적층 제조용 스테인리스강 분말
목차
스테인리스 스틸 파우더 기존 금속 제조 방식과 비교할 수 없는 적층 기술을 사용하여 복잡한 형상을 프린팅할 수 있습니다. 이 가이드에서는 스테인리스 파우더 조달에 필요한 합금 변형, 입자 사양, 특성 데이터, 가격 인사이트 및 비교 정보를 제공합니다.
스테인리스 스틸 파우더 소개
스테인리스 스틸 파우더가 제공하는 주요 기능:
- 복잡하고 가벼운 구성 요소 제작
- 우수한 내식성 달성
- 신속한 프로토타이핑 및 커스터마이징 지원
일반적으로 사용되는 합금은 다음과 같습니다:
- 304L - 뛰어난 내식성으로 비용 효율적임
- 316L - 몰리브덴을 첨가한 뛰어난 내식성
- 17-4PH - 고강도, 가장 단단한 스테인리스 분말
이 가이드는 스테인리스 파우더를 선택할 때 고려해야 할 사항을 제공합니다:
- 합금 구성 및 생산 방법
- 기계적 특성 테스트 데이터
- 입자 크기 분포 권장 사항
- 형태, 유량 및 겉보기 밀도
- 수량에 따른 공급업체 가격 범위
- 내식성 비교
- 솔리드 바스톡 관련 장단점
- 인쇄 매개변수 최적화에 대한 자주 묻는 질문
스테인리스 스틸 분말 조성물
표 1 은 주요 원소 첨가량에 따른 스테인리스 스틸 분말 합금 구성을 보여주며, 분말 제조업체마다 약간의 차이가 있습니다:
| 합금 | 주요 합금 원소 |
|---|---|
| 304L | Cr, Ni |
| 316L | Cr, Ni, Mo |
| 17-4PH | Cr, Ni, Cu |
카바이드 침전을 방지하고 내식성 및 용접성을 유지하기 위해 304L 및 316L에는 탄소가 제한(≤0.03%)되어 있습니다.
17-4PH의 높은 탄소는 마르텐사이트 경화 열처리를 통해 강도를 높입니다.
기계적 특성 및 테스트 방법
| 속성 | 설명 | 테스트 방법(표준) | 적층 제조(AM)의 중요성 |
|---|---|---|---|
| 겉보기 밀도 | 느슨하고 압축되지 않은 상태의 단위 부피당 분말 질량 | ASTM B922 | AM 공정에서 파우더 유동성 및 취급 용이성에 영향을 미칩니다. |
| 유동성 | 중력 하에서 분말 입자의 흐름 용이성 | ASTM B2132 | AM 빌드에서 패킹 밀도 및 파우더 레이어 균일성에 영향을 미칩니다. |
| 탭 밀도 | 표준화된 태핑 루틴 후 분말의 밀도 | ASTM B854 | 분말 포장 효율에 대한 기본 평가 제공 |
| 녹색 밀도 | 소결 전 압축된 파우더 본체의 밀도 | ASTM B970 | 3D 프린팅 부품의 최종 밀도 및 치수 정확도에 대한 영향(3D 프린팅 부품의 최종 밀도 및 치수 정확도에 대한 영향) |
| 소결 밀도 | 소결 후 분말 본체의 밀도 | ASTM B962 | 적층 가공 부품에서 원하는 기계적 특성과 내식성을 달성하는 데 필수적인 요소 |
| 입자 크기 분포 | 분말 집단에 존재하는 다양한 크기 | ASTM B822 | 분말 유동성, 패킹 거동 및 적층 제조 부품의 최종 미세 구조에 영향을 미칩니다. |
| 파티클 모양 | 개별 분말 입자의 형태학적 특성(구형, 각진 등) | 주사 전자 현미경(SEM) | 포장 밀도, 입자 간 결합 및 유동성에 대한 영향(포장 밀도, 입자 간 결합 및 유동성에 대한 영향) |
| 표면 거칠기 | 파우더 입자 표면의 미세한 변화 | 원자력 현미경(AFM) | 입자 간 결합 및 소결 거동에 영향을 줄 수 있습니다. |
| 화학 성분 | 파우더 소재의 원소 구성 | X선 형광(XRF) | 최종 재료 특성, 내식성 및 특정 응용 분야에 대한 적합성 결정 |
| 인장 강도 | 분말 야금(PM) 시편이 분리되기 전에 견딜 수 있는 최대 응력 | ASTM E8 | 높은 부하 지지 용량이 필요한 애플리케이션에 중요 |
| 수율 강도 | PM 시편이 소성 변형을 나타내는 응력 수준 | ASTM E8 | 소재의 탄성 한계를 이해하고 영구적인 변형을 예측하는 데 중요 |
| 신장 | 인장 시험에서 PM 시편이 파단되기 전에 경험하는 길이의 증가 비율 | ASTM E8 | 재료의 연성 및 파손되지 않고 변형되는 능력을 나타냅니다. |
| 압축 강도 | PM 시편이 압축 하중을 견디고 파쇄되기 전에 견딜 수 있는 최대 응력 | ASTM E9 | 압축력이 발생하는 애플리케이션에 필수 |
| 경도 | 단단한 물체에 의한 압흔에 대한 재료의 저항성 | ASTM E384 | 내마모성 및 표면 특성 관련 |
| 피로 강도 | 반복되는 로딩 및 언로딩 사이클에서 PM 시편이 고장 없이 견딜 수 있는 최대 응력 | ASTM E466 | 주기적인 스트레스를 받는 부품에 중요 |
| 골절 인성 | 크랙 전파에 저항하는 머티리얼의 능력 | ASTM E399 | 갑작스러운 장애를 용납할 수 없는 안전이 중요한 애플리케이션에 중요 |
스테인리스 스틸 분말 입자 크기 권장 사항
| 애플리케이션 | 입자 크기 중앙값(D₅₀) | 입자 크기 분포(PSD) | 모양 | 주요 고려 사항 |
|---|---|---|---|---|
| 금속 적층 제조(레이저 용융, 전자빔 용융) | 15-45 미크론 | 좁음(D₅₀ 주변의 좁은 분포) | 구형 | – 흐름성: 구형 입자가 더 쉽게 흐르기 때문에 일관된 레이어 형성이 가능합니다. - 포장 밀도: 입자가 작을수록 더 단단하게 포장할 수 있어 최종 제품의 다공성을 줄일 수 있습니다. - 표면 마감: 극도로 미세한 입자(10마이크론 미만)는 표면 거칠기를 유발할 수 있습니다. - 레이저 흡수: 입자 크기는 레이저 흡수 효율에 영향을 미쳐 용융 거동에 영향을 줄 수 있습니다. |
| 금속 사출 성형(MIM) | 10-100 미크론 | 광범위(포장 및 소결에 더 넓은 분포) | 불규칙 | – 파우더 흐름: 불규칙한 모양이 서로 맞물려 사출 성형 시 파우더 흐름을 개선할 수 있습니다. - 포장 밀도: 더 넓은 크기 분포는 더 나은 패킹을 가능하게 하여 소결 중 수축을 줄입니다. - 소결 효율성: 입자가 클수록 완전한 소결을 방해하여 기계적 특성에 영향을 줄 수 있습니다. - 디바인딩: 입자가 크고 분포가 넓으면 결합제를 가두어 잔류 다공성을 유발할 수 있습니다. |
| 플라즈마 스프레이 | 45-150 미크론 | 광범위(MIM과 유사) | 불규칙 | – 내충격성: 입자가 클수록 최종 코팅의 내충격성이 향상됩니다. - 증착 효율성: 불규칙한 모양은 기계적 연동을 강화하여 코팅 접착력을 향상시킬 수 있습니다. - 스플랫 모폴로지: 입자 크기는 스프레이 중 스플랫 형성에 영향을 미쳐 코팅 미세 구조에 영향을 미칩니다. - 재코팅 가능성: 더 넓은 분포는 매끄럽고 레이어드된 코팅을 만드는 능력을 향상시킬 수 있습니다. |
| 열 분무(고속 산소 연료, 폭발 총) | 45-250 미크론 | 광범위(MIM과 유사) | 불규칙 | – 입금 비율: 입자가 클수록 증착 속도가 빨라집니다. - 파티클 속도: 고속 공정에서는 비행 중 파손을 최소화하기 위해 견고한 입자가 필요합니다. - 코팅 밀도: 분포가 넓으면 코팅 밀도가 높아지지만 입자 크기가 커지면 포장 효율에도 영향을 줄 수 있습니다. - 산화 저항: 입자 크기가 클수록 표면적이 줄어들어 잠재적으로 내산화성이 향상될 수 있습니다. |
| 적층 제조(바인더 제팅) | 10-50 미크론 | 좁음(레이저 용융과 유사) | 구형 | – 해상도: 입자가 작을수록 인쇄된 부품의 피처 디테일이 더욱 세밀해집니다. - 녹색 강도: 입자 크기와 분포는 소성되지 않은 부품의 강도에 영향을 줄 수 있습니다. - 바인더 호환성: 입자 표면적은 바인더 접착력과 인쇄성에 영향을 줄 수 있습니다. - 수분 민감도: 매우 미세한 분말은 수분 흡수에 더 취약하여 취급에 영향을 미칠 수 있습니다. |
분말 형태, 유량 및 밀도
| 속성 | 설명 | 분말 처리의 중요성 |
|---|---|---|
| 분말 형태 | 개별 파우더 입자의 크기, 모양 및 표면 특성. | 형태는 적층 제조(AM)에서 패킹 밀도, 유동성 및 레이저 흡수성에 큰 영향을 미칩니다. 이상적으로는 표면이 매끄러운 구형 입자가 최상의 패킹 밀도와 흐름 특성을 제공합니다. 그러나 원자화 공정에서는 변화가 발생할 수 있습니다. 기체로 원자화된 분말은 더 구형인 경향이 있는 반면, 물로 원자화된 분말은 더 불규칙하고 흩어져 있는 형태를 나타냅니다. 또한 새틀라이트(큰 입자에 부착된 작은 입자) 및 새틀라이트와 같은 표면 특징은 흐름을 방해하고 적층 제조에서 레이저 용융 거동에 영향을 줄 수 있습니다. |
| 입자 크기 분포(PSD) | 파우더 배치 내의 입자 크기 변화를 통계적으로 표현한 것입니다. 일반적으로 누적 분포 곡선으로 표시하거나 특정 백분위수를 보고하여 표현합니다(예: d10 - 이 크기보다 작은 입자는 10%, d50 - 중앙값 입자 크기). | PSD는 파우더 베드 패킹에서 중요한 역할을 하며 AM 부품의 최종 밀도 및 기계적 특성에 영향을 미칩니다. 일관된 패킹과 레이저 용융 깊이를 위해서는 중간 크기(d50)가 잘 정의된 좁은 PSD가 선호됩니다. 반대로 분포가 넓으면 취급 시 분리(큰 입자가 미세한 입자에서 분리됨)가 발생하고 AM 공정에서 고르지 않은 용융이 발생할 수 있습니다. |
| 겉보기 밀도 및 탭 밀도 | * 겉보기 밀도: 용기에 자유롭게 부었을 때 단위 부피당 분말의 질량입니다. * 탭 밀도: 표준화된 탭핑 또는 진동 프로토콜을 통해 얻은 밀도입니다. | 이러한 특성은 분말의 포장 거동을 반영하며 효율적인 분말 취급 및 보관에 매우 중요합니다. 겉보기 밀도는 느슨한 패킹 상태를 나타내며, 탭 밀도는 기계적 교반을 통해 달성한 밀도 높은 패킹을 나타냅니다. 이 두 값의 차이를 Carr 각도라고 하며, 유동성을 간접적으로 측정할 수 있습니다. 카 각이 낮은 분말(탭 밀도가 높을수록 겉보기 밀도에 가까움)은 더 나은 유동 특성을 나타냅니다. |
| 유량 | 중력에 의해 분말이 오리피스 또는 호퍼를 통해 흐르는 속도입니다. | 유량은 적층 가공 및 금속 사출 성형(MIM)과 같은 다양한 분말 가공 기술에서 일관된 재료 공급을 위해 매우 중요합니다. 유동성이 좋으면 파우더 층이 원활하게 형성되고 빌드 프로세스 중 중단을 방지할 수 있습니다. 불규칙한 입자 모양, 새틀라이트의 존재, 수분 함량은 유동성을 저해할 수 있습니다. 제조업체는 파우더 흐름을 개선하기 위해 윤활제와 같은 유동성 첨가제를 사용하는 경우가 많습니다. |
| 파우더 밀도 | 입자 사이의 공극을 제외한 고체 입자 자체의 단위 부피당 분말의 질량입니다. | 분말 밀도는 특정 스테인리스 스틸 구성에 내재된 재료 특성입니다. 이는 소결 또는 용융 후 완제품에서 얻을 수 있는 최종 밀도에 영향을 미칩니다. 일반적으로 분말 밀도가 높을수록 최종 제품의 밀도가 높아지고 기계적 특성이 향상됩니다. |
스테인리스 스틸 파우더 가격
| 팩터 | 설명 | 가격에 미치는 영향 |
|---|---|---|
| 등급 | 스테인리스 스틸의 특정 유형으로, 3자리 숫자로 표시됩니다(예: 304, 316L, 17-4PH). 등급에 따라 내식성, 강도 및 성형성이 다릅니다. | 몰리브덴을 첨가하여 내식성을 강화한 316L과 같은 고급 스테인리스 스틸 파우더는 일반적으로 304와 같은 기본 등급에 비해 프리미엄 가격이 책정됩니다. |
| 입자 크기 및 분포 | 분말 입자의 크기와 균일성. 미크론(μm) 또는 메쉬 크기(체의 선형 인치당 구멍의 수)로 측정되는 입자 크기는 최종 제품의 특성과 제조 공정에 큰 영향을 미칩니다. | 일반적으로 더 미세한 분말(더 작은 미크론/더 높은 메시 크기)은 더 좁은 입자 크기 분포를 달성하는 데 필요한 추가 처리로 인해 비용이 더 많이 듭니다. 하지만 더 미세한 파우더를 사용하면 3D 프린팅 부품에서 복잡한 디테일과 매끄러운 표면 마감을 구현할 수 있습니다. |
| 표면적 | 단위 중량당 분말 입자의 총 표면적인 입자 크기와 밀접한 관련이 있습니다. 표면적이 큰 분말은 반응성이 더 높으며 더 엄격한 취급 프로토콜이 필요한 경향이 있습니다. | 표면적이 넓은 분말은 오염이나 습기 흡수를 방지하기 위한 특수 취급 및 보관 요건으로 인해 추가 비용이 발생할 수 있습니다. |
| 제조 프로세스 | 스테인리스 분말을 생산하는 데 사용되는 방법. 일반적인 기술로는 원자화(가스 또는 물) 및 화학 기상 증착(CVD)이 있습니다. | 분무 공정은 일반적으로 더 안정적이고 비용 효율적인 반면, CVD는 더 미세하고 순수한 분말을 생산하지만 더 높은 가격대를 형성합니다. |
| 순도 | 원치 않는 원소의 존재를 최소화한 분말의 화학적 조성. | 산소, 질소 및 기타 불순물 함량이 낮은 고순도 분말은 제조 관리가 더 엄격하기 때문에 비용이 더 많이 드는 경우가 많습니다. |
| 구형 모폴로지 | 파우더 입자의 모양입니다. 구형 입자는 우수한 유동 특성과 패킹 밀도를 제공하여 인쇄성과 재료 활용도를 향상시킵니다. | 구형 스테인리스 스틸 분말은 일반적으로 추가 가공 단계가 필요하기 때문에 불규칙한 모양의 입자에 비해 가격이 더 비쌉니다. |
| 수량 | 구매한 스테인리스 스틸 파우더의 양입니다. | 대량 구매는 일반적으로 공급업체가 제공하는 규모의 경제로 인해 상당한 가격 인하 혜택을 누릴 수 있습니다. |
| 시장 변동 | 크롬과 니켈과 같은 원자재의 글로벌 수급 역학은 스테인리스 스틸 원료의 기본 가격에 큰 영향을 미칩니다. | 수요가 많거나 공급망에 차질이 생기면 스테인리스 분말의 가격이 인상될 수 있습니다. |
| 공급업체 | 파우더 제조업체의 평판과 전문성. 엄격한 품질 관리 절차를 갖춘 유명 브랜드는 잘 알려지지 않은 공급업체에 비해 약간 더 높은 가격을 책정할 수 있습니다. | 평판이 좋은 공급업체는 기술 지원 및 자재 인증과 같은 추가 서비스를 제공하는 경우가 많으므로 약간의 가격 프리미엄을 정당화할 수 있습니다. |
스테인리스 스틸 분말 내식성
| 속성 | 설명 | 내식성에 미치는 영향 |
|---|---|---|
| 크롬 함량 | 스테인리스 스틸의 내식성의 핵심 요소입니다. 산소에 노출되면 표면에 얇고 보이지 않는 산화 크롬 층을 형성하여 추가 산화(녹)를 막는 장벽 역할을 합니다. | 크롬 함량(일반적으로 10.5% 이상)이 높을수록 내식성이 향상됩니다. 스테인리스 분말의 등급마다 크롬 함량이 다르기 때문에 특정 환경에 맞게 사용할 수 있습니다. |
| 몰리브덴 | 금속에 깊은 구멍을 만드는 국부적인 형태의 공격인 피팅 부식에 대한 저항력을 향상시키기 위해 종종 첨가됩니다. 몰리브덴은 특히 염화물이 포함된 환경(예: 바닷물)에서 산화 크롬 층의 안정성을 향상시킵니다. | 몰리브덴이 함유된 스테인리스강 분말은 해양 분야, 염화물이 포함된 화학 공정 및 염분이 높은 환경에 이상적입니다. |
| 니켈 | 특히 고온 환경에서 전반적인 내식성에 기여합니다. 니켈은 패시브 산화물 층의 안정성을 유지하고 환원산에 대한 저항성을 향상시킵니다. | 니켈 함유 스테인리스강 분말은 고온 산성 환경이나 고압 증기와 관련된 응용 분야에 적합합니다. |
| 분말 제조 방법 | 분말을 만드는 데 사용되는 공정은 미세 구조와 결과적으로 내식성에 영향을 미칠 수 있습니다. 일반적인 방법인 가스 분무는 입자 내에 산소를 가두어 잠재적으로 국부적인 부식을 일으킬 수 있습니다. | 물 분무와 같이 내부 산화를 최소화하는 방법으로 생산된 분말을 선택하면 부식 성능을 향상시킬 수 있습니다. |
| 다공성 | 분말 입자를 결합하는 공정인 소결은 최종 제품 내에 작은 구멍을 남길 수 있습니다. 이러한 기공이 오염 물질이나 습기를 가두면 부식이 시작되는 장소가 될 수 있습니다. | 최적화된 입자 크기 분포와 적절한 소결 파라미터를 갖춘 분말을 선택하면 다공성을 최소화하여 내식성을 향상시킬 수 있습니다. |
| 표면 마감 | 완성된 구성 요소의 표면 지형은 환경과 얼마나 쉽게 상호작용하는지에 영향을 미칠 수 있습니다. 표면이 거칠수록 오염 물질과 습기가 달라붙을 수 있는 면적이 넓어져 부식 위험이 높아집니다. | 연마 또는 특정 제조 기술을 통해 더 매끄러운 표면 마감을 구현하면 이러한 잠재적 부위를 최소화하여 내식성을 향상시킬 수 있습니다. |
| 입자 크기 | 소결된 부품 내 개별 금속 입자의 크기는 부식 거동에 영향을 미칠 수 있습니다. 일반적으로 입자 크기가 미세할수록 부식제에 대한 투과성이 낮은 장벽을 형성하기 때문에 내식성이 향상됩니다. | 소결 시 미세 입자 구조를 구현하는 데 최적화된 파우더를 선택하면 부품의 내식성을 향상시킬 수 있습니다. |
장단점: 파우더와 솔리드 바스톡
표 7
| 장점 | 단점 | |
|---|---|---|
| 스테인리스 스틸 파우더 | 복잡한 모양 | 더 높은 비용 |
| 뛰어난 내식성 특성 | 후처리 | |
| 경량화 | 인쇄 매개변수 최적화 | |
| 스테인리스 스틸 솔리드 바 | 비용 효율적 | 모양 제한 |
| 가용성 | 훨씬 더 무겁습니다. | |
| 가공성 | 재료 낭비 |
일반적으로 스테인리스강 분말은 내식성과 경량화가 중요한 소량 복합 부품의 경우 더 높은 가격을 정당화합니다. 바 형태는 생산량이 많은 사용 사례에서 단순한 형상을 위한 경제성을 제공합니다.
자주 묻는 질문
표 8 - 자주 묻는 질문:
| 자주 묻는 질문 | 답변 |
|---|---|
| 테스트 보고서를 검토해야 하나요? | 예, 분말 인증 데이터를 면밀히 검토합니다. |
| 어떤 크기의 파우더 입자로 시작해야 하나요? | 견고한 인쇄를 위한 25-45 미크론 |
| 일관성에 영향을 미치는 요소는 무엇인가요? | 생분말 생산 기술이 변동성에 미치는 영향 |
| 처음에 파우더를 얼마나 구매해야 하나요? | 소규모로 시작하여 인쇄 프로세스 검증 |
표 9 - 애플리케이션 중심의 조언:
| 자주 묻는 질문 | 답변 |
|---|---|
| 식품 등급의 스테인리스 장비를 인쇄하려면 매개 변수를 어떻게 조정해야 합니까? | 낮은 표면 거칠기를 위한 최적화 및 틈새 제거 |
| 해양 부품의 다공성을 줄일 수 있는 후처리에는 어떤 것이 있나요? | 내식성을 극대화하기 위해 열간 등방성 프레스를 고려하십시오. |
| 하중을 견디는 부품의 항복 강도를 극대화하는 합금은 무엇입니까? | 17-4PH 강수량 경화 스테인리스 스틸 |
| 고온 용광로 부품에 가장 적합한 스테인리스 분말은 무엇입니까? | 316L 파우더로 뛰어난 내산화성 제공 |
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
11월 14, 2024
댓글 없음
11월 14, 2024
댓글 없음
Met3DP 소개
비디오 재생
최근 업데이트
제품
3D 프린팅 및 적층 제조용 금속 분말
문의 정보
- 칭다오시, 산둥성, 중국
- [email protected]
- [email protected]
- +86 19116340731