Poudres à base de nickel

Poudres à base de nickel Les poudres à base de nickel ou d'alliages de nickel sont utilisées dans diverses applications telles que la fabrication additive, le revêtement de surface, le soudage, etc. Cet article donne un aperçu des poudres à base de nickel, de leur composition et de leurs propriétés, de leurs applications, de leurs spécifications, de leurs prix, de leurs comparaisons et des questions fréquemment posées.

Vue d'ensemble de poudres à base de nickel

Les poudres à base de nickel sont des poudres métalliques composées principalement de nickel et d'éléments d'alliage tels que le chrome, le molybdène, le tungstène et d'autres. Les principales propriétés qui font que ces poudres conviennent à des applications de haute performance sont les suivantes :

• Résistance et dureté élevées à des températures élevées
• Excellente résistance à la corrosion et à l'oxydation
• Bonne résistance à l'usure
• Conductivité thermique et électrique élevée
• Faible coefficient de dilatation thermique

Ces poudres peuvent être produites par des procédés tels que l'atomisation de gaz ou d'eau, l'électrolyse, la décomposition du carbonyle, etc. en différentes tailles et morphologies. Les alliages de nickel couramment utilisés sont l'Inconel, le Monel, l'Hastelloy, le Nichrome, etc.

poudres à base de nickel Composition

Poudres à base de nickel contiennent du nickel comme élément principal ainsi que d'autres éléments d'alliage. Les compositions typiques sont les suivantes

Alliage	Nickel (%)	Autres éléments
Nickel	99%+	–
Inconel	72% Ni, 14-17% Cr	Fer, niobium, cuivre, aluminium
Monel	63-70% Ni, 27-34% Cu	Fer, manganèse, silicium, carbone
Nichrome	80% Ni, 20% Cr	Le fer
Hastelloy	42-62% Ni	Chrome, molybdène, tungstène

Le rapport entre le nickel et les alliages détermine les caractéristiques clés telles que la solidité, la résistance à la corrosion, la résistance à l'oxydation, etc.

poudres à base de nickel Propriétés

Les poudres d'alliage de nickel offrent des propriétés exceptionnelles par rapport au nickel, ce qui les rend adaptées aux environnements difficiles :

Propriété	Caractéristiques
Résistance à haute température	Conserver la solidité et résister à la déformation par fluage à plus de 1000°C
Résistance à la corrosion	Forme une couche d'oxyde protectrice, résistante aux acides, aux alcalis, etc.
Résistance à l'oxydation	Taux d'oxydation lent dans l'air jusqu'à ~1100°C
Résistance à l'usure	Résiste mieux que l'acier à l'érosion, à l'abrasion et au grippage
Conductivité thermique	Plus élevé que les aciers inoxydables, ~20 W/m.K pour l'Inconel 625
Résistivité électrique	Une gamme d'alliages présente une résistivité élevée pour les éléments chauffants
Coefficient de dilatation thermique	Le faible CTE offre une résistance aux chocs thermiques

Les types de poudres à base de nickel

Les poudres de nickel sont disponibles en différents types adaptés à diverses méthodes de dépôt :

Type	Alliages courants	Gamme de tailles	** Morphologie**
Gaz Atomisé	Inconel 625, 718 ; Monel, Hastelloy	5 – 150 μm	Arrondi, sphérique
Eau atomisée	Inconel 625, 718 ; 316L, 304L	10 - 300 μm	irrégulière, dentelée
Électrolytique	Nickel, Monel, Nichrome	1 – 150 μm	Dendritique, cristallin
Carbonyl	Nickel	0,5 - 12 μm	Flocons, chips

• L'atomisation du gaz et de l'eau permet d'améliorer la densité et la fluidité de l'emballage.
• Les produits électrolytiques ont une teneur en oxygène plus élevée, ce qui entraîne une porosité.
• La poudre de nickel carbonique est d'une grande pureté (>99% Ni).

poudres à base de nickel Applications

Les principaux domaines d'application des poudres d'alliage de nickel sont les suivants :

L'industrie	Applications
Fabrication additive	Composants aérospatiaux, aubes de turbine, moteurs de fusée
Soudage	Réparation de turbines, d'outils, de moules ; assemblage d'inconel, d'hastelloy
Revêtement de surface	Protection contre la corrosion, résistance à l'usure, revêtements de surface
Électronique	Résistances, éléments chauffants, conducteurs
Outils diamantés	Collage de grains de diamant pour la coupe, le forage et le meulage
Aimants	Amélioration des propriétés magnétiques
Piles	Électrodes de nickel dans les piles Ni-Cd, Ni-MH

Des propriétés uniques, telles qu'une grande solidité et une résistance à la corrosion, permettent aux poudres de nickel d'être utilisées dans des applications critiques.

poudres à base de nickel Spécifications

Les poudres d'alliage de nickel sont disponibles en différentes tailles et morphologies et doivent répondre à des spécifications de composition, de pureté et de consistance pour garantir des performances fiables.

Paramètres	Gamme/Grades
Taille des particules	5 μm à 300 μm
Forme des particules	Sphérique, irrégulier, en flocons
Densité apparente	2 - 5 g/cc
Densité du robinet	4 - 7 g/cc
Débit	15 - 25 s/50g
La pureté	98.5% à 99.9%
Teneur en oxygène	<0,5%
Perte d'hydrogène	<0,1%

Des organismes de normalisation tels que ASTM International fournissent des spécifications sur les méthodes d'essai et les seuils pour les poudres de nickel :

• ASTM B162 : Norme pour les plaques, feuilles, bandes et barres laminées en nickel
• ASTM B283 : Poudre de nickel atomisée au gaz et produits de métallurgie des poudres
• ISO 4499-4 : Poudres métalliques - Détermination des teneurs en oxygène et en azote par extraction à chaud

poudres à base de nickel Fournisseurs et prix

Les principaux fournisseurs mondiaux de poudres de nickel et d'alliages de nickel sont les suivants :

Entreprise	Marques	Alliages	Fourchette de prix
Hoganas	Poudre de nicotine	Nickel, nickel carbonique	$50 - $100 par kg
Sandvik Osprey	Nifco®	Nickel, cuivre nickel, nickel fer	$75 - $250 par kg
Technologie des charpentiers	Cartech	625, 718, 690, Monel, Hastelloy	$100 - $500 par kg
AMETEK	Nickel ultrafin	Nickel carbonique	$80 - $120 par kg

Les prix varient en fonction de :

• Nuance d'alliage : Inconel 718 > Inconel 625 > Nickel > Monel
• Taille des particules : Nano poudre > Micro poudre
• Niveaux de pureté : 99,9% Nickel > 98% Nickel
• Remises sur les quantités et sur les produits en vrac

Comparaisons

Paramètres	Gaz Atomisé	Eau atomisée	Électrolytique
Coût	Haut	Faible	Moyen
La pureté	Haut - 99%+	Moyen - 98-99%	Faible - 90-98%
Capteur d'oxygène	Faible	Haut	Haut
Forme des particules	Arrondi	En dents de scie	Dendritique
Capacité d'écoulement	Excellent	Modéré	Pauvre
Densité apparente	Haut	Moyen	Faible
Applications	AM, revêtements	Soudage, revêtements de surface	Éléments chauffants, électronique

Les différences essentielles dans le processus de production conduisent à des compromis en matière de coût, de qualité et de performance.

Avantages de poudres à base de nickel

Les poudres d'alliage de nickel offrent des avantages uniques par rapport aux autres matériaux :

• Résiste à des températures élevées supérieures à 1000°C
• Résiste à la corrosion dans les environnements acides ou alcalins
• Permettre la fabrication additive de géométries complexes
• Fournit une excellente force d'adhérence pour les outils diamantés
• sont biocompatibles pour les implants médicaux
• ont des caractéristiques d'expansion contrôlées
• Peut être recyclé et réutilisé dans la métallurgie des poudres

Limites

Les inconvénients de ces poudres sont les suivants :

• Coûteux par rapport aux poudres de fer ou de cuivre
• Sensible à la contamination par l'oxygène lors de la manipulation
• Susceptible de développer des fissures superficielles en cas de surchauffe
• Difficile à traiter par compactage à froid et frittage
• Exiger des atmosphères contrôlées pendant la pulvérisation thermique
• Conductivité électrique et thermique inférieure à celle du cuivre

Des méthodes appropriées de manipulation, de stockage et de traitement des poudres doivent être utilisées pour minimiser les limitations.

FAQ

Q : Les poudres de nickel sont-elles dangereuses ?

R : L'inhalation sur de longues périodes peut provoquer une sensibilisation respiratoire. Des EPI appropriés tels que des masques et des gants doivent être portés lors de la manipulation.

Q : Quelle est la durée de conservation des poudres de nickel ?

R : Si le produit est stocké sous atmosphère inerte dans des conteneurs scellés, sa durée de conservation peut dépasser 5 ans. L'absorption d'oxygène et d'humidité dégrade la qualité au fil du temps.

Q : Quelle est la meilleure taille de particules pour la projection thermique ?

R : 20-45 μm offrent une meilleure densité et une meilleure force d'adhérence. Les poudres plus fines ont une efficacité de dépôt plus faible.

Q : Sont-ils magnétiques ou non magnétiques ?

R : Le nickel pur est légèrement magnétique. La plupart des alliages de nickel sont non magnétiques, à l'exception du Nichrome et du MuMetal qui contiennent du fer et du nickel.

Q : Les alliages de nickel peuvent-ils être imprimés en 3D ?

R : Oui, les nuances d'Inconel et d'Hastelloy offrent d'excellentes propriétés mais nécessitent des paramètres optimisés pour la fusion et le frittage au laser.

en savoir plus sur les procédés d'impression 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

Métrique	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.

Avis d'experts

• 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
• Durabilité :
• 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