Порошки на основе никеля

Порошки на основе никеля относятся к порошкам из никеля или никелевых сплавов, которые используются в различных областях, таких как аддитивное производство, нанесение покрытий на поверхность, сварка и многое другое. В этой статье представлен обзор порошков на основе никеля, их состав и свойства, области применения, технические характеристики, цены, сравнение и часто задаваемые вопросы.

Обзор из порошки на основе никеля

Порошки на основе никеля - это металлические порошки, состоящие в основном из никеля и легирующих элементов, таких как хром, молибден, вольфрам и другие. Ключевыми свойствами, которые делают эти порошки пригодными для высокопроизводительных применений, являются:

• Высокая прочность и твердость при повышенных температурах
• Отличная устойчивость к коррозии и окислению
• Хорошая износостойкость
• Высокая тепло- и электропроводность
• Низкий коэффициент теплового расширения

Эти порошки могут быть получены с помощью таких процессов, как газовое или водяное распыление, электролиз, карбонильное разложение и т. д., в различных размерах и морфологии. Обычно используются такие никелевые сплавы, как инконель, монель, хастеллой, нихром и др.

порошки на основе никеля Состав

Порошки на основе никеля Содержат никель в качестве основного элемента наряду с другими легирующими элементами. Типичные составы:

Сплав	Никель (%)	Другие элементы
Никель	99%+	–
Inconel	72% Ni, 14-17% Cr	Железо, ниобий, медь, алюминий
Monel	63-70% Ni, 27-34% Cu	Железо, марганец, кремний, углерод
Нихром	80% Ni, 20% Cr	Железо
Хастеллой	42-62% Ni	Хром, молибден, вольфрам

Соотношение никеля и сплавов определяет такие ключевые характеристики, как прочность, коррозионная стойкость, устойчивость к окислению и т.д.

порошки на основе никеля Свойства

Порошки из никелевых сплавов обладают исключительными свойствами по сравнению с никелем, что делает их пригодными для использования в жестких условиях:

Недвижимость	Характеристики
Высокотемпературная прочность	Сохраняют прочность и противостоят деформации ползучести при температуре свыше 1000°C
Коррозионная стойкость	Образуют защитный оксидный слой, устойчивый к воздействию кислот, щелочей и т.д.
Устойчивость к окислению	Медленная скорость окисления на воздухе до ~1100°C
Износостойкость	Устойчивость к эрозии, истиранию, заеданию лучше, чем у стали
Теплопроводность	Выше, чем у нержавеющих сталей, ~20 Вт/м.К для Inconel 625
Электрическое сопротивление	Ряд сплавов обладает высоким удельным сопротивлением для нагревательных элементов
Коэффициент теплового расширения	Низкий CTE обеспечивает устойчивость к тепловым ударам

Типы порошки на основе никеля

Никелевые порошки выпускаются в различных видах, подходящих для различных методов осаждения:

Тип	Распространенные сплавы	Диапазон размеров	** Морфология**
Распыляемый газ	Инконель 625, 718; Монель, Хастеллой	5 - 150 мкм	Округлые, сферические
Атомизированная вода	Инконель 625, 718; 316L, 304L	10 - 300 мкм	Зазубренный, неровный
Электролитический	Никель, монель, нихром	1 – 150 мкм	Дендритные, кристаллические
Карбонил	Никель	0,5 - 12 мкм	Хлопья, чипсы

• Распыление газа и воды позволяет повысить плотность и текучесть упаковки
• Электролитические имеют повышенное содержание кислорода, который вызывает пористость
• Порошок карбонильного никеля имеет высокую чистоту (>99% Ni)

порошки на основе никеля Приложения

Основные области применения порошков из никелевых сплавов включают:

Промышленность	Приложения
Аддитивное производство	Аэрокосмические компоненты, лопатки турбин, ракетные двигатели
Сварка	Ремонт турбин, инструментов, пресс-форм; соединение инконеля, хастеллоя
Покрытие поверхности	Защита от коррозии, износостойкость, накладные покрытия
Электроника	Резисторы, нагревательные элементы, проводники
Алмазные инструменты	Алмазная крошка на связке для резки, сверления, шлифования
Магниты	Улучшение магнитных свойств
Батареи	Никелевые электроды в Ni-Cd, Ni-MH аккумуляторах

Уникальные свойства, такие как высокая прочность и коррозионная стойкость, позволяют использовать никелевые порошки в критически важных областях.

порошки на основе никеля Технические характеристики

Порошки никелевых сплавов доступны в различных размерах, морфологии и должны соответствовать требованиям к составу, чистоте и консистенции для обеспечения надежной работы.

Параметр	Диапазон/градусы
Размер частиц	От 5 мкм до 300 мкм
Форма частиц	Сферические, неправильные, хлопья
Кажущаяся плотность	2 - 5 г/куб. см
Плотность отвода	4 - 7 г/куб. см
Расход	15 - 25 с/50 г
Чистота	98,5% - 99,9%
Содержание кислорода	<0,5%
Потеря водорода	<0,1%

Стандартные организации, такие как ASTM International, предоставляют спецификации по методам испытаний и пороговым значениям для никелевых порошков:

• ASTM B162: Стандарт для никелевых пластин, листов, полос и прокатных прутков
• ASTM B283: Порошок никеля, распыляемый газом, и продукты порошковой металлургии
• ISO 4499-4: Металлические порошки. Определение содержания кислорода и азота методом горячей экстракции

порошки на основе никеля Поставщики и ценообразование

К числу ведущих мировых поставщиков порошков никеля и никелевых сплавов относятся:

Компания	Бренды	Сплавы	Диапазон цен
Hoganas	Никопорошок®	Никель, карбонильный никель	$50 - $100 за кг
Sandvik Osprey	Nifco®	Никель, медь никель, никель железо	$75 - $250 за кг
Технология столярных работ	Cartech®	625, 718, 690, Монель, Хастеллой	$100 - $500 за кг
АМЕТЕК	Ультратонкий никель	Карбонил никеля	$80 - $120 за кг

Цены варьируются в зависимости от:

• Марка сплава: Инконель 718 > Инконель 625 > Никель > Монель
• Размер частиц: Нанопорошок > Микропорошок
• Уровни чистоты: 99,9% никель > 98% никель
• Скидки на количество и опт

Сравнения

Параметры	Распыляемый газ	Атомизированная вода	Электролитический
Стоимость	Высокая	Низкий	Средний
Чистота	Высокий - 99%+	Средний - 98-99%	Низкий - 90-98%
Кислородный сборщик	Низкий	Высокая	Высокая
Форма частиц	Скругленный	Зазубренный	Дендритные
Текучесть	Отличный	Умеренный	Бедный
Кажущаяся плотность	Высокая	Средний	Низкий
Приложения	AM, покрытия	Сварка, поверхностные покрытия	Нагревательные элементы, электроника

Ключевые различия в производственном процессе приводят к компромиссам в стоимости, качестве и производительности.

Преимущества из порошки на основе никеля

Порошки из никелевых сплавов обладают уникальными преимуществами по сравнению с другими материалами:

• Выдерживают высокие температуры свыше 1000°C
• Устойчивость к коррозии в кислой или щелочной среде
• Обеспечивает аддитивное производство сложных геометрических форм
• Обеспечивает превосходную прочность соединения для алмазных инструментов
• Биосовместимы для медицинских имплантатов
• Имеют контролируемые характеристики расширения
• Может быть переработана и повторно использована в порошковой металлургии

Ограничения

К недостаткам этих порошков относятся:

• Дорогой по сравнению с железными или медными порошками
• Чувствительны к загрязнению кислородом при обращении
• Склонны к образованию поверхностных трещин при перегреве
• Трудно поддается обработке холодным уплотнением и спеканием
• Требуется контролируемая атмосфера при термическом напылении
• Более низкая электро- и теплопроводность по сравнению с медью

Для минимизации ограничений необходимо использовать правильные методы обращения с порошком, его хранения и обработки.

Вопросы и ответы

В: Опасны ли никелевые порошки?

О: Вдыхание в течение длительного времени может вызвать сенсибилизацию дыхательных путей. При работе необходимо использовать соответствующие СИЗ, такие как маски и перчатки.

В: Каков срок хранения никелевых порошков?

О: При хранении в инертной атмосфере в герметичных контейнерах срок годности может превышать 5 лет. Поглощение кислорода и влаги со временем ухудшает качество.

Вопрос: Какой размер частиц лучше всего подходит для термического напыления?

О: 20-45 мкм обеспечивают лучшую плотность и прочность соединения. Более мелкие порошки имеют меньшую эффективность осаждения.

Вопрос: Они магнитные или немагнитные?

Ответ: Чистый никель слабо магнитится. Большинство никелевых сплавов немагнитны, за исключением нихрома и MuMetal, содержащих железо и никель.

В: Можно ли печатать никелевые сплавы в 3D?

О: Да, марки инконеля и хастеллоя обладают превосходными свойствами, но требуют оптимизированных параметров для лазерного плавления/спекания.

узнать больше о процессах 3D-печати

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

Метрика	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.

Мнения экспертов

• 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
• Устойчивость:
• 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