구형 분말:개요,종류,가격

개요

구형 분말 특수 분무 공정에 의해 생성된 둥근 형태의 금속 또는 세라믹 분말을 말합니다. 불규칙한 분말 입자와 비교하여 구형 분말은 우수한 유동성, 높은 충전 밀도 및 입자 내부 마찰 감소와 같은 이점을 제공합니다. 따라서 분말 야금, 열 분사, 금속 적층 제조 및 세라믹 가공을 사용하는 까다로운 산업 응용 분야에 이상적입니다.

이 포괄적인 가이드는 다양한 유형의 구형 분말, 그 특성, 제조 방법, 주요 용도, 사양, 공급업체, 취급 절차, 장비 유지 관리, 공급업체 선택 기준, 장단점, 자주 묻는 질문에 대한 답변을 다루고 있습니다.

종류 구형 분말

재료 및 생산 방법에 따른 구형 분말의 주요 유형은 다음과 같습니다.

재질

• 금속 분말 - 스테인리스강, 공구강, 초합금, 티타늄, 알루미늄 등
• 세라믹 분말 – 알루미나, 지르코니아, 실리카, 탄화물, 질화물 등
• 복합/합금 분말 – 니켈 기반, 코발트 기반, Fe 기반 등

생산 방법

• 가스 분무 분말
• 플라즈마 원자화 분말
• 전극 유도 용융 가스 원자화(EIGA)
• 회전전극공정(REP)
• 플라즈마 회전 전극 공정(PREP)
• 열 스프레이 파우더

가스 원자화는 가장 널리 사용되는 공정이지만 PREP과 같은 방법은 우수한 구형성과 매끄러운 표면 형태를 제공합니다. 생산 방법은 최종 분말 특성을 제어합니다.

속성 및 응용

주요 구형 분말 유형의 특성 및 일반적인 용도:

스테인리스 스틸

• 높은 경도와 내식성
• 밸브, 펌프, 의료기기

공구강

• 우수한 내마모성
• 절삭 공구, 다이, 펀치

초합금

• 높은 온도와 스트레스를 견딜 수 있음
• 터빈 블레이드, 항공우주 부품

티타늄

• 높은 중량 대비 강도 비율
• 항공우주 패스너, 생체의학 임플란트

알루미늄

• 가볍고 열전도율이 우수함
• 자동차 부품, 방열판

도자기

• 높은 경도, 내마모성 및 내식성
• 베어링, 씰, 갑옷 코팅

구형 형태는 기본 재료의 고유 특성 외에도 분말 충전 밀도와 흐름을 향상시킵니다.

제조방법

구형 분말을 생산하는 일반적인 방법:

가스 분무

• 불활성 가스 제트에 의해 용해 및 원자화되는 금속 합금
• 투자 비용 절감
• 10~150μm 크기 범위

플라즈마 원자화

• 플라즈마 에너지를 이용하여 용융 및 원자화
• 5μm까지 더 미세한 분말
• 더 높은 순도, 더 구형

에이가

• 원자화 챔버에서 유도 용융된 전극
• 미세한 액적의 급속한 응고
• 크기, 형태에 대한 제어

예습

• 플라즈마 토치로 녹인 회전 전극
• 미세한 분말로 원심분쇄
• 부드러운 구형

열 스프레이

• 고온 가스로 원자화된 공급원료 와이어/로드
• 산화물 분산 강화 합금
• 다른 방법보다 표면이 거칠다

사양

구형 분말의 일반적인 사양은 다음과 같습니다.

매개변수	사양
입자 크기	10 - 150 μm
파티클 모양	구형
유량	25 - 35 초/50g
겉보기 밀도	40 – 60%
탭 밀도	이론상 최대 90%
표면 산화물	무게 기준 < 1%
잔류가스	최소화

크기 분포, 높은 구형성, 매끄러운 표면 및 구성 요구 사항을 충족하는 것이 중요합니다. 크기가 작을수록 밀도가 향상되고 크기가 클수록 비용이 절감됩니다.

디자인 고려 사항

다음을 사용하는 부품의 주요 설계 요소 구형 분말:

• 치수 공차 – 소결 수축 계산
• 표면 마감 요구 사항 – 최소한의 후처리
• 기계적 특성 – 필요한 특성에 맞게 재료와 프로세스를 일치시킵니다.
• 생산 단가 – 성능과 비용의 균형을 맞추기 위한 부품 설계 최적화
• 보조 작업 – 큰 가공 여유 방지
• 조립 요구 사항 – 접합면, 연동 기능 설계
• 표준 준수 – 항공우주, 생물의학 등 응용분야

적층 제조와 같은 고급 제조 프로세스를 통해 구현되는 설계의 자유 덕분에 단조 금속으로는 불가능했던 더욱 최적화된 설계가 가능해졌습니다.

통합 프로세스

구형 분말에 적합한 일반적인 분말 통합 공정:

• 적층 제조 – 선택적 레이저 용융, 전자빔 용융 등은 최대의 유연성을 제공합니다.
• 금속 사출 성형 – 작고 복잡한 부품의 대량 생산
• 냉/열간 등압성형 – 순 모양 또는 거의 순 모양 부품을 생산합니다.
• 누르고 소결 – 성형과 소결을 결합한 기존 분말 야금 공정
• 열 스프레이 – 준비된 기판에 용융된 분말을 증착합니다.
• 슬러리 기반 방법 – 세라믹용 슬립캐스팅, 테이프캐스팅, 전기영동증착 등

구형 형태는 가공 중 분말 패킹 및 흐름을 개선하여 고밀도 및 균일한 미세 구조를 가능하게 합니다.

공급업체 및 가격

구형 분말의 주요 글로벌 공급업체는 다음과 같습니다.

공급업체	재료	가격 범위
샌드빅	합금강, 스테인레스강	$50-200/kg
목수 첨가제	공구강, 초합금	$70-250/kg
회가나스	스테인리스 스틸	$45-180/kg
프렉스에어	티타늄, 초합금	$100-350/kg
LPW 기술	알루미늄 합금, 복합재	$60-220/kg

가격은 합금 구성, 품질, 로트 크기 및 구매 수량에 따라 다릅니다. 소량의 R&D 수량은 대량 생산 수량보다 비용이 더 많이 듭니다.

취급 및 보관

안전한 취급 및 보관에 대한 지침 구형 분말:

• 산화 및 오염을 방지하기 위해 밀봉된 용기를 서늘하고 건조하며 불활성인 대기에 보관하십시오.
• 분말 덩어리를 피하기 위해 습기에 대한 노출을 제한하십시오.
• 반응을 방지하기 위해 알루미늄 대신 연강이나 플라스틱 용기를 사용하십시오.
• 정전기 축적을 방지하기 위해 용기가 올바르게 접지되었는지 확인하십시오.

- 용기 및 분말은 운반 및 운반 중 입자 손상을 방지하기 위해 조심스럽게 다루십시오.

• 보관 및 취급 구역 근처에 스파크, 화염, 발화원을 피하십시오.
• 적절한 환기 및 집진 장비를 설치하십시오.
• 미세 분말 취급에 적합한 PPE(장갑, 호흡기, 보안경)를 사용하십시오.

적절한 절차는 통합 및 최종 부품 특성에 부정적인 영향을 미칠 수 있는 분말 특성 변화를 방지합니다.

장비 보수

주요 분말 처리 시스템에 대한 유지 관리 팁:

체:

• 찢어지거나 틈이 생기지 않도록 손상된 메쉬 스크린을 교체하십시오.
• 입자 손상으로 이어질 수 있는 막힘을 방지하기 위해 정기적으로 체를 청소하십시오.
• 진동 진폭 및 시간 설정을 확인하여 가공 경화를 방지하십시오.

호퍼 및 피더:

• 출구 포트에 축적물이 있는지 검사하고 흐름을 막는 재료를 제거하십시오.
• 안정적인 흐름을 보장하기 위해 피더 설정이 분말 특성과 일치하는지 확인하십시오.
• 호퍼 라이닝의 마모 여부를 점검하고 성능이 저하된 경우 교체하십시오.

혼합 용기:

• 분리 없이 균일한 혼합을 위해 마모된 배플과 강화 장치를 교체하십시오.
• 칼날 상태 점검 및 손상된 품목 수리/교체
• 작동 중 분말 누출을 방지하기 위해 개스킷 및 씰을 확인하십시오.

압형:

• 치수 정확도를 모니터링하고 필요에 따라 수리/교체
• 쉽게 릴리스할 수 있도록 일정에 따라 프레스 및 다이에 윤활유를 바르십시오.
• 용광로의 가열 요소 및 온도 제어 확인

선택 구형 분말 공급업체

공급업체 선택의 주요 요소:

• 기술 전문성 재료, 제조 공정, 부품 설계 등을 통해 고객을 지원합니다.
• 다양한 파우더 옵션 다양한 재료, 크기, 형태 및 코팅 포함
• 엄격한 품질 보증 화학 분석, 현미경 검사, 공정 제어 등을 다룹니다.
• 생산 능력 적시에 요구를 충족시키기 위해
• 제공되는 서비스 샘플링, 프로토타이핑, 테스트, 분석 등과 같은
• 업계 평판 고품질의 분말을 지속적으로 공급하기 위해
• 인증 ISO 9001, AS9100, ISO 13485 등과 같은
• 경쟁력 있는 가격 부가 가치 서비스 및 고객 지원과 결합
• 배송 및 물류 역량 최소한의 리드타임으로 적시 배송을 위해

올바른 파트너는 요구 사항에 맞는 구형 분말과 성공을 위한 기술 전문 지식을 모두 제공합니다.

장점과 한계

장점

• 우수한 분말 흐름 및 패킹 밀도
• 소결밀도 및 미세구조 개선
• 압축 중 내부 응력 감소
• 복잡한 형상을 제조할 수 있습니다.
• 일관된 금속학적 특성
• 소결 부품의 표면 조도가 우수함

제한 사항

• 불규칙한 분말보다 가격이 비쌉니다.
• 고급 제조 기술이 필요합니다
• 매우 미세한 분말에 사용 가능한 제한된 크기
• 입자 크기 분포를 제어하는 것이 어려울 수 있습니다.
• 일부 재료는 구형 분말로 원자화하기가 어렵습니다.

자주 묻는 질문

구형 분말을 사용하면 가장 큰 장점은 무엇입니까?

주요 이점은 취급 용이성을 위한 우수한 유동성, 향상된 압축을 위한 높은 패킹 밀도, 복잡한 형상을 가능하게 하는 낮은 입자 간 마찰 및 일관된 야금학적 특성입니다.

구형 분말로 일반적으로 사용 가능한 재료는 무엇입니까?

일반적인 재료에는 스테인리스강, 공구강, 초합금, 티타늄 합금, 알루미늄 합금, 니켈 기반 합금 및 세라믹 분말이 포함됩니다.

일반적으로 구형 분말을 사용하는 산업은 무엇입니까?

주요 산업에는 항공우주, 의료, 자동차, 방위, 에너지, 전자 및 산업 장비 제조가 포함됩니다.

구형 분말의 일반적인 크기 범위는 무엇입니까?

기존의 가스 원자화 구형 분말의 범위는 약 10-150 마이크론입니다. 특수 기술을 사용하면 서브미크론에서 나노 크기의 구형 분말을 생산할 수 있습니다.

구형 분말은 불규칙 분말에 비해 얼마나 비쌉니까?

구형 형태의 프리미엄은 일반적으로 불규칙한 분말에 비해 20-50%입니다. 그러나 이러한 이점으로 인해 중요한 애플리케이션에 대한 더 높은 비용이 정당화되는 경우가 많습니다.

결론

특징적인 둥근 모양과 매끄러운 표면으로 구형 분말 불규칙한 분말에 비해 더 높은 밀도와 우수한 흐름을 가능하게 합니다. 일관된 입자 특성은 다양한 금속과 세라믹에 탁월한 압축성, 압축성 및 소결성을 부여합니다. 원자화 공정의 지속적인 개발을 통해 이전보다 더 다양한 재료와 크기로 구형 분말을 사용할 수 있게 되었습니다. 구형 분말로 시작하는 이점을 최대한 활용하기 위한 부품 설계 및 공정 최적화를 통해 비용 효율적으로 고성능 부품을 생산할 수 있습니다.

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Additional FAQs about Spherical Powder

1) How does sphericity influence flowability and packing density?

• Higher mean sphericity (≥0.95) reduces interparticle friction, improving Hall/Carney flow and enabling higher tap density. This translates to more consistent layer spreading in AM and improved green density in PM/MIM.

2) What PSD is optimal for laser PBF vs EBM and MIM?

• Laser PBF typically uses 15–45 µm (sometimes 20–63 µm for higher throughput). EBM favors coarser 45–90/106 µm. MIM often targets D50 ≈ 8–12 µm with narrow tails to maximize powder loading and sintered density.

3) When should I choose PREP/PREP-like powders over gas atomized?

• Choose PREP/PREP-like for fatigue‑critical Ti/Ni parts or applications requiring ultra‑low satellites and oxide films (medical implants, aerospace). Gas atomized is cost‑effective for broader industrial use.

4) How do surface oxides affect consolidation?

• Thicker oxide films increase melt viscosity and hinder neck growth during sintering, causing porosity and reduced mechanical properties. Maintaining low O2/H2O during atomization, handling, and build is critical.

5) What acceptance tests should be on a spherical powder CoA?

• Chemistry (ICP‑OES), O/N/H (inert gas fusion), PSD (laser diffraction D10/D50/D90), morphology/sphericity (SEM), flowability (Hall/Carney), apparent/tap density, moisture (Karl Fischer), and contamination screening (magnetic/optical).

2025 Industry Trends: Spherical Powder

• Multi‑laser AM scaling: Demand rises for tighter PSD control and low‑satellite powders to reduce stripe/stitch defects across 8–16 laser systems.
• Sustainability & LCA: Aerospace RFQs increasingly require powder genealogy, recycled content disclosure, and CO2e/kg reporting.
• Hot‑vacuum powder logistics: Inert, heated sieving/drying stations reduce moisture and oxygen pickup, stabilizing flow across reuse cycles.
• Medical‑grade protocols: ISO 13485‑aligned handling and low bioburden requirements for Ti/CoCr spherical powders.
• Copper and high‑conductivity alloys: Cu/CuCrZr spherical powders gain share for heat exchangers and RF components thanks to improved IR monitoring and process windows.

Table: 2025 indicative benchmarks for Spherical Powder by application

애플리케이션	Typical PSD (µm)	Mean sphericity	Hall/Carney flow (s/50 g)	겉보기 밀도(g/cc)	Moisture target (ppm KF)	참고
Laser PBF (SS/Al/Ti)	15–45 (20–63 opt.)	≥0.95	12–22	Material‑dependent	≤200	Low satellites to stabilize layer spread
EBM (Ti/CoCr)	45–90/106	≥0.95	10-20	Material‑dependent	≤200	Coarser PSD aids spreading at preheat
MIM feedstock	D50 8–12	≥0.93	25–45	3.5–4.3 (tap)	≤300	Narrow tails for high loading
열 스프레이	10–90	≥0.93	10-25	Higher preferred	≤300	Flow stability reduces spitting
Press & Sinter PM	45–150	≥0.90	18–35	Higher improves green	≤300	Cost‑optimized PSD widths

Selected references and standards:

• ISO/ASTM 52907 (Metal powders for AM), 52904 (Metal PBF process) – https://www.iso.org/ | https://www.astm.org/
• MPIF Standard 35; MPIF 05/06 test methods – https://www.mpif.org/
• ASTM B212/B213/B214/B527/B962 (density, flow, PSD) – https://www.astm.org/
• NIST AM‑Bench datasets – https://www.nist.gov/ambench
• NFPA 484 (Combustible metals) – https://www.nfpa.org/

Latest Research Cases

Case Study 1: Reducing Stitch Defects with Low‑Satellite 316L Powder (2025)
Background: A service bureau scaling from 4 to 12 lasers saw seam porosity and surface banding.
Solution: Switched to gas‑atomized spherical powder with satellite count reduced via post‑classification; tightened PSD (D90 ≤ 45 µm); implemented inert hot‑vacuum sieving and blend 30% virgin policy.
Results: Stripe defect rate −62% (CT verified); as‑built density 99.8%; surface Ra improved by ~15%; throughput +21% from stable 60 µm layers.

Case Study 2: MIM Ti‑6Al‑4V Spherical Powder for Micro Components (2024)
Background: A medical OEM needed higher density and dimensional stability on micro implants.
Solution: Adopted plasma‑atomized spherical Ti powder (D50 ≈ 11 µm, O ≤ 0.12 wt%); bimodal PSD blending raised feedstock loading to 60 vol%; solvent + staged thermal debinding and vacuum sintering, optional HIP.
Results: Sintered density 97.8% (99.2% post‑HIP); dimensional Cp/Cpk +22%; fatigue performance matched machined baseline in screening tests.

전문가 의견

• Prof. Iain Todd, Professor of Metallurgy and Materials Processing, University of Sheffield
  Viewpoint: “Controlling PSD tails and satellite content in spherical powders is the simplest lever to stabilize porosity across multi‑laser AM platforms.”
• Dr. Laura Cotterell, AM Materials Lead, Aerospace OEM
  Viewpoint: “Powder genealogy tied to melt‑pool data—and strict oxygen/moisture control—now underpins qualification of spherical powder in flight‑critical parts.”
• Dr. Randall M. German, Powder Metallurgy and MIM expert
  Viewpoint: “Packing density, driven by PSD design and sphericity, governs shrinkage and final properties for both MIM and PM routes.”

Practical Tools/Resources

• ISO/ASTM AM standards portal – https://www.astm.org/ | https://www.iso.org/
• MPIF resources for PM/MIM – https://www.mpif.org/
• NIST AM‑Bench open datasets – https://www.nist.gov/ambench
• NFPA 484 safety guidance – https://www.nfpa.org/
• ImageJ/Fiji for SEM‑based sphericity and PSD analysis – https://imagej.nih.gov/ij/
• Vendor application notes on Karl Fischer moisture testing (e.g., Mettler Toledo) – vendor sites

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Last updated: 2025-10-14
Changelog: Added 5 focused FAQs; introduced 2025 benchmarks table and trend insights; provided two recent case studies; included expert viewpoints; compiled practical standards/resources; added SEO keyword guidance
Next review date & triggers: 2026-04-15 or earlier if ISO/ASTM/MPIF/NFPA standards update, OEM allowables change, or new datasets revise PSD/sphericity/oxygen-moisture best practices