스테인리스 스틸 분말 은 다양한 등급의 스테인리스강으로 만든 미세한 금속 입자입니다. 강도가 높고 내식성이 뛰어나며 다양한 용도로 사용할 수 있어 여러 분야에 적합합니다. 이 문서에서는 스테인리스 분말의 개요, 구성, 특성, 제조 공정, 등급, 크기, 용도, 공급업체, 표준 등에 대해 설명합니다.
개요 스테인리스강 분말의
스테인리스강 분말은 철, 크롬, 니켈, 몰리브덴, 구리, 티타늄, 알루미늄 및 기타 원소의 합금으로 생산된 금속 분말입니다. 크롬 함량은 일반적으로 10-30%로 강철에 부식 방지 특성을 부여합니다.
가스 분무, 물 분무, 전해 증착과 같은 공정을 통해 보통 5~150미크론 크기의 미세한 구형 분말 입자를 생산합니다. 분말 모양, 크기 분포, 밀도, 조성을 제어하여 다양한 용도에 맞게 특성을 맞춤화할 수 있습니다.
고강도, 우수한 연성, 내식성/내산화성, 내구성 및 다양한 등급과 같은 고유한 특성으로 인해 이 분말은 3D 프린팅, 사출 성형, 프레스 및 소결, 납땜, 표면 처리, 용접 및 열 분무와 같은 용도에 적합합니다.
혜택 스테인리스 스틸 파우더 사용의 장점은 다음과 같습니다:
- 높은 강도와 경도
- 우수한 연성 및 인성
- 뛰어난 내식성 및 내마모성
- 고온 내성
- 비자기 기능
- 제어된 파우더 크기 및 형태
- 다양한 구성의 합금 유연성
- 비용 효율성
- 적층 가공에 대한 적합성
제한 사항 포함:
- 탄소강 분말보다 높은 비용
- 낮은 열/전기 전도성
- 단조 형태보다 가공이 더 어려움
- 구멍 및 틈새 부식에 대한 취약성
- 특정 성적이 있는 과제 처리
구성 의 스테인리스 스틸 분말
스테인리스 스틸은 크롬 함량이 최소 10.5%인 강철 합금으로 정의됩니다. 이 크롬 성분은 스테인리스 스틸에 뛰어난 내식성, 경도, 강도를 부여합니다.
철을 기본으로 니켈, 몰리브덴, 망간, 티타늄, 구리, 니오븀, 알루미늄, 실리콘, 질소, 황, 인, 탄소 등 다양한 원소를 첨가하여 보완합니다. 이러한 합금 원소의 존재 여부와 비율에 따라 등급이 결정되고 다양한 스테인리스 스틸 분말 유형의 특성이 구분됩니다.
일반적인 구성 범위입니다:
| 요소 | 컴포지션 (%) |
|---|---|
| 철(Fe) | 잔액 |
| 크롬(Cr) | 10.5-30% |
| 니켈(Ni) | 0-20% |
| 몰리브덴(Mo) | 0-6% |
| 망간(Mn) | 0-2% |
| 구리(Cu) | 0-4% |
| 티타늄(Ti) | 0-0.7% |
| 니오븀(Nb) | 0-1% |
| 실리콘(Si) | 0-1% |
| 질소(N) | 0-0.25% |
| 탄소(C) | 0-1.2% |
| 유황(S) | 0-0.03% |
| 인(P) | 0-0.04% |
316L과 17-4PH 등급 간 비교:
| 요소 | 316L SS | 17-4PH SS |
|---|---|---|
| 크롬 | 16-18% | 15-17.5% |
| 니켈 | 10-14% | 3-5% |
| 몰리브덴 | 2-3% | 0-1% |
| 구리 | 최대 0.5% | 3-5% |
| 니오븀 | – | 0-1% |
| 질소 | 최대 0.1% | – |
주요 요소의 효과:
- 크롬 - 내식성과 경도를 가능하게 하는 핵심 합금 원소
- 니켈 - 인성, 연성 및 고온 강도 추가
- 몰리브덴 - 특히 염화물/산에 대한 내식성 향상
- 구리 - 산성 환경에서의 부식 성능을 더욱 향상시킵니다.
- 니오븀/티타늄 - 금속 간 특성 감소를 무효화하는 안정제로 사용됩니다.
- 질소 - 수율 강도를 높여주는 고체 용액 강화제
- 망간 - 가공 중 황 저항성을 개선하는 탈산제
- 탄소/유황/인 - 낮은 수준으로 제어되는 불순물(보통 0.03% 미만)
속성 스테인리스강 분말의
스테인리스강 분말은 표준 탄소강과 이색 합금 사이의 간극을 메울 수 있는 매력적인 특성 조합을 보여줍니다. 크롬과 니켈 합금 원소는 주로 내식성을 강화할 뿐만 아니라 무게 대비 강도가 높은 성능을 제공합니다.
기계적 특성
- 양호 힘 (항복 강도 100-350 MPa 범위)
- 우수 경도 (브리넬 160-240)
- 보통 연성 (10-50% 연신율)
- 높음 골절 인성 (20-200 MPa-m^1/2^)
- 양호 내충격성
- 비자기 등급 사용 가능
부식 속성
- 내피팅 저항 - 공격적인 미디어의 로컬라이제이션 공격을 견딜 수 있습니다.
- 틈새 저항 - 탄력적인 마이크로 환경 대 정체된 마이크로 환경
- 응력 균열 저항 - 인장 응력에 대한 내구성 강화
- 내마모성/침식성 - 마모가 심한 애플리케이션에 적합
- 내산화성 - 최대 900°C의 산화 조건에서 작동 가능
기타 속성
- 밀도 - 약 8g/cm3
- 열 전도성 - 12-30 W/m-K
- 전기 저항 - 0.75μΩ-m
- 퀴리 온도 - -150°C ~ 315°C 범위
- 녹는점 - 1300-1500°C
스테인리스 스틸 분말 제조 프로세스
스테인리스강 분말은 입자 크기 범위, 모양, 미세 구조, 비용, 합금 정밀도 등 필요한 특성에 따라 다양한 기술을 통해 생산할 수 있습니다. 가장 일반적으로 사용되는 방법은 가스 분무, 물 분무, 전해 분말 제조입니다.
가스 분무
용융된 스테인리스 스틸은 고속 불활성 가스 분사(아르곤 또는 질소)에 의해 미세한 방울로 분해됩니다. 이 방울은 입자 크기 분포가 엄격하게 제어된 구형 분말로 빠르게 응고됩니다. 장점으로는 우수한 분말 유동성과 압축 밀도가 있습니다. 단점은 위성 형성과 높은 가스 소비량입니다.
물 분무
가스 분무와 유사하지만 용융 금속 흐름을 냉각하는 데 물이 대신 사용됩니다. 빠른 응고로 입자 크기 범위가 넓고 내부 구조가 다공성인 불규칙한 모양의 분말을 얻을 수 있습니다. 비용이 저렴하지만 합금 옵션이 제한적이고 가스 분무에 비해 분말 밀도가 낮습니다.
전해질 분말 생산
균일하고 다공성인 구형 분말은 스테인리스강 이온이 포함된 수성 전해질에서 전기 승화를 통해 음극에 증착됩니다. 모양과 크기 분포를 엄격하게 제어할 수 있지만 316L 등급과 같은 단순한 합금으로 제한됩니다.
기타 방법 - 회전 전극 공정, 회전 분무, 플라즈마 회전 전극 공정, 열 플라즈마 합성
분말은 1차 제조 외에도 목표 사양을 달성하기 위해 어닐링, 파편화, 분류, 혼합, 체질 및 코팅과 같은 2차 처리를 거칠 수 있습니다.
스테인리스 스틸 분말 등급 및 크기
스테인리스 스틸 분말은 다양한 용도와 조건에 맞게 표준화된 다양한 합금/등급으로 제공됩니다. 등급은 특정 물리적, 기계적, 부식 및 제조 특성을 유발하는 특정 구성을 나타냅니다.
공통 성적 포함:
- 304 - 18-20% Cr 및 8-10.5% Ni의 범용 오스테나이트 SS
- 316/316L - 우수한 내식성을 위한 16-18% Cr, 10-14% Ni 및 2-3% Mo의 오스테나이트계 SS
- 410 - 높은 강도와 경도를 제공하는 11.5-13.5% Cr의 마르텐사이트 등급
- 420 - 410 등급과 유사하지만 내마모성을 높이기 위해 탄소 함량을 높였습니다.
- 17-4PH - 노화 후 내식성이 우수한 침전 경화 마르텐사이트 계 SS
- 15-5PH - 고강도 기능을 갖춘 강수량 경화 등급
- 맞춤형 합금 - 틈새 애플리케이션을 위한 맞춤형 특수 등급
분말은 일반적으로 5μm~150μm의 광범위한 크기(입자 직경)를 포함합니다:
- 초미세먼지 = 15μm 미만
- 미세 = 15㎛ ~ 45㎛
- 중간 = 45㎛ ~ 105㎛
- 굵은 = 105μm ~ 150μm
평균 크기, 분포, 구형도, 탭 밀도, 피크노미터 밀도, 유량 및 화학 분석은 일반적으로 애플리케이션의 필요에 따라 제조업체에서 제공합니다.
크기 분포 예 - 가스 분무 316L 스테인리스 스틸 분말
| 체 크기 | 유지 중량 비율(%) |
|---|---|
| +140 메시 | 2% |
| -140/+200 메시 | 13% |
| -200 메쉬 | 7% |
| 팬 | 78% |
스테인리스 스틸 분말 애플리케이션
스테인리스강 분말의 주요 응용 분야는 고온 성능, 경도, 강도, 내식성, 내마모성, 제조 가능성, 사용 가능한 합금의 범위와 같은 특성을 활용합니다.
적층 제조
- 바인더젯 인쇄
- 직접 에너지 증착
- 레이저 파우더 베드 융합
- 전자빔 용융
항공우주, 의료, 에너지, 자동차 등 다양한 산업에서 복잡하고 가벼운 맞춤형 스테인리스 부품을 인쇄하는 데 사용됩니다.
금속 사출 성형(MIM)
미세 분말을 소결하면 수술 도구, 기어, 노즐, 매니폴드 등 공차가 엄격한 작고 복잡한 형상을 대량으로 생산할 수 있습니다.
컴포넌트 프레스 및 소결
분말을 압축 및 가열하여 부싱, 씰, 볼 베어링 및 다공성 제어가 필요한 구조 부품과 같은 고밀도 부품을 생산합니다.
애플리케이션 결합/표면화
스테인리스강 분말은 내마모성 코팅과 부식 방지를 위해 사용되는 냉간/열분사, 레이저 클래딩, 브레이징과 같은 방법의 일반적인 원료입니다.
기타 틈새 용도
인베스트먼트 주조, 원심 주조, 마찰 재료 제작, 스파크 플라즈마 소결, 분말 단조, 표면 텍스처링, 불꽃 조성물 제작 등.
글로벌 스테인리스강 분말 및 가격
스테인리스 스틸 파우더는 전 세계 여러 주요 특수 금속 제조업체에서 상업적으로 생산합니다. 가격은 등급, 크기 분포, 수량 및 지역에 따라 다릅니다. 주요 생산업체는 다음과 같습니다:
| 회사 | 위치 |
|---|---|
| 샌드빅 | 스웨덴 |
| 회가나스 | 스웨덴 |
| 리오 틴토 메탈 파우더 | 캐나다 |
| 포메톤 파우더 | 이탈리아 |
| 아메텍 SMP | US |
| CNPC | 중국 |
| JFE 스틸 | 일본 |
| 카펜터 파우더 제품 | US |
| 오베르 & 듀발 | 프랑스 |
가격 견적:
| 파우더 등급 | Kg당 비용 |
|---|---|
| 304, 316, 316L, 410, 420 | $12-60 |
| 17-4PH, 15-5PH | $30-100 |
| 맞춤형 합금 | $50-200 |
가격은 다음에 따라 다릅니다:
- 순도 / 미량 원소
- 입자 크기 범위
- 일관성/구형성
- 구매 수량
- 후처리 수준
- 위치
제어된 특성과 소량 생산이 가능한 고성능 합금은 프리미엄 가격이 책정됩니다. 대규모 OEM 계약은 규모의 경제의 이점을 누릴 수 있습니다.
스테인리스 스틸 분말 사양 및 표준
스테인리스 스틸 분말은 중요한 화학적, 물리적, 기계적 매개변수를 다루는 엄격한 산업 표준을 충족해야 다양한 까다로운 애플리케이션에서 사용 적합성을 보장할 수 있습니다.
| 표준 | 조직 | 지역 |
|---|---|---|
| ASTM B963 | ASTM 국제 | 글로벌 |
| EN 10088 | 유럽 표준화 위원회(CEN) | 유럽 |
| JIS G 4305 | 일본 산업 표준(JIS) | 일본 |
| GB/T 20878 | 중국 표준화 관리국(SAC) | 중국 |
이러한 사양은 적절한 것을 정의하는 데 도움이 됩니다:
- 공칭 구성 - 등급을 구성하는 Fe, Cr, Ni, Mo 등과 같은 합금 원소의 분석 및 % 분석
- 불순물 제한 - C, P, S, Si 등과 같은 최대 허용 미량 원소는 다음과 같습니다.
- 입자 크기 분포 - 체질에서 미크론 범위 분율
- 파티클 모양 - 주사 전자 현미경(SEM) 이미징
- 탭 밀도 - 홀 유량계 방식으로 평가
- 유량 - 구멍을 통한 분당 무게 흐름
권장 샘플링, 테스트, 검사, 포장, 표시 및 인증 절차와 함께 제공됩니다.
고객은 조달 로트가 지정된 등급 및 속성 요건을 충족하는지 확인하기 위해 공신력 있는 테스트 기관에 규정 준수 보고서를 요청하는 경우가 많습니다.
분무 방법 비교
가스 대 물 분무
물 분무가 더 비용 효율적이지만 가스 분무가 더 우수한 분말 품질을 제공합니다.
| 매개변수 | 가스 분무 | 물 분무 |
|---|---|---|
| 파티클 모양 | 고도로 구형 | 불규칙한 위성 입자 공통 |
| 입자 크기 분포 | 좁은 분포 | 광범위한 분포 |
| 탭 밀도 | 최대 4.5g/cc | 2-3g/cc |
| 내부 다공성 | Lower | 더 높음 |
| 합금 옵션 | 대부분의 합금 사용 가능 | 제한된 합금 |
| 비용 | 자본 및 운영 비용 증가 | 비용 절감 프로세스 |
가스만으로도 적층 제조 및 금속 사출 성형에 적합한 일관된 소형 입자를 위한 충분한 냉각 속도를 제공합니다.
스테인리스 스틸 파우더의 장단점
| 장점 | 단점 |
|---|---|
| - 뛰어난 내식성 | - 상대적으로 비싼 |
| - 높은 경도 및 마모 성능 | - 탄소강보다 낮은 열전도율 |
| - 높은 연성 및 파단 인성 | - 절단 및 가공이 더 어렵습니다. |
| - 최대 900°C의 온도 저항 | - 구멍 및 틈새 부식에 취약한 특정 등급 |
| - 비자기 기능 사용 가능 | - 탄소강에 비해 제한된 성형성 |
| - 다양한 합금/등급 선택 가능 | - Ni 및 Cr과 같은 알레르기 유발 성분이 포함되어 있습니다. |
| - 다양한 합금 선택으로 인한 구성 유연성 | - 일부 분수는 연소 및 폭발 위험이 있습니다. |
| - 금속 사출 성형 및 적층 제조에 적합 | - 일부 애플리케이션의 경우 파우더 재사용이 제한될 수 있습니다. |
| - 다른 고합금 옵션(티타늄, 초합금 등)에 비해 비용 효율적입니다. |
자주 묻는 질문
Q: 304와 316 스테인리스 스틸 파우더의 주요 차이점은 무엇인가요?
A: 316 SS 분말에는 2-3% 몰리브덴이 함유되어 있어 특히 염소나 바닷물에 노출되었을 때 304보다 구멍 및 틈새 부식에 대한 내식성이 향상됩니다. 316 SS는 의료용 임플란트 및 해양 분야에 더 적합합니다.
Q: 단조 제품 대신 스테인리스 스틸 파우더를 사용하는 이유는 무엇인가요?
A: 분말 기반 제조 기술을 사용하면 기존 방식으로는 달성할 수 없었던 향상된 기계적 특성과 합금 조합을 갖춘 복잡하고 가벼운 부품을 만들 수 있습니다. 분말은 첨가제 및 분말 야금 방식에 필수적입니다.
Q: 전 세계 스테인리스 스틸 파우더 시장의 규모는 어느 정도인가요?
A: 연간 약 80킬로톤(1조 4천 8백억 달러 이상)의 가치가 있으며 매년 51조 3천억 달러 이상으로 증가하고 있습니다. 3D 프린팅, 자동차 연료 전지, 식품 가공, 화학 공장, 바이오 의료, 항공 우주 및 에너지 애플리케이션 전반에서 사용이 증가하고 있습니다.
Q: 스테인리스 스틸 분말을 취급할 때 어떤 안전 예방 조치를 취해야 하나요?
A: 마스크, 장갑, 환기 및 위생과 같은 노출 완화 조치를 통해 피부/폐 접촉 및 민감성 위험을 제한합니다. 또한 미세 금속 입자의 연소 가능성을 고려한 화재 및 폭발 예방 조치. 스파크, 점화원, 산화제, 산성 물질로부터 멀리 떨어진 곳에 적절히 보관하는 것도 중요합니다.
Q: 스테인리스 스틸 파우더의 재활용 가능성은 어느 정도인가요?
A: 특정 용도의 오염 수준과 허용 가능한 특성 저하에 따라 다릅니다. 기계적 성능이 크게 저하되기 전에 프로토타입 작업을 위해 분말을 여러 번 녹여 재사용할 수 있습니다. 최종 부품 생산을 목표로 하는 2차 재사용에는 더 많은 공정 제어가 필요합니다.
