니켈 기반 분말

니켈 기반 분말 은 적층 제조, 표면 코팅, 용접 등 다양한 용도로 사용되는 니켈 또는 니켈 합금으로 만든 분말을 말합니다. 이 문서에서는 니켈 기반 분말에 대한 개요, 구성 및 특성, 용도, 사양, 가격, 비교 및 FAQ를 제공합니다.

개요 의 니켈 기반 분말

니켈 기반 분말은 주로 니켈과 크롬, 몰리브덴, 텅스텐 등의 합금 원소로 구성된 금속 분말입니다. 이러한 분말을 고성능 애플리케이션에 적합하게 만드는 주요 특성은 다음과 같습니다:

• 고온에서의 높은 강도와 경도
• 우수한 내식성 및 내산화성
• 우수한 내마모성
• 높은 열 및 전기 전도성
• 낮은 열팽창 계수

이러한 분말은 가스 또는 물 분무, 전기 분해, 카르보닐 분해 등의 공정을 통해 다양한 크기와 형태로 생산할 수 있습니다. 일반적으로 사용되는 니켈 합금은 인코넬, 모넬, 하스텔로이, 니크롬 등입니다.

니켈 기반 분말 구성

니켈 기반 분말 은 다른 합금 원소와 함께 니켈을 주원소로 함유하고 있습니다. 일반적인 구성은 다음과 같습니다:

합금	니켈(%)	기타 요소
니켈	99%+	–
인코넬	72% Ni, 14-17% Cr	철, 니오븀, 구리, 알루미늄
모넬	63-70% Ni, 27-34% Cu	철, 망간, 실리콘, 탄소
니크롬	80% Ni, 20% Cr	철
하스텔로이	42-62% Ni	크롬, 몰리브덴, 텅스텐

니켈과 합금의 비율에 따라 강도, 내식성, 내산화성 등과 같은 주요 특성이 결정됩니다.

니켈 기반 분말 속성

니켈 합금 분말은 니켈에 비해 뛰어난 특성을 지니고 있어 열악한 환경에 적합합니다:

속성	특성
고온 강도	1000°C 이상에서 강도 유지 및 크리프 변형 방지
내식성	산, 알칼리 등에 강한 보호용 산화막을 형성합니다.
내산화성	최대 ~1100°C의 공기 중 산화 속도가 느립니다.
내마모성	강철보다 침식, 마모, 마모에 더 잘 견딥니다.
열 전도성	스테인리스강보다 높음, 인코넬 625의 경우 ~20W/m.K
전기 저항	발열체에 대한 저항성이 높은 다양한 합금 제품군
열팽창 계수	낮은 CTE로 열충격 저항성 제공

유형 니켈 기반 분말의 비율

니켈 분말은 다양한 증착 방법에 적합한 다양한 유형으로 제공됩니다:

유형	일반적인 합금	크기 범위	** 형태학**
가스 분무	인코넬 625, 718; 모넬, 하스텔로이	5 - 150 μm	둥근, 구형
물 분무	인코넬 625, 718; 316L, 304L	10 - 300 μm	들쭉날쭉하고 불규칙한
전해질	니켈, 모넬, 니크롬	1 – 150μm	수지상, 결정질
카보닐	니켈	0.5 - 12μm	플레이크, 칩

• 가스 및 물 분무로 포장 밀도 및 유동성 향상
• 전해질은 산소 함량이 높아 다공성을 유발합니다.
• 카보닐 니켈 분말은 고순도(>99% Ni)입니다.

니켈 기반 분말 애플리케이션

니켈 합금 분말의 주요 응용 분야는 다음과 같습니다:

산업	애플리케이션
적층 제조	항공우주 부품, 터빈 블레이드, 로켓 엔진
용접	터빈, 공구, 금형 수리; 인코넬, 하스텔로이 접합
표면 코팅	부식 방지, 내마모성, 오버레이 코팅
전자 제품	저항기, 발열체, 도체
다이아몬드 도구	절단, 드릴링, 연삭용 본딩 다이아몬드 그릿
자석	자기 특성 개선
배터리	Ni-Cd, Ni-MH 배터리의 니켈 전극

니켈 분말은 고강도 및 내식성과 같은 고유한 특성을 통해 중요한 애플리케이션을 구현할 수 있습니다.

니켈 기반 분말 사양

니켈 합금 분말은 다양한 크기와 형태로 제공되며 안정적인 성능을 위해 조성, 순도 및 일관성 사양을 충족해야 합니다.

매개변수	범위/등급
입자 크기	5μm ~ 300μm
파티클 모양	구형, 불규칙한 조각, 플레이크
겉보기 밀도	2 - 5g/cc
탭 밀도	4 - 7g/cc
유량	15 - 25 s/50g
순도	98.5% ~ 99.9%
산소 함량	<0.5%
수소 손실	<0.1%

ASTM International과 같은 표준 기관은 니켈 분말의 테스트 방법 및 임계값에 대한 규격을 제공합니다:

• ASTM B162: 니켈 플레이트, 시트, 스트립 및 압연 바에 대한 표준
• ASTM B283: 가스 분무 니켈 분말 및 분말 야금 제품
• ISO 4499-4: 금속 분말 - 고온 추출을 통한 산소 및 질소 함량 측정

니켈 기반 분말 공급업체 및 가격

니켈 및 니켈 합금 분말의 주요 글로벌 공급업체는 다음과 같습니다:

회사	브랜드	합금	가격 범위
호가나스	니코파우더®	니켈, 카보닐 니켈	kg당 $50 - $100
샌드빅 오스프리	Nifco®	니켈, 구리 니켈, 니켈 철	$75 - $250 kg당
카펜터 기술	Cartech®	625, 718, 690,모넬, 하스텔로이	$100 - $500 kg당
AMETEK	초미세 니켈	카보닐 니켈	kg당 $80 - $120

가격은 다음에 따라 달라집니다:

• 합금 등급: 인코넬 718 > 인코넬 625 > 니켈 > 모넬
• 입자 크기: 나노 분말 > 마이크로 분말
• 순도 수준: 99.9% 니켈 > 98% 니켈
• 수량 및 대량 할인

비교

매개변수	가스 분무	물 분무	전해질
비용	높음	낮음	Medium
순도	높음 - 99%+	중간 - 98-99%	낮음 - 90-98%
산소 픽업	낮음	높음	높음
파티클 모양	둥근	재기드	수지상
유동성	우수	보통	Poor
겉보기 밀도	높음	Medium	낮음
애플리케이션	AM, 코팅	용접, 표면 코팅	발열체, 전자제품

생산 공정의 주요 차이점은 비용, 품질 및 성능의 절충으로 이어집니다.

장점 의 니켈 기반 분말

니켈 합금 분말은 다른 소재에 비해 고유한 이점을 제공합니다:

• 1000°C가 넘는 고온을 견뎌야 합니다.
• 산성 또는 알칼리성 환경에서의 부식 방지
• 복잡한 형상의 적층 가공 지원
• 다이아몬드 공구를 위한 탁월한 결합 강도 제공
• 의료용 임플란트에 대한 생체 적합성
• 제어된 확장 특성 보유
• 분말 야금에서 재활용 및 재사용 가능

제한 사항

이러한 파우더와 관련된 몇 가지 단점이 있습니다:

• 철 또는 구리 분말에 비해 비싸다.
• 취급 중 산소 오염에 민감함
• 과열되면 표면 균열이 발생하기 쉽습니다.
• 저온 압축 및 소결로 처리하기 어려움
• 열분사 시 제어된 대기 환경 필요
• 구리 대비 낮은 전기 및 열 전도성

제한을 최소화하려면 적절한 분말 취급, 보관 및 처리 방법을 사용해야 합니다.

자주 묻는 질문

질문: 니켈 분말은 위험한가요?

A: 장시간 흡입하면 호흡기 감작을 일으킬 수 있습니다. 취급 시에는 마스크와 장갑 등 적절한 개인보호장비를 착용해야 합니다.

Q: 니켈 분말의 유통기한은 어떻게 되나요?

A: 밀폐된 용기에 넣어 불활성 분위기에서 보관하면 유통기한이 5년을 초과할 수 있습니다. 산소와 수분을 흡수하면 시간이 지남에 따라 품질이 저하됩니다.

Q: 열 분무에 가장 적합한 입자 크기는 무엇인가요?

A: 20-45μm는 밀도와 결합 강도가 더 좋습니다. 분말이 미세할수록 증착 효율이 떨어집니다.

Q: 자성인가요, 비자성인가요?

A: 순수 니켈은 약간의 자성을 띱니다. 철과 니켈이 포함된 니크롬과 뮤메탈을 제외한 대부분의 니켈 합금은 비자성입니다.

Q: 니켈 합금을 3D 프린팅할 수 있나요?

A: 예, 인코넬 및 하스텔로이 등급은 우수한 특성을 제공하지만 레이저 용융/소결에 최적화된 파라미터가 필요합니다.

더 많은 3D 프린팅 프로세스 알아보기

Additional FAQs about Nickel Based Powders (5)

1) How do I choose between Inconel, Hastelloy, and Monel nickel based powders for corrosion service?

• Inconel (e.g., 625/718) balances high-temperature strength and oxidation resistance. Hastelloy (e.g., C‑276, C‑22) excels in wet corrosion and chlorides/acid mixtures. Monel (Ni‑Cu) is strong in seawater and hydrofluoric media but lower high‑temp strength.

2) What powder attributes most affect AM part quality with nickel alloys?

• Narrow PSD (e.g., 15–45 μm for LPBF), high sphericity, low satellites, low interstitials (O/N/H), and stable flow/tap density. These drive spreadability, melt pool stability, porosity, and fatigue life.

3) Can water‑atomized nickel alloys be used for binder jetting?

• Yes, with conditioning: trim fines (<10 μm), reduce oxygen (hydrogen anneal if compatible), target bimodal PSD for packing, and apply optimized sinter/HIP. Expect different shrinkage than gas‑atomized feedstock.

4) What CoA data should be mandatory for critical nickel based powders?

• Full chemistry vs alloy spec; O/N/H (ASTM E1409/E1019); PSD D10/D50/D90 and span (ISO 13320/ASTM B822); flow (ASTM B213), apparent/tap density (ASTM B212/B527); shape metrics (dynamic image analysis); moisture/LOI; inclusion screening; lot genealogy.

5) How should nickel based powders be stored to minimize oxidation and caking?

• Keep sealed in inert gas (argon/nitrogen), RH <10%, 15–25°C. Avoid repeated thermal cycling, use ESD‑safe containers, and record reuse cycles with periodic O2 and PSD checks.

2025 Industry Trends for Nickel Based Powders

• Cleanliness focus: Expansion of EIGA/vacuum gas atomization to lower O/N/H for better AM fatigue performance, reducing HIP reliance in thin sections.
• Inline QA: Real‑time laser diffraction and dynamic image analysis at atomizers tighten PSD/shape control, improving sieve yield and consistency.
• Binder jet growth: Cost‑down routes using conditioned water‑atomized Inconel 625/718 powders with sinter+HIP achieving >99% density.
• Sustainability: Argon recovery, closed‑loop water, and Environmental Product Declarations (EPDs) gain traction in procurement.
• Regional capacity: New lines in NA/EU/India shorten lead times for Inconel 625/718, Hastelloy C‑276, and Ni‑Cu powders.

2025 snapshot: nickel based powders metrics

메트릭	2023	2024	2025 YTD	Notes/Sources
Typical O content, GA Ni alloys (wt%)	0.030–0.060	0.025–0.050	0.020–0.045	Supplier LECO trends
LPBF as‑built density, 625/718 (%)	99.5–99.7	99.6–99.8	99.6–99.85	Optimized parameter sets
CoAs with DIA shape metrics (%)	45–60	55–70	65–80	OEM qualification updates
Argon recovery at atomizers (%)	25–35	35–45	45–55	ESG/EPD programs
Standard GA lead time (weeks)	6–9	5-8	4–7	Capacity additions
Price range GA 625/718 (USD/kg)	70–150	65–140	65–135	PSD/region dependent

References: ISO/ASTM 52907; ASTM B822/B213/B212/B527; ASTM E1019/E1409; ASM Handbook; standards bodies: https://www.astm.org, https://www.iso.org

Latest Research Cases

Case Study 1: Closed‑Loop Atomization Control for Inconel 625 (2025)
Background: Variability in PSD tails caused recoater streaks and lack‑of‑fusion in LPBF builds.
Solution: Implemented at‑line laser diffraction + dynamic image analysis with automated adjustments to gas pressure and melt flow; added fines bleed logic.
Results: PSD span −20%; >63 μm tail −52%; LPBF relative density improved from 99.4% to 99.75%; sieve yield +5%; scrap −18%.

Case Study 2: Binder Jetting Hastelloy C‑276 with Conditioned WA Powder (2024)
Background: Chemical processing OEM needed corrosion‑resistant manifolds at lower cost.
Solution: Water‑atomized C‑276 conditioned via fines trimming and H2 anneal (O: 0.11% → 0.07%); bimodal PSD packing; sinter profile + HIP 1160°C/150 MPa/3 h.
Results: Final density 99.3–99.6%; dimensional 3σ −33%; ASTM G28 corrosion met target; part cost −10–12% vs GA powder baseline.

전문가 의견

• Prof. Iain Todd, Professor of Metallurgy and Materials Processing, University of Sheffield
  Key viewpoint: “Powder spreadability and interstitial control dominate AM outcomes—pair PSD with shape analytics for stable nickel based powder performance.”
• Dr. Ellen Meeks, VP Process Engineering, Desktop Metal
  Key viewpoint: “Binder jet success with nickel alloys hinges on fines discipline and furnace control; small shifts in <10 μm content drive shrink and density.”
• Marco Cusin, Head of Additive Manufacturing, GKN Powder Metallurgy
  Key viewpoint: “CoAs must evolve—shape metrics, O/N/H, and reuse guidance should be standard for reproducibility across platforms and sites.”

Citations: ASM Handbook; ISO/ASTM feedstock standards; OEM conference papers (TMS, MRL); standards links: https://www.astm.org, https://www.iso.org

Practical Tools and Resources

• Standards and QA:
• ISO/ASTM 52907 (metal powder feedstock), ASTM B822 (PSD), ASTM B213 (Hall flow), ASTM B212/B527 (apparent/tap density), ASTM E1019/E1409 (O/N/H)
• Measurement and monitoring:
• Dynamic image analysis for sphericity/aspect; laser diffraction per ISO 13320; CT per ASTM E1441 for AM coupons; LECO for interstitials
• Process control kits:
• Atomizer setup guides (nozzle, gas ratios), sieving/conditioning SOPs, powder reuse tracking templates (O2/fines/flow), furnace dew‑point monitoring for sinter/coating
• Design and simulation:
• DFAM libraries for Ni alloys (lattices, support strategies); heat treatment and HIP calculators; coating parameter databases for HVOF/APS
• 지속 가능성:
• ISO 14001 frameworks; EPD templates; best practices for argon recovery and closed‑loop water systems in atomization

Notes on reliability and sourcing: Specify alloy grade/standard, PSD window (D10/D50/D90, span), shape metrics, and O/N/H limits on purchase orders. Qualify each lot via coupons (density, CT, mechanicals) and document storage/reuse under inert, low‑humidity conditions. For binder jetting or coatings, also define sinter/atmosphere or spray parameter windows to achieve target properties.

Last updated: 2025-10-15
Changelog: Added 5 targeted FAQs, a 2025 trend metrics table, two recent nickel alloy case studies, expert viewpoints, and practical tools/resources aligned to Nickel Based Powders
Next review date & triggers: 2026-02-15 or earlier if ISO/ASTM feedstock/QA standards change, major OEMs revise CoA requirements, or new atomization/conditioning technologies impact PSD/shape control and cleanliness benchmarks