Polvos a base de níquel

Polvos a base de níquel se refiere a los polvos fabricados a partir de níquel o aleaciones de níquel que se utilizan en diversas aplicaciones, como la fabricación aditiva, el revestimiento de superficies, la soldadura, etc. Este artículo ofrece una visión general de los polvos a base de níquel, su composición y propiedades, aplicaciones, especificaciones, precios, comparaciones y preguntas frecuentes.

Visión general de polvos a base de níquel

Los polvos a base de níquel son polvos metálicos compuestos principalmente de níquel junto con elementos de aleación como cromo, molibdeno, tungsteno y otros. Las propiedades clave que hacen que estos polvos sean adecuados para aplicaciones de alto rendimiento son:

• Alta resistencia y dureza a temperaturas elevadas
• Excelente resistencia a la corrosión y a la oxidación
• Buena resistencia al desgaste
• Alta conductividad térmica y eléctrica
• Bajo coeficiente de dilatación térmica

Estos polvos pueden producirse mediante procesos como la atomización con gas o agua, la electrólisis, la descomposición carbonílica, etc., en diversos tamaños y morfologías. Las aleaciones de níquel más utilizadas son Inconel, Monel, Hastelloy, Nichrome, etc.

polvos a base de níquel Composición

Polvos a base de níquel contienen níquel como elemento principal junto con otros elementos de aleación. Las composiciones típicas son:

Aleación	Níquel (%)	Otros elementos
Níquel	99%+	–
Inconel	72% Ni, 14-17% Cr	Hierro, niobio, cobre, aluminio
Monel	63-70% Ni, 27-34% Cu	Hierro, manganeso, silicio, carbono
Nichrome	80% Ni, 20% Cr	Hierro
Hastelloy	42-62% Ni	Cromo, molibdeno, tungsteno

La proporción de níquel y aleaciones determina las características clave como la resistencia, la resistencia a la corrosión, la resistencia a la oxidación, etc.

polvos a base de níquel Propiedades

Los polvos de aleación de níquel ofrecen propiedades excepcionales en comparación con el níquel, lo que los hace adecuados para entornos difíciles:

Propiedad	Características
Resistencia a altas temperaturas	Conservan la fuerza y resisten la deformación por fluencia a más de 1000°C
Resistencia a la corrosión	Forma una capa protectora de óxido, resistente a ácidos, álcalis, etc.
Resistencia a la oxidación	Tasa de oxidación lenta en aire hasta ~1100°C
Resistencia al desgaste	Resisten la erosión, la abrasión y el gripado mejor que el acero
Conductividad térmica	Superior a los aceros inoxidables, ~20 W/m.K para Inconel 625
Resistividad eléctrica	Gama de aleaciones de alta resistividad para elementos calefactores
Coeficiente de dilatación térmica	El bajo CET proporciona resistencia al choque térmico

Tipos de polvos a base de níquel

Los polvos de níquel están disponibles en diferentes tipos adecuados para diversos métodos de deposición:

Tipo	Aleaciones comunes	Tamaños	** Morfología.
Gas atomizado	Inconel 625, 718; Monel, Hastelloy	5 - 150 μm	Redondeado, esférico
Agua atomizada	Inconel 625, 718; 316L, 304L	10 - 300 μm	Dentado, irregular
Electrolítico	Níquel, Monel, Nicromo	1 – 150 µm	Dendrítico, cristalino
Carbonilo	Níquel	0,5 - 12 μm	Copos, patatas fritas

• El gas y el agua atomizados permiten una mejor densidad y fluidez de la empaquetadura
• Los electrolíticos tienen mayor contenido de oxígeno, lo que provoca porosidad
• El níquel carbonílico en polvo tiene una gran pureza (>99% Ni)

polvos a base de níquel Aplicaciones

Las principales áreas de aplicación de los polvos de aleaciones de níquel son:

Industria	Aplicaciones
Fabricación aditiva	Componentes aeroespaciales, álabes de turbina, motores de cohetes
Soldadura	Reparación de turbinas, herramientas, moldes; unión de inconel, hastelloy
Revestimiento de superficies	Protección contra la corrosión, resistencia al desgaste, revestimientos superpuestos
Electrónica	Resistencias, elementos calefactores, conductores
herramientas de diamante	Granos de diamante aglomerante para corte, taladrado y amolado
Imanes	Mejora de las propiedades magnéticas
Pilas	Electrodos de níquel en baterías de Ni-Cd, Ni-MH

Propiedades únicas como la alta resistencia y la resistencia a la corrosión permiten a los polvos de níquel permitir aplicaciones críticas.

polvos a base de níquel Especificaciones

Los polvos de aleación de níquel están disponibles en varios tamaños y morfologías, y deben cumplir las especificaciones de composición, pureza y consistencia para obtener un rendimiento fiable.

Parámetro	Gama/Grados
Tamaño de las partículas	5 μm a 300 μm
Forma de las partículas	Escamas esféricas, irregulares
Densidad aparente	2 - 5 g/cc
Densidad del grifo	4 - 7 g/cc
Caudal	15 - 25 s/50g
Pureza	98,5% a 99,9%
Contenido de oxígeno	<0,5%
Pérdida de hidrógeno	<0,1%

Organizaciones de normalización como ASTM International proporcionan especificaciones sobre métodos de ensayo y umbrales para los polvos de níquel:

• ASTM B162: Norma para chapas, láminas, bandas y barras laminadas de níquel.
• ASTM B283: Níquel en polvo atomizado por gas y productos pulvimetalúrgicos
• ISO 4499-4: Polvos metálicos - Determinación del contenido de oxígeno y nitrógeno por extracción en caliente

polvos a base de níquel Proveedores y precios

Algunos de los principales proveedores mundiales de níquel y aleaciones de níquel en polvo son:

Empresa	Marcas	Aleaciones	Precios
Hoganas	Nicopolvo	Níquel, níquel carbonílico	$50 - $100 por kg
Sandvik Osprey	Nifco	Níquel, cobre níquel, hierro níquel	$75 - $250 por kg
Tecnología Carpenter	Cartech	625, 718, 690,Monel, Hastelloy	$100 - $500 por kg
AMETEK	Níquel ultrafino	Níquel carbonílico	$80 - $120 por kg

Los precios varían en función de:

• Aleación: Inconel 718 > Inconel 625 > Níquel > Monel
• Tamaño de las partículas: Nano polvo > Micro polvo
• Niveles de pureza: 99,9% Níquel > 98% Níquel
• Descuentos por cantidad y por volumen

Comparaciones

Parámetros	Gas atomizado	Agua atomizada	Electrolítico
Coste	Alta	Bajo	Medio
Pureza	Alto - 99%+	Mediana - 98-99%	Bajo - 90-98%
Recogida de oxígeno	Bajo	Alta	Alta
Forma de las partículas	Redondeado	Dentado	Dendrítico
Fluidez	Excelente	Moderado	Pobre
Densidad aparente	Alta	Medio	Bajo
Aplicaciones	AM, revestimientos	Soldadura, revestimientos superficiales	Elementos calefactores, electrónica

Las principales diferencias en el proceso de producción dan lugar a compensaciones en costes, calidad y rendimiento.

Ventajas de polvos a base de níquel

Los polvos de aleación de níquel ofrecen ventajas únicas frente a otros materiales:

• Soportan altas temperaturas superiores a 1000°C
• Resisten la corrosión en ambientes ácidos o alcalinos
• Permite la fabricación aditiva de geometrías complejas
• Proporcionan una excelente fuerza de adherencia para herramientas diamantadas
• Son biocompatibles para implantes médicos
• Tienen características de expansión controlada
• Puede reciclarse y reutilizarse en pulvimetalurgia

Limitaciones

Algunos inconvenientes asociados a estos polvos son:

• Caro en comparación con los polvos de hierro o cobre
• Sensible a la contaminación por oxígeno durante la manipulación
• Propenso a desarrollar grietas superficiales si se sobrecalienta
• Difícil de procesar por compactación en frío y sinterización
• Requieren atmósferas controladas durante la pulverización térmica
• Menor conductividad eléctrica y térmica que el cobre

Deben utilizarse métodos adecuados de manipulación, almacenamiento y procesamiento del polvo para minimizar las limitaciones.

Preguntas frecuentes

P: ¿Son peligrosos los polvos de níquel?

R: La inhalación prolongada puede causar sensibilización respiratoria. Durante la manipulación deben utilizarse EPI adecuados, como mascarillas y guantes.

P: ¿Cuál es la vida útil de los polvos de níquel?

R: Si se almacena en atmósfera inerte en recipientes sellados, su vida útil puede superar los 5 años. La absorción de oxígeno y humedad degrada la calidad con el tiempo.

P: ¿Qué tamaño de partícula es mejor para la proyección térmica?

R: 20-45 μm ofrecen mejor densidad y fuerza de adherencia. Los polvos más finos tienen una menor eficiencia de deposición.

P: ¿Son magnéticos o no magnéticos?

R: El níquel puro es ligeramente magnético. La mayoría de las aleaciones de níquel no son magnéticas, excepto Nichrome y MuMetal, que contienen hierro y níquel.

P: ¿Se pueden imprimir en 3D las aleaciones de níquel?

R: Sí, los grados Inconel y Hastelloy ofrecen excelentes propiedades, pero requieren parámetros optimizados para la fusión/sinterización por láser.

conocer más procesos de impresión 3D

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

Métrica	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.

Opiniones de expertos

• 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
• Sostenibilidad:
• 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