개요
스테인리스 스틸 파우더 은 금속 사출 성형(MIM), 적층 제조(AM), 기존 프레스 및 소결 분말 야금과 같은 제조 기술의 공급 원료로 사용되는 미세한 스테인리스강 입자를 말합니다. 구성, 입자 크기 분포, 형태 및 미세 구조와 같은 스테인리스강 분말 특성을 제어하는 것은 완성된 부품의 특성에 매우 중요합니다.
분말 형태로 제공되는 일반적인 스테인리스 스틸 등급은 다음과 같습니다:
- 오스테나이트 등급 - 304L, 316L, 303L, 17-4PH
- 마르텐사이트 등급 - 420, 440C
- 듀플렉스/페라이트 - 맞춤형 합금
분무화 및 스테인리스 산화물을 환원하는 호가나스 공정이 주요 생산 경로입니다.
스테인리스 분말 생산 방법
| 방법 | 주요 특징 | 주요 애플리케이션 |
|---|---|---|
| 가스 분무 | AM용 구형 분말 | 항공우주 부품 |
| 물 분무 | 불규칙한 모양, 저렴한 비용 | 자동차 부품 |
| 호가나스 프로세스 | 산화물을 합금 분말로 환원합니다. | 고순도 요구 사항 |
| 카보닐 공정 | 초미립자 구형 분말 | MIM 구성 요소 |
합금 등급 및 구성
스테인리스 스틸 분말에는 크롬, 니켈, 몰리브덴, 망간과 합금된 철이 다양한 조성으로 함유되어 있습니다:
오스테나이트 계 스테인리스강 분말
316L 및 304L과 같은 오스테나이트 계 스테인리스강 분말은 오스테나이트 FCC 결정 구조를 가진 비자성입니다. 일반적인 구성은 다음과 같습니다:
| 합금 원소 | 역할 | 무게 % 범위 |
|---|---|---|
| 크롬 | 내식성 | 16-18% |
| 니켈 | 오스테나이트 안정제 | 10-14% |
| 몰리브덴 | 구멍 및 틈새 부식 방지 | 2-3% |
| 망간 | 니켈 대체품 | 최대 2% |
| 질소 | 힘 증가 | 0.1-0.25% |
혜택: 우수한 내식성, 우수한 용접성 및 성형성. 가장 널리 사용되는 등급.
마르텐사이트 스테인리스 스틸 파우더
420, 440C와 같은 마르텐사이트 계 스테인리스강 분말은 다음과 같은 조성으로 고강도 및 중간 정도의 내식성을 달성합니다:
| 합금 원소 | 역할 | 무게 % 범위 |
|---|---|---|
| 크롬 | 내식성 | 12-18% |
| 탄소 | 경화성 | 0.2-1.0% |
| 몰리브덴 | 내식성 향상 | 0.2-1% |
| 바나듐 | 카바이드 포머 | 최대 1% |
혜택: 열처리 후 최대 60 HRC의 매우 높은 경도를 제공합니다.
듀플렉스 스테인리스 스틸 파우더
듀플렉스 스테인리스 스틸 파우더는 페라이트계와 오스테나이트계 구조를 결합하여 고강도와 우수한 연성 및 인성의 균형을 제공합니다.
| 합금 원소 | 역할 | 무게 % 범위 |
|---|---|---|
| 크롬 | 내식성 | 21-26% |
| 니켈 | 오스테나이트 안정제 | 5-8% |
| 몰리브덴 | 구멍/틈새 저항 | 2-4% |
| 질소 | 페라이트 강화 | 0.2-0.3% |
혜택: 오스테나이트 등급보다 강도가 두 배 높습니다. 응력 부식 균열에 대한 저항성이 우수합니다.
제작 방법
스테인리스 분말을 생산하기 위해 다양한 기술이 활용됩니다:
가스 분무
가스 분무 공정에서 용융된 스테인리스 스틸 스트림은 불활성 가스 분사에 의해 미세한 물방울로 분해되어 금속 AM 및 MIM에 이상적인 구형 분말로 빠르게 응고됩니다.
| 매개변수 | 설명 |
|---|---|
| 파티클 모양 | 고도로 구형 |
| 입자 크기 | 일반적으로 15-45 μm |
| 산소 함량 | <0.5% |
| 생산 규모 | 중간 높음 |
물 분무
물 분무에서는 압축 공기 또는 물이 스테인리스강 용융물을 프레스 및 소결 공정에 적합한 고농도의 산소를 함유한 미세한 불규칙한 분말로 분해합니다.
| 매개변수 | 설명 |
|---|---|
| 파티클 모양 | 불규칙 |
| 입자 크기 | 20-150 μm |
| 산소 함량 | 0.8-1.5% |
| 생산 규모 | 매우 높음 |
카보닐 철 공정
금속 카보닐을 분해하여 마이크로 파우더 사출 성형에 적합한 크롬 합금 첨가물이 포함된 매우 미세한 스테인리스 스틸 입자를 생성합니다.
| 매개변수 | 설명 |
|---|---|
| 파티클 모양 | 구형 |
| 입자 크기 | 2-5 μm |
| 산소 함량 | <0.2% |
| 생산 규모 | Lower |
산화물 감소(호가나스) 프로세스
스테인리스 스틸 스크랩 산화물은 고온에서 환원되어 산소/질소 수준이 최적화된 불규칙한 모양의 분말을 생성합니다.
| 매개변수 | 설명 |
|---|---|
| 파티클 모양 | 불규칙 |
| 입자 크기 | 45-150 μm |
| 산소 함량 | <0.6% |
| 생산 규모 | 높음 |
파우더 특성
크리티컬 스테인리스 스틸 파우더 특성에는 다음이 포함됩니다:
입자 크기 분포
레이저 회절 분석기는 나노미터에서 밀리미터에 이르는 전체 범위의 크기 분포를 결정합니다. 입자 크기를 생산 방법 역량과 일치시켜 밀도를 극대화할 수 있습니다.
| 주요 매개 변수 | 설명 |
|---|---|
| D10, D50, D90 | 부피 기준 10%, 50%, 90% 입자가 존재할 수 있는 크기입니다. |
| 평균 크기 | 중심 경향성 측정 |
| 스팬 = (D90-D10)/D50 | 분포 폭 |
파티클 모폴로지
주사 전자 현미경은 분말 거동에 영향을 미치는 미세한 입자 모양의 세부 사항을 보여줍니다. 매끄러운 구형 입자는 흐름과 포장 밀도를 개선합니다.
겉보기 및 탭 밀도
유량계 퍼널은 분말이 얼마나 쉽게 응집되는지를 결정하여 미세한 금형 섹션이나 복잡한 3D 형상으로의 취급 및 압축이 용이함을 나타냅니다.
| 매개변수 | 일반적인 범위 |
|---|---|
| 겉보기 밀도 | 2~3g/cc |
| 탭 밀도 | 3 - 4g/cc |
흐름 특성
홀 유량계 속도는 장비 요구 사항에 맞는 최적화된 스테인리스강 분말 유동성을 통해 바인더 제트 AM 방식에서 레이어 충전 성능과 밀접한 관련이 있습니다.
응용 프로그램 스테인리스 스틸 파우더
스테인리스 스틸 파우더의 고유한 특성으로 인해 매우 중요합니다:
금속 적층 제조
선택적 레이저 용융 및 전자빔 용융과 같은 파우더 베드 융합 기술은 미세한 스테인리스강 분말을 사용하여 임펠러 및 반응 용기와 같은 복잡한 3차원 부품을 직접 제작합니다.
금속 사출 성형(MIM)
미세한 스테인리스강 분말과 바인더를 혼합한 후 사출 성형 및 소결하면 기어, 밸브, 노즐과 같은 소형 정밀 부품을 대량으로 생산할 수 있습니다.
프레스 및 소결 분말 야금
스테인리스 스틸 분말을 압축 및 소결하면 필터 또는 자체 윤활 베어링과 같은 다공성 구조가 생성됩니다.
표면 코팅
스테인리스 스틸 파우더를 대기 플라즈마로 분사하여 마모, 마모 및 부식을 방지하는 내구성 있는 보호 코팅을 생성합니다.
표준 및 사양
중요한 응용 분야의 요구 사항을 충족하기 위해 엄격한 화학적 제한과 분말 특성이 요구됩니다:
화학 물질 제어
ASTM A743, AMS 5604, 5743과 같은 표준이 규제합니다:
- 특정 미세 구조 및 내식성을 제공하기 위한 Fe, Cr, Ni, Mn의 합금 비율
- 오염 임계값을 정의하는 S, P, Si, N, O의 불순물 한도
- Mo, Cu, Co와 같은 미량 원소가 성능을 향상시킵니다.
파우더 속성
주요 품질 지표는 다음과 같습니다:
| 매개변수 | 일반 사양 | 테스트 방법 |
|---|---|---|
| 평균 입자 크기 | AM의 경우 15-45 μm | 레이저 회절 |
| 겉보기 밀도 | > 2.5g/cc | 홀 유량 측정 |
| 탭 밀도 | > 3g/cc | 스콧 체적계 |
| 유량 | >23초/50g | 홀 유량 측정 |
| 점화 시 손실 | <1% | 열 중량 분석 |
표준은 지속적으로 발전하여 고성능 분야의 확대되는 애플리케이션 요구 사항과 안전성을 충족하기 위해 더욱 엄격한 화학 및 분말 특성 제어를 요구하고 있습니다.
공급업체 및 가격
전 세계 주요 스테인리스 스틸 파우더 생산업체는 다음과 같습니다:
| 공급업체 | 본사 | 프로덕션 역량 |
|---|---|---|
| 샌드빅 오스프리 | UK | 가스 분무 |
| 호가나스 | 스웨덴 | 물 분무, 산화물 감소 |
| CNPC 파우더 | 중국 | 가스, 물 분무 |
| 목수 | 미국 | 가스, 물 분무 |
비용은 다음에 따라 다릅니다:
- 기본 구성 - 합금 등급이 높을수록 가격이 비쌉니다.
- 생산 방식 순도
- 입자 특성에 맞춘 처리
- 대량 구매 - 계약을 통해 더 낮은 가격 책정 가능
| 등급 | 가격 견적 |
|---|---|
| 304L | kg당 $15 - $30 |
| 17-4PH | $30 - $60 kg당 |
| 커스텀 듀플렉스/매칭 | $60 - $150 kg당 |
장단점
혜택
- 내식성
- 열/전기적 특성
- 제작 유연성 - 용접 가능
트레이드 오프
- 탄소강보다 비싸다
- 오스테나이트 합금보다 낮은 연성
- 까다로운 가공 운전 비용
스테인리스 스틸 파우더와 대체품 비교:
| 매개변수 | 스테인리스 스틸 | 공구강 | 마레이징 스틸 |
|---|---|---|---|
| 내식성 | 우수 | Lower | Medium |
| 열 전도성 | Lower | 더 높음 | 최고 |
| 힘 | Medium | 더 높음 | 최고 |
| 비용 | Medium | 낮음 | 최고 |
자주 묻는 질문
Q: 금속 3D 프린팅에 가장 일반적으로 사용되는 스테인리스강 분말은 무엇인가요?
A: 가스 원자화된 316L 스테인리스강 분말은 뛰어난 내식성과 가용성 및 합리적인 가격 덕분에 SLM 및 EBM과 같은 분말 베드 융용 AM 기술에 널리 사용됩니다.
Q: 스테인리스강 분말은 공구강 또는 니켈 합금과 비교했을 때 비용이 어떻게 되나요?
A: 스테인리스는 일반적으로 공구강보다는 가격이 비싸지만 항공우주 분야에 널리 사용되는 니켈 초합금과 같은 귀금속 합금보다는 저렴합니다. 독특한 구성에 따라 가격이 크게 달라질 수 있습니다.
Q: 바인더 제트 인쇄에서 스테인리스강 분말 재사용률에 영향을 미치는 요인은 무엇입니까?
A: 엄격한 레이어 두께 균일성과 빌드당 신선 파우더와 재활용 파우더의 비율에 대한 책임감을 유지하면 작업 경화 및 오염의 영향을 제한하여 완전히 보충하기 전까지 최대 20회까지 재사용할 수 있습니다.
Q: MIM 공급 원료에서 스테인리스강 분말에 높은 겉보기 밀도가 선호되는 이유는 무엇입니까?
A: 겉보기 밀도가 높을수록 파우더-바인더 혼합의 균질성이 향상되어 내부 보이드와 싱크가 발생하여 기계적 성능을 저하시키는 바인더 풍부도 문제 없이 금형을 쉽게 채울 수 있습니다.
Q: 내식성과 고강도의 최상의 조합을 제공하는 등급은 무엇입니까?
A: 2304와 같은 듀플렉스 스테인리스강 분말은 높은 크롬과 몰리브덴 함량을 통해 304와 316의 두 배에 달하는 강도를 제공하면서도 316과 동등한 수준의 내균열성 및 내균열성을 유지합니다.
