金属合金粉末材料

金属合金粉末とは、金属元素の微粒子混合物を指し、それらを統合することで、単一金属では得られない、カスタマイズされた機械的、熱的、電気的、および腐食特性を利用した高性能部品を作り出します。このガイドでは、広く使用されているニッケル、アルミニウム、スチール、チタン合金粉末の組成、製造方法、特性、用途、仕様、比較について詳しく説明しています。

概要 金属合金粉末

合金化とは、2種類以上の金属が持つ有益な特性（ある金属は強度、別の金属は耐食性、第3の金属は高温安定性）を組み合わせ、目的とする用途に合わせてカスタマイズされたマトリックスにすることである。

などの特性を持つプレアロイ金属粉が製造されている：

• 析出物による本質的な高強度
• 高温での強度を保持する熱安定性
• 長持ちする耐酸化性と耐摩耗性
• 医療機器の安全性のための生物学的不活性
• 粒子径/形状の制御が先端製造に貢献
• 機械加工を最小限に抑えたネットシェイプ部品への統合

粉末冶金技術は、さまざまな産業を支える小型精密部品の大量生産を容易にしている。

金属合金粉末組成物の種類

広く使用されている合金粉末の種類には、以下のようなものがある：

表1:一般的な金属合金粉末の組成と特性

鉄、アルミニウム、チタンと、クロム、ニッケル、銅などの合金元素との組み合わせをカスタマイズすることで、ガルバニック互換性、磁性、導電性を、目標とする製品のニーズに合わせて調整することができる。

合金粉末の主な製造方法

表2： 主要な商業規模の合金粉末製造ルートの概要

ガスアトマイズは、チタンやアルミニウムグレードのような反応性の高い合金化学に最適な不純物制御を可能にします。水アトマイズは、コストに敏感なスチール合金の量に高いスループットを提供します。プラズマアトマイズは、20ミクロン以下のサイズに到達します。

特徴と特性

表3： 市販の金属合金粉が示す代表的な特性

化学合成のほかに、粉末の形態も圧密挙動を決定する上で同様に重要な役割を果たし、ひいては流動特性が重要な粉末床溶融、バインダージェッティング、金属射出成形の応用技術にうまく採用されることになる。

用途と使用法 金属合金粉末

従来のビレットでは不可能だったカスタマイズの自由度が広がり、合金粉末を利用した主な製品カテゴリーには以下のようなものがある：

表4:金属合金粉末の主な応用分野

硬度、耐食性、寸法精度のバランスを調整することが可能な合金粉末は、防衛、宇宙、生物医学、輸送機器製品などの重要な回転部品の製造に魅力的です。

メタル合金パウダー 仕様

合金粉末の組成は、信頼性の高い性能を保証する認定仕様に準拠しています。

表5： 工業、航空宇宙、防衛分野における合金粉末の仕様

これらの仕様書には、許容可能な試験方法、サンプリング手順、受入基準範囲、粉体バッチの文書化手順が規定されている。

ASTMインターナショナルと各メーカーは、重要な用途のために、関連する粒度等級、化学分析、粒子特性、さらに固化後の機械的および物理的特性の制限を定義しています。

世界のサプライヤーと価格情報

表6： 国際的な主要合金粉末メーカーと価格帯：

価格は、製品認証の必要性、購入量、含まれる組成の専門性、粉末製造と後処理における噴霧化の高度さの程度によって異なる。

長所と短所の比較

表7:鋳物や錬金と比較した場合の長所と短所

ポリマーと金属合金を併用する整形外科用膝関節のように、少量生産の複雑な、あるいは統合されたマルチマテリアル設計の場合、積層造形の準備が整えば、より迅速で安価な製造ルートが提供される。

よくある質問

Q: 元素粉末を別々に混合するよりも、プレアロイ粉末を使用する利点は何ですか？

プレアロイングは、XYZを通して望ましい化学的性質の均一性を確保し、バッチごとの成分性能のばらつきの可能性を減らし、不適切な配合比によるばらつきを防ぐ。

Q: どのような圧密プロセスが合金粉末を固体部品に変えるのですか？

主な方法には、焼結、金属射出成形、熱間静水圧プレス、レーザー粉末床溶融のような積層造形技術がある。選択は、産業、製品サイズ、複雑さのニーズ、経済性によって異なる。

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