ニッケル合金は、耐食性、耐熱性、機械的特性に優れている。そのため、過酷な環境にさらされる複雑な部品の積層造形に適している。この記事では、ニッケル合金の主要な ニッケル合金粉 等級、特性、用途、仕様、サプライヤー。
概要 ニッケル合金粉末
ニッケル合金粉末は、粉末床溶融法や指向性エネルギー析出法を用いて、他の材料では得られない特性を持つ複雑な金属部品を印刷することができる。
合金システム： Ni基超合金、ステンレス鋼、合金鋼、ニッケル銅合金、ニッケルコバルト合金、ニッケルチタン形状記憶合金。
パウダー製造： 主にガスアトマイズ、一部プラズマアトマイズ。
パウダーサイズ： 合金により15ミクロンから150ミクロン。
主要特性:耐熱性、耐食性、耐摩耗性、高温強度。
組成と微細構造
ニッケル合金の化学的性質、存在する相、印刷中に形成される欠陥、微細構造の特徴が特性を決定する。
一般的なニッケル合金
| 合金 | ニッケル | クロム | 鉄 | ニオビウム | モリブデン | アルミニウム＋チタン | カーボン |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| インコネル718 | 50-55% | 17-21% | バル | 4.75-5.5% | 2.8-3.3% | 0.65-1.15% | 0.04%最大 |
| インコネル625 | 58%分 | 20-23% | 2%最大 | 3.15-4.15% | 8-10% | 最大0.4% | 最大0.1% |
| ハステロイX | バル | 21-25% | 最大18% | – | 8-10% | 0.3-1.0% | 最大0.15% |
微細構造： γニッケルFCCマトリックスと炭化物、ホウ化物、金属間析出物の混合物。冷却速度は粒径と析出物に影響する。
ポロシティとクラック： プロセスによって誘発される融合欠陥の欠如は、特性や耐疲労性を劣化させる。熱間静水圧プレス(HIP)は、ニッケル合金の気孔率の低減に役立ちます。
特性と性能
ニッケル合金部品の特性は、組成、AMプロセスの変数、造形方向、熱処理、HIPおよび試験方向に依存する。
物理的性質
| 合金 | 密度 (g/cc) | 融点 (°C) | 熱伝導率 (W/m-K) | 熱膨張係数 (10-6/K) |
|---|---|---|---|---|
| インコネル718 | 8.19 | 1260-1336 | 11.4 | 13.0 |
| インコネル625 | 8.44 | 1260-1350 | 9.8 | 13.1 |
| ヘインズ 282 | 8.24 | 1310-1375 | 11.1 | 13.3 |
機械的特性
| 合金 | 降伏強さ（MPa） | 引張強さ（MPa） | エロンゲーション（%） | 硬度（HRC） |
|---|---|---|---|---|
| インコネル718 | 500-900 | 900-1200 | 10-25 | 30-45 |
| HIPインコネル718 | 690-830 | 1035-1240 | 12-22 | 36-43 |
| ハステロイX | 450-650 | 760-900 | 30-35 | 25-35 |
| ヘインズ 282 | 485-550 | 860-1030 | 25-40 | 30-36 |
高温特性： 700℃までの耐クリープ破断性、耐応力破断性、耐酸化性、耐熱腐食性に優れたニッケル超合金。
ニッケル合金積層造形の用途
ユニークな形状と特性により、3Dプリントニッケル合金部品の用途が広がる。
航空宇宙 タービンブレード、燃焼器、スラストチャンバー
石油・ガス 坑口バルブ、海底マニホールド、セパレーター
核兵器だ： 高温、高圧、放射線に曝される原子炉容器とその内部
自動車:ターボチャージャーのホイールとハウジング、スーパーチャージャーのローター、燃料噴射ノズル
化学物質だ： ポンプ、バルブ、熱交換器チューブ、反応容器 耐食性
工具： プラスチック射出成形金型に統合されたコンフォーマル冷却チャンネル
食品と医薬品： CIP/SIPおよび業界の衛生基準に適合したホッパー、コンベア
ポピュラー ニッケル合金粉末 グレード
| 合金 | 印刷適性 | 耐食性 | 耐熱性 | コスト |
|---|---|---|---|---|
| インコネル718 | 素晴らしい | 中程度 | 素晴らしい | 高い |
| インコネル625 | 非常に良い | 素晴らしい | 非常に良い | 非常に高い |
| ハステロイX | 中程度 | 素晴らしい | 素晴らしい | 高い |
| ヘインズ 282 | グッド | 中程度 | 素晴らしい | 中程度 |
| 17-4PHステンレス | 素晴らしい | 中程度 | 中程度 | 低い |
仕様
航空宇宙、原子力、食品との接触に準拠した厳しい品質基準を実施。
パウダー仕様
| パラメータ | 必要条件 | 試験方法 |
|---|---|---|
| 粒度分布 | EBMは15～100μm、SLMは5～45μm | レーザー回折 |
| 見かけ密度 | ≥ 3 g/cc | ホール流量計 |
| タップ密度 | ≥ 4 g/cc | タップ密度試験機 |
| 流量 | 15～25秒/50g | ホール流量計 |
| 構成 | 認定COA | GDMS、ICP-OES |
部品認定基準
| 産業 | スタンダード |
|---|---|
| 航空宇宙 | AMS7000、ASM F3056 |
| 原子力 | ASMEセクションIIIサブセクションNG |
| フード | ASME BPE-2022 |
| メディカル | ISO 13485、ASM F3122 |
ニッケル合金AMの設計ルール
ニッケル合金を用いたAMの利点を十分に引き出すために、設計を最適化する。
- 格子と薄い壁で軽量化
- 工具のコンフォーマル冷却チャンネル
- HIPカプセルへのアクセスを許可する
- 粉の閉じ込めを最小限に抑える
- サポート構造の最適化
- 急速凝固による応力に対応
- 熱歪みと反りを考慮する
サプライヤー
積層造形用ニッケル合金粉末のリーディングプロバイダー。
| サプライヤー | 提供資料 | サイズ範囲 (μm) |
|---|---|---|
| カーペンター添加剤 | IN625、IN718、カスタムエイジ625Plus®、17-4PH、その他 | 10-105 |
| サンドビック | オスプレイ® IN、NO、NB合金 | 5-150 |
| プラクセア | IN718、IN625、HX、カスタム合金 | 15-45 |
| エーピーアンドシー | IN625、IN718、IN713、カスタム合金 | 15-53 |
| LPWテクノロジー | IN718、CM247LC、ヘインズ282 | 15-45 |
コストだ： ~kgあたり～$100～$300 ニッケル合金粉末 注文量、組成、サイズ分布、その他の要件による。
よくあるご質問
Q:ニッケル合金に指向性エネルギー析出法ではなくレーザー粉末床溶融法を選ぶ理由は何ですか？
A：SLMやEBMのようなL-PBF法は、造形速度は高いが品質が劣るDEDよりも、分解能が高く、密度が高く、表面仕上げがきめ細かく、冶金精度が高い。
Q: 添加製造されたニッケル超合金にはどのような熱処理が施されますか？
A: インコネル718の場合、標準的な時効処理では720℃まで加熱し、8時間保持した後、空冷してガンマプライム相とガンマダブルプライム相で合金を析出硬化させます。
Q: すべてのニッケル合金を簡単に3Dプリントできますか？
A: ニッケル-チタン形状記憶合金のような合金は、酸化されやすく、印刷中に複雑な固体相変態を起こすため、課題があります。特殊な雰囲気やパラメーターの変更が必要です。
Q: AMニッケル合金部品の割れを最小限に抑える方法は？
A: 熱勾配の方向とピーク温度を注意深くコントロールすることで、熱間引裂きを減らすことができます。また、予熱されたプラットフォームを使用することで、熱応力を低減することができます。蒸着層間の応力からマイクロクラックが発生する場合は、スキャン戦略を最適化することが有効です。
Q: ニッケル合金のAM部品に最高の表面仕上げを与える後処理方法はどれですか？
A: 自動ドラッグ仕上げでは、Ra値が0.4ミクロン以下になりますが、手動ハンドポリッシュでは、アクセシビリティのニーズに応じて、複雑な形状や内部溝を滑らかにすることができます。陽極酸化処理も表面仕上げを改善することができます。後処理方法を用途に合わせる。
