Poudre de nickel carbonique est une poudre fine et uniforme obtenue par décomposition du gaz de nickel carbonyle. Grâce à sa grande pureté, à la forme sphérique de ses particules et à sa bonne fluidité, la poudre de nickel carbonyle est devenue une matière première importante dans les domaines de l'électronique, de l'impression 3D métallique, du magnétisme, du brasage, etc.
Aperçu de la poudre de carbonyle et de nickel
La poudre de nickel carbonique, souvent abrégée en CNP, est composée presque entièrement de nickel élémentaire. Ses principales propriétés et caractéristiques sont les suivantes
Tableau 1 : Aperçu de la poudre de carbonyle et de nickel
| Propriétés | Détails |
|---|---|
| Composition | 99%+ nickel |
| Forme des particules | Très sphérique |
| Taille des particules | 0,5 - 12 microns |
| Densité apparente | 2-4 g/cm3 |
| Densité du robinet | 3-6 g/cm3 |
| La pureté | 99,8%+ nickel |
| Caractéristiques du débit | Libre circulation |
Le processus de production à base de gaz permet un contrôle très précis de la distribution de la taille des particules, ce qui garantit que la poudre s'écoule en douceur pour la manipulation industrielle. L'absence de vides internes confère au nickel carbonyle des densités supérieures à celles des autres poudres de nickel métal.
La combinaison d'une grande pureté, d'une morphologie sphérique, d'une bonne fluidité et d'une bonne stabilité rend le nickel carbonyle polyvalent et utilisable dans tous les secteurs de la fabrication, notamment :
Tableau 2 : Principales applications de la poudre de carbonyle et de nickel
| L'industrie | Applications |
|---|---|
| Électronique | Pâtes conductrices, revêtements, soudures, circuits |
| Impression 3D de métaux | Impression par jet de liant, fusion laser sur lit de poudre |
| Matériaux magnétiques | Noyaux, blindage |
| Brasage et soudage | Matériau de remplissage |
| Projection thermique | Fils, revêtements, protection contre la corrosion |
| Piles | Matériau d'électrode, mousses |
Ensuite, nous explorerons le processus de production de la poudre de nickel carbonyle et la manière dont elle permet d'obtenir des qualités matérielles uniques.
Comment la Poudre de nickel carbonique Fabriqué ?
Le nickel carbonique est fabriqué par décomposition chimique du gaz de nickel carbonique. Le processus de production spécialisé permet un contrôle précis des caractéristiques de la poudre.
Il y a cinq étapes clés :
Tableau 3 : Principales étapes de la production de poudres de carbonyle et de nickel
| Étape | Description |
|---|---|
| 1. Génération | Le gaz carbonyle de nickel est généré par l'exposition du nickel au monoxyde de carbone à 50-100°C sous pression. |
| 2. Décomposition | Le gaz instable de nickel carbonyle est décomposé thermiquement à 180-220°C en poudre de nickel pur et en monoxyde de carbone. |
| 3. Collecte | La poudre de nickel ultrafine est recueillie et séparée des gaz. |
| 4. Fraisage | Réduction de la taille par broyage à jet ou broyage à billes (en option) |
| 5. Classification | Les poudres sont classées par taille de particules pour différentes applications. |
Le contrôle de la cinétique du processus et de la vitesse des gaz permet de produire des particules de poudre de nickel très uniformes et sphériques.
La section suivante traite de la composition unique et des propriétés morphologiques que permet le processus de carbonylation.
Composition et propriétés du nickel carbonique
Le procédé de carbonylation pour la fabrication de poudre de nickel permet d'obtenir à la fois une grande pureté et d'excellentes caractéristiques de particules.
Tableau 4 : Composition et propriétés des matériaux
| Paramètres | Détails |
|---|---|
| Teneur en nickel | Jusqu'à 99,9% |
| Impuretés principales | Carbone, oxygène, azote |
| Forme des particules | Très sphérique |
| Distribution de la taille des particules | Contrôlable, différentes qualités |
| Densité apparente | 2 - 4 g/cm3 |
| Densité du robinet | 3 - 6 g/cm3 |
| Surface spécifique | 0,3 - 10 m2/g |
| Teneur en oxyde | Très faible, <0,5% |
| Absorption d'hydrogène | Minime |
L'absence de vides internes confère à la poudre de nickel carbonyle une densité supérieure à celle des autres poudres de nickel métal. Cela améliore l'efficacité de l'emballage dans des applications telles que l'impression 3D.
En évitant l'exposition à l'hydrogène gazeux pendant la production, le nickel carbonyle résiste à la fragilisation et au stockage de l'hydrogène par rapport au nickel électrolytique. Cela améliore la stabilité dans les applications de batteries.
Dans l'ensemble, la méthode de synthèse contrôlée en phase gazeuse crée une poudre de nickel sphéroïdale très pure qui se prête à des applications avancées.
Nous passerons ensuite en revue les options disponibles en matière de taille des particules.
Grades granulométriques pour les poudres de nickel carbonyle
L'un des avantages du processus de carbonylation est la possibilité de régler la distribution de la taille des particules en contrôlant les paramètres du processus. La poudre de nickel carbonyle est disponible dans le commerce dans différentes gammes de taille :
Tableau 5 : Granulométrie du nickel carbonique
| Grade | Taille des particules (microns) |
|---|---|
| Type 287 | Submicronique, 0,6-0,8 μm |
| Type 123 | Distribution de 0,5 à 3 μm |
| Type 255 | Distribution de 3 à 7 μm |
| Type 287 | 7-12 μm distribution |
La plus petite qualité (0,5 micron) convient aux encres et aux pâtes conductrices. Les qualités supérieures, plus de 5 microns, conviennent mieux aux procédés d'impression sur lit de poudre.
En classifiant par air la poudre de départ, les fabricants peuvent fournir des distributions de particules personnalisées optimisées pour une application donnée.
Nous allons maintenant comparer la poudre de nickel carbonique à d'autres poudres de nickel métal.
Comparaison entre le nickel carbonyle et les autres poudres de nickel
Le nickel carbonique présente de nets avantages par rapport à d'autres formes de poudre de nickel lorsque la pureté et la morphologie des particules sont essentielles.
Tableau 6 : Poudre de nickel carbonique vs. alternatives
| Paramètres | Nickel carbonique | Nickel électrolytique | Fer carbonique |
|---|---|---|---|
| La pureté | 99.8%+ | 99.7% | 99% |
| Forme des particules | Très sphérique | Irrégulier, hérissé | Sphérique |
| Contrôle de la taille des particules | Excellent | Modéré | Excellent |
| Absorption d'hydrogène | Très faible | Haut | Faible |
| Coût | Haut | Faible | Faible |
Le nickel électrolytique obtenu par électrodéposition aqueuse contient davantage d'impuretés, tandis que le fer carbonique n'a pas les propriétés fonctionnelles du nickel.
Le nickel carbonyle atteint un équilibre optimal, ce qui justifie son utilisation pour les pâtes conductrices, l'impression 3D, le brasage et d'autres applications de niche où la qualité l'emporte sur le coût.
Nous examinerons ensuite les normes et les spécifications régissant la production de poudre de nickel carbonyle.
Normes et spécifications
Plusieurs organismes de normalisation ont établi des spécifications pour la poudre de nickel carbonyle, ce qui en garantit la qualité :
Tableau 7 : Normes clés pour les Poudre de nickel carbonique
| Standard | Description |
|---|---|
| ASTM B831 | Spécification standard pour la poudre de nickel de haute pureté |
| ISO 4491 | Poudres métalliques - Détermination de la teneur en oxygène par des méthodes de réduction |
| ISO 4490 | Poudres métalliques - Détermination de la teneur en hydrogène |
| ISO 4494 | Poudres métalliques - Détermination de la teneur en soufre |
Ces normes testent la composition des poudres, les niveaux d'impureté, la distribution de la taille des particules, la densité et les propriétés de manipulation pertinentes pour les applications industrielles.
L'application de protocoles d'essai normalisés permet aux acheteurs de comparer la qualité des différents fournisseurs.
Nous mettrons ensuite l'accent sur quelques fournisseurs mondiaux de premier plan.
Principaux fournisseurs de poudre de nickel carbonique
Plus d'une douzaine de producteurs commerciaux fabriquent de la poudre de nickel carbonyle dans le monde. Parmi les principaux fournisseurs, on peut citer
Tableau 8 : Principaux fournisseurs de poudre de carbonyle et de nickel
| Entreprise | Localisation |
|---|---|
| Vale Canada Limited | Canada |
| Jilin Jien Nickel Industry Co. Ltd. | Chine |
| Beijing Xingrongyuan Technology Co, Ltd. | Chine |
| Jien International Corporation | États-Unis |
| Produits spéciaux INCO | Royaume-Uni |
Vale Canada est un producteur bien connu. Jilin Jien et Jien International se concentrent spécifiquement sur les poudres de nickel et de cuivre carbonylées en provenance de Chine et des États-Unis.
Les prix varient considérablement, allant de $5 par livre pour les achats en vrac à $50 par livre pour les qualités de très haute pureté.
Les technologies de placage et les entreprises de batteries négocient souvent directement avec les fabricants de poudres des contrats d'approvisionnement à prix réduit.
Nous allons maintenant examiner les avantages et les inconvénients de l'utilisation de la poudre de nickel carbonique.
Avantages et limites du nickel carbonique
Comme tout matériau spécialisé, le nickel carbonyle présente des avantages uniques, mais aussi des inconvénients en termes de coût et de traitement.
Tableau 9 : Avantages et inconvénients de la poudre de nickel carbonique
| Avantages | Inconvénients |
|---|---|
| Très grande pureté | Relativement cher |
| Morphologie sphérique | Une production mondiale limitée |
| Excellentes caractéristiques d'écoulement | Nécessite des soins de manutention |
| Plus stable chimiquement | Un défi pour l'alliage |
| Distribution personnalisée des particules |
Le coût est le principal inconvénient, en particulier pour les petits acheteurs qui ne disposent pas d'un pouvoir d'achat important. Cependant, le nickel carbonyle permet d'obtenir des performances qui ne sont pas possibles avec des alternatives moins chères.
Pour les applications critiques dans les composants aérospatiaux, les implants médicaux ou les électrodes de batteries, où la qualité prime sur le prix, le nickel carbonyle est souvent le premier choix.
L'intérêt pour le nickel carbonyle continue de croître - la section suivante explore les tendances émergentes dans les industries qui développent de nouvelles utilisations pour cette poudre ultra-pure.
Tendances actuelles et perspectives d'avenir
Plusieurs tendances clés renforcent le profil des poudres de nickel carbonyle pour permettre la mise en œuvre de nouvelles technologies :
Adoption croissante de l'impression 3D
La fusion par jet de liant et par lit de poudre laser s'appuie sur des poudres sphériques pour obtenir une densité d'emballage élevée et un flux régulier. L'excellente morphologie du nickel carbonique en fait un matériau idéal pour l'expansion de l'impression 3D de métaux.
Faire progresser l'infrastructure 5G
Les smartphones et les réseaux 5G utilisent davantage d'antennes et de capteurs utilisant des pâtes et des soudures conductrices au nickel. Cela stimule la demande de poudres ultrafines de nickel carbonyle.
Innovations en matière de batteries pour véhicules électriques
Le nickel métallique pur est utilisé dans les électrodes des batteries et les collecteurs de courant pour augmenter la densité de puissance et les taux de charge. Cela permet de tirer parti de la pureté du nickel carbonique et de sa résistance à l'hydrogène.
Croissance de la microélectronique
Les composants de semi-conducteurs de plus en plus petits nécessitent des poudres métalliques plus petites et plus pures pour les circuits imprimés et les films adhésifs conducteurs. L'utilisation du nickel carbonyle submicronique augmente.
Utilisation croissante des condensateurs céramiques multicouches
Les MLCC dans l'électronique nécessitent des couches métalliques de nickel, qui sont fabriquées par sérigraphie de pâtes de nickel carbonyle et par cuisson.
Examinons les tendances de l'industrie et les perspectives d'avenir du nickel carbonique dans chaque domaine d'application.
Poudre de nickel carbonique pour l'impression 3D
L'impression 3D par jet de liant permet d'imprimer du nickel carbonyle sans le fondre, en conservant sa pureté et ses propriétés. Cela permet d'imprimer des pièces en acier inoxydable nickel 201 à faible coût.
La fusion laser sur lit de poudre utilise également de la poudre de nickel carbonyle avec un taux d'absorption élevé pendant le frittage/fusion. Cela permet d'imprimer des superalliages de nickel personnalisés.
Tableau 10 : Poudre de nickel carbonique pour l'impression 3D
| Processus | Avantages | Tendances |
|---|---|---|
| Jets de liant | Point de fusion bas, bonne compatibilité avec les liants | Adoption pour le prototypage de l'acier inoxydable |
| Fusion laser sur lit de poudre | Excellente absorption et densification | Développement de matériaux pour l'aérospatiale |
Avec une demande d'impression 3D de métaux qui devrait atteindre $15 milliards d'euros d'ici 2030, les poudres de nickel carbonyle joueront un rôle essentiel pour les startups et les fabricants industriels.
Pâtes de carbonyle-nickel pour l'électronique avancée
Les poudres micron et submicroniques de nickel carbonyle discernent les petites pièces électroniques légères nécessitant des circuits imprimés et des connexions ultrafins.
Tableau 11 : Carbonyl Nickel pour l'électronique imprimée
| Application | Avantages | Tendances |
|---|---|---|
| Encres/pâtes conductrices | Conductivité élevée, stabilité | Croissance des produits portables et des capteurs |
| Blindage EMI | Excellente atténuation | Expansion avec 5G, EVs, LEDs |
| Antennes imprimées | Réponse en haute fréquence | Fréquences plus élevées, miniaturisation |
Le développement est très actif, avec la création de nouvelles encres fonctionnelles à base de nickel carbonyle pour l'électronique hybride flexible.
Le nickel carbonique dans les innovations en matière de batteries pour véhicules électriques
Le nickel est essentiel pour la chimie de la cathode de la plupart des batteries lithium-ion. Le carbonyl nickel permet d'obtenir des densités d'énergie plus élevées, car les VE exigent une plus grande autonomie.
Tableau 12 : Nickel carbonique pour les batteries de véhicules électriques
| Composant | Avantages | Tendances |
|---|---|---|
| Cathodes | Cyclisme stable | Transition vers des cathodes à teneur plus élevée en nickel, telles que NCA, NMC |
| Anodes | La nanostructuration augmente la puissance | Exploration des anodes en lithium métal |
| Collecteurs actuels | Conductivité résistante à la corrosion | Passage du cuivre au nickel |
Le nickel métallique plus pur issu de la poudre de carbonyle améliore la capacité de stockage, la vitesse de charge et la durée de vie des batteries, ce qui favorise l'adoption des véhicules électriques par le grand public.
Les ventes mondiales de véhicules électriques augmentant de manière exponentielle au cours de cette décennie, la demande de matériaux avancés pour les batteries, tels que le nickel carbonique, est en pleine expansion.
Utilisation des surtensions dans les composants MLCC
Les condensateurs céramiques multicouches utilisent des électrodes de nickel imprimées, empilées en couches, puis co-cuites pour former de minuscules composants de grande capacité, essentiels à l'électronique.
Tableau 13 : Nickel carbonique pour les MLCC
| Fonction | Avantages | Tendances |
|---|---|---|
| Impression des électrodes | Conductivité élevée à l'échelle du micron | La miniaturisation exige des impressions plus fines |
| Co-combustion en couches superposées | Excellente stabilité à haute température | Nombre de couches plus élevé augmentant la capacité |
| Mettre fin à un contrat | Nickel haute pureté soudable | Montage en surface需求上升 |
La demande croissante de MLCC, l'un des composants les plus fabriqués au monde, entraîne une augmentation de la consommation de poudre de nickel carbonique.
Résumé de la Poudre de nickel carbonique
En résumé, la poudre de nickel carbonyle constitue une matière première de nickel sphérique ultra-pure, essentielle pour les applications de pointe dans tous les secteurs :
Électronique: Encres conductrices, blindage EMI, circuits imprimés à pas fin, MLCC Fabrication additive : Impression par jet de liant, fusion laser sur lit de poudre Automobile : Câbles, connecteurs, batteries, capteurs Aérospatiale : Composants en superalliage, revêtements thermiques
Grâce à un excellent contrôle de la taille des particules et des caractéristiques des poudres, le nickel carbonique permet de mettre au point des technologies émergentes et des produits plus performants dans tous les secteurs.
Bien que relativement coûteux, sa pureté inégalée justifie son utilisation dans des applications où la qualité l'emporte sur le coût.
Avec l'accélération de l'adoption commerciale, des VE à l'infrastructure 5G, la demande mondiale de poudre de nickel carbonyle a de solides perspectives de croissance au cours de cette décennie, tant pour les utilisations anciennes que pour les nouvelles.
FAQ
Voici les réponses aux questions les plus fréquemment posées sur la poudre de nickel carbonyle :
Q : Quels sont les principaux avantages de la poudre de nickel carbonyle ?
A : Très grande pureté, forme très sphérique des particules, distribution granulométrique personnalisable, bon écoulement de la poudre et bonne densité d'emballage, faibles niveaux d'absorption d'hydrogène.
Q : Quelles sont les industries qui utilisent la poudre de nickel carbonique ?
R : Les principaux utilisateurs sont l'électronique, l'impression 3D, les batteries/le stockage d'énergie, les condensateurs céramiques multicouches, les plaquettes de frein, les aimants, le soudage, la pulvérisation thermique.
Q : Quel est le prix habituel d'une livre de poudre de nickel carbonyle ?
R : Les prix de base commencent à environ $5 par livre pour les achats en vrac de poudre de qualité industrielle. Les qualités spéciales avec des particules plus fines ou une pureté plus élevée vont de $10 à $50+ par livre.
Q : La poudre de nickel carbonique nécessite-t-elle une manipulation ou un stockage particulier ?
R : L'idéal est de recouvrir le produit d'un gaz inerte pour éviter l'oxydation. En raison de l'explosivité potentielle des poussières, évitez les sources d'inflammation dans les zones de stockage et les équipements. Suivez les protocoles de sécurité pour les risques respiratoires, d'explosion et de manipulation des poudres.
Q : Quelles sont les applications courantes de la poudre ultrafine de nickel carbonyle submicronique ?
R : Les qualités submicroniques inférieures à 1 micron sont utilisées dans les encres et les pâtes conductrices pour l'électronique imprimée, les circuits imprimés, les condensateurs, le blindage EMI, etc. La poudre fine et uniforme permet la résolution des caractéristiques à l'échelle microscopique.
Q : Est-il possible d'allier la poudre de nickel carbonyle ?
R : L'alliage par les techniques standard de métallurgie des poudres peut être difficile à réaliser en raison de la forte affinité avec l'oxygène. Des atmosphères et des températures réductrices spéciales peuvent être nécessaires. Il est possible de produire des mélanges d'éléments adaptés à la formation d'alliages pendant le frittage.
