Paso 2: Atomización

Se trata de la fase de transformación del núcleo. La corriente de metal se vierte en la cámara de atomización y se encuentra con el medio de atomización. Si es gas a alta presión, el fluido se rompe en bolas; si es flujo de agua a alta velocidad, el fluido se fragmenta en formas irregulares.

Paso 3: Solidificación

La corriente metálica debe solidificarse tras romperse en gotitas. En la aerosolización, las gotitas se solidifican a medida que caen en una enorme torre de atomización; en la atomización con agua, el enfriamiento se produce casi instantáneamente al entrar en contacto con el agua.

Paso 4: Recogida y tratamiento posterior

El último paso consiste en cosechar el polvo.

Deshidratación y secado: Para los polvos atomizados en agua, este paso debe ser rápido para eliminar la humedad y evitar la oxidación.

Tamizado: El polvo se pasa por un tamiz y se clasifica por tamaño de partícula. Si este paso no se hace bien, afectará directamente a si el producto cumple las especificaciones concretas de la impresión 3D o la sinterización.

Autor： David Chen

Soy ingeniero superior de materiales especializado en pulvimetalurgia. Centrado en la atomización industrial, comparto mis conocimientos sobre cómo hacer polvo de acero inoxidable utilizando tecnologías de gas, agua y PREP para garantizar una alta pureza en las aplicaciones de fabricación aditiva.