니켈 합금은 내식성, 내열성, 기계적 특성이 뛰어납니다. 따라서 극한 환경에 노출되는 복잡한 부품의 적층 제조에 적합합니다. 이 문서에서는 주요 니켈 합금에 대한 개요를 제공합니다. 니켈 합금 분말 등급, 속성, 용도, 사양 및 공급업체를 확인할 수 있습니다.
개요 니켈 합금 분말의
니켈 합금 분말은 분말 베드 융합 또는 지향성 에너지 증착 공정을 사용하여 다른 재료와 비교할 수 없는 특성을 가진 복잡한 금속 부품을 인쇄하는 데 사용할 수 있습니다.
합금 시스템: 니켈 기반 초합금, 스테인리스강, 합금강, 니켈 구리 합금, 니켈 코발트 합금, 니켈 티타늄 형상 기억 합금.
파우더 생산: 주로 기체 분무와 일부 플라즈마 분무, 구형 형태 및 제어된 크기 분포.
파우더 크기: 합금에 따라 15미크론에서 150미크론까지, 크기가 미세할수록 해상도가 향상됩니다.
주요 속성: 내열성, 내식성, 내마모성, 고온에서의 강도.
구성 및 미세 구조
니켈 합금의 화학, 존재하는 상, 인쇄 중에 형성된 결함, 미세 구조적 특징이 특성을 결정합니다.
일반적인 니켈 합금
| 합금 | 니켈 | 크롬 | 철 | 니오븀 | 몰리브덴 | 알루미늄 + 티타늄 | 탄소 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 인코넬 718 | 50-55% | 17-21% | Bal. | 4.75-5.5% | 2.8-3.3% | 0.65-1.15% | 최대 0.04% |
| 인코넬 625 | 58% 분 | 20-23% | 최대 2% | 3.15-4.15% | 8-10% | 최대 0.4% | 최대 0.1% |
| 하스텔로이 X | Bal. | 21-25% | 최대 18% | – | 8-10% | 0.3-1.0% | 최대 0.15% |
마이크로 구조: 감마 니켈 FCC 매트릭스와 탄화물, 붕화물 또는 금속 간 침전물의 혼합물. 냉각 속도는 입자 크기와 침전물에 영향을 미칩니다.
다공성 및 균열: 공정으로 인한 융착 결함의 부족은 물성과 내피로성을 저하시킵니다. 열간 등방성 프레싱(HIP)은 니켈 합금의 다공성을 줄이는 데 도움이 됩니다.
속성 및 성능
니켈 합금 부품의 특성은 조성, AM 공정 변수, 빌드 방향, 열처리, HIP 및 테스트 방향에 따라 달라집니다.
물리적 속성
| 합금 | 밀도(g/cc) | 녹는점(°C) | 열 전도성(W/m-K) | 열팽창 계수(10-6/K) |
|---|---|---|---|---|
| 인코넬 718 | 8.19 | 1260-1336 | 11.4 | 13.0 |
| 인코넬 625 | 8.44 | 1260-1350 | 9.8 | 13.1 |
| 헤인즈 282 | 8.24 | 1310-1375 | 11.1 | 13.3 |
기계적 특성
| 합금 | 항복 강도(MPa) | 인장 강도(MPa) | 연신율 (%) | 경도(HRC) |
|---|---|---|---|---|
| 인쇄된 인코넬 718 | 500-900 | 900-1200 | 10-25 | 30-45 |
| HIP 인코넬 718 | 690-830 | 1035-1240 | 12-22 | 36-43 |
| 인쇄된 하스텔로이 X | 450-650 | 760-900 | 30-35 | 25-35 |
| 헤인즈 282 | 485-550 | 860-1030 | 25-40 | 30-36 |
고온 속성: 니켈 초합금에 대해 최대 700°C까지 우수한 크리프 파열, 응력 파열, 산화 및 고온 내식성을 제공합니다.
니켈 합금 적층 제조의 응용 분야
고유한 형상과 속성으로 3D 프린팅 니켈 합금 부품의 용도를 확장합니다.
항공우주: 터빈 블레이드, 연소기, 추력 챔버
석유와 가스: 유정 밸브, 해저 매니폴드, 분리기
핵: 고온, 고압 및 방사선에 노출된 원자로 용기 및 내부
자동차: 터보차저 휠 및 하우징, 수퍼차저 로터, 연료 인젝터 노즐
화학: 펌프, 밸브, 열교환기 튜브, 반응 용기 내식성
툴링: 플라스틱 사출 금형에 통합된 컨포멀 냉각 채널
식품 및 제약: CIP/SIP 및 산업 위생 표준과 호환되는 호퍼, 컨베이어
인기 니켈 합금 분말 성적
| 합금 | 인쇄 가능성 | 내식성 | 내열성 | 비용 |
|---|---|---|---|---|
| 인코넬 718 | 우수 | 보통 | 우수 | 높음 |
| 인코넬 625 | 매우 좋음 | 우수 | 매우 좋음 | 매우 높음 |
| 하스텔로이 X | 보통 | 우수 | 우수 | 높음 |
| 헤인즈 282 | 양호 | 보통 | 우수 | 보통 |
| 17-4PH 스테인리스 | 우수 | 보통 | 보통 | 낮음 |
사양
항공우주, 원자력 및 식품 접촉 규정 준수를 위해 엄격한 품질 표준을 시행합니다.
파우더 사양
| 매개변수 | 요구 사항 | 테스트 방법 |
|---|---|---|
| 입자 크기 분포 | EBM의 경우 15-100μm, SLM의 경우 5-45μm | 레이저 회절 |
| 겉보기 밀도 | ≥ 3g/cc | 홀 유량계 |
| 탭 밀도 | ≥ 4g/cc | 탭 밀도 테스터 |
| 유량 | 15-25초/50g | 홀 유량계 |
| 구성 | 인증된 COA | GDMS, ICP-OES |
부품 자격 기준
| 산업 | 표준 |
|---|---|
| 항공우주 | AMS7000, ASTM F3056 |
| 핵 | ASME 섹션 III 하위 섹션 NG |
| 음식 | ASME BPE-2022 |
| 의료 | ISO 13485, ASTM F3122 |
니켈 합금 AM의 설계 규칙
니켈 합금으로 적층 제조의 이점을 최대한 활용할 수 있도록 설계를 최적화합니다.
- 격자와 얇은 벽으로 무게 줄이기
- 툴의 컨포멀 냉각 채널
- HIP 캡슐 액세스 허용
- 갇힌 가루 최소화
- 지원 구조 최적화
- 빠른 응고로 인한 스트레스 수용
- 열 왜곡 및 뒤틀림 고려
공급업체
적층 제조용 니켈 합금 분말의 선도적 공급업체입니다.
| 공급업체 | 제공되는 자료 | 크기 범위(μm) |
|---|---|---|
| 목수 첨가제 | IN625, IN718, 커스텀 에이지 625플러스®, 17-4PH 등 | 10-105 |
| 샌드빅 | Osprey® IN, NO, NB 합금 | 5-150 |
| 프렉스에어 | IN718, IN625, HX, 맞춤형 합금 | 15-45 |
| AP&C | IN625, IN718, IN713, 맞춤형 합금 | 15-53 |
| LPW 기술 | IN718, CM247LC, Haynes 282® | 15-45 |
비용: kg당 ~$100-$300의 경우 니켈 합금 분말 주문 수량, 구성, 크기 분포 및 기타 요구 사항에 따라 달라질 수 있습니다.
자주 묻는 질문
Q: 니켈 합금에 직접 에너지 증착 대신 레이저 분말 베드 융합을 선택하는 이유는 무엇인가요?
A: SLM 및 EBM과 같은 L-PBF 방식은 제작 속도는 높지만 품질이 떨어지는 DED에 비해 해상도, 밀도, 표면 마감, 정밀한 금속 가공이 우수합니다.
Q: 첨가제 제조 니켈 초합금에는 어떤 열처리가 사용되나요?
A: 인코넬 718의 경우 표준 시효 처리에는 720°C로 가열하고 8시간 동안 유지한 후 공기 냉각을 통해 감마 프라임 및 감마 이중 프라임 단계로 합금을 침전시켜 경화시키는 과정이 포함됩니다.
Q: 모든 니켈 합금을 쉽게 3D 프린팅할 수 있나요?
A: 니켈-티타늄 형상 기억 합금과 같은 합금은 인쇄 중 산화에 대한 민감성과 복잡한 고체 상태 상 변형으로 인해 문제가 발생합니다. 특수한 분위기 또는 매개변수 수정이 필요합니다.
Q: AM 니켈 합금 부품의 균열을 최소화하는 방법은 무엇인가요?
A: 열 경사 방향과 피크 온도를 주의 깊게 제어하면 핫 티어링이 줄어듭니다. 예열된 플랫폼을 사용하면 열 스트레스를 줄일 수 있습니다. 증착된 층 사이의 응력으로 인해 미세 균열이 형성되는 경우 스캔 전략을 최적화하면 도움이 됩니다.
Q: 니켈 합금 AM 부품의 표면 마감이 가장 우수한 후처리 방법은 무엇인가요?
A: 자동 드래그 피니싱은 0.4미크론 미만의 Ra 값을 제공하며, 수동 수작업 연마는 접근성 요구에 따라 복잡한 피처나 내부 채널을 매끄럽게 처리할 수 있습니다. 아노다이징으로 표면 마감을 개선할 수도 있습니다. 후처리 방법을 애플리케이션에 맞게 조정합니다.
