메탈릭 파우더 개요
목차
금속성 분말 은 제조, 제작 및 기타 산업 분야에 사용되는 미세한 금속 알갱이를 말합니다. 분말 형태의 금속 입자로 구성되어 있으며, 벌크 금속에 비해 고유한 특성을 나타내므로 특수 용도에 적합합니다.
금속 분말에 대한 주요 세부 정보:
구성 | 철, 구리, 알루미늄, 니켈 등과 같은 순수 금속 또는 금속 합금 |
입자 크기 | 용도에 따라 10-250미크론까지 다양합니다. |
생산 프로세스 | 원자화, 전기 분해, 카보닐 공정, 분쇄, 응축 등. |
주요 속성 | 유동성, 겉보기 밀도, 탭 밀도, 압축성, 투과성 등을 측정합니다. |
주요 애플리케이션 | 적층 제조, 사출 성형, 프레스 및 소결, 용접, 납땜, 표면 코팅 등. |
종류 메탈릭 파우더
많은 순수 금속과 금속 합금이 산업용으로 분말 형태로 제공됩니다. 주요 범주와 예는 다음과 같습니다:
유형 | 구성 |
---|---|
퓨어 메탈 | 철, 구리, 알루미늄, 크롬, 니켈, 코발트, 텅스텐 |
철 합금 | 스테인리스 스틸, 공구강, 합금강 |
비철 합금 | 황동, 청동, 티타늄 합금 |
귀금속 | 골드, 실버, 플래티넘 |
내화성 금속 | 텅스텐, 몰리브덴, 니오븀, 탄탈륨 |
선택한 특정 금속 또는 합금은 비용, 필요한 물리적 특성, 호환성, 심미성, 애플리케이션의 성능 요구 사항과 같은 요소에 따라 달라집니다.
구성 및 특성
금속 분말의 구성과 특성은 기본 금속, 사용된 합금 원소, 생산 방법, 입자 크기 범위, 모양, 다공성, 표면 처리 등에 따라 달라집니다.
매개변수 | 설명 |
---|---|
기본 금속 | 가장 높은 구성을 구성하는 핵심 원소. 밀도, 강도, 녹는점 등을 결정합니다. |
합금 원소 | 경도, 내식성, 전도도 등과 같은 물리적, 기계적 특성을 맞춤화하기 위해 추가되었습니다. |
생산 프로세스 | 입자 크기 범위, 모양, 다공성 수준, 흐름 특성, 겉보기 밀도 등에 영향을 미칩니다. |
입자 크기 | 일반적인 범위는 10~250μm입니다. 나노 분말의 하위 범주(100nm 미만)도 존재합니다. 반응성, 유동성, 밀도에 영향을 미칩니다. |
파티클 모양 | 구형, 파쇄, 불규칙, 벗겨짐. 적층 제조에서 유량, 포장 밀도, 층 접착력에 영향을 미칩니다. |
다공성 | 고체 또는 다공성 입자. 다공성은 수분을 쉽게 흡수합니다. 고체는 밀도가 높습니다. |
표면 처리 | 코팅(유기, 금속)은 유동성을 개선하고 환경과의 반응성을 줄일 수 있습니다. |
이러한 매개변수가 파우더 특성에 미치는 영향을 이해하면 애플리케이션에 적합한 파우더를 선택할 수 있습니다.
응용 프로그램 및 용도
금속 분말은 제조, 건설, 전자, 자동차, 항공우주, 의학 및 기타 분야에서 광범위하게 사용되고 있습니다.
Area | 애플리케이션 |
---|---|
적층 제조 | DMLS, SLM, EBM, 바인더 제팅과 같은 기술을 사용한 금속 부품 3D 프린팅 |
분말 사출 성형 | 마감이 우수한 작고 복잡한 그물 모양의 금속 부품 제조 |
분말 야금 | 프레스 및 소결 분말 컴팩트 부품, 무회분 윤활제로 특성 개선 |
용접 및 브레이징 | 금속 접합용 필러 금속 분말, 플럭스 코어 와이어로 용접 성능 향상 |
표면 코팅 | 부식 및 마모 방지를 위한 용사 금속 코팅 |
전자 제품 | 접착제 및 잉크의 전도성 은, 구리 및 니켈 분말 |
자동차 부품 | 분말 단조 강철 및 알루미늄 변속기 기어, 엔진 부품 |
항공우주 | 티타늄 및 니켈 합금 정밀 부품, 터빈 및 블레이드 코팅 |
약 | 다공성 티타늄 임플란트로 뼈의 생장 촉진, 생체 흡수성 철분 분말을 사용했습니다. |
금속 분말은 여러 기술 영역에 걸쳐 다양한 응용 분야에 사용되며 특수 제조 기술을 가능하게 합니다.
사양
금속 분말이 제조 공정에서 효과적으로 기능하려면 다양하고 정밀한 물리적 및 구성적 사양을 충족해야 합니다.
매개변수 | 일반적인 값 | 역할 |
---|---|---|
입자 크기 | 10 - 150 μm | 밀도/유동성 결정, 작을수록 반응성 높음 |
겉보기 밀도 | 최대 65%의 실제 밀도 | 무게, 유동성에 영향을 미치며 밀도가 낮은 팩이 더 좋습니다. |
탭 밀도 | 최대 80%의 실제 밀도 | 진동/교반 시 유량 특성 표시기 |
하우스너 비율 | <1.25 미만은 유동성이 양호함을 나타냅니다. | 겉보기 밀도에 대한 탭 밀도의 비율 |
압축성 | 20-35% | 압력 하에서 부피를 줄이는 파우더의 능력 |
휴식의 각도 | <40° 미만은 자유 흐름 | 파우더 더미의 가파른 정도, 낮을수록 유동성 증가 |
홀 유량 | <30초/50g | 50g 분말이 구멍을 통해 흐르는 데 걸리는 시간 |
형태학 | 구형/불규칙형 | 유동성 및 포장 밀도에 영향을 미치는 입자 모양 |
순도 | >99.5% | 성능에 필요한 고순도, 가스 분무로 제거 가능 |
수분 함량 | <0.1 wt.% | 습기로 인해 흐름이 원활하지 않고 강도가 저하됩니다. |
사양을 충족하면 생산 공정에서 배치 간 일관성과 파우더 호환성을 보장할 수 있습니다.
분말 생산 공정
금속 분말은 다양한 방법을 통해 생산되며, 각 방법은 특정 용도에 적합한 다양한 특성을 가진 분말을 만들어냅니다.
프로세스 | 방법 | 일반적인 크기 | 형태학 | 확장성 | 비용 |
---|---|---|---|---|---|
가스 분무 | 고압 가스가 용융 금속 흐름을 분해합니다. | 15 - 150 μm | 대부분 구형 | 높음 | Medium |
물 분무 | 고속 워터 제트를 이용한 헤어짐 | 20 - 250 μm | 불규칙, 다공성 | 높음 | 낮음 |
전기 분해 | 전기화학 반응으로 미세 입자 침착 | 1 - 1000 μm | 수지상, 다공성 | 낮음 | 높음 |
회전 전극 | 원심력이 입자를 제거합니다. | 20 - 100 μm | 벗겨지고 불규칙한 피부 | 낮음 | Medium |
카보닐 공정 | 기체 화합물의 열분해 | 1 - 10 μm | 구형 | 높음 | 높음 |
기계적 밀링 | 단단한 입자가 금속 덩어리를 가루로 갈아줍니다. | 10 - 250 μm | 불규칙, 다공성 | 높음 | 낮음 |
- 가스 및 물 분무로 적층 제조에 적합한 미세한 구형 분말을 높은 생산 속도로 생산할 수 있습니다.
- 전기분해는 프레스/소결에 적합한 다공성의 불규칙한 분말을 제공합니다.
- 기계식 밀링은 다양한 금속으로 복합재, 합금, 나노 분말을 생산할 수 있는 다목적 제품입니다.
따라서 다양한 생산 방법을 사용하여 파우더 속성을 맞춤화할 수 있습니다.
성적 및 표준
다양한 국내 및 국제 표준 기관에서 일반적인 금속 분말에 대한 등급 규격을 개발하여 제조 및 사용 중 품질 관리를 가능하게 합니다.
지역 | 성적 지정 | 적용되는 금속 | 역할 |
---|---|---|---|
미국 | MPIF 표준 | 철, 강철, 스테인리스강, 구리, 황동, 니켈 합금 | 일관된 기계적 특성 보장 |
유럽 | EN, DIN 및 ISO 표준 | 강철, 스테인리스강, 공구강, 구리, 알루미늄 합금, 니켈, 코발트 | 산업 공정과의 파우더 호환성 |
일본 | JIS 표준 | 철, 구리, 알루미늄 합금 분말 | 정확한 테스트 방법론 정의 |
인도 | BIS 표준 | 철, 강철, 구리 분말 | 인도 제조업체 및 사용자 맞춤형 |
등급 지정은 입자 크기 범위, 순도 수준, 합금 구성 및 기타 매개변수를 나타내며, 이는 다양한 분야에서 분말을 의도된 용도에 맞게 매칭하는 데 도움이 됩니다.
가격 책정
금속 분말의 가격은 성분, 원하는 순도, 사용되는 생산 방법, 원료의 희소성, 수급 역학, 구매 수량에 따라 달라집니다.
금속분말 | 가격 범위* |
---|---|
철 및 저합금강 | $1 - kg당 3 |
공구 및 스테인리스 스틸 | $5 - kg당 10개 |
니켈 합금 | $10 - kg당 30 |
티타늄 및 초합금 | $50 - kg당 250 |
텅스텐 중합금 | $50 - kg당 100 |
귀금속(금, 은, 백금) | $3000 - kg당 5000 |
주요 생산자로부터 직접 구매한 대량 물량에 대한 예상 가격 범위입니다.
가격은 투입 금속 비용을 기준으로 철 금속 < 비철 합금 < 고성능 합금의 일반적인 순서를 따릅니다. 철 및 스테인리스강 분말과 같은 대량 생산 금속은 대량으로 생산되어 가장 경제적입니다.
주요 금속 분말 유형 간 비교
매개변수 | 스테인리스 스틸 | 알루미늄 합금 | 니켈 합금 | 티타늄 합금 |
---|---|---|---|---|
밀도 | 중간(7-8g/cc) | 낮음(2.7g/cc) | 높음(8-9g/cc) | 중간(4.5g/cc) |
힘 | Medium | 낮음 | 높음 | Medium |
반응성 | 낮음 | 높음 | Medium | 높음 |
열 전도성 | 낮음 | 높음 | Medium | 낮음 |
내식성 | 높음 | Medium | 높음 | 높음 |
비용 | 낮음 | 낮음 | 높음 | 매우 높음 |
애플리케이션 예시 | 의료용 임플란트, 주방용품 | 자동차 부품, 항공기 | 터빈 블레이드, 선박용 | 항공우주, 의료 |
- 스테인리스 스틸 파우더는 소비자 제품에 적합한 저렴한 비용으로 내식성과 강도를 제공합니다.
- 무게에 민감한 자동차 부품에 널리 사용되는 경량 알루미늄 합금 분말
- 니켈 합금은 고온에 잘 견디며 엔진과 가스 터빈에 유용합니다.
- 티타늄은 항공기 구조 부품에서 원하는 중량 대비 강도를 갖췄습니다.
따라서 각 파우더 유형에는 다양한 산업의 틈새 응용 분야에 적합한 특정 특성이 있습니다.
장점과 단점 메탈릭 파우더
장점 | 단점 |
---|---|
매우 높은 표면적은 반응성을 높입니다. | 분말이 부유할 경우 화재 및 분진 폭발의 위험이 있습니다. |
다양한 기법의 그물 모양에 가까운 부품 | 높은 반응성으로 인해 보호 분위기 또는 코팅이 필요합니다. |
기존 방식과 달리 스크랩이나 가공이 필요 없음 | 주조 및 단조 금속에 비해 강도와 밀도가 낮은 경우가 많습니다. |
급속 냉각을 통한 일관된 미세 구조 | 오염 방지를 위해 필요한 특수 취급 및 용기 |
고성능 컴포지션에 쉽게 합금 가능 | 흐름 특성은 분말에 따라 크게 달라집니다. |
광석에서 추출하는 것보다 에너지 사용량 감소 | 일부 특수 금속 분말의 경우 높은 비용 발생 |
복잡하고 복잡한 형상의 제조 간소화 | 다짐 시 다공성 문제는 기계적 특성에 영향을 미칩니다. |
장점 - 금속 분말을 사용하면 다양한 재료 선택으로 혁신적인 제조 가능성과 맞춤형 특성을 구현할 수 있습니다.
단점 - 보관 및 취급에 안전 문제가 있으며, 속성은 애플리케이션에 따라 다릅니다.
견고한 엔지니어링 제어를 통해 금속 분말의 고유한 장점은 중요한 애플리케이션에서 단점을 능가합니다.
자주 묻는 질문
고체 금속 대신 금속 분말을 사용하는 이유는 무엇인가요?
금속 분말은 제조 및 기타 응용 분야에서 벌크 금속에 비해 고유한 이점을 제공합니다:
- 넓은 표면적 대 부피 비율로 합금, 가열, 코팅에 대한 반응성 향상
- 분말 공정에서 미세하고 균일한 구조와 제어된 빠른 냉각 기능 제공
- 적층 가공 및 분말 사출 성형과 같은 그물망에 가까운 형상 제작 방법
- 맞춤형 파우더 조성으로 고성능 합금 실현
- 복잡하고 복잡한 구성 요소의 제조 간소화
- 광석에서 추출 및 정제하는 것보다 에너지 소비량 감소
따라서 분말로만 가능한 특정 특성으로 인해 벌크 금속보다 틈새 애플리케이션에 적합합니다.
금속 분말의 품질이 좋은지 확인하는 방법은 무엇인가요?
금속 분말이 품질 기준을 충족함을 나타내는 지표입니다:
- 구성 - 특정 합금 원소를 사용한 고순도로 안정적인 성능 보장
- 입자 크기 - 좁은 분포로 밀도 및 흐름 특성 개선
- 형태학 - 구형 입자는 불규칙한 모양보다 유동성이 우수합니다.
- 유량 - 유동성 벤치마크를 충족하기 위해 홀 유량계 또는 휴식각 테스트를 통해 측정합니다.
- 겉보기 밀도 - 밀도가 높을수록 포장 및 분말 확산성이 향상됩니다.
- 탭 밀도 - 밀도가 높을수록 진동 시 유동성이 우수함을 나타냅니다.
- 수분 함량 - 습기가 적어 보관 및 취급 시 분말이 뭉치지 않습니다.
분말 특성 사양을 충족하면 생산 공정 제어 및 배치 간 일관성을 확보할 수 있습니다.
금속성 분말을 취급할 때는 어떤 주의사항을 지켜야 하나요?
금속성 분말을 다룰 때는 특별한 주의가 필요합니다:
- 폭발 위험 - 잘게 쪼개진 형태의 분말은 인화성이 높으므로 점화원을 피하십시오.
- 산화 문제 - 민감한 반응성 분말은 불활성 기체 대기에 보관해야 합니다.
- 격리 시스템 - 누출 방지 용기를 사용하여 유출을 방지하고, 밀폐된 분말 처리 시스템을 선호합니다.
- 직원 안전 - 특히 유독성 분말의 경우 보호복, 장갑, 호흡기 마스크 착용이 필수입니다.
- 환기 - 공기 중에 떠다니는 미세 입자가 흡입되는 것을 방지하는 국소 배기 시스템
- 접지 - 장비 접지는 분말을 발화시킬 수 있는 정전기가 쌓이는 것을 방지합니다.
- 습도 조절 -파우더의 굳음과 오염을 방지하기 위해 습도 유지
화재, 건강 및 오염 위험으로 인해 금속 분말을 안전하게 취급하기 위해서는 엄격한 통제 및 보호 시스템이 필요합니다.
금속 분말을 사용한 3D 프린팅의 일반적인 기술적 문제는 무엇인가요?
금속 분말 기반 적층 제조의 몇 가지 일반적인 문제:
- 다공성 - 응고 과정에서 갇힌 가스 기포가 빈 공간을 남기며 강도를 떨어뜨립니다.
- 표면 마감 - 레이어별로 쌓이면 후처리가 필요한 거칠기가 발생합니다.
- 잔여 스트레스 - 열 주기로 인해 내부 응력이 발생하여 부품이 뒤틀리거나 균열이 발생합니다.
- 이방성 속성 - 빌드 레이어의 방향성에 따라 머티리얼 프로퍼티가 달라집니다.
- 치수 허용 오차 - 수축, 분말 입자 크기 변화로 인한 정확도 한계
- 융합 부족 - 파우더 확산 불량으로 인한 층간 불완전 용융은 강도에 영향을 미칩니다.
- 원치 않는 합금 - 이국적인 재료와 베이스 플레이트 간의 상호작용은 제어가 필요합니다.
- 긴 빌드 시간 - 며칠이 걸리는 복잡한 구조로 인해 장비 고장으로 작업이 중단될 수 있습니다.
안정적인 금속 적층 제조를 위해서는 모델링, 최적화된 공정 파라미터, 품질 관리를 통해 이러한 메커니즘을 이해하고 완화하는 것이 필수적입니다.
결론
금속 분말은 산업 전반에 걸쳐 새로운 제조 가능성을 열어주는 다용도 소재 형식입니다. 금속 분말은 고체 형태의 벌크 금속을 가공하는 기존 방식으로는 불가능한 맞춤형 조성을 가능하게 합니다. 파우더 사양과 등급이 전 세계적으로 표준화됨에 따라 일관성과 신뢰성이 지속적으로 개선되어 특수 기술이 주류로 전환될 것입니다. 또한 생산 기술의 발전은 비용을 낮추고 융착 부족, 잔류 응력 및 방향성 특성과 관련된 현재의 한계를 완화할 것입니다. 특히 항공우주, 의료 및 툴링 분야에서 금속 적층 제조의 급속한 확장은 금속 분말의 혁신적 잠재력을 잘 보여줍니다. 금속 분말은 채택이 증가함에 따라 고성능 재료 개발과 차세대 제조 공정을 연결하는 중요한 역할을 맡게 될 것입니다.
공유
페이스북
트위터
LinkedIn
WhatsApp
이메일
중국 칭다오에 본사를 둔 선도적인 적층 제조 솔루션 제공업체인 MET3DP Technology Co. 당사는 산업용 3D 프린팅 장비와 고성능 금속 분말을 전문으로 합니다.
관련 기사
12월 18, 2024
댓글 없음
Met3DP 소개
최근 업데이트
제품
3D 프린팅 및 적층 제조용 금속 분말
문의 정보
- 칭다오시, 산둥성, 중국
- [email protected]
- [email protected]
- +86 19116340731