Proszki na bazie niklu

Proszki na bazie niklu odnoszą się do proszków wykonanych z niklu lub stopów niklu, które są wykorzystywane w różnych zastosowaniach, takich jak produkcja addytywna, powlekanie powierzchni, spawanie i inne. Niniejszy artykuł zawiera przegląd proszków na bazie niklu, ich skład i właściwości, zastosowania, specyfikacje, ceny, porównania i najczęściej zadawane pytania.

Przegląd z proszki na bazie niklu

Proszki na bazie niklu to proszki metaliczne składające się głównie z niklu wraz z pierwiastkami stopowymi, takimi jak chrom, molibden, wolfram i inne. Kluczowe właściwości, które sprawiają, że proszki te nadają się do zastosowań o wysokiej wydajności, to:

• Wysoka wytrzymałość i twardość w podwyższonych temperaturach
• Doskonała odporność na korozję i utlenianie
• Dobra odporność na zużycie
• Wysoka przewodność cieplna i elektryczna
• Niski współczynnik rozszerzalności cieplnej

Proszki te mogą być wytwarzane w procesach takich jak atomizacja gazowa lub wodna, elektroliza, rozkład karbonylu itp. w różnych rozmiarach i morfologiach. Powszechnie stosowane stopy niklu to Inconel, Monel, Hastelloy, Nichrome itp.

proszki na bazie niklu Skład

Proszki na bazie niklu zawierają nikiel jako główny pierwiastek wraz z innymi pierwiastkami stopowymi. Typowe składy to:

Stop	Nikiel (%)	Inne elementy
Nikiel	99%+	–
Inconel	72% Ni, 14-17% Cr	Żelazo, niob, miedź, aluminium
Monel	63-70% Ni, 27-34% Cu	Żelazo, mangan, krzem, węgiel
Nichrom	80% Ni, 20% Cr	Żelazo
Hastelloy	42-62% Ni	Chrom, molibden, wolfram

Stosunek niklu i stopów określa kluczowe właściwości, takie jak wytrzymałość, odporność na korozję, odporność na utlenianie itp.

proszki na bazie niklu Właściwości

Proszki ze stopów niklu oferują wyjątkowe właściwości w porównaniu do niklu, dzięki czemu nadają się do pracy w trudnych warunkach:

Nieruchomość	Charakterystyka
Wytrzymałość na wysokie temperatury	Zachowują wytrzymałość i są odporne na odkształcenia pełzające w temperaturze ponad 1000°C
Odporność na korozję	Tworzy ochronną warstwę tlenku, odporną na kwasy, zasady itp.
Odporność na utlenianie	Wolne tempo utleniania w powietrzu do ~1100°C
Odporność na zużycie	Odporność na erozję, ścieranie i zacieranie lepsza niż w przypadku stali
Przewodność cieplna	Wyższa niż w przypadku stali nierdzewnej, ~20 W/m.K dla Inconel 625
Rezystywność elektryczna	Szereg stopów ma wysoką rezystywność dla elementów grzejnych
Współczynnik rozszerzalności cieplnej	Niski współczynnik CTE zapewnia odporność na szok termiczny

Rodzaje proszków na bazie niklu

Proszki niklu są dostępne w różnych rodzajach, odpowiednich dla różnych metod osadzania:

Typ	Popularne stopy	Zakres rozmiarów	** Morfologia**
Gaz rozpylony	Inconel 625, 718; Monel, Hastelloy	5 - 150 μm	Zaokrąglony, kulisty
Woda rozpylona	Inconel 625, 718; 316L, 304L	10 - 300 μm	Poszarpane, nieregularne
Elektrolityczny	Nikiel, Monel, Nichrome	1 - 150 μm	Dendrytyczny, krystaliczny
Karbonyl	Nikiel	0,5 - 12 μm	Płatki, chipsy

• Rozpylony gaz i woda zapewniają lepszą gęstość upakowania i płynność
• Elektrolityczne mają wyższą zawartość tlenu, co powoduje porowatość.
• Proszek niklu karbonylowego ma wysoką czystość (>99% Ni).

proszki na bazie niklu Zastosowania

Główne obszary zastosowań proszków stopów niklu obejmują:

Przemysł	Zastosowania
Wytwarzanie przyrostowe	Komponenty lotnicze, łopatki turbin, silniki rakietowe
Spawanie	Naprawa turbin, narzędzi, form; łączenie inconel, hastelloy
Powłoka powierzchniowa	Ochrona antykorozyjna, odporność na zużycie, powłoki nawierzchniowe
Elektronika	Rezystory, elementy grzejne, przewodniki
Narzędzia diamentowe	Spajanie ziarna diamentowego do cięcia, wiercenia, szlifowania
Magnesy	Poprawa właściwości magnetycznych
Baterie	Elektrody niklowe w akumulatorach Ni-Cd, Ni-MH

Unikalne właściwości, takie jak wysoka wytrzymałość i odporność na korozję, sprawiają, że proszki niklu mogą być wykorzystywane w krytycznych zastosowaniach.

proszki na bazie niklu Specyfikacje

Proszki ze stopów niklu są dostępne w różnych rozmiarach, morfologiach i muszą spełniać specyfikacje dotyczące składu, czystości i konsystencji, aby zapewnić niezawodne działanie.

Parametr	Zakres/stopnie
Wielkość cząstek	5 μm do 300 μm
Kształt cząsteczki	Kuliste, nieregularne, płatki
Gęstość pozorna	2 - 5 g/cc
Gęstość kranu	4 - 7 g/cc
Natężenie przepływu	15 - 25 s/50g
Czystość	98,5% do 99,9%
Zawartość tlenu	<0,5%
Utrata wodoru	<0,1%

Organizacje normalizacyjne, takie jak ASTM International, zapewniają specyfikacje dotyczące metod testowania i progów dla proszków niklu:

• ASTM B162: Norma dla niklowych płyt, blach, taśm i prętów walcowanych
• ASTM B283: Proszek niklowy rozpylany gazowo i produkty metalurgii proszków
• ISO 4499-4: Proszki metali - Oznaczanie zawartości tlenu i azotu metodą ekstrakcji na gorąco

proszki na bazie niklu Dostawcy i ceny

Do wiodących światowych dostawców proszków niklu i stopów niklu należą:

Firma	Marki	Stopy	Zakres cen
Hoganas	Nicopowder®	Nikiel, nikiel karbonylowy	$50 - $100 za kg
Sandvik Osprey	Nifco®	Nikiel, miedź nikiel, nikiel żelazo	$75 - $250 za kg
Technologia Carpenter	Cartech®	625, 718, 690, Monel, Hastelloy	$100 - $500 za kg
AMETEK	Najdrobniejszy nikiel	Nikiel karbonylowy	$80 - $120 na kg

Ceny różnią się w zależności od:

• Gatunek stopu: Inconel 718 > Inconel 625 > Nikiel > Monel
• Wielkość cząstek: Nano proszek > Mikro proszek
• Poziomy czystości: Nikiel 99,9% > Nikiel 98%
• Rabaty ilościowe i hurtowe

Porównania

Parametry	Gaz rozpylony	Woda rozpylona	Elektrolityczny
Koszt	Wysoki	Niski	Średni
Czystość	Wysoki - 99%+	Średni - 98-99%	Niski - 90-98%
Odbiór tlenu	Niski	Wysoki	Wysoki
Kształt cząsteczki	Zaokrąglony	Poszarpany	Dendrytyczny
Płynność	Doskonały	Umiarkowany	Słaby
Gęstość pozorna	Wysoki	Średni	Niski
Zastosowania	AM, powłoki	Spawanie, powłoki powierzchniowe	Elementy grzejne, elektronika

Kluczowe różnice w procesie produkcji prowadzą do kompromisów w zakresie kosztów, jakości i wydajności.

Zalety z proszki na bazie niklu

Proszki ze stopów niklu zapewniają wyjątkowe korzyści w porównaniu z innymi materiałami:

• Odporność na wysokie temperatury przekraczające 1000°C
• Odporność na korozję w środowisku kwaśnym lub zasadowym
• Możliwość wytwarzania przyrostowego złożonych geometrii
• Zapewnia doskonałą siłę wiązania dla narzędzi diamentowych
• Są biokompatybilne z implantami medycznymi
• Posiadają kontrolowaną charakterystykę rozszerzalności
• Możliwość recyklingu i ponownego wykorzystania w metalurgii proszków

Ograniczenia

Niektóre wady związane z tymi proszkami są następujące:

• Drogie w porównaniu do proszków żelaza lub miedzi
• Wrażliwość na zanieczyszczenie tlenem podczas obsługi
• Podatność na pęknięcia powierzchni w przypadku przegrzania
• Trudne do przetwarzania przez zagęszczanie na zimno i spiekanie
• Wymagają kontrolowanej atmosfery podczas natryskiwania cieplnego
• Niższa przewodność elektryczna i cieplna w porównaniu z miedzią

Aby zminimalizować ograniczenia, należy stosować odpowiednie metody obchodzenia się z proszkiem, jego przechowywania i przetwarzania.

Najczęściej zadawane pytania

P: Czy proszki niklu są niebezpieczne?

O: Długotrwałe wdychanie może powodować uczulenie układu oddechowego. Podczas pracy z produktem należy nosić odpowiednie środki ochrony indywidualnej, takie jak maski i rękawice.

P: Jaki jest okres trwałości proszków niklowych?

O: W przypadku przechowywania w atmosferze obojętnej w szczelnie zamkniętych pojemnikach okres przechowywania może przekroczyć 5 lat. Absorpcja tlenu i wilgoci z czasem pogarsza jakość.

P: Jaki rozmiar cząstek jest najlepszy do natryskiwania cieplnego?

O: 20-45 μm zapewnia lepszą gęstość i siłę wiązania. Drobniejsze proszki mają niższą wydajność osadzania.

P: Czy są one magnetyczne czy niemagnetyczne?

O: Czysty nikiel jest lekko magnetyczny. Większość stopów niklu jest niemagnetyczna, z wyjątkiem Nichrome i MuMetal zawierających żelazo i nikiel.

P: Czy stopy niklu mogą być drukowane w 3D?

O: Tak, gatunki Inconel i Hastelloy oferują doskonałe właściwości, ale wymagają zoptymalizowanych parametrów topienia/spiekania laserowego.

poznaj więcej procesów druku 3D