金属合金粉末
目次
金属合金粉末 本ガイドは、輸送、産業、医療、エネルギー産業において、粉末冶金プレス焼結法または積層造形法を用いた高性能部品の製造を可能にします。このガイドでは、様々な合金オプション、粉末製造プロセス、主要仕様、使用例、品質に関する考慮事項、および調達に関するアドバイスを取り上げます。
金属合金粉末の種類
一般的なカテゴリー:
タイプ | 例 | 主要物件 |
---|---|---|
ニッケル合金 | インコネル、モネル、ハステロイ | 耐食性、耐熱性 |
コバルト合金 | MP35N、ヘインズ25、ステライト | 耐摩耗性、生体適合性 |
チタン合金 | CPグレード、Ti-6Al-4V、Ti-6Al-7Nb | 高強度、軽量 |
ステンレス鋼 | 316、17-4ph、15-5ph | 耐食性、強度 |
工具鋼 | H13, M2, M4, P20 | 耐摩耗性、靭性 |
銅合金 | クロム銅、真鍮、青銅 | 電気・熱伝導率 |
合金材料の特性を、耐熱性、硬度、疲労寿命などの重要な部品性能要件に適合させ、粉末グレードを選択する。
金属粉末の製造方法
主要な商業規模の製造プロセス:
- ガス噴霧 - 高圧不活性ガスが溶融金属流を微細な液滴に分解。良好な流動性と充填性を持つ球状粉末を実現します。様々なノズルにより、希望するサイズの液滴を生成します。
- プラズマ霧化 - 高エネルギーのプラズマアークが原料を溶かします。強力な誘導コイルが液滴を生成し、凝固して粒度分布の狭い球状粉末になります。
- 回転電極 - 回転する溶融合金に不活性ガスを噴射すると、遠心力が作用して微細な液滴に分解され、球状の粉末になる。
- 電解 - 溶液中の金属イオンが微粒子として陰極に析出。アルミニウム、マグネシウム、チタンなどの反応性材料に使用される。
温度、雰囲気、冷却速度などのプロセス・パラメーターを制御することで、付加製造や粉末冶金成形による部品製造のための高品質の粉末原料が得られる。
代表的な仕様
パラメータ | 説明 | 試験方法 |
---|---|---|
純度 | >99%、不純物を最小限に抑える | ICP分析 |
粒子形状 | 球面 >80% | 顕微鏡検査 |
粒度分布 | 要求される厳しい範囲 | レーザー回折 |
タップ密度 | 素材に依存 | ホール流量計 |
見かけ密度 | 素材に依存 | ピクノメトリー |
流量 | 呼び径ごとに標準化 | ホール流量計 |
表面酸化物 | <3000 ppm; 酸化物の厚さ | 不活性ガス融解; XRD |
製造業者から入手した統計バッチデータを、対象グレードに特化したこれらの指標と照らし合わせ、規格に照らした品質と一貫性を確認する。
アプリケーション
金属合金粉末の用途は多岐にわたる:
航空宇宙 - ブレード、ノズルなどのエンジン部品、機体付属品、着陸装置部品、搭載システム
インダストリアル - 天然ガス/石油ポンプ、バルブ、ドリルビット、工具用インサート、原子炉、熱交換器
自動車 - エンジン部品、ターボチャージャー・ローター、ギア、シャシー、ドライブトレイン部品
メディカル - 膝、腰、歯科用インプラント、手術器具、画像診断機器
消費者 - 高級時計、強度や美観を必要とする自転車やゴルフクラブなどのスポーツ用品
エネルギー - 太陽電池接点、電極; 発電機; 電池部品; 風力タービン
設計の自由度と精度を保ちながら、優れた材料特性を活用する。
工業規格
主な仕様 金属合金粉末:
スタンダード | 説明 |
---|---|
ASTM B213 | 金属粉末の標準分類システム |
ISO 4490 | 化学分析、サンプリング手順 |
ASTM B822 | 見掛け密度と流量の測定 |
MPIF 04 | 金属粉末分析のための統計的手法 |
適用される規格に照らし合わせて、等級構成限界への適合と製造品質の一貫性を示す統計的に検証された証明書を審査する。
一般的な金属粉末の等級
合金 | 商号 | 仕様 | |
---|---|---|---|
ニッケル合金 | インコネル718、625; ハステロイX; モネルK500 | AMS 5662、5663など | |
コバルト合金 | MP35N、ヘインズ25、ステライト21 | ASTM F90、F1537など | |
チタン合金 | Ti-6Al-4V グレード 5; Ti-6Al-7Nb; CP Ti グレード 2 | AMS 4911、ASTM B348 など。 | |
ステンレス鋼 | SS 316L; 17-4PH; 15-5PH; | ASTM A240、B945など。 | |
工具鋼 | H13; M2; M4; P20+Ni | AISIタイプ | ASTM A681 |
銅合金 | C18150、C19500、C95810 | UNS番号、ASTM B194 など。 |
強度、導電性、耐食性の各パラメーターにおいて、完成部品の機能ニーズに合致する合金仕様にターゲットグレードを適合させる。
品質への配慮
メートル | 目的 | 試験方法 |
---|---|---|
構成 | グレードの純度を確認する | ICP分析 |
粒度分布 | AM適合性、焼結反応 | レーザー回折 |
ホール流量 | 粉体充填密度、層均一性 | ホール流量計 |
タップ密度 | 最終部品密度を示す | 計量された体積 |
見かけ密度 | パウダーシステム密度 | ガスピクノメトリー |
粒子形状 | 真球度は特性を最適化する | 顕微鏡検査 |
表面酸化物 | 粉体再利用への影響 | 不活性ガス融合分析装置 |
これらの測定基準における一貫した品質は、仕様を満たす一貫した最終部品の性能と直接相関しています。
調達に関する考慮事項
パラメータ | 重要性 |
---|---|
バッチ・データシート | 高い |
サンプリング・サポート | 高い |
リードタイム | ミディアム |
カスタマイズ | 低い |
価格要因 | 低い |
大量に購入する前に、まず粉末サンプルを試して、用途のニーズに合った印刷や圧縮の反応を確認する。
よくあるご質問
Q: プレアロイ粉末とブレンド粉末の違いは何ですか?
A: プレアロイ粉末は、各球状粒子全体で均一な組成を持っています。ブレンドされた元素ミックスは、粒子間にわずかな組成の違いがあり、最終的な部品に不均一性を生じさせる可能性があります。
Q: 金属粉は特別な条件下で保管する必要がありますか?
A: 劣化の原因となる湿気や酸素を避け、乾燥剤で密封して保管する。温度変化は10~30℃に抑える。変色、ケーキング、流動性が著しく低下した場合は廃棄してください。賞味期限は、適切に保管された場合、通常1年以上である。
Q:一般的な金属粉末のブレンドは何ですか?
A: コバルト-クロム、ステンレス鋼-17-4PH、ニッケル合金-ステンレス鋼のブレンド粉末は、高純度グレードよりも低コストで、強度、耐摩耗性、耐食性などの最終部品の材料特性を調整する方法を提供します。
Q: 金属粉を取り扱う際には、どのような注意が必要ですか?
A: 適切なPPEを使用し、粉体の取り扱い中は皮膚への接触や吸入を避けてください。不動態化パウダーは、反応性の高い噴霧パウダーに比べ、健康被害が少ない。引火性、反応性、暴露プロトコルに関するSDSシートを確認してください。
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