Nikel Bazlı Tozlar

Nikel bazlı tozlar nikel veya nikel alaşımlarından yapılan ve eklemeli imalat, yüzey kaplama, kaynak ve daha fazlası gibi çeşitli uygulamalarda kullanılan tozları ifade eder. Bu makale nikel bazlı tozlar, bileşimleri ve özellikleri, uygulamaları, teknik özellikleri, fiyatları, karşılaştırmaları ve SSS'leri hakkında genel bir bakış sunmaktadır.

Genel Bakış . nikel bazlı tozlar

Nikel bazlı tozlar, krom, molibden, tungsten ve diğerleri gibi alaşım elementleri ile birlikte esas olarak nikelden oluşan metalik tozlardır. Bu tozları yüksek performanslı uygulamalar için uygun kılan temel özellikler şunlardır:

• Yüksek sıcaklıklarda yüksek mukavemet ve sertlik
• Mükemmel korozyon ve oksidasyon direnci
• İyi aşınma direnci
• Yüksek termal ve elektriksel iletkenlik
• Düşük termal genleşme katsayısı

Bu tozlar çeşitli boyut ve morfolojilerde gaz veya su atomizasyonu, elektroliz, karbonil ayrışması vb. işlemlerle üretilebilir. Kullanılan yaygın nikel alaşımları Inconel, Monel, Hastelloy, Nichrome vb.

nikel bazlı tozlar Kompozisyon

Nikel bazlı tozlar diğer alaşım elementleri ile birlikte ana element olarak nikel içerir. Tipik bileşimler şunlardır:

Alaşım	Nikel (%)	Diğer Unsurlar
Nikel	99%+	–
Inconel	72% Ni, 14-17% Cr	Demir, niyobyum, bakır, alüminyum
Monel	63-70% Ni, 27-34% Cu	Demir, manganez, silikon, karbon
Nikrom	80% Ni, 20% Cr	Demir
Hastelloy	42-62% Ni	Krom, molibden, tungsten

Nikel ve alaşımların oranı mukavemet, korozyon direnci, oksidasyon direnci vb. gibi temel özellikleri belirler.

nikel bazlı tozlar Özellikler

Nikel alaşım tozları, nikele kıyasla olağanüstü özellikler sunar ve bu da onları zorlu ortamlar için uygun hale getirir:

Mülkiyet	Özellikler
Yüksek sıcaklık dayanımı	1000°C'nin üzerinde mukavemetini korur ve sürünme deformasyonuna karşı direnç gösterir
Korozyon direnci	Asitlere, alkalilere vb. dayanıklı koruyucu oksit tabakası oluşturur.
Oksidasyon direnci	Havada ~1100°C'ye kadar yavaş oksidasyon hızı
Aşınma direnci	Erozyona, aşınmaya ve aşınmaya karşı çelikten daha dayanıklıdır
Termal iletkenlik	Paslanmaz çeliklerden daha yüksek, Inconel 625 için ~20 W/m.K
Elektriksel direnç	Çeşitli alaşımlar ısıtma elemanları için yüksek dirence sahiptir
Termal genleşme katsayısı	Düşük CTE termal şok direnci sağlar

Türleri nikel bazlı tozların

Nikel tozları, çeşitli biriktirme yöntemlerine uygun farklı tiplerde mevcuttur:

Tip	Yaygın Alaşımlar	Boyut Aralığı	** Morfoloji**
Gaz Atomize	Inconel 625, 718; Monel, Hastelloy	5 - 150 μm	Yuvarlak, küresel
Atomize Su	Inconel 625, 718; 316L, 304L	10 - 300 μm	Pürüzlü, düzensiz
Elektrolitik	Nikel, Monel, Nikrom	1 - 150 μm	Dendritik, kristalin
Karbonil	Nikel	0,5 - 12 μm	Pullar, cipsler

• Gaz ve su atomizasyonu daha iyi paketleme yoğunluğu ve akışkanlık sağlar
• Elektrolitik, gözenekliliğe neden olan daha yüksek oksijen içeriğine sahiptir
• Karbonil nikel tozu yüksek saflığa sahiptir (>99% Ni)

nikel bazlı tozlar Uygulamalar

Nikel alaşım tozlarının başlıca uygulama alanları şunlardır:

Endüstri	Uygulamalar
Katmanlı Üretim	Havacılık ve uzay bileşenleri, türbin kanatları, roket motorları
Kaynak	Türbinlerin, aletlerin, kalıpların onarımı; inconel, hastelloy birleştirilmesi
Yüzey Kaplama	Korozyon koruması, aşınma direnci, kaplama kaplamaları
Elektronik	Dirençler, ısıtma elemanları, iletkenler
Elmas aletler	Kesme, delme, taşlama için yapıştırma elmas kumları
Mıknatıslar	Manyetik özelliklerin iyileştirilmesi
Aküler	Ni-Cd, Ni-MH pillerdeki nikel elektrotlar

Yüksek mukavemet ve korozyon direnci gibi benzersiz özellikler, nikel tozlarının kritik uygulamaları mümkün kılmasını sağlar.

nikel bazlı tozlar Teknik Özellikler

Nikel alaşım tozları çeşitli boyutlarda, morfolojilerde mevcuttur ve güvenilir performans için bileşim, saflık ve tutarlılık özelliklerini karşılamalıdır.

Parametre	Aralık / Dereceler
Parçacık boyutu	5 μm ila 300 μm
Parçacık şekli	Küresel, düzensiz, pullar
Görünür yoğunluk	2 - 5 g/cc
Musluk yoğunluğu	4 - 7 g/cc
Akış hızı	15 - 25 sn/50g
Saflık	98,5% ila 99,9%
Oksijen içeriği	<0,5%
Hidrojen kaybı	<0,1%

ASTM International gibi standart kuruluşları, nikel tozları için test yöntemleri ve eşik değerlerine ilişkin spesifikasyonlar sağlar:

• ASTM B162: Nikel Levha, Sac, Şerit ve Haddelenmiş Çubuk Standardı
• ASTM B283: Gaz Atomize Nikel Tozu ve Toz Metalurjisi Ürünleri
• ISO 4499-4: Metalik tozlar - Sıcak ekstraksiyon ile oksijen ve azot içeriklerinin tayini

nikel bazlı tozlar Tedarikçiler ve Fiyatlandırma

Nikel ve nikel alaşım tozlarının önde gelen küresel tedarikçilerinden bazıları şunlardır:

Şirket	Markalar	Alaşımlar	Fiyat Aralığı
Hoganas	Nicopowder®	Nikel, karbonil nikel	$50 - $100 kg başına
Sandvik Osprey	Nifco®	Nikel, bakır nikel, nikel demir	$75 - $250 kg başına
Marangoz Teknolojisi	Cartech®	625, 718, 690, Monel, Hastelloy	$100 - $500 kg başına
AMETEK	Ultra ince nikel	Karbonil nikel	$80 - $120 kg başına

Fiyatlandırma aşağıdakilere göre değişir:

• Alaşım sınıfı: Inconel 718 > Inconel 625 > Nikel > Monel
• Parçacık boyutu: Nano toz > Mikro toz
• Saflık seviyeleri: 99,9% Nikel > 98% Nikel
• Miktar ve toplu indirimler

Karşılaştırmalar

Parametreler	Gaz Atomize	Atomize Su	Elektrolitik
Maliyet	Yüksek	Düşük	Orta
Saflık	Yüksek - 99%+	Orta - 98-99%	Düşük - 90-98%
Oksijen Toplama	Düşük	Yüksek	Yüksek
Parçacık Şekli	Yuvarlatılmış	Jagged	Dendritik
Akışkanlık	Mükemmel	Orta düzeyde	Zayıf
Görünür Yoğunluk	Yüksek	Orta	Düşük
Uygulamalar	AM, kaplamalar	Kaynak, yüzey kaplamaları	Isıtma elemanları, elektronikler

Üretim sürecindeki temel farklılıklar maliyet, kalite ve performansta ödünleşimlere yol açmaktadır.

Avantajlar . nikel bazlı tozlar

Nikel alaşımlı tozlar diğer malzemelere göre benzersiz avantajlar sağlar:

• 1000°C'yi aşan yüksek sıcaklıklara dayanıklı
• Asidik veya alkali ortamlarda korozyona karşı dayanıklıdır
• Karmaşık geometrilerin eklemeli üretimini mümkün kılar
• Elmas aletler için mükemmel yapışma gücü sağlar
• Tıbbi implantlar için biyouyumludur
• Kontrollü genleşme özelliklerine sahip
• Toz metalürjisinde geri dönüştürülebilir ve yeniden kullanılabilir

Sınırlamalar

Bu tozlarla ilgili bazı dezavantajlar şunlardır:

• Demir veya bakır tozlarına kıyasla pahalı
• Taşıma sırasında oksijen kontaminasyonuna karşı hassas
• Aşırı ısınma durumunda yüzey çatlakları oluşma eğilimi
• Soğuk sıkıştırma ve sinterleme ile işlenmesi zor
• Termal püskürtme sırasında kontrollü atmosferler gerektirir
• Bakıra kıyasla daha düşük elektrik ve ısı iletkenliği

Sınırlamaları en aza indirmek için uygun toz taşıma, depolama ve işleme yöntemleri kullanılmalıdır.

SSS

S: Nikel tozları tehlikeli midir?

C: Uzun süre solunması solunum hassaslaşmasına neden olabilir. Kullanım sırasında maske ve eldiven gibi uygun KKD'ler giyilmelidir.

S: Nikel tozlarının raf ömrü ne kadardır?

C: İnert atmosfer altında kapalı kaplarda saklanırsa, raf ömrü 5 yılı aşabilir. Oksijen ve nem emilimi zamanla kaliteyi düşürür.

S: Termal püskürtme için en iyi partikül boyutu nedir?

C: 20-45 μm daha iyi yoğunluk ve bağlanma gücü sunar. Daha ince tozlar daha düşük biriktirme verimliliğine sahiptir.

S: Bunlar manyetik mi yoksa manyetik değil mi?

C: Saf nikel hafif manyetiktir. Demir ve nikel içeren Nikrom ve MuMetal hariç çoğu nikel alaşımı manyetik değildir.

S: Nikel alaşımları 3D yazdırılabilir mi?

C: Evet, Inconel ve Hastelloy kaliteleri mükemmel özellikler sunar ancak lazer eritme/sinterleme için optimize edilmiş parametreler gerektirir.

daha fazla 3D baskı süreci öğrenin

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

Metrik	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.

Uzman Görüşleri

• 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
• Sürdürülebilirlik:
• 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