Overzicht van roestvrij staalpoeder

Roestvrij staalpoeder is een veelzijdig materiaal met toepassingen in vele industrieën. Deze gids geeft een uitgebreid overzicht van roestvrij staalpoeder, inclusief productiemethoden, kwaliteiten, eigenschappen, toepassingen en meer.

Overzicht van roestvrij staalpoeder

Roestvrijstaalpoeder verwijst naar roestvrijstalen deeltjes in poedervorm. Het wordt gemaakt door roestvrij staal te verstuiven of te verkleinen tot een fijn poeder voor verschillende industriële doeleinden.

Enkele belangrijke eigenschappen en voordelen van roestvast staal in poedervorm zijn:

• Hoge sterkte en duurzaamheid
• Weerstand tegen corrosie en slijtage
• Kan worden gesinterd tot complexe vormen
• Reeks legeringselementen om eigenschappen aan te passen
• Recycleerbaarheid
• Kosteneffectiviteit

Roestvrij staalpoeder wordt gebruikt in toepassingen zoals 3D-printen, oppervlaktecoating, solderen, lassen, poedermetallurgie van onderdelen en nog veel meer. De wereldwijde markt voor roestvrij staalpoeder bedroeg in 2021 meer dan $1 miljard en zal van 2022 tot 2030 naar verwachting groeien met een CAGR van meer dan 8%.

Types van Roestvrij staalpoeder

Er zijn verschillende kwaliteiten en soorten roestvast staal in poedervorm, gecategoriseerd op basis van microstructuur, legeringselementen, eigenschappen en beoogde toepassingen.

Type	Beschrijving	Samenstelling	Eigenschappen	Toepassingen
Austenitisch	Niet-magnetisch, hogere corrosiebestendigheid	Cr, Ni, Mo	Kneedbaar, niet hardbaar	Auto-industrie, architectuur, chemie
Martensitische	Magnetisch, hogere sterkte	Cr, lager Ni	Hardbaar, minder corrosiebestendig	Bestek, chirurgische instrumenten, kleppen
Ferritisch	Magnetisch, lagere kosten	Cr, geen Ni	Minder taai, matig corrosiebestendig	Auto's, apparaten, industrieel gebruik
Duplex	Balans tussen sterkte en corrosiebestendigheid	Cr, Ni, Mo, N	Goed lasbaar, hogere kosten	Chemische verwerking, olie & gas, scheepvaart, papier
Neerslagverharding	Hardbare martensitische kwaliteit	Cr, Ni, Cu, Al	Hoge sterkte na verouderingsbehandeling	Ruimtevaart, energieopwekking

Productieproces voor roestvrij staalpoeder

Roestvrij staalpoeder kan op verschillende manieren worden geproduceerd. De belangrijkste productieprocessen zijn:

Verneveling - Gesmolten roestvrijstalen legeringen worden verneveld tot fijne druppeltjes die stollen tot poederdeeltjes. Er worden water-, gas-, plasma- of centrifugale verstuivingsmethoden gebruikt. Dit produceert bolvormige, verfijnde poeders die ideaal zijn voor 3D printen.

Elektrolyse - Een roestvrij stalen voorwerp hangt als anode in een elektrolytische cel. Zuurstof aan de anode reageert met het staal en vormt ijzer- en chroomoxidepoeder.

Frezen - Roestvrijstaalschroot wordt mechanisch vermalen tot een onregelmatige, hoekige poedervorm die zeer geschikt is om te persen tot compacts. Lagere kosten maar bredere deeltjesgrootteverdeling.

Reductie - Roestvrijstalen oxiden worden gereduceerd met waterstof of koolstofmonoxide om een fijn roestvrijstalen poeder te produceren.

Metaal spuitgieten - Een grondstof van roestvrij staalpoeder en bindmiddel wordt spuitgegoten en vervolgens gesinterd om complexe netvormige onderdelen te maken.

Elke methode resulteert in poeders met verschillende afmetingen, vormen, zuiverheid en kosten. Het productieproces wordt aangepast aan de toepassing.

Rangen van roestvrij staalpoeder

Verschillende standaardkwaliteiten roestvrij staalpoeder zijn commercieel verkrijgbaar. Veel voorkomende legeringselementen zijn chroom, nikkel, molybdeen, mangaan en stikstof. Hier zijn enkele van de meest gebruikte kwaliteiten:

• 304/304L - Meest populaire kwaliteit, uitstekende weerstand tegen corrosie
• 316/316L - Toegevoegd molybdeen voor weerstand tegen put- en spleetcorrosie
• 410 - Basis martensitische kwaliteit, algemene doeleinden
• 420 - Hoger koolstofgehalte, gebruikt voor snijgereedschappen
• 17-4PH - Martensitische precipitatieharding, goede sterkte
• 15-5PH - Precipitatieverharding, hogere sterkte en hardheid
• Klantspecifieke kwaliteiten - Geoptimaliseerde samenstelling voor sinteren, 3D-printen, enz.

Eigenschappen van roestvast staalpoeder

De belangrijkste eigenschappen van roestvast staal in poedervorm zijn

Deeltjesgrootte - Over het algemeen 5 tot 150 micron. Een smallere verdeling verbetert de sintering.

Morfologie - De vorm is bolvormig voor verstuiving, onregelmatig voor frezen. Beïnvloedt de stroming en verpakkingsdichtheid.

Schijnbare dichtheid - Typisch 40 tot 50% van de ware dichtheid, wat duidt op porositeit tussen de deeltjes.

Vloeibaarheid - Belangrijk voor het vullen van matrijzen. Verbeterd door bolvormige deeltjes en additieven.

Samendrukbaarheid - Verdichtingsgraad bij verdichting. Kritisch voor sinteren.

Sinterbaarheid - Vermogen om zich te binden tot een dichte massa bij verhitting. Beïnvloed door zuiverheid, grootte, vorm.

Samenstelling van de legering - Bepaalt eigenschappen zoals sterkte, corrosiebestendigheid, slijtvastheid, enz.

Door de eigenschappen en samenstelling van het poeder te regelen, kunnen de eigenschappen van de afgewerkte gesinterde onderdelen worden aangepast aan de vereisten van de toepassing.

Toepassingen van Roestvrij staalpoeder

Enkele belangrijke toepassingen van roestvrij staalpoeder zijn:

3d printen

Bij 3D-printen, ook bekend als additive manufacturing, worden onderdelen laag voor laag opgebouwd uit roestvrij staalpoeder met behulp van laser- of elektronenbundelenergie. Voordelen zijn ontwerpvrijheid, minder afval, snelle prototyping en massaal maatwerk. Gangbare methoden zijn DMLS (Direct Metal Laser Sintering), SLM (Selective Laser Smelting) en EBM (Electron Beam Smelting).

Poeder-Metallurgie

Bij poedermetallurgie wordt roestvast staalpoeder samengeperst en vervolgens gesinterd om hoogwaardige onderdelen te maken, zoals tandwielen, filters en auto-onderdelen. Hiermee kunnen complexe vormen tegen lage kosten in massa worden geproduceerd met minimaal materiaalafval.

Oppervlaktecoatings

Roestvaststalen poedercoatings worden aangebracht met behulp van thermisch spuiten of lasercladding. Biedt slijtvastheid, corrosiebescherming, thermische barrières en elektrische geleiding aan onderdelenoppervlakken die onder veeleisende omstandigheden werken.

Solderen

Roestvaststalen poederpasta kan worden gebruikt als vulmiddel om roestvaststalen onderdelen te verbinden waarbij ongelijksoortige materiaalverbindingen of grote verbindingsleemtes nodig zijn. Solderen zorgt voor sterke verbindingen bij hoge temperaturen.

Lassen

Gespecialiseerde roestvaststalen poedergecoate draden worden gebruikt voor het lassen van roestvaststalen materialen en verbeteren de lassterkte en corrosiebestendigheid in vergelijking met massieve draad. De poederkern levert legeringselementen.

Geactiveerde koolstof in korrelvorm

Roestvrij staalpoeder wordt toegevoegd tijdens de productie van actieve kool om de mechanische sterkte en slijtvastheid te verhogen voor waterbehandelingstoepassingen.

Andere nichetoepassingen

Roestvrij staalpoeder wordt ook gebruikt voor de productie van diamantgereedschappen, precursors voor nanomaterialen, elektromagnetische afscherming, de productie van staalpoederkernen en frictiematerialen.

Hoe roestvrij staalpoeder kiezen

De keuze van het juiste roestvrijstalen poeder hangt af van factoren zoals:

• Beoogde toepassing - Dit bepaalt de vereiste poedereigenschappen en legering. Bijvoorbeeld 316L poeder voor corrosiebestendigheid of maragingstaal voor sterkte.
• Productieproces - Verstoven, gemalen of gemengd poeder op maat voor AM, persen, thermisch spuiten enz.
• Deeltjesgrootte en vorm - Bolvormig en fijn poeder rond 20 micron voor AM versus onregelmatig groter poeder voor persen.
• Zuiverheidsniveau - Een hoge zuiverheidsgraad van meer dan 99,5% is nodig voor kritieke toepassingen zoals medische implantaten.
• Schijnbare dichtheid - Een hogere dichtheid dan 3 g/cc is wenselijk voor een betere vloei en verdichting.
• Kosten - Prijzen variëren van $50-$150 per kg op basis van kwaliteit, zuiverheid, deeltjeskenmerken en inkoopvolume.

Toonaangevende wereldwijde leveranciers zijn Sandvik, Höganäs, Carpenter Powder Products, Praxair Surface Technologies en CNPC Powder die poeders kunnen leveren die geoptimaliseerd zijn voor specifieke vereisten. Het is het beste om tijdens de ontwikkeling van nieuwe producten nauw overleg te plegen met leveranciers.

Vergelijking van productieprocessen voor roestvrij staalpoeder

Proces	Deeltjesmorfologie	Deeltjesgrootte	Puurheid	Kosten	Toepassingen
Gasverneveling	Bolvormig	5 - 150 μm	Hoog	Medium	Additieve productie, oppervlaktecoating
Waterverneveling	Onregelmatig, bolvormig	20 - 300 μm	Medium	Laag	Pers- en sinteronderdelen, coatings
Verstuiving van luchtplasma	Meestal bolvormig	10 – 150 μm	Medium	Medium	Spuitgieten van metaal, persen
Centrifugale verneveling	Bolvormig	20 - 150 μm	Hoog	Hoog	Additieve productie
Mechanisch frezen	Onregelmatig, hoekig	1 - 350 μm	Laag	Laag	Pers- en sinteronderdelen
Elektrolyse	Dendritisch, onregelmatig	1 – 150 μm	Medium	Medium	Oppervlaktecoating, poedermetallurgie
Metaalreductie	Onregelmatig, poreus	10 – 150 μm	Laag	Laag	Pers- en sinteronderdelen

Installatie van poederproductie-installatie voor roestvrij staal

Het installeren van een roestvaststalen poederproductie-installatie vereist aandacht voor factoren zoals:

• Locatie kiezen - Voldoende ruimte voor apparatuur, opslag van grondstoffen en producten, nutsvoorzieningen, afvalwaterbehandeling. Gemakkelijke toegang voor transport.
• Nutsvoorzieningen - Elektrische voeding, proceswater, perslucht, leidingen voor inert gas.
• Stichting - Sterke betonnen fundering voor verstuivers, molens en reductieovens. Trillingsdempende steunen.
• Machines - Installeer belangrijke apparatuur zoals ovens voor hoge temperaturen, handschoenkasten, verstuivers, maalmolens, cyclonen, zeven volgens de instructies van de fabrikant.
• Hulpsystemen - Materiaalverwerking, stofafzuiging, gaswassing, afvalverwerking, besturing en automatisering.
• Veiligheid - Explosieveilige elektriciteit, brandblussing, voldoende ventilatie, persoonlijke beschermingsmiddelen (PPE) voor het werken met metaalpoeder.
• Inbedrijfstelling - Proefproducties om de poederkwaliteit, productiesnelheid, veilige materiaalverwerking en naleving van de milieuvoorschriften te controleren.
• Certificering - ISO 9001-registratie van het kwaliteitssysteem. Industriespecifieke certificeringen van ASME, ASTM, enz.

Een juiste installatie en inbedrijfstelling door ervaren specialisten garandeert dat een roestvaststalen poederfabriek veilig en optimaal functioneert en een maximale productiecapaciteit heeft.

Werking en onderhoud van roestvaststalen poederapparatuur

Om een consistente kwaliteit en productiviteit van roestvrij staalpoeder te bereiken, zijn de belangrijkste richtlijnen voor gebruik en onderhoud onder andere:

• Standaard werkprocedures volgen voor opstarten, afsluiten, batchplanning, materiaalverwerking, veiligheidssystemen en omgevingsbewaking.
• Bewaak belangrijke procesparameters zoals temperatuur, druk, stroomsnelheden en stroomverbruik en houd deze binnen de geoptimaliseerde grenzen.
• Neem representatieve monsters van poederbatches en test deze op grootte, vorm, chemie, dichtheid, vloeibaarheid volgens ASTM-normen.
• Voer volgens schema preventief onderhoud uit aan ovens, gasleidingen, verstuivers, cyclonen, hamermolens, zeven enz.
• Inspecteer roterende apparatuur zoals motoren, tandwielen en waaiers op trillingen en geluid en smeer de lagers.
• Kalibreer regelmatig instrumenten zoals drukmeters, RTD's en debietmeters om de nauwkeurigheid te garanderen.
• Vuurvaste en verwarmingselementen in ovens inspecteren en waar nodig repareren/vervangen om ongeplande storingen te voorkomen.
• Zorg ervoor dat stofafzuigsystemen efficiënt werken om explosiegevaar te minimaliseren. Volg de SOP's voor huishoudelijk onderhoud.
• Periodieke controle van procesveiligheidssystemen zoals noodstops, brand-/gasdetectie en ventilatie.

Met goed opgeleid personeel en zorgvuldige onderhoudsprocedures kunnen roestvaststalen poederproductiefaciliteiten jarenlang zonder grote problemen werken.

Hoe kies je een leverancier van roestvrij staalpoeder

Bij het kiezen van een leverancier voor roestvrijstalen poeder zijn de cruciale factoren om rekening mee te houden onder andere:

• Poeder specificaties - Het vermogen om de vereiste kwaliteit, deeltjesgrootte/vorm, zuiverheidsgraad, dichtheid en stroomkarakteristieken te leveren.
• Kwaliteitscertificeringen - Leverancier moet ISO 9001, AS9100, Nadcap accreditatie en ondersteunende kwaliteitsdocumentatie hebben.
• Technische expertise - Metallurgiekennis om poeder aan te passen voor specifieke toepassingen en ondersteuning te bieden bij de toepassing.
• Productiecapaciteit - Gebruik moderne verstuiving-, frees- en zeeftechnologie om poeders consistent te produceren.
• Testvermogen - Volledig uitgerust laboratorium voor uitgebreide poedertests en karakterisering volgens internationale normen.
• R&D-competentie - Betrokken zijn bij onderzoek en nieuwe productontwikkeling voor opkomende toepassingen zoals AM.
• Klantenservice - Tijdige reactie op vragen, bestellingen en verzoeken. Duidelijke voorwaarden over prijzen, levering, retourzendingen.
• Naleving van regelgeving - Documentatie zoals SDS, nalevingscertificaten voor milieuregelgeving.
• Logistiek netwerk - In staat zijn om materiaal veilig te vervoeren in verpakkingen die voldoen aan de voorschriften voor gevaarlijke goederen.

Toonaangevende wereldwijde leveranciers van roestvrij staalpoeder zijn Sandvik, Carpenter Powder Products, Hoganas, Praxair Surface Technologies en CNPC Powder.

Voor- en nadelen van Roestvrij staalpoeder

Pluspunten	Nadelen
Uitstekende sterkte en corrosiebestendigheid	Relatief hoge kosten ten opzichte van koolstofstaal
Kan worden gevormd tot complexe vormen via sinteren en AM	Lagere thermische geleidbaarheid dan andere metalen
Breed assortiment kwaliteiten voor uiteenlopende toepassingen	Vereist oppervlakteafwerking voor verbeterde esthetiek
Zeer aanpasbare eigenschappen met legeringen	Moeilijk te bewerken in bepaalde geharde kwaliteiten
Gemakkelijk te reinigen voor hygiëne in voeding/medisch gebruik	Kan onderhevig zijn aan putcorrosie in bepaalde omgevingen
Goede eigenschappen bij hoge temperaturen	Niet zo elektrisch/magnetisch geleidend als andere metalen
100% recyclebaar en milieuvriendelijk	Speciale behandeling vereist vanwege reactiviteit van fijn poeder
Gevestigde productiemethoden met hoge beschikbaarheid	Beperkt aantal gekwalificeerde leveranciers wereldwijd

Roestvrij staalpoeder vs. vaste stoffen

Parameter	Roestvrij staalpoeder	Roestvrijstalen vaste stoffen
Staat	Fijne poedervorm	Massieve staaf, plaat, buis
Productie	Verstuiving, elektrolyse, malen	Gieten, walsen, bewerken van roestvrijstalen staven
Samenstelling	Vaak aangepaste legeringen	Standaardsoorten uit de 300/400-serie
Toepassingen	Additieve productie, poedermetallurgie	Algemene fabricage van lasnaden en afgewerkte componenten
Eigenschappen	Fijne korrelgrootte, spanningsvrij	Grovere korrels, mogelijke spanningen
Verwerking	Verdichten en sinteren	Buigen, bewerken, lassen, warmtebehandeling
Kosten	$50-150 per kg	$3-10 per kg voor basiskwaliteiten
Beschikbaarheid	Beperkt aantal leveranciers	Wereldwijd beschikbaar
Doorlooptijd	Kan lang zijn voor aangepaste bestellingen	Kortere doorlooptijden voor standaardsoorten

FAQ

V: Wat zijn de meest voorkomende soorten roestvrij staalpoeder?

A: 304, 304L en 316L zijn de meest voorkomende austenitische kwaliteiten, terwijl 410 en 17-4PH veel gebruikte martensitische kwaliteiten zijn. Aangepaste legeringen geoptimaliseerd voor AM of sinteren toepassingen zijn ook beschikbaar.

V: Wat is het typische groottebereik van roestvaststalen poederdeeltjes?

A: De deeltjesgrootte kan variëren van ongeveer 1 micron tot meer dan 150 micron. Een grootte van 10-45 micron is echter gebruikelijk voor veel toepassingen zoals MIM, AM en persen.

V: Hoe wordt de corrosiebestendigheid beïnvloed in onderdelen van roestvast staal uit de poedermetallurgie?

A: P/M-onderdelen kunnen een iets lagere corrosieweerstand vertonen dan gesmede vormen door resterende porositeit als ze niet volledig verdicht zijn. Goed sinteren en afwerken minimaliseert dit effect.

V: Wat veroorzaakt oxidatie van het oppervlak tijdens het hanteren van roestvast staalpoeder?

A: Fijn poeder van roestvrij staal kan gemakkelijk oxideren bij blootstelling aan lucht. Om oxidatie te voorkomen, wordt het gebruik van een vacuüm- of inerte gasatmosfeer aanbevolen.

V: Hoe is de verwerkbaarheid en bewerkbaarheid van P/M roestvast staal in vergelijking met smeedbare vormen?

A: P/M roestvast staal is minder taai en bewerkbaar dan smeedvormen door porositeit en hogere hardheid. Groene bewerking van poedercompacts vóór het sinteren verbetert de afwerking.

V: Wat is de typische productiesnelheid van commerciële roestvaststaalpoederfabrieken?

A: De productiesnelheid hangt af van de grootte van de apparatuur en het proces. Typische middelgrote installaties produceren 100-300 kg roestvrijstalen poeder per uur.

V: Welke veiligheidsmaatregelen zijn vereist bij het werken met poeder van roestvrij staal?

A: Vermijd het inademen van stof door ademhalingsapparatuur te gebruiken. Zorg voor voldoende ventilatie, aarding en vonkvrije verlichting om stofexplosies te voorkomen. Gebruik stofafzuiging en persoonlijke beschermingsmiddelen (PPE).

Conclusie

Roestvrij staalpoeder biedt duidelijke voordelen op het gebied van sterkte, corrosiebestendigheid en flexibiliteit bij de productie. Met gevarieerde productiemethoden, legeringkwaliteiten, deeltjeskenmerken en toepassingen biedt roestvast staalpoeder ontwerpers verbeterde opties om innovatieve componenten te ontwikkelen met behulp van poedermetallurgie en additieve technieken. Door het juiste poeder, de juiste productiemethode en de juiste procesparameters te kiezen, kan roestvast staalpoeder superieure prestaties leveren onder de meest veeleisende omstandigheden in verschillende industrieën.

ken meer 3D-printprocessen