ステンレススチール・パウダー

概要

ステンレススチール・パウダー は、金属射出成形(MIM)、積層造形 (AM)、従来のプレス・焼結粉末冶金などの製造技 術の原料として使用される微細ステンレス鋼粒子を指す。組成、粒度分布、形態、微細構造などのステンレ ス鋼粉末の特性を制御することは、完成部品の 特性にとって極めて重要である。

粉末状で入手できる一般的なステンレス鋼種には、以下のようなものがある：

• オーステナイト系鋼種 - 304L、316L、303L、17-4PH
• マルテンサイト鋼種 - 420、440C
• 二相鋼/フェライト鋼 - 特殊合金

アトマイズと、ステンレス鋼の酸化物を還元するホーガナス法が、主な製造ルートである。

ステンレス鋼粉末の製造方法

合金等級と組成

ステンレス鋼粉末は、様々な組成のクロム、ニッケル、モリブデン、マンガンと合金化した鉄を含む：

オーステナイト系ステンレス鋼粉末

316Lや304Lのようなオーステナイト系ステンレス鋼粉末は、オーステナイト系FCC結晶構造を持つ非磁性体である。一般的な組成は以下の通り：

メリット 優れた耐食性、良好な溶接性と成形性。最も広く使用されているグレード。

マルテンサイト ステンレススチール・パウダー

420、440Cのようなマルテンサイト系ステンレス鋼粉末は、高強度と適度な耐食性を実現する：

メリット 熱処理後の硬度は60HRCと非常に高い。

二相ステンレス鋼パウダー

二相鋼粉末は、フェライト組織とオーステナイト組織の両方を兼ね備えており、高強度と優れた延性および靭性のバランスを実現している。

メリット オーステナイト系鋼種の2倍の強度。耐応力腐食割れ性に優れる。

生産方法

ステンレス鋼粉末の製造にはさまざまな技術が利用されている：

ガス噴霧

ガスアトマイズプロセスでは、溶融ステンレス鋼の流れが不活性ガスブラストによって微細な液滴に分解され、金属AMやMIMに理想的な球状粉末に急速に凝固します。

水の霧化

水アトマイズでは、圧縮空気または水がステンレス鋼溶融物を、プレスや焼結プロセスに適した、酸素を多く含む微細な不規則な粉末に分解する。

カルボニル鉄プロセス

金属カルボニルは分解され、微細粉末射出成形に適したクロム合金添加物を含む非常に微細なステンレス鋼粒子を生成する。

酸化物還元（ホーガナス）法

ステンレス鋼のスクラップ酸化物を高温で還元し、最適な酸素/窒素レベルの不規則な形状の粉末を製造する。

パウダー特性

クリティカル ステンレススチール粉 という特徴がある：

粒度分布

レーザー回折分析装置は、ナノメートルからミリメートルまでの全範囲の粒度分布を測定します。粒子径を製造方法に適合させることで、密度を最大限に高めることができます。

粒子の形態学

走査型電子顕微鏡は、粉末の挙動に影響を与える微細な粒子形状の詳細を明らかにします。滑らかで球状の粒子は、流動性と充填密度を向上させます。

見掛け密度とタップ密度

流量計ファンネルは、パウダーがどの程度固まりやすいかを判断し、細かい金型断面や複雑な3D形状への扱いやすさや圧縮のしやすさを示します。

フロー特性

ホール流量計のレートは、最適化されたステンレス鋼粉末の流動性が装置のニーズにマッチすることにより、バインダージェットAM法における層充填性能とよく相関する。

応用例 ステンレススチール・パウダー

ステンレス鋼粉末のユニークな特性は、ステンレス鋼粉末の重要性を高めている：

金属積層造形

選択的レーザー溶融や電子ビーム溶融のような粉末床溶融技術は、微細なステンレス鋼粉末を使用して、インペラーや反応容器のような複雑な三次元部品を直接製造する。

金属射出成形（MIM）

微細なステンレス鋼の粉末をバインダーと混合し、射出成形と焼結を行うことで、ギア、バルブ、ノズルなどの小型精密部品を大量に生産することができる。

プレス・焼結粉末冶金

ステンレス鋼粉末を圧縮・焼結すると、フィルターや自己潤滑ベアリングのような多孔質構造ができる。

表面コーティング

ステンレス鋼粉末を大気圧プラズマ溶射することで、耐摩耗性、耐摩耗性、耐腐食性に優れた耐久性のある保護皮膜を形成します。

規格と仕様

厳しい化学的制限と粉末特性は、重要な用途のニーズを満たすために義務付けられている：

化学コントロール

ASTM A743、AMS 5604、5743などの規格がある：

• 特定の微細構造と耐食性を提供するためのFe、Cr、Ni、Mnの合金比
• S、P、Si、N、Oの不純物制限 汚染のしきい値を定める
• Mo、Cu、Coなどの微量元素がパフォーマンスを高める

粉体特性

主な品質指標は以下の通り：

規格は絶え間なく進化しており、拡大する用途ニーズと高性能分野での安全性を満たすために、より厳しい化学的性質と粉体属性の管理が義務付けられている。

サプライヤーと価格

ステンレス鋼粉末の世界的大手メーカーには、以下のようなものがある：

費用についてはお問い合わせください：

• 基本組成 - 高合金グレードは価格が高い
• 製造方法 純度
• 粒子特性を調整する加工
• 購入量 - 契約により低価格を実現

長所と短所

メリット

• 耐食性
• 熱的/電気的特性
• 製造の柔軟性 - 溶接可能

トレードオフ

• 炭素鋼より高価
• オーステナイト系合金よりも延性が低い。
• 難しい加工がコストを押し上げる

ステンレス鋼粉末を代替品と比較：

よくあるご質問

Q:金属AMに使用される最も一般的なステンレス鋼粉末は何ですか？

A: ガスアトマイズされた316Lステンレス鋼粉末は、その優れた耐食性と入手しやすい価格により、SLMやEBMのような粉末床融合AM技術で広く使用されている。

Q: ステンレス鋼粉末のコストは、工具鋼やニッケル合金と比べてどうですか？

A: ステンレスの価格は一般的に工具鋼よりも高いが、航空宇宙用途で広く使用されているニッケル超合金のような貴金属合金よりは低い。ユニークな組成は、大幅に価格を変更することができます。

Q: バインダージェット印刷におけるステンレス鋼粉末の再利用率に影響を与えるものは何ですか？

A: 厳密な層厚の均一性を維持し、1回のビルドに使用するパウダーと再生パウダーの比率を管理することで、加工硬化やコンタミネーションの影響を抑えることができる。

Q: MIM原料のステンレス鋼粉末は、なぜ見掛け密度が高いことが好まれるのですか？

A: 見かけ密度を高くすることで、パウダーとバインダーの混合均一性が向上し、内部ボイドや機械的性能を低下させるヒケを発生させるバインダーのリッチネス問題を起こさずに、金型への充填が容易になります。

Q:耐食性と高強度の組み合わせで最も優れているのはどのグレードですか？

A: 2304のような二相鋼粉末は、304や316の2倍 の強度を持ちながら、高クロムとモリブデン含有 量により316と同等の耐孔食性と耐すき間性を 維持している。

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