Pulver auf Nickelbasis

Pulver auf Nickelbasis beziehen sich auf Pulver aus Nickel oder Nickellegierungen, die in verschiedenen Anwendungen wie der additiven Fertigung, der Oberflächenbeschichtung, dem Schweißen und mehr eingesetzt werden. Dieser Artikel bietet einen Überblick über nickelbasierte Pulver, ihre Zusammensetzung und Eigenschaften, Anwendungen, Spezifikationen, Preise, Vergleiche und FAQs.

Übersicht von Pulver auf Nickelbasis

Pulver auf Nickelbasis sind Metallpulver, die hauptsächlich aus Nickel und Legierungselementen wie Chrom, Molybdän, Wolfram und anderen bestehen. Die wichtigsten Eigenschaften, die diese Pulver für Hochleistungsanwendungen geeignet machen, sind:

• Hohe Festigkeit und Härte bei erhöhten Temperaturen
• Ausgezeichnete Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit
• Gute Verschleißfestigkeit
• Hohe thermische und elektrische Leitfähigkeit
• Niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient

Diese Pulver können durch Verfahren wie Gas- oder Wasserverdüsung, Elektrolyse, Carbonylzersetzung usw. in verschiedenen Größen und Morphologien hergestellt werden. Häufig verwendete Nickellegierungen sind Inconel, Monel, Hastelloy, Nichrome usw.

Pulver auf Nickelbasis Zusammensetzung

Pulver auf Nickelbasis enthalten Nickel als Hauptelement zusammen mit anderen Legierungselementen. Typische Zusammensetzungen sind:

Legierung	Nickel (%)	Andere Elemente
Nickel	99%+	–
Inconel	72% Ni, 14-17% Cr	Eisen, Niob, Kupfer, Aluminium
Monel	63-70% Ni, 27-34% Cu	Eisen, Mangan, Silizium, Kohlenstoff
Nichrom	80% Ni, 20% Cr	Eisen
Hastelloy	42-62% Ni	Chrom, Molybdän, Wolfram

Das Verhältnis von Nickel und Legierungen bestimmt die wichtigsten Eigenschaften wie Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Oxidationsbeständigkeit usw.

Pulver auf Nickelbasis Eigenschaften

Pulver aus Nickellegierungen bieten im Vergleich zu Nickel außergewöhnliche Eigenschaften und sind daher für raue Umgebungen geeignet:

Eigentum	Merkmale
Hohe Temperaturbeständigkeit	Beibehaltung der Festigkeit und Beständigkeit gegen Kriechverformung bei über 1000°C
Korrosionsbeständigkeit	Bildung einer schützenden Oxidschicht, beständig gegen Säuren, Laugen usw.
Oxidationsbeständigkeit	Langsame Oxidation an der Luft bis zu ~1100°C
Abriebfestigkeit	Besserer Widerstand gegen Erosion, Abrieb und Abrieb als Stahl
Wärmeleitfähigkeit	Höher als bei nichtrostenden Stählen, ~20 W/m.K für Inconel 625
Elektrischer Widerstand	Eine Reihe von Legierungen haben einen hohen Widerstand für Heizelemente
Koeffizient der thermischen Ausdehnung	Niedriger WAK bietet Temperaturwechselbeständigkeit

Typen von Pulvern auf Nickelbasis

Nickelpulver gibt es in verschiedenen Ausführungen, die für unterschiedliche Abscheidungsverfahren geeignet sind:

Typ	Gängige Legierungen	Größenbereich	** Morphologie**
Zerstäubtes Gas	Inconel 625, 718; Monel, Hastelloy	5 - 150 μm	Abgerundet, kugelförmig
Wasser zerstäubt	Inconel 625, 718; 316L, 304L	10 - 300 μm	Gezackt, unregelmäßig
Elektrolytische	Nickel, Monel, Nichrom	1 – 150 μm	Dendritisch, kristallin
Carbonyl	Nickel	0,5 - 12 μm	Flocken, Chips

• Gas- und Wasserzerstäubung ermöglichen eine bessere Packungsdichte und Fließfähigkeit
• Elektrolytische Verfahren haben einen höheren Sauerstoffgehalt, der zu Porosität führt.
• Carbonylnickelpulver hat einen hohen Reinheitsgrad (>99% Ni)

Pulver auf Nickelbasis Anwendungen

Zu den wichtigsten Anwendungsbereichen von Nickellegierungspulvern gehören:

Industrie	Anwendungen
Additive Fertigung	Luft- und Raumfahrtkomponenten, Turbinenschaufeln, Raketentriebwerke
Schweißen	Reparatur von Turbinen, Werkzeugen, Formen; Fügen von Inconel, Hastelloy
Oberflächenbeschichtung	Korrosionsschutz, Verschleißfestigkeit, Overlay-Beschichtungen
Elektronik	Widerstände, Heizelemente, Leiterbahnen
Diamantwerkzeuge	Bindung von Diamantkörnern zum Schneiden, Bohren, Schleifen
Magnete	Verbesserung der magnetischen Eigenschaften
Batterien	Nickelelektroden in Ni-Cd- und Ni-MH-Batterien

Dank einzigartiger Eigenschaften wie hoher Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit können Nickelpulver für kritische Anwendungen eingesetzt werden.

Pulver auf Nickelbasis Spezifikationen

Pulver aus Nickellegierungen sind in verschiedenen Größen und Morphologien erhältlich und müssen für eine zuverlässige Leistung den Spezifikationen für Zusammensetzung, Reinheit und Konsistenz entsprechen.

Parameter	Bereich/Grade
Partikelgröße	5 μm bis 300 μm
Partikelform	Kugelförmig, unregelmäßig, Flocken
Scheinbare Dichte	2 - 5 g/cc
Dichte des Gewindebohrers	4 - 7 g/cc
Durchflussmenge	15 - 25 s/50g
Reinheit	98,5% bis 99,9%
Sauerstoffgehalt	<0,5%
Wasserstoffverlust	<0,1%

Normungsorganisationen wie ASTM International bieten Spezifikationen für Prüfverfahren und Grenzwerte für Nickelpulver:

• ASTM B162: Norm für Nickelplatten, -bleche, -bänder und gewalzte Stäbe
• ASTM B283: Gasverdüstes Nickel-Pulver und pulvermetallurgische Produkte
• ISO 4499-4: Metallische Pulver - Bestimmung des Sauerstoff- und Stickstoffgehalts durch Heißextraktion

Pulver auf Nickelbasis Lieferanten und Preisgestaltung

Einige der weltweit führenden Anbieter von Nickel- und Nickellegierungspulvern sind:

Unternehmen	Marken	Legierungen	Preisspanne
Hoganas	Nikopulver®	Nickel, Carbonylnickel	$50 - $100 pro kg
Sandvik Fischadler	Nifco®.	Nickel, Kupfer-Nickel, Nickel-Eisen	$75 - $250 pro kg
Tischlertechnik	Cartech®.	625, 718, 690, Monel, Hastelloy	$100 - $500 pro kg
AMETEK	Ultrafeines Nickel	Carbonyl-Nickel	$80 - $120 pro kg

Der Preis variiert je nach:

• Legierungsgrad: Inconel 718 > Inconel 625 > Nickel > Monel
• Partikelgröße: Nanopulver > Mikropulver
• Reinheitsgrade: 99,9% Nickel > 98% Nickel
• Mengen- und Mengenrabatte

Vergleiche

Parameter	Zerstäubtes Gas	Wasser zerstäubt	Elektrolytische
Kosten	Hoch	Niedrig	Mittel
Reinheit	Hoch - 99%+	Mittel - 98-99%	Niedrig - 90-98%
Sauerstoffaufnahme	Niedrig	Hoch	Hoch
Partikelform	Abgerundet	Gezackt	Dendritisch
Fließfähigkeit	Ausgezeichnet	Mäßig	Schlecht
Scheinbare Dichte	Hoch	Mittel	Niedrig
Anwendungen	AM, Beschichtungen	Schweißen, Oberflächenbeschichtungen	Heizelemente, Elektronik

Wichtige Unterschiede im Produktionsprozess führen zu Kompromissen bei Kosten, Qualität und Leistung.

Vorteile von Pulver auf Nickelbasis

Pulver aus Nickellegierungen bieten einzigartige Vorteile gegenüber anderen Materialien:

• Widersteht hohen Temperaturen von über 1000°C
• Beständigkeit gegen Korrosion in sauren oder alkalischen Umgebungen
• Ermöglicht die additive Fertigung komplexer Geometrien
• Hervorragende Bindungsstärke für Diamantwerkzeuge
• sind biokompatibel für medizinische Implantate
• Sie haben kontrollierte Ausdehnungseigenschaften
• Kann recycelt und in der Pulvermetallurgie wiederverwendet werden

Beschränkungen

Einige Nachteile, die mit diesen Pulvern verbunden sind, sind:

• Teuer im Vergleich zu Eisen- oder Kupferpulvern
• Empfindlich gegen Sauerstoffkontamination bei der Handhabung
• Neigung zur Bildung von Oberflächenrissen bei Überhitzung
• Schwierig zu verarbeiten durch Kaltverdichtung und Sintern
• Erfordern kontrollierte Atmosphären beim thermischen Spritzen
• Geringere elektrische und thermische Leitfähigkeit als Kupfer

Die Handhabung, Lagerung und Verarbeitung des Pulvers muss ordnungsgemäß erfolgen, um Einschränkungen zu minimieren.

FAQs

F: Sind Nickelpuder gefährlich?

A: Das Einatmen über einen längeren Zeitraum kann zu einer Sensibilisierung der Atemwege führen. Geeignete PSA wie Masken und Handschuhe sollten bei der Handhabung getragen werden.

F: Wie lange ist die Haltbarkeit von Nickelpulver?

A: Wenn sie unter inerter Atmosphäre in versiegelten Behältern gelagert werden, kann die Haltbarkeit 5 Jahre überschreiten. Die Absorption von Sauerstoff und Feuchtigkeit verschlechtert die Qualität mit der Zeit.

F: Welche Partikelgröße ist für das thermische Spritzen am besten geeignet?

A: 20-45 μm bieten eine bessere Dichte und Haftfestigkeit. Feinere Pulver haben eine geringere Abscheidungseffizienz.

F: Sind sie magnetisch oder nicht magnetisch?

A: Reines Nickel ist leicht magnetisch. Die meisten Nickellegierungen sind nicht magnetisch, außer Nichrom und MuMetall, die Eisen und Nickel enthalten.

F: Können Nickellegierungen in 3D gedruckt werden?

A: Ja, Inconel- und Hastelloy-Sorten bieten hervorragende Eigenschaften, erfordern aber optimierte Parameter für das Laserschmelzen/-sintern.

mehr über 3D-Druckverfahren erfahren

Additional FAQs about Nickel Based Powders (5)

1) How do I choose between Inconel, Hastelloy, and Monel nickel based powders for corrosion service?

• Inconel (e.g., 625/718) balances high-temperature strength and oxidation resistance. Hastelloy (e.g., C‑276, C‑22) excels in wet corrosion and chlorides/acid mixtures. Monel (Ni‑Cu) is strong in seawater and hydrofluoric media but lower high‑temp strength.

2) What powder attributes most affect AM part quality with nickel alloys?

• Narrow PSD (e.g., 15–45 μm for LPBF), high sphericity, low satellites, low interstitials (O/N/H), and stable flow/tap density. These drive spreadability, melt pool stability, porosity, and fatigue life.

3) Can water‑atomized nickel alloys be used for binder jetting?

• Yes, with conditioning: trim fines (<10 μm), reduce oxygen (hydrogen anneal if compatible), target bimodal PSD for packing, and apply optimized sinter/HIP. Expect different shrinkage than gas‑atomized feedstock.

4) What CoA data should be mandatory for critical nickel based powders?

• Full chemistry vs alloy spec; O/N/H (ASTM E1409/E1019); PSD D10/D50/D90 and span (ISO 13320/ASTM B822); flow (ASTM B213), apparent/tap density (ASTM B212/B527); shape metrics (dynamic image analysis); moisture/LOI; inclusion screening; lot genealogy.

5) How should nickel based powders be stored to minimize oxidation and caking?

• Keep sealed in inert gas (argon/nitrogen), RH <10%, 15–25°C. Avoid repeated thermal cycling, use ESD‑safe containers, and record reuse cycles with periodic O2 and PSD checks.

2025 Industry Trends for Nickel Based Powders

• Cleanliness focus: Expansion of EIGA/vacuum gas atomization to lower O/N/H for better AM fatigue performance, reducing HIP reliance in thin sections.
• Inline QA: Real‑time laser diffraction and dynamic image analysis at atomizers tighten PSD/shape control, improving sieve yield and consistency.
• Binder jet growth: Cost‑down routes using conditioned water‑atomized Inconel 625/718 powders with sinter+HIP achieving >99% density.
• Sustainability: Argon recovery, closed‑loop water, and Environmental Product Declarations (EPDs) gain traction in procurement.
• Regional capacity: New lines in NA/EU/India shorten lead times for Inconel 625/718, Hastelloy C‑276, and Ni‑Cu powders.

2025 snapshot: nickel based powders metrics

Metrisch	2023	2024	2025 YTD	Notes/Sources
Typical O content, GA Ni alloys (wt%)	0.030–0.060	0.025–0.050	0.020–0.045	Supplier LECO trends
LPBF as‑built density, 625/718 (%)	99.5–99.7	99.6–99.8	99.6–99.85	Optimized parameter sets
CoAs with DIA shape metrics (%)	45–60	55–70	65–80	OEM qualification updates
Argon recovery at atomizers (%)	25–35	35–45	45–55	ESG/EPD programs
Standard GA lead time (weeks)	6–9	5-8	4–7	Capacity additions
Price range GA 625/718 (USD/kg)	70–150	65–140	65–135	PSD/region dependent

References: ISO/ASTM 52907; ASTM B822/B213/B212/B527; ASTM E1019/E1409; ASM Handbook; standards bodies: https://www.astm.org, https://www.iso.org

Latest Research Cases

Case Study 1: Closed‑Loop Atomization Control for Inconel 625 (2025)
Background: Variability in PSD tails caused recoater streaks and lack‑of‑fusion in LPBF builds.
Solution: Implemented at‑line laser diffraction + dynamic image analysis with automated adjustments to gas pressure and melt flow; added fines bleed logic.
Results: PSD span −20%; >63 μm tail −52%; LPBF relative density improved from 99.4% to 99.75%; sieve yield +5%; scrap −18%.

Case Study 2: Binder Jetting Hastelloy C‑276 with Conditioned WA Powder (2024)
Background: Chemical processing OEM needed corrosion‑resistant manifolds at lower cost.
Solution: Water‑atomized C‑276 conditioned via fines trimming and H2 anneal (O: 0.11% → 0.07%); bimodal PSD packing; sinter profile + HIP 1160°C/150 MPa/3 h.
Results: Final density 99.3–99.6%; dimensional 3σ −33%; ASTM G28 corrosion met target; part cost −10–12% vs GA powder baseline.

Expertenmeinungen

• Prof. Iain Todd, Professor of Metallurgy and Materials Processing, University of Sheffield
  Key viewpoint: “Powder spreadability and interstitial control dominate AM outcomes—pair PSD with shape analytics for stable nickel based powder performance.”
• Dr. Ellen Meeks, VP Process Engineering, Desktop Metal
  Key viewpoint: “Binder jet success with nickel alloys hinges on fines discipline and furnace control; small shifts in <10 μm content drive shrink and density.”
• Marco Cusin, Head of Additive Manufacturing, GKN Powder Metallurgy
  Key viewpoint: “CoAs must evolve—shape metrics, O/N/H, and reuse guidance should be standard for reproducibility across platforms and sites.”

Citations: ASM Handbook; ISO/ASTM feedstock standards; OEM conference papers (TMS, MRL); standards links: https://www.astm.org, https://www.iso.org

Practical Tools and Resources

• Standards and QA:
• ISO/ASTM 52907 (metal powder feedstock), ASTM B822 (PSD), ASTM B213 (Hall flow), ASTM B212/B527 (apparent/tap density), ASTM E1019/E1409 (O/N/H)
• Measurement and monitoring:
• Dynamic image analysis for sphericity/aspect; laser diffraction per ISO 13320; CT per ASTM E1441 for AM coupons; LECO for interstitials
• Process control kits:
• Atomizer setup guides (nozzle, gas ratios), sieving/conditioning SOPs, powder reuse tracking templates (O2/fines/flow), furnace dew‑point monitoring for sinter/coating
• Design and simulation:
• DFAM libraries for Ni alloys (lattices, support strategies); heat treatment and HIP calculators; coating parameter databases for HVOF/APS
• Nachhaltigkeit:
• ISO 14001 frameworks; EPD templates; best practices for argon recovery and closed‑loop water systems in atomization

Notes on reliability and sourcing: Specify alloy grade/standard, PSD window (D10/D50/D90, span), shape metrics, and O/N/H limits on purchase orders. Qualify each lot via coupons (density, CT, mechanicals) and document storage/reuse under inert, low‑humidity conditions. For binder jetting or coatings, also define sinter/atmosphere or spray parameter windows to achieve target properties.

Last updated: 2025-10-15
Changelog: Added 5 targeted FAQs, a 2025 trend metrics table, two recent nickel alloy case studies, expert viewpoints, and practical tools/resources aligned to Nickel Based Powders
Next review date & triggers: 2026-02-15 or earlier if ISO/ASTM feedstock/QA standards change, major OEMs revise CoA requirements, or new atomization/conditioning technologies impact PSD/shape control and cleanliness benchmarks