インコネル粉末：完全ガイド

インコネル粉末の概要

インコネル粉末とは、ニッケル・クロムを主成分とする粉末冶金法を指す。 超合金 インコネルの名称で商標登録されている。インコネル粉末は、積層造形、金属射出成形、その他の粉末冶金用途に使用される。

インコネル粉末の主な特性には次のようなものがある：

• 高温での高い強度と硬度
• 優れた耐食性と耐酸化性
• 良好な溶接性と機械加工性
• 高いクリープ破断強度
• 極低温でも強度と靭性を保持

インコネル粉末は、インコネル625、インコネル718、インコネル939などの様々な合金グレードがあり、組成や特性も様々です。これらの粉末は、航空宇宙、化学処理、石油・ガス、自動車、発電産業などの用途の部品を製造するために使用することができます。

主な製品形態は、ガスアトマイズされた球状粉末と凝集・焼結粉末である。仕様には粒度分布、流量、見掛け密度、組成などが含まれます。

インコネル粉末の種類

インコネル625パウダー

インコネル625は、優れた耐食性と高強度特性を持つニッケル・クロム・モリブデン合金です。

代表的な組成（%重量）

ニッケル	クロム	モリブデン	ニオビウム	鉄	その他
58分	20-23	8-10	3.15-4.15	最大5	最大1

キー・プロパティ

• 980℃までの高温下でも引張強度とクリープ強度を保持
• 塩化物やその他のアグレッシブな環境下での孔食や隙間腐食に強い。
• 980℃までの耐酸化性

アプリケーション

• エンジンカウル、スラストリバーサーなどの航空宇宙部品
• シャフト、ファスナーなどの舶用部品
• 化学処理装置
• 石油・ガス採掘と精製

インコネル718パウダー

インコネル718は析出硬化型のニッケル・クロム合金で、700℃までの温度で優れた引張、疲労、クリープ特性を発揮する。

典型的な組成（%重量）：

ニッケル	クロム	鉄	ニオビウム	モリブデン	チタン	アルミニウム	その他
50-55	17-21	バル	4.75-5.5	2.8-3.3	0.65-1.15	0.2-0.8	最大1

キー・プロパティ

• 700℃までの温度で強度を保持
• 優れた耐食性
• 良好な溶接性
• 高い疲労強度と靭性

アプリケーション

• タービンディスク、スペーサー、シャフトなどの航空宇宙部品
• ロケットモーターケーシング、フレーム、ファスナー
• 原子炉
• 低温貯蔵タンク

インコネル939パウダー

インコネル939は析出硬化型のニッケル基超合金で、高温でのクリープ破断強度を向上させるように設計されています。

典型的な組成（%重量）：

ニッケル	コバルト	クロム	タングステン	チタン	アルミニウム	その他
バル	19-23	14.7-17	3.8-4.9	0.9-1.5	1.3-1.7	最大1.5

キー・プロパティ

• 1095℃までの優れたクリープ強度
• 980℃までの連続使用における耐酸化性
• 高温ガス中での耐食性
• 高温下でも引張強度を保持

アプリケーション

• 燃焼器缶、トランジションなどのガスタービン部品
• 蒸気タービン用ボルト、ケーシング
• 熱処理設備
• 航空機エンジン部品

インコネル粉末の特性

物理的性質

プロパティ	説明
密度	8.1～8.4g/ccの範囲
融点	1315-1370°C
熱伝導率	11-12.4 W/mK at 24°C
熱膨張	12.5～13.5×10-6/℃（20～100℃にて
比熱	20℃で0.435 J/g/°C
電気抵抗率	20℃で1.24～1.4μΩ.m

機械的特性

プロパティ	説明
引張強度	760-1275 MPa
降伏強度	550-1100 MPa
伸び	15-35%
硬度	25-50 HRC
弾性係数	205-210 GPa
ポアソン比	0.29-0.31
疲労強度	310-690 MPa

化学的性質

• 各種酸、アルカリ、海水に対する優れた耐食性
• 1095℃までの優れた耐酸化性と耐浸炭性
• 耐硫酸性、耐リン酸性、耐有機酸性

インコネル粉末の用途と使用例

産業	コンポーネント
航空宇宙	エンジン部品、機体部品、ファスナー、ブッシング
石油・ガス	ダウンホール・チュービング、バルブ、坑口部品、ポンプ
ケミカル	原子炉容器、熱交換器、凝縮器、配管
自動車	バルブ、排気部品、ターボチャージャー部品
パワー	ガスタービン部品、石炭・灰処理部品
メディカル	外科用インプラント、補綴物

インコネル粉末の仕様

サイズ分布

メッシュ	マイクロメーター
-140	106未満
-100	150-106
-325	45％未満
-500	32未満

見かけ密度

• 一般的な範囲は2.5～4.5 g/cc

流量

• 粉の流れやすさを測定
• 単位：秒/50g
• 25-35 s/50gの値はフリーフローである。

構成

• 合金グレードのAMS仕様に準拠
• 分析対象にはNi、Cr、Fe、Nb、Mo、Ti、Alが含まれる。

汚染

• 酸素含有量0.1%以下
• 低レベルの硫黄、セレン、鉛

サプライヤーと価格

サプライヤー	グレード	平均価格帯
サンドビック	625, 718, 939	$50〜$150/kg
メット3dp	In625、In718、In939、In738	$75〜$200/kg
カーペンター・パウダー	625, 718, 939	$60〜$180/kg
ホーガナス	625, 718	$70〜$250/kg

• 価格は合金の等級、品質、ロットサイズによって異なる。
• 大量生産によるスケールメリット
• 熱間等方圧プレスや脱ガスなどの追加加工はコストアップにつながる。

インコネル粉末の選び方

考慮すべき要素

合金グレード

• 合金を使用温度と必要な特性に合わせる
• 625は耐食性、718は700℃での強度、939は1095℃でのクリープ強度

パウダーサイズ

• より微細なパウダーにより、解像度と表面仕上げが向上
• より大きなパウダーで高い成膜速度を実現

製造方法

• ガスアトマイズド、プラズマ回転電極プロセス（PREP）、またはその他のプロセス

品質基準

• 化学分析、粒子形状、汚染レベル
• ISO 9001またはAS9100認証

ロットサイズとリードタイム

• 大量購入時の価格割引
• カスタム・オーダーを計画する

申込方法

• 特定のAMまたはMIMプロセスに適合するパウダーを選択する

ポスト処理

• 追加の熱処理、HIPは特性を変える可能性がある

推薦の言葉

• アディティブ・マニュファクチャリングでは、45ミクロン以下の粉体
• MIMの場合、粒度分布の大きいものを選ぶ
• 大量に購入する前に、サンプルとテストプリントを入手する。
• 粉体サプライヤーと緊密に協力し、製品を部品要件に適合させる
• 粉体の汚染や変質を避けるため、取り扱いや保管を注意深く管理する。

インコネル粉末の長所と短所

メリット

• 高温での高い強度
• 優れた耐食性と耐酸化性
• 良好な溶接性と機械加工性
• 極低温でも靭性を維持
• AMによる複雑な形状の製造が可能
• 粉末冶金処理により一貫した微細構造を形成

デメリット

• 鋼やアルミニウム合金よりも高価
• 仕事も加工もやりがいがある
• 熱応力によるクラックの影響を受けやすい。
• 特別なテクニックがないとキャスティングが難しい。
• 高品質パウダーのサプライヤーは限られている

よくあるご質問

インコネル粉末は何に使われるのですか？

インコネル粉末は、積層造形や金属射出成形を利用して、卓越した高温機械特性と耐食性を持つ部品を製造するために使用される。一般的な用途は、航空宇宙、化学処理、発電、石油・ガス、自動車産業などです。

インコネル625、718、939粉末の違いは何ですか？

主な違いは、組成に関連するもので、その結果、温度特性が異なる：

• インコネル625は、980℃まで優れた耐食性を有する。
• インコネル718は、700℃まで最高の強度を発揮します。
• インコネル939は、1095℃までの極端な温度でのクリープ強度を考慮して設計されています。

AMに最適な粒子径は？

インコネル粉末を使用した粉末床溶融積層造形では、15～45ミクロンの粒度範囲を推奨します。15ミクロン以下の微細な粒子は、流動性と拡散性に問題が生じる可能性があります。45ミクロン以上の粒子は解像度と表面仕上げを低下させる可能性があります。

インコネル粉末は特別な保管や取り扱いが必要ですか？

インコネル粉末は酸化しやすく、水分を吸収して特性や流動特性を変化させます。不活性ガスまたは真空状態で密閉容器に保管する必要があります。取り扱い方法は、空気との接触を最小限にする必要があります。

インコネルでAMした後、どのような後処理が必要ですか？

熱間静水圧プレス（HIP）、熱処理、機械加工などの後工程は、通常、インコネル粉末を使用した積層造形後に必要となります。これらは、アプリケーションの要件を満たすために微細構造と材料特性を改善するのに役立ちます。

インコネル粉末はAM後に再利用できますか？

はい、インコネル粉末は積層造形後に回収して再利用することができます。ただし、品質を一定に保つためには、再利用粉末を30%以下の比率で新鮮なバージン粉末とブレンドする必要があります。