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