Níquel carbonílico en polvo

Níquel carbonílico en polvo es un polvo fino y uniforme obtenido por descomposición de gas carbonilo de níquel. Gracias a su gran pureza, la forma esférica de sus partículas y su buena fluidez, el níquel carbonílico en polvo se ha convertido en una importante materia prima para la electrónica, la impresión metálica en 3D, el magnetismo, la soldadura fuerte, etc.

Descripción general del polvo de carbonil níquel

El polvo de níquel carbonílico, a menudo abreviado como CNP, está compuesto casi en su totalidad de níquel metálico elemental. Sus principales propiedades y características son:

Tabla 1: Descripción general del polvo de carbonil níquel

Propiedades	Detalles
Composición	99%+ níquel
Forma de las partículas	Muy esférica
Tamaño de las partículas	0,5 - 12 micras
Densidad aparente	2-4 g/cm3
Densidad del grifo	3-6 g/cm3
Pureza	99,8%+ níquel
Características del flujo	Flujo libre

El proceso de producción basado en gas permite un control muy preciso de la distribución del tamaño de las partículas, lo que garantiza que el polvo fluya sin problemas para su manipulación industrial. La ausencia de huecos internos confiere al carbonil níquel densidades superiores a las de otros polvos metálicos de níquel.

La combinación de alta pureza, morfología esférica, buena fluidez y estabilidad hacen que el níquel carbonílico sea versátil para su uso en todos los procesos de fabricación, incluidos:

Cuadro 2: Principales aplicaciones del carbonil níquel en polvo

Industria	Aplicaciones
Electrónica	Pastas conductoras, revestimientos, soldaduras, circuitos
Impresión 3D en metal	Impresión por chorro de aglutinante, fusión de lecho de polvo por láser
Materiales magnéticos	Núcleos, blindaje
Soldadura fuerte y blanda	Material de relleno
Rociado térmico	Cables, revestimientos, protección contra la corrosión
Pilas	Material de electrodos, espumas

A continuación, exploraremos el proceso de producción del polvo de níquel carbonílico y cómo se consiguen cualidades materiales únicas.

¿Cómo se Níquel carbonílico en polvo ¿Hecho?

El níquel carbonílico se fabrica mediante la descomposición química del gas carbonílico de níquel. El proceso de producción especializado permite controlar con precisión las características del polvo.

Hay cinco pasos clave:

Cuadro 3: Principales etapas de la producción de carbonil níquel en polvo

Paso	Descripción
1. Generación	El gas carbonilo de níquel se genera exponiendo el níquel al gas monóxido de carbono a 50-100°C bajo presión
2. Descomposición	El inestable gas carbonilo de níquel se descompone térmicamente a 180-220°C en polvo de níquel puro y monóxido de carbono.
3. Recogida	El polvo ultrafino de níquel se recoge y se separa de los gases
4. Fresado	Reducción de tamaño opcional mediante molienda por chorro o molienda por bolas
5. Clasificación	El polvo se clasifica por granulometría para diferentes aplicaciones

El control de la cinética del proceso y de las velocidades del gas permite generar partículas de polvo de níquel esféricas y muy uniformes.

La siguiente sección trata de la composición única y las propiedades morfológicas posibles con el proceso carbonílico.

Composición y propiedades del carbonil níquel

El proceso carbonílico para fabricar níquel en polvo consigue simultáneamente una gran pureza y unas excelentes características de las partículas.

Cuadro 4: Composición y propiedades de los materiales

Parámetro	Detalles
Contenido en níquel	Hasta 99,9%
Impurezas clave	Carbono, oxígeno, nitrógeno
Forma de las partículas	Muy esférica
Distribución granulométrica	Grados variables y controlables
Densidad aparente	2 - 4 g/cm3
Densidad del grifo	3 - 6 g/cm3
Superficie específica	0,3 - 10 m2/g
Contenido de óxido	Muy bajo, <0,5%
Absorción de hidrógeno	Mínimo

La ausencia de huecos internos confiere al polvo de níquel carbonílico una mayor densidad en comparación con otros polvos metálicos de níquel. Esto mejora la eficiencia del empaquetado en aplicaciones como la impresión 3D.

Al evitar la exposición al gas hidrógeno durante la producción, el níquel carbonílico resiste la fragilización por hidrógeno y el almacenamiento en comparación con el níquel electrolítico. Esto mejora la estabilidad en aplicaciones de baterías.

En general, el método de síntesis controlada en fase gaseosa crea un polvo de níquel esferoidal muy puro, apto para aplicaciones avanzadas.

A continuación repasaremos las opciones de tamaño de partícula disponibles.

Grados granulométricos de los polvos de carbonil níquel

Una ventaja del proceso de carbonilación es la posibilidad de ajustar la distribución del tamaño de las partículas controlando los parámetros del proceso. El níquel carbonílico en polvo se comercializa en diferentes tamaños:

Tabla 5: Grados granulométricos del carbonil níquel

Grado	Tamaño de las partículas (micras)
Tipo 287	Submicrónico, 0,6-0,8 μm
Tipo 123	Distribución de 0,5-3 μm
Tipo 255	Distribución de 3-7 μm
Tipo 287	Distribución 7-12 μm

El grado más pequeño, de 0,5 micras, es adecuado para tintas y pastas conductoras. Los grados más grandes, de más de 5 micras, son más adecuados para los procesos de impresión en lecho de polvo.

Mediante la clasificación por aire del polvo de arranque, los fabricantes pueden proporcionar distribuciones de partículas personalizadas y optimizadas para una aplicación determinada.

Ahora compararemos el polvo de níquel carbonílico con otros polvos de níquel metálico.

Comparación del carbonil níquel con otros polvos de níquel

El níquel carbonílico presenta claras ventajas sobre otras formas de níquel en polvo cuando la pureza y la morfología de las partículas son fundamentales.

Tabla 6: Polvo de carbonil níquel frente a alternativas

Parámetro	Níquel carbonílico	Níquel electrolítico	Hierro carbonílico
Pureza	99.8%+	99.7%	99%
Forma de las partículas	Muy esférica	Irregular, puntiagudo	Esférica
Control del tamaño de las partículas	Excelente	Moderado	Excelente
Absorción de hidrógeno	Muy bajo	Alta	Bajo
Coste	Alta	Bajo	Bajo

El níquel electrolítico procedente de la galvanoplastia acuosa contiene más impurezas, mientras que el hierro carbonílico carece de las propiedades funcionales del níquel.

El níquel carbonílico alcanza un equilibrio óptimo, lo que justifica su uso en pastas conductoras, impresión 3D, soldadura fuerte y otras aplicaciones especializadas en las que la calidad supera al coste.

A continuación repasaremos las normas y especificaciones que rigen la producción de níquel carbonílico en polvo.

Normas y especificaciones

Múltiples organizaciones de normalización tienen especificaciones para el polvo de níquel carbonílico, lo que garantiza la calidad:

Cuadro 7: Normas clave para Níquel carbonílico en polvo

Estándar	Descripción
ASTM B831	Especificación estándar para el níquel en polvo de gran pureza
ISO 4491	Polvos metálicos - Determinación del contenido de oxígeno por métodos de reducción
ISO 4490	Polvos metálicos - Determinación del contenido de hidrógeno
ISO 4494	Polvos metálicos - Determinación del contenido de azufre

Estas normas comprueban la composición del polvo, los niveles de impurezas, la distribución del tamaño de las partículas, la densidad y las propiedades de manipulación relevantes para las aplicaciones industriales.

Seguir protocolos de ensayo normalizados permite a los compradores comparar la calidad de los distintos proveedores.

A continuación destacaremos algunos de los principales proveedores mundiales.

Principales proveedores de Carbonil níquel en polvo

Hay más de una docena de productores comerciales que fabrican carbonil níquel en polvo en todo el mundo. Algunos de los principales proveedores son:

Cuadro 8: Principales proveedores de níquel carbonílico en polvo

Empresa	Ubicación
Vale Canada Limited	Canadá
Jilin Jien Nickel Industry Co.	China
Beijing Xingrongyuan Technology Co., Ltd.	China
Corporación Internacional Jien	Estados Unidos
Productos especiales INCO	Reino Unido

Vale Canada es un productor muy conocido. Jilin Jien y Jien International se centran específicamente en el níquel carbonílico y los polvos de cobre de China y Estados Unidos.

Los precios oscilan entre $5 por libra para las compras a granel y $50 por libra para los grados de pureza ultra alta.

Las tecnologías de revestimiento y las empresas de baterías suelen negociar directamente con los fabricantes de polvo contratos de suministro con descuentos.

Ahora examinaremos los pros y los contras de utilizar polvo de carbonil níquel.

Ventajas y limitaciones del níquel carbonílico

Como cualquier material especializado, el níquel carbonílico aporta ventajas únicas junto con advertencias en cuanto a coste y procesamiento.

Cuadro 9: Ventajas e inconvenientes del níquel carbonílico en polvo

Ventajas	Desventajas
Pureza extremadamente alta	Relativamente caro
Morfología esférica	Producción mundial limitada
Excelentes características de flujo	Requiere cuidados de manipulación
Más estable químicamente	Desafío a la aleación
Distribución de partículas personalizada

El coste es el principal inconveniente, sobre todo para los pequeños compradores sin poder adquisitivo. Sin embargo, el níquel carbonílico ofrece unas prestaciones que no son posibles con alternativas más baratas.

Para aplicaciones críticas en componentes aeroespaciales, implantes médicos o electrodos de baterías en las que la calidad prima sobre el precio, el carbonil níquel suele ser la mejor opción.

El interés por el níquel carbonílico sigue creciendo: la siguiente sección explora las tendencias emergentes en las industrias que desarrollan nuevos usos para este polvo ultrapuro.

Tendencias actuales y perspectivas de futuro

Varias tendencias clave están elevando el perfil de los polvos de carbonil níquel para permitir nuevas tecnologías:

Aumento de la adopción de la impresión 3D

El chorro aglutinante y la fusión de lecho de polvo por láser se basan en polvos esféricos para lograr una alta densidad de empaquetamiento y un flujo suave. La excelente morfología del níquel carbonílico lo convierte en un material ideal para la expansión de la impresión 3D metálica.

Avance de la infraestructura 5G

Los smartphones y las redes 5G utilizan más antenas y sensores con pastas y soldaduras conductoras de níquel. Esto impulsa la demanda de polvos de níquel carbonílico ultrafinos.

Innovaciones en baterías para vehículos eléctricos

El níquel metálico puro se está utilizando en electrodos de baterías y colectores de corriente para aumentar la densidad de potencia y la velocidad de carga. Esto aprovecha la pureza del níquel carbonílico y su resistencia al hidrógeno.

Crecimiento de la microelectrónica

La contracción de los componentes semiconductores exige polvos metálicos más pequeños y puros para circuitos impresos y películas adhesivas conductoras. Crece el uso de níquel carbonílico submicrónico.

Uso creciente en condensadores cerámicos multicapa

Los MLCC de la electrónica requieren capas metálicas de níquel, que se fabrican mediante serigrafía de pastas de níquel carbonílico y cocción.

Analicemos las tendencias del sector y las perspectivas de futuro del níquel carbonílico en cada área de aplicación.

Polvo de carbonil níquel para impresión 3D

La impresión 3D mediante chorro de aglutinante puede imprimir níquel carbonílico sin fundir, conservando su pureza y propiedades. Esto permite imprimir piezas de acero inoxidable 201 con níquel de bajo coste.

La fusión por lecho de polvo láser también utiliza polvo de níquel carbonílico con un alto índice de absorción durante la sinterización/fusión. Esto permite imprimir superaleaciones de níquel personalizadas.

Cuadro 10: Polvo de carbonil níquel para impresión 3D

Proceso	Beneficios	Tendencias
Chorro aglomerante	Bajo punto de fusión, buena compatibilidad con aglutinantes	Adopción de prototipos de acero inoxidable
Fusión láser en lecho de polvo	Excelente absorción y densificación	Desarrollo de materiales para el sector aeroespacial

Con una demanda de impresión metálica en 3D que se prevé que alcance los $15 mil millones en 2030, los polvos de carbonil níquel desempeñarán un papel integral en las empresas de nueva creación y los fabricantes industriales.

Pastas de carbonil níquel para electrónica avanzada

Los polvos micrométricos y submicrométricos de níquel carbonílico disciernen la electrónica pequeña y ligera que requiere circuitos impresos y conexiones ultrafinos.

Cuadro 11: Níquel carbonílico para electrónica impresa

Aplicación	Beneficios	Tendencias
Tintas/pastas conductoras	Alta conductividad, estabilidad	Crecimiento de los wearables y sensores
Blindaje EMI	Excelente atenuación	Expansión con 5G, VE y LED
Antenas impresas	Respuesta en alta frecuencia	Frecuencias más altas, miniaturización

El desarrollo es muy activo en la creación de nuevas tintas funcionales con níquel carbonílico para la electrónica híbrida flexible.

Níquel carbonílico en las innovaciones de las baterías de los vehículos eléctricos

El níquel es fundamental para la química catódica de la mayoría de las baterías de iones de litio. El níquel carbonílico permite mayores densidades de energía, ya que los vehículos eléctricos exigen más autonomía.

Cuadro 12: Níquel carbonílico para baterías de VE

Componente	Beneficios	Tendencias
Cátodos	Ciclismo estable	Transición a cátodos de níquel superior como NCA, NMC
Ánodos	La nanoestructuración aumenta la potencia	Exploración de los ánodos de metal de litio
Colectores actuales	Conductividad resistente a la corrosión	Cambio del cobre al níquel

El níquel metálico más puro obtenido del polvo de carbonilo mejora la capacidad de almacenamiento, la velocidad de carga y la vida útil de las baterías para impulsar la adopción generalizada del vehículo eléctrico.

A medida que las ventas mundiales de vehículos eléctricos aumentan exponencialmente esta década, se dispara la demanda de materiales avanzados para baterías, como el carbonil níquel.

Uso en componentes MLCC

Los condensadores cerámicos multicapa utilizan electrodos de níquel impresos apilados en capas y cofundidos en diminutos componentes de gran capacidad, vitales en la electrónica.

Cuadro 13: Níquel carbonílico para MLCC

Función	Beneficios	Tendencias
Impresión de electrodos	Alta conductividad a escala micrométrica	La miniaturización exige impresiones más finas
Cocción de capas apiladas	Excelente estabilidad a altas temperaturas	Un mayor número de capas aumenta la capacidad
Realización de terminaciones	Níquel de gran pureza soldable	Montaje en superficie需求上升

Al ser uno de los componentes más fabricados del mundo, la creciente demanda de MLCC hace que aumente el consumo de níquel carbonílico en polvo.

Resumen de Níquel carbonílico en polvo

En resumen, el polvo de níquel carbonílico proporciona una materia prima de níquel ultrapura y esférica, vital para aplicaciones avanzadas en todos los sectores:

Electrónica: Tintas conductoras, blindaje EMI, placas de circuito impreso de paso fino, MLCC Fabricación aditiva: Impresión por chorro de aglutinante, fusión de lecho de polvo por láser Automóvil: Cables, conectores, baterías, sensores Aeroespacial: Componentes de superaleación, revestimientos térmicos

Con un excelente control del tamaño de las partículas y de las características del polvo, el níquel carbonílico hace posibles tecnologías emergentes y productos de mayor rendimiento en todos los sectores.

Aunque es relativamente caro, su pureza sin parangón justifica su uso en aplicaciones en las que la calidad pesa más que el coste.

Con la aceleración de la adopción comercial, desde los vehículos eléctricos hasta la infraestructura 5G, la demanda mundial de polvo de carbonil níquel tiene sólidas perspectivas de crecimiento esta década, tanto en los usos tradicionales como en los nuevos.

Preguntas frecuentes

He aquí las respuestas a algunas preguntas frecuentes sobre el polvo de carbonil níquel:

P: ¿Cuáles son las principales ventajas del níquel carbonílico en polvo?

R: Pureza extremadamente alta, forma de partícula muy esférica, distribución del tamaño de partícula personalizable, buena fluidez del polvo y densidad de empaquetamiento, bajos niveles de absorción de hidrógeno.

P: ¿Qué industrias utilizan níquel carbonílico en polvo?

R: Los principales usuarios son la electrónica, la impresión 3D, las baterías y el almacenamiento de energía, los condensadores cerámicos multicapa, las pastillas de freno, los imanes, la soldadura y la pulverización térmica.

P: ¿Cuál es el precio habitual de la libra de níquel carbonílico en polvo?

R: El precio base comienza alrededor de $5 por libra para compras a granel de polvo de calidad industrial. Los grados especiales con partículas más finas o mayor pureza oscilan entre $10 y $50+ por libra.

P: ¿Requiere el polvo de carbonil níquel una manipulación o almacenamiento especiales?

R: El recubrimiento con gas inerte es ideal para evitar la oxidación. Debido a la potencial explosividad del polvo, evite las fuentes de ignición en las zonas de almacenamiento y en los equipos. Siga los protocolos de seguridad para riesgos respiratorios, de explosión y de manipulación de polvo.

P: ¿Cuáles son las aplicaciones habituales del polvo ultrafino submicrónico de níquel carbonílico?

R: Los grados submicrónicos inferiores a 1 micra se utilizan en tintas y pastas conductoras para electrónica impresa, placas de circuitos, condensadores, blindaje EMI y otros. El polvo fino y uniforme permite la resolución de características a microescala.

P: ¿Es posible alear níquel carbonílico en polvo?

R: La aleación mediante técnicas pulvimetalúrgicas estándar puede resultar complicada debido a la alta afinidad por el oxígeno. Pueden ser necesarias atmósferas y temperaturas reductoras especiales. Pueden producirse mezclas elementales adecuadas para la formación de aleaciones durante la sinterización.

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Additional FAQs about Carbonyl Nickel Powder

1) What impurity limits should I specify for Carbonyl Nickel Powder used in electronics and MLCC pastes?

• Typical targets: Ni ≥ 99.8–99.95%; O ≤ 0.05–0.30 wt%; C ≤ 0.02–0.10 wt%; N ≤ 0.01–0.05 wt%; S, P each ≤ 50 ppm; alkali/halogen impurities tightly controlled. Verify per ISO 4491/4490/4494 and ICP‑OES for metallics.

2) How does particle size distribution (PSD) affect paste rheology and sintering?

• Sub‑micron (0.3–1 µm) increases surface area and lowers sintering temperature but raises viscosity and risk of agglomeration. 1–5 µm balances printability and densification. Narrow PSDs improve line edge definition and shrinkage uniformity.

3) Is Carbonyl Nickel Powder suitable for metal 3D printing processes?

• Yes. In binder jetting, spherical 3–12 µm grades deliver high packing and smooth recoating. For laser PBF, most systems prefer 15–45 µm; suppliers may agglomerate/carbonyl‑derive spherical feedstock. Validate flow (Hall/Carney), apparent/tap density, and oxygen.

4) What storage and handling practices preserve Carbonyl Nickel Powder quality?

• Use sealed, inert‑purged containers; store ≤ 30% RH or dry room; minimize thermal cycling; employ sieving under inert gas; hot‑vacuum dry before critical uses. Ground equipment and control dust per NFPA 484.

5) How does Carbonyl Nickel compare to electrolytic nickel in brazing fillers?

• Carbonyl Ni’s spherical morphology and low hydrogen pickup improve flow and wetting consistency, with fewer voids. Electrolytic Ni is cheaper but more irregular and may carry higher interstitials, affecting joint quality and fume profile.

2025 Industry Trends: Carbonyl Nickel Powder

• Miniaturized electronics: Sub‑micron CNP demand grows for high‑frequency antennas, EMI shielding, and MLCC electrodes with tighter impurity caps.
• AM adoption: Binder jetting of pure Ni and Ni‑based blends scales in tooling and thermal hardware; qualification datasets emphasize oxygen control and shrinkage predictability.
• Battery and hydrogen tech: Interest in CNP for catalyst supports, current collectors, and alkaline electrolyzer components; low S/Cl contamination becomes a procurement requirement.
• Sustainability and compliance: OEMs request CO2e/kg, recycled content disclosure, and supplier ESG credentials; closed‑loop powder reclaim implemented for paste lines and AM.
• Price stabilization: Nickel market volatility persists, but long‑term, index‑linked contracts with impurity premia/discounts become standard.

Table: 2025 indicative specifications and use‑case benchmarks for Carbonyl Nickel Powder

Use case	PSD target (µm)	Morfología	O (wt%)	C (wt%)	Apparent/Tap density (g/cm3)	Notas
MLCC electrodes, conductive pastes	0.3–3	Muy esférica	0.03–0.20	0.02-0.08	2.0–4.0 / 3.0–6.0	Dispersant compatibility, low Na/Cl
EMI shielding inks	1–7	Esférica	0.05–0.25	0.02–0.10	2.5–4.0 / 3.5–6.0	Stable rheology, low magnetic loss
Binder jet AM	3–12	Esférica	0.05–0.30	0.02–0.10	2.5–4.0 / 3.5–6.0	High packing; predictable sinter
Masillas de soldadura	1–45 (blend)	Esférica	0.05–0.20	0.02-0.08	2.5–4.5 / 3.5–6.5	Flow and wetting consistency
Battery/current collectors	0.5–5	Esférica	0.03–0.15	0.02–0.06	2.5–4.0 / 3.5–6.0	Low S/Cl; high conductivity

Selected references and standards:

• ASTM B831 (High‑purity nickel powder), ASTM B214/B212/B527/B822 (sieve, density, tap density, PSD) – https://www.astm.org/
• ISO 4490/4491/4494 (H, O, S in metallic powders) – https://www.iso.org/
• IPC‑4562/JPCA resources for conductive pastes; MLCC manufacturing guides (industry whitepapers)
• NIST materials data and AM measurement resources – https://www.nist.gov/
• IMDS/REACH for substance compliance in electronics

Latest Research Cases

Case Study 1: Sub‑Micron Carbonyl Nickel Powder for High‑Frequency EMI Shielding Inks (2025)
Background: A consumer electronics OEM needed thin, high‑conductivity coatings with low surface roughness for 5G modules.
Solution: Qualified 0.5–1.5 µm CNP (Ni ≥ 99.9%, O ~0.08 wt%), optimized solvent/resin system, ultrasonic dispersion, and in‑line filtration; controlled bake/sinter in N2/H2.
Results: Sheet resistance 18–22 mΩ/□ at 10 µm; shielding effectiveness +12–18 dB at 6–28 GHz vs baseline; print yield +9%; VOCs −15% with revised solvent blend.

Case Study 2: Binder Jetting with Carbonyl Nickel for Conformal Cooling Inserts (2024)
Background: A tooling supplier sought higher thermal performance and faster lead times than machined copper alloys could provide.
Solution: Adopted 3–10 µm CNP for BJT, implemented high‑solids binder, staged debind, and vacuum sinter with carbon activity control; post HIP for full density.
Results: Final density 98.5–99.4% pre‑HIP; 99.8% post‑HIP; thermal conductivity +40% vs maraging steel insert; mold cycle time −11%; scrap −20%.

Opiniones de expertos

• Prof. Roger C. Reed, Professor of Materials, University of Oxford
  Viewpoint: “Carbonyl Nickel Powder’s spherical morphology and surface cleanliness are decisive for predictable sintering kinetics—critical as feature sizes shrink in electronics and AM.”
• Dr. Laura Cotterell, AM Materials Lead, Aerospace OEM
  Viewpoint: “Powder genealogy tied to O/C/N and moisture data is now standard; for CNP in binder jetting, it directly correlates to shrinkage uniformity and density.”
• Kevin Wu, Purchasing Director, Global Electronics Manufacturer
  Viewpoint: “Index‑linked contracts with impurity premia and supplier ESG disclosures help stabilize both cost and compliance for high‑volume CNP paste programs.”

Practical Tools/Resources

• ASTM B831 and related powder test methods – https://www.astm.org/
• ISO 4490/4491/4494 methods for interstitial analysis – https://www.iso.org/
• NIST resources on materials metrology and AM – https://www.nist.gov/
• IPC standards and guides for printed electronics – https://www.ipc.org/
• NFPA 484 safety guidance for metal powders – https://www.nfpa.org/
• ImageJ/Fiji for PSD/agglomerate analysis – https://imagej.nih.gov/ij/
• CT/porosity and sintering simulation tools (e.g., Volume Graphics, Thermo‑Calc/Sinter simulation modules)

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Last updated: 2025-10-14
Changelog: Added 5 focused FAQs; introduced 2025 benchmarks/spec table; provided two recent case studies; included expert viewpoints; curated standards/resources; added SEO keyword guidance
Next review date & triggers: 2026-04-15 or earlier if ASTM/ISO standards update, nickel market volatility changes contract norms, or new datasets revise PSD/impurity best practices for Carbonyl Nickel Powder