Poudres à base de nickel Les poudres à base de nickel ou d'alliages de nickel sont utilisées dans diverses applications telles que la fabrication additive, le revêtement de surface, le soudage, etc. Cet article donne un aperçu des poudres à base de nickel, de leur composition et de leurs propriétés, de leurs applications, de leurs spécifications, de leurs prix, de leurs comparaisons et des questions fréquemment posées.
Vue d'ensemble de poudres à base de nickel
Les poudres à base de nickel sont des poudres métalliques composées principalement de nickel et d'éléments d'alliage tels que le chrome, le molybdène, le tungstène et d'autres. Les principales propriétés qui font que ces poudres conviennent à des applications de haute performance sont les suivantes :
- Résistance et dureté élevées à des températures élevées
- Excellente résistance à la corrosion et à l'oxydation
- Bonne résistance à l'usure
- Conductivité thermique et électrique élevée
- Faible coefficient de dilatation thermique
Ces poudres peuvent être produites par des procédés tels que l'atomisation de gaz ou d'eau, l'électrolyse, la décomposition du carbonyle, etc. en différentes tailles et morphologies. Les alliages de nickel couramment utilisés sont l'Inconel, le Monel, l'Hastelloy, le Nichrome, etc.
poudres à base de nickel Composition
Poudres à base de nickel contiennent du nickel comme élément principal ainsi que d'autres éléments d'alliage. Les compositions typiques sont les suivantes
| Alliage | Nickel (%) | Autres éléments |
|---|---|---|
| Nickel | 99%+ | – |
| Inconel | 72% Ni, 14-17% Cr | Fer, niobium, cuivre, aluminium |
| Monel | 63-70% Ni, 27-34% Cu | Fer, manganèse, silicium, carbone |
| Nichrome | 80% Ni, 20% Cr | Le fer |
| Hastelloy | 42-62% Ni | Chrome, molybdène, tungstène |
Le rapport entre le nickel et les alliages détermine les caractéristiques clés telles que la solidité, la résistance à la corrosion, la résistance à l'oxydation, etc.
poudres à base de nickel Propriétés
Les poudres d'alliage de nickel offrent des propriétés exceptionnelles par rapport au nickel, ce qui les rend adaptées aux environnements difficiles :
| Propriété | Caractéristiques |
|---|---|
| Résistance à haute température | Conserver la solidité et résister à la déformation par fluage à plus de 1000°C |
| Résistance à la corrosion | Forme une couche d'oxyde protectrice, résistante aux acides, aux alcalis, etc. |
| Résistance à l'oxydation | Taux d'oxydation lent dans l'air jusqu'à ~1100°C |
| Résistance à l'usure | Résiste mieux que l'acier à l'érosion, à l'abrasion et au grippage |
| Conductivité thermique | Plus élevé que les aciers inoxydables, ~20 W/m.K pour l'Inconel 625 |
| Résistivité électrique | Une gamme d'alliages présente une résistivité élevée pour les éléments chauffants |
| Coefficient de dilatation thermique | Le faible CTE offre une résistance aux chocs thermiques |
Les types de poudres à base de nickel
Les poudres de nickel sont disponibles en différents types adaptés à diverses méthodes de dépôt :
| Type | Alliages courants | Gamme de tailles | ** Morphologie** |
|---|---|---|---|
| Gaz Atomisé | Inconel 625, 718 ; Monel, Hastelloy | 5 – 150 μm | Arrondi, sphérique |
| Eau atomisée | Inconel 625, 718 ; 316L, 304L | 10 - 300 μm | irrégulière, dentelée |
| Électrolytique | Nickel, Monel, Nichrome | 1 – 150 μm | Dendritique, cristallin |
| Carbonyl | Nickel | 0,5 - 12 μm | Flocons, chips |
- L'atomisation du gaz et de l'eau permet d'améliorer la densité et la fluidité de l'emballage.
- Les produits électrolytiques ont une teneur en oxygène plus élevée, ce qui entraîne une porosité.
- La poudre de nickel carbonique est d'une grande pureté (>99% Ni).
poudres à base de nickel Applications
Les principaux domaines d'application des poudres d'alliage de nickel sont les suivants :
| L'industrie | Applications |
|---|---|
| Fabrication additive | Composants aérospatiaux, aubes de turbine, moteurs de fusée |
| Soudage | Réparation de turbines, d'outils, de moules ; assemblage d'inconel, d'hastelloy |
| Revêtement de surface | Protection contre la corrosion, résistance à l'usure, revêtements de surface |
| Électronique | Résistances, éléments chauffants, conducteurs |
| Outils diamantés | Collage de grains de diamant pour la coupe, le forage et le meulage |
| Aimants | Amélioration des propriétés magnétiques |
| Piles | Électrodes de nickel dans les piles Ni-Cd, Ni-MH |
Des propriétés uniques, telles qu'une grande solidité et une résistance à la corrosion, permettent aux poudres de nickel d'être utilisées dans des applications critiques.
poudres à base de nickel Spécifications
Les poudres d'alliage de nickel sont disponibles en différentes tailles et morphologies et doivent répondre à des spécifications de composition, de pureté et de consistance pour garantir des performances fiables.
| Paramètres | Gamme/Grades |
|---|---|
| Taille des particules | 5 μm à 300 μm |
| Forme des particules | Sphérique, irrégulier, en flocons |
| Densité apparente | 2 - 5 g/cc |
| Densité du robinet | 4 - 7 g/cc |
| Débit | 15 - 25 s/50g |
| La pureté | 98.5% à 99.9% |
| Teneur en oxygène | <0,5% |
| Perte d'hydrogène | <0,1% |
Des organismes de normalisation tels que ASTM International fournissent des spécifications sur les méthodes d'essai et les seuils pour les poudres de nickel :
- ASTM B162 : Norme pour les plaques, feuilles, bandes et barres laminées en nickel
- ASTM B283 : Poudre de nickel atomisée au gaz et produits de métallurgie des poudres
- ISO 4499-4 : Poudres métalliques - Détermination des teneurs en oxygène et en azote par extraction à chaud
poudres à base de nickel Fournisseurs et prix
Les principaux fournisseurs mondiaux de poudres de nickel et d'alliages de nickel sont les suivants :
| Entreprise | Marques | Alliages | Fourchette de prix |
|---|---|---|---|
| Hoganas | Poudre de nicotine | Nickel, nickel carbonique | $50 - $100 par kg |
| Sandvik Osprey | Nifco® | Nickel, cuivre nickel, nickel fer | $75 - $250 par kg |
| Technologie des charpentiers | Cartech | 625, 718, 690, Monel, Hastelloy | $100 - $500 par kg |
| AMETEK | Nickel ultrafin | Nickel carbonique | $80 - $120 par kg |
Les prix varient en fonction de :
- Nuance d'alliage : Inconel 718 > Inconel 625 > Nickel > Monel
- Taille des particules : Nano poudre > Micro poudre
- Niveaux de pureté : 99,9% Nickel > 98% Nickel
- Remises sur les quantités et sur les produits en vrac
Comparaisons
| Paramètres | Gaz Atomisé | Eau atomisée | Électrolytique |
|---|---|---|---|
| Coût | Haut | Faible | Moyen |
| La pureté | Haut - 99%+ | Moyen - 98-99% | Faible - 90-98% |
| Capteur d'oxygène | Faible | Haut | Haut |
| Forme des particules | Arrondi | En dents de scie | Dendritique |
| Capacité d'écoulement | Excellent | Modéré | Pauvre |
| Densité apparente | Haut | Moyen | Faible |
| Applications | AM, revêtements | Soudage, revêtements de surface | Éléments chauffants, électronique |
Les différences essentielles dans le processus de production conduisent à des compromis en matière de coût, de qualité et de performance.
Avantages de poudres à base de nickel
Les poudres d'alliage de nickel offrent des avantages uniques par rapport aux autres matériaux :
- Résiste à des températures élevées supérieures à 1000°C
- Résiste à la corrosion dans les environnements acides ou alcalins
- Permettre la fabrication additive de géométries complexes
- Fournit une excellente force d'adhérence pour les outils diamantés
- sont biocompatibles pour les implants médicaux
- ont des caractéristiques d'expansion contrôlées
- Peut être recyclé et réutilisé dans la métallurgie des poudres
Limites
Les inconvénients de ces poudres sont les suivants :
- Coûteux par rapport aux poudres de fer ou de cuivre
- Sensible à la contamination par l'oxygène lors de la manipulation
- Susceptible de développer des fissures superficielles en cas de surchauffe
- Difficile à traiter par compactage à froid et frittage
- Exiger des atmosphères contrôlées pendant la pulvérisation thermique
- Conductivité électrique et thermique inférieure à celle du cuivre
Des méthodes appropriées de manipulation, de stockage et de traitement des poudres doivent être utilisées pour minimiser les limitations.
FAQ
Q : Les poudres de nickel sont-elles dangereuses ?
R : L'inhalation sur de longues périodes peut provoquer une sensibilisation respiratoire. Des EPI appropriés tels que des masques et des gants doivent être portés lors de la manipulation.
Q : Quelle est la durée de conservation des poudres de nickel ?
R : Si le produit est stocké sous atmosphère inerte dans des conteneurs scellés, sa durée de conservation peut dépasser 5 ans. L'absorption d'oxygène et d'humidité dégrade la qualité au fil du temps.
Q : Quelle est la meilleure taille de particules pour la projection thermique ?
R : 20-45 μm offrent une meilleure densité et une meilleure force d'adhérence. Les poudres plus fines ont une efficacité de dépôt plus faible.
Q : Sont-ils magnétiques ou non magnétiques ?
R : Le nickel pur est légèrement magnétique. La plupart des alliages de nickel sont non magnétiques, à l'exception du Nichrome et du MuMetal qui contiennent du fer et du nickel.
Q : Les alliages de nickel peuvent-ils être imprimés en 3D ?
R : Oui, les nuances d'Inconel et d'Hastelloy offrent d'excellentes propriétés mais nécessitent des paramètres optimisés pour la fusion et le frittage au laser.
