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