Polvo de aleación de níquel y aluminio

Visión general

Polvo de aleación de níquel y aluminio es un material compuesto de níquel, aluminio y otros elementos de aleación procesados en forma de polvo fino. Ofrece propiedades como alta resistencia, resistencia a la corrosión y estabilidad térmica, lo que lo hace adecuado para aplicaciones como la fabricación aditiva, el revestimiento de superficies y la soldadura, entre otras.

Algunos detalles clave sobre el polvo de aleación de níquel y aluminio:

• Composición - Principalmente níquel y aluminio junto con elementos como titanio, hierro, cromo, etc.
• Proceso de producción - Atomización con gas o agua de la aleación fundida
• Forma de las partículas - Morfología esférica o irregular
• Gama de tamaños: de 10 micras a 150 micras
• Nombres comerciales comunes - NiAl, Nichrome, Inconel, Hastelloy

Composición de Polvo de aleación de níquel y aluminio

Elemento	Peso %
Níquel (Ni)	30-80%
Aluminio (Al)	10-50%
Cromo (Cr)	5-25%
Hierro (Fe)	0-20%
Titanio (Ti)	0-10%
Cobalto (Co)	0-5%
Tungsteno (W)	0-5%
Carbono (C)	0-2%

El níquel aporta resistencia a la corrosión y estabilidad térmica y estructural a altas temperaturas. El aluminio mejora la resistencia y la soldabilidad. Otros elementos mejoran características específicas como la dureza, la resistencia a la tracción, etc.

Propiedades del polvo de aleación de níquel y aluminio

Propiedad	Característica
Densidad	Alrededor de 3 - 8 g/cm3
Punto de fusión	1000 - 1400°C
Conductividad térmica	10 - 30 W/mK
Resistividad eléctrica	500 - 1000 nΩ.m
Coeficiente de dilatación térmica	10 - 20 μm/mK
Resistencia a la oxidación	Bueno, hasta 1100°C
Resistencia a la corrosión	Excelente en varios medios
Permeabilidad magnética	Muy bajo

Las propiedades clave que hacen útiles a las aleaciones de níquel y aluminio son su alta resistencia a temperaturas elevadas, su buena resistencia a la corrosión y la oxidación, su excelente conductividad térmica y baja dilatación, y su comportamiento no magnético.

Características del polvo de aleación de níquel y aluminio

Morfología de las partículas

• Partículas esféricas, irregulares y dendríticas
• Puede haber partículas satélites
• Estructura de superficie porosa

Distribución del tamaño de las partículas

• Disponible de 10 micras a 150 micras
• Grados de tamaño comunes -15-45 μm, 45-106 μm, etc.
• La distribución estrecha garantiza propiedades uniformes

Propiedades de flujo

• Polvos generalmente fluidos
• Algunas variaciones entre partículas esféricas e irregulares
• Índice de Carr entre 15-25%

Embalaje

• Envases - tarros/botellas de plástico, bolsas de aluminio
• Envasado en atmósfera de argón o nitrógeno
• Contenido de humedad <0,5%

Controlar la forma de las partículas, la distribución del tamaño, las propiedades de flujo y minimizar la porosidad/satélites permite un procesamiento y un rendimiento fiables. Un envasado adecuado mantiene la calidad del polvo durante su manipulación y almacenamiento.

Aplicaciones de Polvo de aleación de níquel y aluminio

Industria	Aplicaciones
Fabricación aditiva	Sinterización láser, inyección de aglutinante
Soldadura	Recargue, reparación, protección contra el desgaste
Revestimiento de superficies	Proyección térmica, revestimiento láser
Moldeo por inyección de metales	Componentes aeroespaciales y de automoción
Soldadura	Juntas de alta temperatura
Fundición a la cera perdida	Palas de turbina, componentes marinos

La excelente resistencia a la temperatura y la procesabilidad como polvo hacen que las aleaciones de níquel y aluminio sean adecuadas para producir piezas/revestimientos resistentes y duraderos en entornos extremos de todos los sectores industriales.

Especificaciones del polvo de aleación de níquel y aluminio

Especificación	Detalles
Grados disponibles	IN718, IN625, HX, Haynes 214, Haynes 242
Distribución del tamaño de las partículas	-325 mallas, -100 mallas +325 mallas, etc.
Morfología de las partículas	Predominantemente esférico
Densidad aparente suelta	Alrededor de 2-5 g/cm3
Densidad del grifo	Alrededor de 4-7 g/cm3
Densidad verdadera	Alrededor de 7-9 g/cm3
Polvos de aleación a medida	A petición

El polvo de aleación de níquel puede personalizarse en cuanto a composición, características de las partículas y distribución del tamaño según los requisitos de la aplicación. Las calidades estándar están fácilmente disponibles.

Proveedores y precios

Proveedor	Estimación de precios
Sandvik	$50-150 por kg
Productos en polvo Carpenter	$40-250 por kg
Hoganas	$60-220 por kg
Polvos metálicos de Río Tinto	$80-350 por kg
Grupo CNPC Powder	$35-125 por kg

Los precios varían en función del grado de aleación, la distribución granulométrica, la cantidad del pedido y la pureza. La personalización también influye en los costes. Las grandes empresas multinacionales y los fabricantes chinos ofrecen aleaciones de níquel en polvo estándar y personalizadas.

Ventajas e inconvenientes de la aleación de níquel y aluminio en polvo

Ventajas	Desventajas
Excelente resistencia a altas temperaturas	Elevados costes de material
Buena resistencia a la corrosión	Conformabilidad limitada en algunas aleaciones
Gran dureza y resistencia al desgaste	Requiere tratamiento en atmósfera controlada
Ligero en comparación con otras alternativas	Sensible al endurecimiento por precipitación
Personalizable con adiciones de aleación	Difícil reciclaje y reutilización

Los polvos de níquel-aluminio permiten fabricar piezas metálicas ligeras y duraderas, pero requieren conocimientos especializados en métodos de procesamiento de polvos. La composición puede adaptarse a cada aplicación.

Comparación del polvo de níquel y aluminio con otras alternativas

Propiedad	Níquel Aleación de aluminio	Acero inoxidable	Aleación de titanio
Densidad	Bajo	Más alto	Medio
Coste	Medio	Bajo	Alta
Temperatura máxima de uso	1100°C	850°C	600°C
Resistencia a la corrosión	Excelente	Bien	Excelente
Conductividad térmica	Alta	Medio	Bajo
Tiempo de espera	Medio	Bajo	Alta

Los polvos de níquel-aluminio ofrecen el mejor equilibrio entre capacidad térmica, resistencia a la corrosión y coste para la mayoría de las aplicaciones. Los polvos de acero inoxidable son más baratos, pero no pueden funcionar a temperaturas extremas. Los polvos de aleación de titanio son más caros, pero ofrecen temperaturas de trabajo más bajas.

PREGUNTAS FRECUENTES

P: ¿Qué es polvo de aleación de níquel y aluminio ¿para qué se utiliza?

R: El polvo de aleación de níquel y aluminio tiene aplicaciones en la fabricación aditiva, la pulverización térmica, la soldadura, el revestimiento de superficies, la fundición a la cera perdida, etc., para producir componentes con una excelente resistencia a altas temperaturas, dureza y resistencia a la corrosión.

P: ¿Es magnético el polvo de aleación de níquel y aluminio?

R: No, las aleaciones de níquel y aluminio tienen una permeabilidad magnética muy baja y se consideran no magnéticas, a diferencia de las aleaciones ferríticas. Esto ofrece ventajas para determinadas aplicaciones.

P: ¿Cuál es la composición del polvo de aleación de níquel y aluminio?

R: Estos polvos contienen 30-80% de níquel equilibrado con 10-50% de aluminio y aleado con elementos como cromo, hierro, titanio, etc., en función de las propiedades requeridas.

P: ¿Qué tamaños de partícula hay disponibles para este polvo?

R: Los polvos de aleación de níquel y aluminio oscilan entre unas 10 micras y 150 micras. Algunos cortes de tamaño habituales son -325 mallas (<45 micras), -100/+325 mallas (45-150 micras), etc.

P: ¿Es la aleación de níquel y aluminio respetuosa con el medio ambiente?

R: Aunque el níquel en sí es tóxico si se ingiere, el aluminio y sus aleaciones se consideran materiales respetuosos con el medio ambiente en comparación con otras alternativas, sin peligros en su forma sólida. La reutilización y el reciclaje pueden minimizar el impacto ambiental.

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Additional FAQs about Nickel Aluminium Alloy Powder

1) What oxygen/nitrogen limits should be specified for AM-grade Nickel Aluminium Alloy Powder?

• Typical gates: O ≤ 0.04–0.06 wt%, N ≤ 0.03 wt%, H ≤ 0.005 wt%. Tighter interstitial control improves weldability, ductility, and reduces cracking in LPBF/DED.

2) Which particle size distribution (PSD) is best for different processes?

• LPBF: 15–45 µm (sometimes 20–63 µm) with high sphericity (≥0.95). Binder Jetting: 20–80 µm for spreadability and green density. DED/Cladding: 45–125 µm for stable feed and larger melt pools.

3) Do Ni–Al powders require special heat treatment after AM?

• Yes. Many Ni–Al systems benefit from solution + aging to precipitate strengthening phases (e.g., γ′/β-NiAl depending on chemistry). Post-build stress relief (800–980°C) and, where applicable, HIP can close porosity and stabilize properties.

4) How much recycled powder can be blended without degrading properties?

• Common practice allows 20–40% recycled powder with PSD re-screening, magnetic separation, and O/N/H tracking per ISO/ASTM 52907. Validate with witness coupons and NDE.

5) Are Ni–Al powders suitable for high-temperature coatings via thermal spray?

• Yes. HVOF/APS using NiAl and NiCrAl (and MCrAlY variants) produce oxidation- and wear-resistant coatings up to ~1000–1100°C, widely used for turbine and exhaust components.

2025 Industry Trends: Nickel Aluminium Alloy Powder

• Productivity-focused PSDs: LPBF platforms increasingly qualify 20–63 µm PSD to boost layer thickness and laser utilization without sacrificing density.
• Oxidation-resistant chemistries: Broader adoption of NiCrAl and MCrAlY derivatives for hot-section coatings and AM/hybrid repairs in aerospace and energy.
• Closed-loop powder reuse: Inline O/N/H sensors and automated sieving raise reuse ratios and lower cost per part.
• Qualification momentum: More OEM material allowables and process windows for Ni–Al and NiCrAl powders in serial production of hot tooling and exhaust components.
• Sustainability: Recycled Ni/Al feedstocks with traceability gain share; EHS programs strengthen powder handling and explosion mitigation.

Table: Indicative 2025 benchmarks for Nickel Aluminium Alloy Powder and AM/Coating performance

Métrica	2023 Typical	2025 Typical	Notas
Powder oxygen (wt%)	0.05–0.08	0.03–0.06	Improved atomization/packaging
Mean sphericity	0.92–0.95	0.94–0.97	Better melt flow control
LPBF as-built density (%)	99.3–99.6	99.5–99.8	Optimized scan vectors/preheat
Post-HIP density (%)	99.7–99.95	99.8–99.99	For critical fatigue service
Oxidation mass gain at 1000°C (mg/cm², 100 h, NiCrAl)	1.5–2.2	0.9–1.4	Composition + coating process
Powder price (USD/kg)	40–350	45–380	Alloy/cert scope dependent

Selected references and standards:

• ISO/ASTM 52907 (metal powders for AM), ISO/ASTM 52908 (post-processing)
• ASTM B214 (sieve analysis), ASTM E1409/E1019 (O/N/H)
• Thermal spray: ISO 14919 (feedstock), ISO 14918 (coating qualification); MCrAlY application notes from OEMs

Latest Research Cases

Case Study 1: High-Throughput LPBF of NiCrAl Exhaust Collectors (2025)
Background: An aerospace Tier-1 needed corrosion-/oxidation-resistant exhaust components with shorter lead time.
Solution: Qualified NiCrAl powder (20–63 µm, O=0.035 wt%); 120–150 µm layers with multi-laser stripe strategy; stress relief at 900°C; selective HIP for fatigue-critical zones; final aging.
Results: Build time reduced 18–24% vs 15–45 µm PSD; as-built density 99.6%, post-HIP 99.93%; 1000°C oxidation mass gain 1.1 mg/cm² (100 h); unit cost down 17% at 300 pcs/year.

Case Study 2: HVOF NiAl/NiCrAl Duplex Coating for Turbine Shrouds (2024)
Background: A power-gen operator sought longer maintenance intervals for shrouds exposed to thermal cycling.
Solution: Applied bond coat NiAl followed by NiCrAl top layer via HVOF; surface prep Sa 3; optimized particle size 15–53 µm; post-spray sealing.
Results: TGO growth reduced 22% vs legacy single-coat; erosion resistance improved 30%; outage interval extended from 18 to 24 months; NDE showed porosity <1.5% vol.

Opiniones de expertos

• Dr. Christopher Berndt, Distinguished Professor, Surface Engineering (Swinburne University of Technology)
  Viewpoint: “Duplex NiAl/NiCrAl architectures deposited by HVOF deliver superior oxidation and erosion performance—critical for hot-section longevity.”
• Dr. Laura Cotterell, AM Materials Lead, Aerospace OEM
  Viewpoint: “Careful control of interstitials and PSD—paired with elevated plate preheats—enables thicker LPBF layers for Ni–Al alloys without density penalties, unlocking real throughput gains.”
• Prof. David R. Clarke, Materials Scientist, Harvard University
  Viewpoint: “The balance between β-NiAl and protective alumina formation remains central—chemistry and heat treatment must be tuned to stabilize the desired oxide scale.”

Practical Tools and Resources

• ISO/ASTM AM standards (52907, 52908) – https://www.astm.org/
• Thermal spray standards (ISO 14919, 14918) – https://www.iso.org/
• NIST AM-Bench data and materials resources – https://www.nist.gov/ambench
• MPIF powder handling and safety guidance – https://www.mpif.org/
• OEM technical notes for MCrAlY/NiAl coatings (GE, Siemens Energy) – https://www.ge.com/ | https://www.siemens-energy.com/
• Porosity/CT analysis toolkits (ITK-SNAP, pyVista) – https://www.itksnap.org/ | https://github.com/pyvista/pyvista
• Powder property measurement methods (Hall/Carney flow, tap density): ASTM B213/B212/B527 – https://www.astm.org/

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Last updated: 2025-10-14
Changelog: Added 5 FAQs; inserted 2025 benchmarks/trends table; provided two recent case studies; included expert viewpoints; curated standards/resources; added SEO keyword usage tip
Next review date & triggers: 2026-04-15 or earlier if ISO/ASTM standards update, major Ni/Al price shifts (>15%), or new OEM allowables/oxidation data change recommended PSD/heat-treatment/coating practices