316L ステンレススチール粉

概要 の 316Lステンレススチール粉

316Lステンレス鋼パウダーは、航空宇宙、医療機器、化学処理、工具産業などのアディティブ・マニュファクチャリングや3Dプリンティング・アプリケーションで広く使用されているオーステナイト系鋼合金です。従来の316パウダーよりも純度が高く、炭素含有量が低い316Lパウダーは、生体適合性基準を満たす耐食性コンポーネントの製造を可能にします。

この記事では、主要なAMプロセス用に調整された316L粉末組成物、印刷加工性に影響する粒度分布、フローレート、サテライトパーティクルパーセンテージなどの主要特性、および過酷な環境における重要な用途の例を取り上げる。

構成 316Lステンレススチール粉

316Lステンレス鋼粉末の元素組成範囲を以下にまとめる：

L'は炭素含有量が0.03%以下であることを示す。これにより、標準的な316パウダーに比べ、降伏強度と引張強度が若干低下しますが、医療機器や海洋用途に重要な溶接、腐食、生体適合性の性能が向上します。

生産方法 316Lステンレススチール粉

316Lステンレス鋼粉末は、主に以下の方法で商業的に製造されている：

• ガス噴霧:高圧不活性ガスジェットにより、薄い金属流を粉体として凝固する際に微細な液滴に分解します。航空宇宙市場向け。
• 水の霧化:最も経済的な手法で、溶融金属を水で分解し、一部の工業用途に適した不規則な粉末形状を得る。
• プラズマ回転電極プロセス（PREP）:プラズマアークで溶融した電極が遠心力で崩壊し、冷却時に粉末が炉壁に飛び散る。非常に球形になる。
• 水素の霧化:水素ガスを用いた特殊技術により、積層造形用に調整された粉末の流動性を向上。サテライトパーティクルを最小限に抑えます。

ガス、水、プラズマのバリエーションは、溶融原料から微細な金属粉末を生成するために、急速な凝固速度を利用する。各手法は、次のセクションで述べるように、微妙に異なる粒子特性を付与する。

316Lステンレススチール粉 特徴

316Lステンレス鋼粉末の重要な特性を以下に示す：

一貫した粒度分布、高いパウダー流量、最小限のサテライト、低酸素/窒素レベルなどの主要な指標は、最適な印刷加工性を保証します。カスタマイズされたパウダーバッチは、バイオメディカル、船舶用ハードウェア、耐腐食性が要求される化学処理装置などの分野におけるアプリケーションのニーズを満たすように設計されています。

316Lステンレススチール粉 機械的特性

印刷された316Lステンレス鋼の機械的特性は以下の通りである：

1900°Fで少なくとも1時間、印刷部品またはコンポーネントをアニールすることで、レイヤーごとのビルドプロセスによる内部応力を緩和します。これにより、従来製造の316Lに匹敵する延性レベルに戻りますが、強度は若干低下します。

316Lステンレススチール粉 アプリケーション

316Lパウダーは耐食性に優れているため、さまざまな部品の積層造形に最適である：

• マリン・ハードウェア:インペラー、バルブ、継手、その他海水にさらされる海洋部品。
• 化学処理:化学的適合性を必要とするポンプハウジング、バルブ、リアクター、パイプライン。
• バイオメディカル:手術器具、ISO 10993およびASTM F138で義務付けられているFDAの生体適合性規格を満たす整形外科用インプラント。
• 食品加工:カトラリー、食肉加工用部品は二次汚染を許さない。

海洋掘削装置からペースメーカーのケーシング、食品調理用部品まで、このように多様な用途があるため、316Lは設計者が手元に置いておくべき汎用性の高い、どこにでもある合金である。

コスト分析

この分析では、部品の総質量が比較的小さい～3kgと仮定しているため、総経費に占める粉末の割合は40%程度である。しかし、より大きな部品では、材料そのものよりも製造時間がコストを支配する。これと比較すると、アニールされた316Lの棒材から同じ形状を機械加工する場合、1kgあたり$45～$75のコストがかかります。

316Lステンレススチール粉 サプライヤー

316Lステンレス鋼粉末は、様々な製造業者や販売業者によって、様々なサイズ範囲や特性を持つ製品が提供されている。代表的なグローバル・サプライヤーは以下の通り：

316Lステンレススチール粉 規格

316L粉末の製造および品質保証試験に関するASTMおよびその他の世界的に統一された規格：

これらの仕様に照らして316Lパウダーを認証することで、製造方法に関係なく、信頼性の高い印刷加工性を実現するための目標密度、化学的性質、粒子形状の基準を満たすことが保証されます。

316L 粉末合金と鋳造・鍛造合金の比較

そのため、316L粉末を使用した積層造形は、棒材を購入するよりも印刷1kgあたりのコストがはるかに高くなるが、設計の自由度、カスタマイズ性、信頼性の高い化学的性質により、材料価格よりも性能を重視する業界では、そのプレミアムが相殺される。

316L 粉末の取り扱いに関する注意事項

保管中や再使用中の粉体特性の劣化を防ぐため、以下のような注意が必要である：

• 密閉された粉末容器は、アルゴンなどの不活性ガス下で保管する。
• 酸素や水分の吸着を避けるため、粉体のふるい分けや取り扱い中の暴露を制限する。
• 吸収されたガスを除去するため、3～6ヶ月に1度、100℃で6時間パウダーを焼く。
• 粉体の酸素と窒素の含有量を定期的にモニターする
• 印刷前に適切にふるいにかけ、凝集を取り除く。
• 粉体の再利用、混合比率、寿命については、メーカーのガイドラインに従ってください。

これらの取り扱い方法を守ることで、パウダーの流動性が維持され、同じ316Lバッチを使用して何十回もの造形サイクルを繰り返す印刷中に気孔が形成されるのを防ぐことができます。

よくあるご質問

概要

生体適合性と溶接性をターゲットに細かく制御された低炭素化学物質、 316Lステンレススチール粉 は、医療用インプラントから過酷な塩水環境で使用される海洋部品に至るまで、耐腐食性の付加製造アプリケーションに対応しています。0.03%未満の炭素と微量の窒素レベルを維持することで、オーステナイト微細構造は、酸、塩化物、アルコール、および多数の化学溶液中で孔食や隙間腐食に耐えることができます。粒度分布、サテライト、ホール流量に関するASTM仕様を上回る再利用可能な粉末を最適化された3Dプリンターと組み合わせることで、従来から製造されている品種の腐食性能に匹敵し、それを上回る高密度プリント316L部品が得られます。プリンターのハードウェア、ソフトウェア、パラメーターの開発が成熟し続けるにつれ、316Lステンレス鋼AMパウダーは、油井、化学反応器、手術器具など、高硬度、高強度、耐アルカリ性が重要な新市場での採用を拡大するでしょう。

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