Proszki na bazie niklu odnoszą się do proszków wykonanych z niklu lub stopów niklu, które są wykorzystywane w różnych zastosowaniach, takich jak produkcja addytywna, powlekanie powierzchni, spawanie i inne. Niniejszy artykuł zawiera przegląd proszków na bazie niklu, ich skład i właściwości, zastosowania, specyfikacje, ceny, porównania i najczęściej zadawane pytania.
Przegląd z proszki na bazie niklu
Proszki na bazie niklu to proszki metaliczne składające się głównie z niklu wraz z pierwiastkami stopowymi, takimi jak chrom, molibden, wolfram i inne. Kluczowe właściwości, które sprawiają, że proszki te nadają się do zastosowań o wysokiej wydajności, to:
- Wysoka wytrzymałość i twardość w podwyższonych temperaturach
- Doskonała odporność na korozję i utlenianie
- Dobra odporność na zużycie
- Wysoka przewodność cieplna i elektryczna
- Niski współczynnik rozszerzalności cieplnej
Proszki te mogą być wytwarzane w procesach takich jak atomizacja gazowa lub wodna, elektroliza, rozkład karbonylu itp. w różnych rozmiarach i morfologiach. Powszechnie stosowane stopy niklu to Inconel, Monel, Hastelloy, Nichrome itp.
proszki na bazie niklu Skład
Proszki na bazie niklu zawierają nikiel jako główny pierwiastek wraz z innymi pierwiastkami stopowymi. Typowe składy to:
| Stop | Nikiel (%) | Inne elementy |
|---|---|---|
| Nikiel | 99%+ | – |
| Inconel | 72% Ni, 14-17% Cr | Żelazo, niob, miedź, aluminium |
| Monel | 63-70% Ni, 27-34% Cu | Żelazo, mangan, krzem, węgiel |
| Nichrom | 80% Ni, 20% Cr | Żelazo |
| Hastelloy | 42-62% Ni | Chrom, molibden, wolfram |
Stosunek niklu i stopów określa kluczowe właściwości, takie jak wytrzymałość, odporność na korozję, odporność na utlenianie itp.
proszki na bazie niklu Właściwości
Proszki ze stopów niklu oferują wyjątkowe właściwości w porównaniu do niklu, dzięki czemu nadają się do pracy w trudnych warunkach:
| Nieruchomość | Charakterystyka |
|---|---|
| Wytrzymałość na wysokie temperatury | Zachowują wytrzymałość i są odporne na odkształcenia pełzające w temperaturze ponad 1000°C |
| Odporność na korozję | Tworzy ochronną warstwę tlenku, odporną na kwasy, zasady itp. |
| Odporność na utlenianie | Wolne tempo utleniania w powietrzu do ~1100°C |
| Odporność na zużycie | Odporność na erozję, ścieranie i zacieranie lepsza niż w przypadku stali |
| Przewodność cieplna | Wyższa niż w przypadku stali nierdzewnej, ~20 W/m.K dla Inconel 625 |
| Rezystywność elektryczna | Szereg stopów ma wysoką rezystywność dla elementów grzejnych |
| Współczynnik rozszerzalności cieplnej | Niski współczynnik CTE zapewnia odporność na szok termiczny |
Rodzaje proszków na bazie niklu
Proszki niklu są dostępne w różnych rodzajach, odpowiednich dla różnych metod osadzania:
| Typ | Popularne stopy | Zakres rozmiarów | ** Morfologia** |
|---|---|---|---|
| Gaz rozpylony | Inconel 625, 718; Monel, Hastelloy | 5 - 150 μm | Zaokrąglony, kulisty |
| Woda rozpylona | Inconel 625, 718; 316L, 304L | 10 - 300 μm | Poszarpane, nieregularne |
| Elektrolityczny | Nikiel, Monel, Nichrome | 1 - 150 μm | Dendrytyczny, krystaliczny |
| Karbonyl | Nikiel | 0,5 - 12 μm | Płatki, chipsy |
- Rozpylony gaz i woda zapewniają lepszą gęstość upakowania i płynność
- Elektrolityczne mają wyższą zawartość tlenu, co powoduje porowatość.
- Proszek niklu karbonylowego ma wysoką czystość (>99% Ni).
proszki na bazie niklu Zastosowania
Główne obszary zastosowań proszków stopów niklu obejmują:
| Przemysł | Zastosowania |
|---|---|
| Wytwarzanie przyrostowe | Komponenty lotnicze, łopatki turbin, silniki rakietowe |
| Spawanie | Naprawa turbin, narzędzi, form; łączenie inconel, hastelloy |
| Powłoka powierzchniowa | Ochrona antykorozyjna, odporność na zużycie, powłoki nawierzchniowe |
| Elektronika | Rezystory, elementy grzejne, przewodniki |
| Narzędzia diamentowe | Spajanie ziarna diamentowego do cięcia, wiercenia, szlifowania |
| Magnesy | Poprawa właściwości magnetycznych |
| Baterie | Elektrody niklowe w akumulatorach Ni-Cd, Ni-MH |
Unikalne właściwości, takie jak wysoka wytrzymałość i odporność na korozję, sprawiają, że proszki niklu mogą być wykorzystywane w krytycznych zastosowaniach.
proszki na bazie niklu Specyfikacje
Proszki ze stopów niklu są dostępne w różnych rozmiarach, morfologiach i muszą spełniać specyfikacje dotyczące składu, czystości i konsystencji, aby zapewnić niezawodne działanie.
| Parametr | Zakres/stopnie |
|---|---|
| Wielkość cząstek | 5 μm do 300 μm |
| Kształt cząsteczki | Kuliste, nieregularne, płatki |
| Gęstość pozorna | 2 - 5 g/cc |
| Gęstość kranu | 4 - 7 g/cc |
| Natężenie przepływu | 15 - 25 s/50g |
| Czystość | 98,5% do 99,9% |
| Zawartość tlenu | <0,5% |
| Utrata wodoru | <0,1% |
Organizacje normalizacyjne, takie jak ASTM International, zapewniają specyfikacje dotyczące metod testowania i progów dla proszków niklu:
- ASTM B162: Norma dla niklowych płyt, blach, taśm i prętów walcowanych
- ASTM B283: Proszek niklowy rozpylany gazowo i produkty metalurgii proszków
- ISO 4499-4: Proszki metali - Oznaczanie zawartości tlenu i azotu metodą ekstrakcji na gorąco
proszki na bazie niklu Dostawcy i ceny
Do wiodących światowych dostawców proszków niklu i stopów niklu należą:
| Firma | Marki | Stopy | Zakres cen |
|---|---|---|---|
| Hoganas | Nicopowder® | Nikiel, nikiel karbonylowy | $50 - $100 za kg |
| Sandvik Osprey | Nifco® | Nikiel, miedź nikiel, nikiel żelazo | $75 - $250 za kg |
| Technologia Carpenter | Cartech® | 625, 718, 690, Monel, Hastelloy | $100 - $500 za kg |
| AMETEK | Najdrobniejszy nikiel | Nikiel karbonylowy | $80 - $120 na kg |
Ceny różnią się w zależności od:
- Gatunek stopu: Inconel 718 > Inconel 625 > Nikiel > Monel
- Wielkość cząstek: Nano proszek > Mikro proszek
- Poziomy czystości: Nikiel 99,9% > Nikiel 98%
- Rabaty ilościowe i hurtowe
Porównania
| Parametry | Gaz rozpylony | Woda rozpylona | Elektrolityczny |
|---|---|---|---|
| Koszt | Wysoki | Niski | Średni |
| Czystość | Wysoki - 99%+ | Średni - 98-99% | Niski - 90-98% |
| Odbiór tlenu | Niski | Wysoki | Wysoki |
| Kształt cząsteczki | Zaokrąglony | Poszarpany | Dendrytyczny |
| Płynność | Doskonały | Umiarkowany | Słaby |
| Gęstość pozorna | Wysoki | Średni | Niski |
| Zastosowania | AM, powłoki | Spawanie, powłoki powierzchniowe | Elementy grzejne, elektronika |
Kluczowe różnice w procesie produkcji prowadzą do kompromisów w zakresie kosztów, jakości i wydajności.
Zalety z proszki na bazie niklu
Proszki ze stopów niklu zapewniają wyjątkowe korzyści w porównaniu z innymi materiałami:
- Odporność na wysokie temperatury przekraczające 1000°C
- Odporność na korozję w środowisku kwaśnym lub zasadowym
- Możliwość wytwarzania przyrostowego złożonych geometrii
- Zapewnia doskonałą siłę wiązania dla narzędzi diamentowych
- Są biokompatybilne z implantami medycznymi
- Posiadają kontrolowaną charakterystykę rozszerzalności
- Możliwość recyklingu i ponownego wykorzystania w metalurgii proszków
Ograniczenia
Niektóre wady związane z tymi proszkami są następujące:
- Drogie w porównaniu do proszków żelaza lub miedzi
- Wrażliwość na zanieczyszczenie tlenem podczas obsługi
- Podatność na pęknięcia powierzchni w przypadku przegrzania
- Trudne do przetwarzania przez zagęszczanie na zimno i spiekanie
- Wymagają kontrolowanej atmosfery podczas natryskiwania cieplnego
- Niższa przewodność elektryczna i cieplna w porównaniu z miedzią
Aby zminimalizować ograniczenia, należy stosować odpowiednie metody obchodzenia się z proszkiem, jego przechowywania i przetwarzania.
Najczęściej zadawane pytania
P: Czy proszki niklu są niebezpieczne?
O: Długotrwałe wdychanie może powodować uczulenie układu oddechowego. Podczas pracy z produktem należy nosić odpowiednie środki ochrony indywidualnej, takie jak maski i rękawice.
P: Jaki jest okres trwałości proszków niklowych?
O: W przypadku przechowywania w atmosferze obojętnej w szczelnie zamkniętych pojemnikach okres przechowywania może przekroczyć 5 lat. Absorpcja tlenu i wilgoci z czasem pogarsza jakość.
P: Jaki rozmiar cząstek jest najlepszy do natryskiwania cieplnego?
O: 20-45 μm zapewnia lepszą gęstość i siłę wiązania. Drobniejsze proszki mają niższą wydajność osadzania.
P: Czy są one magnetyczne czy niemagnetyczne?
O: Czysty nikiel jest lekko magnetyczny. Większość stopów niklu jest niemagnetyczna, z wyjątkiem Nichrome i MuMetal zawierających żelazo i nikiel.
P: Czy stopy niklu mogą być drukowane w 3D?
O: Tak, gatunki Inconel i Hastelloy oferują doskonałe właściwości, ale wymagają zoptymalizowanych parametrów topienia/spiekania laserowego.
