Poeders op basis van nikkel

Poeders op nikkelbasis verwijzen naar poeders gemaakt van nikkel of nikkellegeringen die worden gebruikt in verschillende toepassingen zoals additieve productie, oppervlaktecoating, lassen en meer. Dit artikel geeft een overzicht van op nikkel gebaseerde poeders, hun samenstelling en eigenschappen, toepassingen, specificaties, prijzen, vergelijkingen en veelgestelde vragen.

Overzicht van poeders op basis van nikkel

Poeders op basis van nikkel zijn metaalpoeders die voornamelijk bestaan uit nikkel samen met legeringselementen zoals chroom, molybdeen, wolfraam en andere. De belangrijkste eigenschappen die deze poeders geschikt maken voor toepassingen met hoge prestaties zijn:

• Hoge sterkte en hardheid bij hoge temperaturen
• Uitstekende corrosie- en oxidatieweerstand
• Goede slijtvastheid
• Hoge thermische en elektrische geleidbaarheid
• Lage thermische uitzettingscoëfficiënt

Deze poeders kunnen worden geproduceerd door middel van processen zoals gas- of waterverstuiving, elektrolyse, carbonyldecompositie enz. in verschillende maten en morfologieën. Veel gebruikte nikkellegeringen zijn Inconel, Monel, Hastelloy, Nichrome enz.

poeders op basis van nikkel Samenstelling

Poeders op nikkelbasis bevatten nikkel als hoofdelement samen met andere legeringselementen. Typische samenstellingen zijn:

Legering	Nikkel (%)	Andere elementen
Nikkel	99%+	–
Inconel	72% Ni, 14-17% Cr	IJzer, niobium, koper, aluminium
Monel	63-70% Ni, 27-34% Cu	IJzer, mangaan, silicium, koolstof
Nichroom	80% Ni, 20% Cr	Ijzer
Hastelloy	42-62% Ni	Chroom, molybdeen, wolfraam

De verhouding tussen nikkel en legeringen bepaalt de belangrijkste eigenschappen zoals sterkte, corrosiebestendigheid, oxidatiebestendigheid enz.

poeders op basis van nikkel Eigenschappen

Poeders van nikkellegeringen bieden uitzonderlijke eigenschappen in vergelijking met nikkel, waardoor ze geschikt zijn voor ruwe omgevingen:

Eigendom	Kenmerken
Sterkte bij hoge temperaturen	Behoudt sterkte en is bestand tegen kruipvervorming bij meer dan 1000°C
Corrosieweerstand	Beschermende oxidelaag vormen, bestand tegen zuren, basen enz.
Oxidatie weerstand	Langzame oxidatie in lucht tot ~1100°C
Slijtvastheid	Beter bestand tegen erosie, schuren, vreten dan staal
Warmtegeleiding	Hoger dan roestvrij staal, ~20 W/m.K voor Inconel 625
Elektrische weerstand	Diverse legeringen hebben een hoge weerstand voor verwarmingselementen
Uitzettingscoëfficiënt	Lage CTE biedt weerstand tegen thermische schokken

Soorten van op nikkel gebaseerde poeders

Nikkelpoeders zijn verkrijgbaar in verschillende soorten die geschikt zijn voor verschillende afzettingsmethoden:

Type	Gemeenschappelijke legeringen	Maatbereik	** Morfologie**
Verstoven gas	Inconel 625, 718; Monel, Hastelloy	5 - 150 μm	Afgerond, bolvormig
Water Verstoven	Inconel 625, 718; 316L, 304L	10 - 300 μm	Gekarteld, onregelmatig
Elektrolytisch	Nikkel, Monel, Nichrome	1 – 150 μm	Dendritisch, kristallijn
Carbonyl	Nikkel	0,5 - 12 μm	Vlokken, chips

• Gas- en waterverstuiving zorgen voor betere verpakkingsdichtheid en vloeibaarheid
• Elektrolytisch hebben een hoger zuurstofgehalte dat poreusheid veroorzaakt
• Carbonylnikkelpoeder heeft een hoge zuiverheid (>99% Ni)

poeders op basis van nikkel Toepassingen

Belangrijke toepassingsgebieden van nikkellegeringspoeders zijn onder andere:

Industrie	Toepassingen
Additieve productie	Ruimtevaartonderdelen, turbinebladen, raketmotoren
Lassen	Reparatie van turbines, gereedschappen, mallen; verbinden van inconel, hastelloy
Deklaag	Corrosiebescherming, slijtvastheid, deklagen
Elektronica	Weerstanden, verwarmingselementen, geleiders
Diamantgereedschap	Bindende diamantkorrels voor snijden, boren, slijpen
Magneten	Magnetische eigenschappen verbeteren
Batterijen	Nikkelelektroden in Ni-Cd-, Ni-MH-batterijen

Dankzij unieke eigenschappen zoals hoge sterkte en corrosiebestendigheid kunnen nikkelpoeders kritische toepassingen mogelijk maken.

poeders op basis van nikkel Specificaties

Poeders van nikkellegeringen zijn verkrijgbaar in verschillende maten en morfologieën en moeten voldoen aan specificaties voor samenstelling, zuiverheid en consistentie voor betrouwbare prestaties.

Parameter	Bereik/Rangen
Deeltjesgrootte	5 μm tot 300 μm
Deeltjesvorm	Bolvormig, onregelmatig, vlokken
Schijnbare dichtheid	2 – 5 g/cc
Tik op dichtheid	4 - 7 g/cc
Stroomsnelheid	15 – 25 s/50 g
Puurheid	98,5% tot 99,9%
Zuurstofgehalte	<0,5%
Waterstofverlies	<0,1%

Normenorganisaties zoals ASTM International bieden specificaties voor testmethoden en drempelwaarden voor nikkelpoeders:

• ASTM B162: Standaard voor nikkelplaat, -blad, -strip en -staaf
• ASTM B283: Verstoven nikkelpoeder en poedermetallurgieproducten
• ISO 4499-4: Metaalpoeders - Bepaling van zuurstof- en stikstofgehaltes door hete extractie

poeders op basis van nikkel Leveranciers en prijzen

Enkele toonaangevende wereldwijde leveranciers van nikkel en nikkellegeringspoeders zijn:

Bedrijf	Merken	Legeringen	Prijsbereik
Hoganas	Nicopoeder®	Nikkel, carbonylnikkel	$50 - $100 per kg
Sandvik Visarend	Nifco®	Nikkel, koper nikkel, nikkel ijzer	$75 - $250 per kg
Timmerman technologie	Cartech®	625, 718, 690, Monel, Hastelloy	$100 – $500 per kg
AMETEK	Ultrafijn nikkel	Carbonylnikkel	$80 - $120 per kg

Prijzen variëren op basis van:

• Legering: Inconel 718 > Inconel 625 > Nikkel > Monel
• Deeltjesgrootte: Nano poeder > Micro poeder
• Zuiverheidsniveaus: 99,9% Nikkel > 98% Nikkel
• Kwantum- en bulkkortingen

Vergelijkingen

Parameters	Verstoven gas	Water Verstoven	Elektrolytisch
Kosten	Hoog	Laag	Medium
Puurheid	Hoog - 99%+	Medium - 98-99%	Laag - 90-98%
Zuurstofopname	Laag	Hoog	Hoog
Deeltjesvorm	Afgerond	Gekarteld	Dendritisch
Vloeibaarheid	Uitstekend	Gematigd	Arm
Schijnbare dichtheid	Hoog	Medium	Laag
Toepassingen	AM, coatings	Lassen, oppervlaktecoatings	Verwarmingselementen, elektronica

Belangrijke verschillen in het productieproces leiden tot compromissen in kosten, kwaliteit en prestaties.

Voordelen van poeders op basis van nikkel

Poeders van nikkellegeringen bieden unieke voordelen ten opzichte van andere materialen:

• Bestand tegen hoge temperaturen van meer dan 1000°C
• Bestand tegen corrosie in zure of alkalische omgevingen
• Additieve vervaardiging van complexe geometrieën mogelijk maken
• Biedt uitstekende hechtsterkte voor diamantgereedschappen
• Zijn biocompatibel voor medische implantaten
• Hebben gecontroleerde uitzettingskenmerken
• Kan worden gerecycled en hergebruikt in poedermetallurgie

Beperkingen

Enkele nadelen van deze poeders zijn:

• Duur in vergelijking met ijzer- of koperpoeders
• Gevoelig voor zuurstofbesmetting tijdens verwerking
• Geneigd tot het ontwikkelen van oppervlaktescheuren bij oververhitting
• Moeilijk te verwerken door koude verdichting en sinteren
• Gecontroleerde atmosfeer nodig tijdens thermisch spuiten
• Lagere elektrische en thermische geleidbaarheid dan koper

De juiste methoden voor het hanteren, opslaan en verwerken van poeder moeten worden gebruikt om beperkingen tot een minimum te beperken.

Veelgestelde vragen

V: Zijn nikkelpoeders gevaarlijk?

A: Langdurige inademing kan overgevoeligheid van de luchtwegen veroorzaken. De juiste persoonlijke beschermingsmiddelen (PPE), zoals maskers en handschoenen, moeten worden gedragen tijdens het hanteren.

V: Wat is de houdbaarheid van nikkelpoeders?

A: Indien bewaard onder inerte atmosfeer in afgesloten verpakkingen, kan de houdbaarheid meer dan 5 jaar bedragen. Zuurstof- en vochtabsorptie verslechteren de kwaliteit na verloop van tijd.

V: Welke deeltjesgrootte is het beste voor thermisch spuiten?

A: 20-45 μm biedt een betere dichtheid en hechtsterkte. Fijnere poeders hebben een lagere depositie-efficiëntie.

V: Zijn deze magnetisch of niet-magnetisch?

A: Zuiver nikkel is licht magnetisch. De meeste nikkellegeringen zijn niet magnetisch, behalve Nichrome en MuMetal die ijzer en nikkel bevatten.

V: Kunnen nikkellegeringen 3D-geprint worden?

A: Ja, Inconel- en Hastelloy-kwaliteiten bieden uitstekende eigenschappen maar vereisen geoptimaliseerde parameters voor lasersmelten/sinteren.

ken meer 3D-printprocessen

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

Metrisch	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.

Meningen van experts

• 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
• Duurzaamheid:
• 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