Prášky na bázi niklu

Prášky na bázi niklu označují prášky vyrobené z niklu nebo slitin niklu, které se používají v různých aplikacích, jako je aditivní výroba, povrchová úprava, svařování a další. Tento článek obsahuje přehled prášků na bázi niklu, jejich složení a vlastnosti, aplikace, specifikace, ceny, srovnání a často kladené otázky.

Přehled z prášky na bázi niklu

Prášky na bázi niklu jsou kovové prášky složené převážně z niklu spolu s legujícími prvky, jako je chrom, molybden, wolfram a další. Klíčové vlastnosti, díky nimž jsou tyto prášky vhodné pro vysoce výkonné aplikace, jsou:

• Vysoká pevnost a tvrdost při zvýšených teplotách
• Vynikající odolnost proti korozi a oxidaci
• Dobrá odolnost proti opotřebení
• Vysoká tepelná a elektrická vodivost
• Nízký koeficient tepelné roztažnosti

Tyto prášky mohou být vyráběny procesy, jako je atomizace plynem nebo vodou, elektrolýza, rozklad karbonylu atd., a to v různých velikostech a morfologii. Běžně používané slitiny niklu jsou Inconel, Monel, Hastelloy, Nichrom atd.

prášky na bázi niklu Složení

Prášky na bázi niklu obsahují nikl jako hlavní prvek spolu s dalšími legujícími prvky. Typická složení jsou:

Slitina	Nikl (%)	Ostatní prvky
Nikl	99%+	–
Inconel	72% Ni, 14-17% Cr	Železo, niob, měď, hliník
Monel	63-70% Ni, 27-34% Cu	Železo, mangan, křemík, uhlík
Nichrom	80% Ni, 20% Cr	Žehlička
Hastelloy	42-62% Ni	Chrom, molybden, wolfram

Poměr niklu a slitin určuje klíčové vlastnosti, jako je pevnost, odolnost proti korozi, odolnost proti oxidaci atd.

prášky na bázi niklu Vlastnosti

Prášky ze slitin niklu mají ve srovnání s niklem výjimečné vlastnosti, díky nimž jsou vhodné do náročných podmínek:

Vlastnictví	Charakteristika
Pevnost při vysokých teplotách	Zachovávají si pevnost a odolávají deformaci tečením při teplotě vyšší než 1000 °C.
Odolnost proti korozi	Vytváří ochrannou vrstvu oxidu, odolnou vůči kyselinám, louhům atd.
Odolnost proti oxidaci	Pomalá rychlost oxidace na vzduchu až do ~1100 °C
Odolnost proti opotřebení	Odolávají erozi, oděru a zadírání lépe než ocel.
Tepelná vodivost	Vyšší než u nerezových ocelí, ~20 W/m.K u Inconelu 625.
Elektrický odpor	Řada slitin má vysoký odpor pro topná tělesa
Koeficient tepelné roztažnosti	Nízká CTE zajišťuje odolnost proti tepelným šokům

Typy prášků na bázi niklu

Niklové prášky jsou k dispozici v různých typech vhodných pro různé metody nanášení:

Typ	Běžné slitiny	Rozsah velikostí	** Morfologie**
Rozprašovaný plyn	Inconel 625, 718; Monel, Hastelloy	5 - 150 μm	Zaoblené, kulovité
Atomizovaná voda	Inconel 625, 718; 316L, 304L	10 - 300 μm	Nepravidelné, zubaté
Elektrolytické	Nikl, monel, nikrom	1 - 150 μm	Dendritické, krystalické
Karbonyl	Nikl	0,5 - 12 μm	Vločky, lupínky

• Plynové a vodní rozprašování umožňuje lepší hustotu a průtočnost balení.
• Elektrolytické mají vyšší obsah kyslíku, který způsobuje pórovitost.
• Karbonyl nikl v prášku má vysokou čistotu (>99% Ni)

prášky na bázi niklu Aplikace

Mezi hlavní oblasti použití práškových niklových slitin patří:

Průmysl	Aplikace
Aditivní výroba	Letecké a kosmické komponenty, lopatky turbín, raketové motory
Svařování	Opravy turbín, nástrojů, forem; spojování inkonelu, hasteloje
Povrchová úprava	Ochrana proti korozi, odolnost proti opotřebení, překryvné nátěry
Elektronika	Rezistory, topná tělesa, vodiče
Diamantové nástroje	Lepení diamantových zrn pro řezání, vrtání a broušení
Magnety	Zlepšení magnetických vlastností
Baterie	Niklové elektrody v Ni-Cd, Ni-MH bateriích

Jedinečné vlastnosti, jako je vysoká pevnost a odolnost proti korozi, umožňují použití niklových prášků v kritických aplikacích.

prášky na bázi niklu Specifikace

Prášky ze slitin niklu jsou k dispozici v různých velikostech a morfologiích a pro spolehlivý výkon musí splňovat specifikace složení, čistoty a konzistence.

Parametr	Rozsah/stupně
Velikost částic	5 μm až 300 μm
Tvar částic	Kulovité, nepravidelné, vločky
Zdánlivá hustota	2 - 5 g/cc
Hustota poklepání	4 - 7 g/cc
Průtoková rychlost	15 - 25 s/50 g
Čistota	98.5% až 99.9%
Obsah kyslíku	<0,5%
Ztráta vodíku	<0.1%

Standardizační organizace, jako je ASTM International, poskytují specifikace zkušebních metod a prahových hodnot pro niklové prášky:

• ASTM B162: B162: Norma pro niklový plech, plechy, pásy a válcované tyče
• ASTM B283: Práškový nikl a výrobky práškové metalurgie rozprašované plynem
• ISO 4499-4: Kovové prášky - Stanovení obsahu kyslíku a dusíku extrakcí za tepla

prášky na bázi niklu Dodavatelé a ceny

Mezi přední světové dodavatele niklu a práškových slitin niklu patří:

Společnost	Značky	Slitiny	Cenové rozpětí
Hoganas	Nicopowder®	Nikl, karbonylnikl	$50 - $100 za kg
Sandvik Osprey	Nifco®	Nikl, měď nikl, nikl železo	$75 - $250 za kg
Tesařská technologie	Cartech®	625, 718, 690, Monel, Hastelloy	$100 - $500 za kg
AMETEK	Ultrajemný nikl	Karbonyl nikl	$80 - $120 za kg

Ceny se liší podle:

• Třída slitiny: Inconel 718 > Inconel 625 > Nikl > Monel
• Velikost částic: Nano prášek > mikroprášek
• Úrovně čistoty: 99,9% niklu > 98% niklu
• Množstevní a množstevní slevy

Srovnání

Parametry	Rozprašovaný plyn	Atomizovaná voda	Elektrolytické
Náklady	Vysoký	Nízký	Střední
Čistota	Vysoká - 99%+	Střední - 98-99%	Nízká - 90-98%
Vyzvednutí kyslíku	Nízký	Vysoký	Vysoký
Tvar částice	Zaoblené	Jagged	Dendritické
Tekutost	Vynikající	Mírný	Špatný
Zdánlivá hustota	Vysoký	Střední	Nízký
Aplikace	AM, povlaky	Svařování, povrchové úpravy	Topná tělesa, elektronika

Klíčové rozdíly ve výrobním procesu vedou ke kompromisům v nákladech, kvalitě a výkonu.

Výhody z prášky na bázi niklu

Prášky ze slitin niklu mají oproti jiným materiálům jedinečné výhody:

• Odolávají vysokým teplotám přesahujícím 1000 °C
• odolnost proti korozi v kyselém nebo zásaditém prostředí
• Umožňují aditivní výrobu složitých geometrií
• Poskytují vynikající pevnost lepení diamantových nástrojů
• jsou biokompatibilní pro lékařské implantáty
• mají řízené expanzní vlastnosti
• Lze recyklovat a znovu použít v práškové metalurgii.

Omezení

Některé nevýhody spojené s těmito prášky jsou:

• Drahé ve srovnání s práškovým železem nebo mědí
• Citlivé na kontaminaci kyslíkem při manipulaci
• náchylnost k tvorbě povrchových trhlin při přehřátí
• Obtížně zpracovatelné zhutňováním za studena a spékáním
• Požadavek na řízenou atmosféru při tepelném stříkání
• Nižší elektrická a tepelná vodivost ve srovnání s mědí

Pro minimalizaci omezení je třeba používat správné metody manipulace s práškem, jeho skladování a zpracování.

Nejčastější dotazy

Otázka: Jsou niklové prášky nebezpečné?

Odpověď: Dlouhodobé vdechování může způsobit senzibilizaci dýchacích cest. Při manipulaci je třeba používat vhodné osobní ochranné prostředky, jako jsou masky a rukavice.

Otázka: Jaká je trvanlivost niklových prášků?

Odpověď: Při skladování v inertní atmosféře v uzavřených nádobách může doba skladování přesáhnout 5 let. Absorpce kyslíku a vlhkosti časem zhoršuje kvalitu.

Otázka: Jaká velikost částic je nejlepší pro tepelné stříkání?

A: 20-45 μm nabízí lepší hustotu a pevnost spoje. Jemnější prášky mají nižší účinnost depozice.

Otázka: Jsou magnetické nebo nemagnetické?

Odpověď: Čistý nikl je mírně magnetický. Většina slitin niklu je nemagnetická s výjimkou nikromu a MuMetalu, které obsahují železo a nikl.

Otázka: Lze niklové slitiny tisknout 3D tiskem?

Odpověď: Ano, třídy Inconel a Hastelloy nabízejí vynikající vlastnosti, ale vyžadují optimalizované parametry pro laserové tavení/spalování.

znát více procesů 3D tisku