Nickelbaserade pulver

Nickelbaserade pulver avser pulver tillverkade av nickel eller nickellegeringar som används i olika tillämpningar som additiv tillverkning, ytbeläggning, svetsning med mera. Den här artikeln ger en översikt över nickelbaserade pulver, deras sammansättning och egenskaper, tillämpningar, specifikationer, priser, jämförelser och vanliga frågor.

Översikt av nickelbaserade pulver

Nickelbaserade pulver är metallpulver som huvudsakligen består av nickel tillsammans med legeringselement som krom, molybden, volfram och andra. Viktiga egenskaper som gör dessa pulver lämpliga för högpresterande applikationer är:

• Hög hållfasthet och hårdhet vid förhöjda temperaturer
• Utmärkt korrosions- och oxidationsbeständighet
• God slitstyrka
• Hög termisk och elektrisk ledningsförmåga
• Låg värmeutvidgningskoefficient

Pulvren kan framställas genom processer som gas- eller vattenatomisering, elektrolys, karbonylnedbrytning etc. i olika storlekar och morfologier. Vanliga nickellegeringar som används är Inconel, Monel, Hastelloy, Nichrome etc.

nickelbaserade pulver Sammansättning

Nickelbaserade pulver innehåller nickel som huvudelement tillsammans med andra legeringselement. Typiska sammansättningar är:

Legering	Nickel (%)	Övriga element
Nickel	99%+	–
Inconel	72% Ni, 14-17% Cr	Järn, niob, koppar, aluminium
Monel	63-70% Ni, 27-34% Cu	Järn, mangan, kisel, kol
Nichrome	80% Ni, 20% Cr	Järn
Hastelloy	42-62% Ni	Krom, molybden, volfram

Förhållandet mellan nickel och legeringar avgör de viktigaste egenskaperna som styrka, korrosionsbeständighet, oxidationsbeständighet etc.

nickelbaserade pulver Fastigheter

Pulver av nickellegeringar har exceptionella egenskaper jämfört med nickel, vilket gör dem lämpliga för tuffa miljöer:

Fastighet	Egenskaper
Hållfasthet vid höga temperaturer	Bibehåller styrka och motstår krypdeformation vid över 1000°C
Korrosionsbeständighet	Bildar ett skyddande oxidskikt, motståndskraftigt mot syror, alkalier etc.
Oxideringsbeständighet	Långsam oxidationshastighet i luft upp till ~1100°C
Slitstyrka	Motstår erosion, nötning och gnissling bättre än stål
Termisk ledningsförmåga	Högre än rostfritt stål, ~20 W/m.K för Inconel 625
Elektrisk resistivitet	En rad legeringar har hög resistivitet för värmeelement
Koefficient för termisk expansion	Låg CTE ger motståndskraft mot termisk chock

Typer av nickelbaserade pulver

Nickelpulver finns i olika typer som lämpar sig för olika deponeringsmetoder:

Typ	Vanliga legeringar	Storleksintervall	** Morfologi**
Gas Atomiserad	Inconel 625, 718; Monel, Hastelloy	5 - 150 μm	Rundad, sfärisk
Vatten atomiserat	Inconel 625, 718; 316L, 304L	10 - 300 μm	Skakig, oregelbunden
Elektrolytisk	Nickel, Monel, Nichrome	1 - 150 μm	Dendritisk, kristallin
Karbonyl	Nickel	0,5 - 12 μm	Flingor, chips

• Gas- och vattenatomisering ger bättre packningstäthet och flytbarhet
• Elektrolytisk har högre syrehalt vilket orsakar porositet
• Karbonylnickelpulver har hög renhet (> 99% Ni)

nickelbaserade pulver Tillämpningar

Viktiga användningsområden för pulver av nickellegeringar är bl.a:

Industri	Tillämpningar
Additiv tillverkning	Komponenter till flyg- och rymdindustrin, turbinblad, raketmotorer
Svetsning	Reparation av turbiner, verktyg, formar; sammanfogning av inconel, hastelloy
Ytbeläggning	Korrosionsskydd, slitstyrka, överlagringsbeläggningar
Elektronik	Resistorer, värmeelement, ledare
Diamantverktyg	Bindande diamantkorn för kapning, borrning och slipning
Magneter	Förbättring av magnetiska egenskaper
Batterier	Nickelelektroder i Ni-Cd- och Ni-MH-batterier

Unika egenskaper som hög hållfasthet och korrosionsbeständighet gör att nickelpulver kan användas i kritiska applikationer.

nickelbaserade pulver Specifikationer

Pulver av nickellegeringar finns i olika storlekar och morfologier och måste uppfylla specifikationerna för sammansättning, renhet och konsistens för att ge tillförlitlig prestanda.

Parameter	Område/Grader
Partikelstorlek	5 μm till 300 μm
Partikelns form	Sfärisk, oregelbunden, flingor
Skenbar densitet	2 - 5 g/cc
Tappdensitet	4 - 7 g/cc
Flödeshastighet	15 - 25 s/50g
Renhet	98,5% till 99,9%
Syrehalt	<0,5%
Väteförlust	<0,1%

Standardiseringsorganisationer som ASTM International tillhandahåller specifikationer för testmetoder och gränsvärden för nickelpulver:

• ASTM B162: Standard för nickelplåt, plåt, band och valsad stång
• ASTM B283: Gasatomiserat nickelpulver och pulvermetallurgiska produkter
• ISO 4499-4: Metallpulver - Bestämning av syre- och kväveinnehåll genom het extraktion

nickelbaserade pulver Leverantörer och prissättning

Några ledande globala leverantörer av nickel- och nickellegeringspulver är:

Företag	Varumärken	Legeringar	Prisintervall
Hoganas	Nikopulver®.	Nickel, karbonylnickel	$50 - $100 per kg
Sandvik Osprey	Nifco	Nickel, koppar nickel, nickel järn	$75 - $250 per kg
Snickeriteknik	Cartech®.	625, 718, 690,Monel, Hastelloy	$100 - $500 per kg
AMETEK	Ultrafint nickel	Karbonylnickel	$80 - $120 per kg

Prissättningen varierar beroende på:

• Legeringsklass: Inconel 718 > Inconel 625 > Nickel > Monel
• Partikelstorlek: Nanopulver > Mikropulver
• Renhetsgrader: 99,9% Nickel > 98% Nickel
• Kvantitets- och mängdrabatter

Jämförelser

Parametrar	Gas Atomiserad	Vatten atomiserat	Elektrolytisk
Kostnad	Hög	Låg	Medium
Renhet	Hög - 99%+	Medium - 98-99%	Låg - 90-98%
Syrepickup	Låg	Hög	Hög
Partikelform	Avrundad	Taggig	Dendritisk
Flytbarhet	Utmärkt	Måttlig	Dålig
Skenbar densitet	Hög	Medium	Låg
Tillämpningar	AM, beläggningar	Svetsning, ytbeläggning	Värmeelement, elektronik

Viktiga skillnader i produktionsprocessen leder till kompromisser när det gäller kostnader, kvalitet och prestanda.

Fördelar av nickelbaserade pulver

Pulver av nickellegeringar ger unika fördelar jämfört med andra material:

• Tål höga temperaturer över 1000°C
• Motstår korrosion i sura eller alkaliska miljöer
• Möjliggör additiv tillverkning av komplexa geometrier
• Ger utmärkt bindningsstyrka för diamantverktyg
• Är biokompatibla för medicinska implantat
• Har kontrollerade expansionsegenskaper
• Kan återvinnas och återanvändas i pulvermetallurgi

Begränsningar

Några nackdelar förknippade med dessa pulver är:

• Dyrt jämfört med järn- eller kopparpulver
• Känslig för syreförorening under hantering
• Riskerar att utveckla ytsprickor vid överhettning
• Svårt att bearbeta genom kallkomprimering och sintring
• Krav på kontrollerade atmosfärer vid termisk sprutning
• Lägre elektrisk och termisk ledningsförmåga jämfört med koppar

Korrekta metoder för hantering, lagring och bearbetning av pulver måste användas för att minimera begränsningarna.

Vanliga frågor

F: Är nickelpulver farligt?

A: Inandning under långa perioder kan orsaka sensibilisering av andningsvägarna. Korrekt personlig skyddsutrustning som masker och handskar ska användas vid hantering.

F: Hur lång är hållbarheten för nickelpulver?

A: Om den förvaras under inert atmosfär i förseglade behållare kan hållbarheten överstiga 5 år. Syre- och fuktabsorption försämrar kvaliteten över tid.

F: Vilken partikelstorlek är bäst för termisk sprutning?

A: 20-45 μm ger bättre densitet och bindningsstyrka. Finare pulver har lägre deponeringseffektivitet.

F: Är dessa magnetiska eller icke-magnetiska?

S: Rent nickel är svagt magnetiskt. De flesta nickellegeringar är icke-magnetiska utom Nichrome och MuMetal som innehåller järn och nickel.

F: Kan nickellegeringar 3D-printas?

S: Ja, Inconel- och Hastelloy-kvaliteter har utmärkta egenskaper men kräver optimerade parametrar för lasersmältning/sintring.

få veta mer om 3D-utskriftsprocesser

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

Metrisk	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.

Expertutlåtanden

• 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
• Hållbarhet:
• 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