Les poudres métalliques ou les métaux en poudre sont utilisés dans une large gamme d'applications telles que les revêtements, les pigments, les dispositifs pyrotechniques et les batteries. Les applications impliquant les poudres métalliques les plus importantes et à la croissance la plus rapide sont les segments de la métallurgie des poudres et de la fabrication additive. Il s'agit de technologies de fabrication de formes presque parfaites pour produire des pièces proches de leur taille et de leur forme finales avec un travail de finition minimal.

Les procédés traditionnels de métallurgie des poudres, tels que la compression et le frittage, sont utilisés pour produire des composants métalliques depuis les années 1920, tandis que des procédés tels que la compression isostatique à chaud (HIP, Hot Isostatic Pressing) et le moulage par injection de métal (MIM, Metal Injection Molding) sont respectivement utilisés depuis les années 1960 et 1970. La fabrication additive est une technologie relativement nouvelle qui permet la fusion locale de poudres métalliques à l'aide d'un laser, d'un faisceau d'électrons ou par des poudres adhésives après le frittage.

Les principales voies de fabrication des poudres métalliques sont les suivantes :

  • Broyage de métal solide
  • Précipitation d'un sel à partir d'une solution
  • Décomposition thermique du métal carbonyle (procédé carbonyle)
  • Réduction à l'état solide de l'oxyde de métal
  • Électrodéposition
  • Atomisation du métal en fusion


Le choix du procédé de fabrication de la poudre dépend du métal ou de l'alliage à produire, de l'application finale et des propriétés spécifiques de la poudre requises pour ce procédé. Par exemple, les poudres métalliques dispersées par jet de gaz sont utilisées dans de nombreuses applications de métallurgie des poudres, mais certaines fractions granulométriques sont souvent nécessaires pour conférer les propriétés requises.

Pourquoi la caractérisation des matériaux est-elle importante ?

La production constante de composants métalliques ou de produits aux propriétés correctes nécessite des matériaux d'entrée aux caractéristiques connues et fiables. Pour les poudres métalliques, celles-ci peuvent inclure des caractéristiques chimiques, morphologiques et microstructurelles qui doivent être mesurées à l'aide de la technique analytique appropriée.

Quelles caractéristiques des poudres métalliques sont importantes ?

La taille et la forme des particules sont des propriétés clés pour la plupart des procédés de poudres métalliques car elles ont un impact sur l'écoulement, le tassement, la porosité et la réactivité de la poudre, ainsi que la santé et la sécurité. Ces propriétés doivent être optimisées pour le procédé final spécifique, que ce soit la pulvérisation, l'étalement, la compression ou le frittage. Les propriétés chimiques sont également primordiales, en particulier pour la métallurgie des poudres et la fabrication additive, dans lesquelles la poudre doit être conforme à la composition en alliage du matériau spécifié et la qualité doit être soigneusement sélectionnée pour contrôler les éléments interstitiels présents.

La structure cristallographique est également importante car elle peut affecter les propriétés mécaniques et chimiques des poudres métalliques et des composants fabriqués. Il est souvent nécessaire de concevoir des poudres présentant une composition de phase, une taille de grain et une texture de grain spécifiques pour l'application souhaitée.

Les propriétés rhéologiques sont également importantes pour les procédés tels que le moulage par injection de métal, dans lesquels le matériau de feedstock est une dispersion de poudre métallique dans une matrice de polymère/cire, ou les encres d'impression contenant des pigments métalliques dispersés. Ces propriétés sont influencées par les caractéristiques des particules, y compris la taille, la forme et la concentration des particules. 

Quelles sont les solutions d'analyse des poudres métalliques proposées par Malvern Panalytical ?

Nos solutions clés pour la caractérisation des particules sont les Mastersizer 3000 et Morphologi 4, qui sont des instruments de paillasse hautement automatisés. Le Mastersizer 3000 utilise la diffraction laser pour mesurer la distribution granulométrique, technique pouvant également être utilisée en ligne avec Insitec. Le Morphologi 4 est un système d'imagerie automatisé qui utilise une caméra numérique pour capturer des images 2D de haute qualité des particules dispersées et fournit des informations sur la taille et la forme de particules spécifiques. Pour les dispersions et les nanoparticules métalliques, notre gamme Zetasizer peut être une solution plus appropriée. Elle utilise la diffusion dynamique de la lumière et l'électrophorèse laser Doppler pour mesurer respectivement la taille des particules et le potentiel zêta.

Pour l'analyse élémentaire, nous utilisons la fluorescence X (XRF, X-Ray Fluorescence), disponible dans les variantes posées au sol (Zetium) et sur paillasse (Epsilon) pour s'adapter aux exigences de l'application. Nous proposons également plusieurs solutions de préparation d'échantillons pour XRF, ICP et AA par le biais de notre gamme Claisse. Pour les études structurales et cristallographiques, la diffraction des rayons X (XRD, X-Ray Diffraction) est notre solution principale, disponible également pour les systèmes posés au sol (Empyrean) et sur paillasse (Aeris). 

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