Poeders op nikkelbasis verwijzen naar poeders gemaakt van nikkel of nikkellegeringen die worden gebruikt in verschillende toepassingen zoals additieve productie, oppervlaktecoating, lassen en meer. Dit artikel geeft een overzicht van op nikkel gebaseerde poeders, hun samenstelling en eigenschappen, toepassingen, specificaties, prijzen, vergelijkingen en veelgestelde vragen.
Overzicht van poeders op basis van nikkel
Poeders op basis van nikkel zijn metaalpoeders die voornamelijk bestaan uit nikkel samen met legeringselementen zoals chroom, molybdeen, wolfraam en andere. De belangrijkste eigenschappen die deze poeders geschikt maken voor toepassingen met hoge prestaties zijn:
- Hoge sterkte en hardheid bij hoge temperaturen
- Uitstekende corrosie- en oxidatieweerstand
- Goede slijtvastheid
- Hoge thermische en elektrische geleidbaarheid
- Lage thermische uitzettingscoëfficiënt
Deze poeders kunnen worden geproduceerd door middel van processen zoals gas- of waterverstuiving, elektrolyse, carbonyldecompositie enz. in verschillende maten en morfologieën. Veel gebruikte nikkellegeringen zijn Inconel, Monel, Hastelloy, Nichrome enz.
poeders op basis van nikkel Samenstelling
Poeders op nikkelbasis bevatten nikkel als hoofdelement samen met andere legeringselementen. Typische samenstellingen zijn:
| Legering | Nikkel (%) | Andere elementen |
|---|---|---|
| Nikkel | 99%+ | – |
| Inconel | 72% Ni, 14-17% Cr | IJzer, niobium, koper, aluminium |
| Monel | 63-70% Ni, 27-34% Cu | IJzer, mangaan, silicium, koolstof |
| Nichroom | 80% Ni, 20% Cr | Ijzer |
| Hastelloy | 42-62% Ni | Chroom, molybdeen, wolfraam |
De verhouding tussen nikkel en legeringen bepaalt de belangrijkste eigenschappen zoals sterkte, corrosiebestendigheid, oxidatiebestendigheid enz.
poeders op basis van nikkel Eigenschappen
Poeders van nikkellegeringen bieden uitzonderlijke eigenschappen in vergelijking met nikkel, waardoor ze geschikt zijn voor ruwe omgevingen:
| Eigendom | Kenmerken |
|---|---|
| Sterkte bij hoge temperaturen | Behoudt sterkte en is bestand tegen kruipvervorming bij meer dan 1000°C |
| Corrosieweerstand | Beschermende oxidelaag vormen, bestand tegen zuren, basen enz. |
| Oxidatie weerstand | Langzame oxidatie in lucht tot ~1100°C |
| Slijtvastheid | Beter bestand tegen erosie, schuren, vreten dan staal |
| Warmtegeleiding | Hoger dan roestvrij staal, ~20 W/m.K voor Inconel 625 |
| Elektrische weerstand | Diverse legeringen hebben een hoge weerstand voor verwarmingselementen |
| Uitzettingscoëfficiënt | Lage CTE biedt weerstand tegen thermische schokken |
Soorten van op nikkel gebaseerde poeders
Nikkelpoeders zijn verkrijgbaar in verschillende soorten die geschikt zijn voor verschillende afzettingsmethoden:
| Type | Gemeenschappelijke legeringen | Maatbereik | ** Morfologie** |
|---|---|---|---|
| Verstoven gas | Inconel 625, 718; Monel, Hastelloy | 5 - 150 μm | Afgerond, bolvormig |
| Water Verstoven | Inconel 625, 718; 316L, 304L | 10 - 300 μm | Gekarteld, onregelmatig |
| Elektrolytisch | Nikkel, Monel, Nichrome | 1 – 150 μm | Dendritisch, kristallijn |
| Carbonyl | Nikkel | 0,5 - 12 μm | Vlokken, chips |
- Gas- en waterverstuiving zorgen voor betere verpakkingsdichtheid en vloeibaarheid
- Elektrolytisch hebben een hoger zuurstofgehalte dat poreusheid veroorzaakt
- Carbonylnikkelpoeder heeft een hoge zuiverheid (>99% Ni)
poeders op basis van nikkel Toepassingen
Belangrijke toepassingsgebieden van nikkellegeringspoeders zijn onder andere:
| Industrie | Toepassingen |
|---|---|
| Additieve productie | Ruimtevaartonderdelen, turbinebladen, raketmotoren |
| Lassen | Reparatie van turbines, gereedschappen, mallen; verbinden van inconel, hastelloy |
| Deklaag | Corrosiebescherming, slijtvastheid, deklagen |
| Elektronica | Weerstanden, verwarmingselementen, geleiders |
| Diamantgereedschap | Bindende diamantkorrels voor snijden, boren, slijpen |
| Magneten | Magnetische eigenschappen verbeteren |
| Batterijen | Nikkelelektroden in Ni-Cd-, Ni-MH-batterijen |
Dankzij unieke eigenschappen zoals hoge sterkte en corrosiebestendigheid kunnen nikkelpoeders kritische toepassingen mogelijk maken.
poeders op basis van nikkel Specificaties
Poeders van nikkellegeringen zijn verkrijgbaar in verschillende maten en morfologieën en moeten voldoen aan specificaties voor samenstelling, zuiverheid en consistentie voor betrouwbare prestaties.
| Parameter | Bereik/Rangen |
|---|---|
| Deeltjesgrootte | 5 μm tot 300 μm |
| Deeltjesvorm | Bolvormig, onregelmatig, vlokken |
| Schijnbare dichtheid | 2 – 5 g/cc |
| Tik op dichtheid | 4 - 7 g/cc |
| Stroomsnelheid | 15 – 25 s/50 g |
| Puurheid | 98,5% tot 99,9% |
| Zuurstofgehalte | <0,5% |
| Waterstofverlies | <0,1% |
Normenorganisaties zoals ASTM International bieden specificaties voor testmethoden en drempelwaarden voor nikkelpoeders:
- ASTM B162: Standaard voor nikkelplaat, -blad, -strip en -staaf
- ASTM B283: Verstoven nikkelpoeder en poedermetallurgieproducten
- ISO 4499-4: Metaalpoeders - Bepaling van zuurstof- en stikstofgehaltes door hete extractie
poeders op basis van nikkel Leveranciers en prijzen
Enkele toonaangevende wereldwijde leveranciers van nikkel en nikkellegeringspoeders zijn:
| Bedrijf | Merken | Legeringen | Prijsbereik |
|---|---|---|---|
| Hoganas | Nicopoeder® | Nikkel, carbonylnikkel | $50 - $100 per kg |
| Sandvik Visarend | Nifco® | Nikkel, koper nikkel, nikkel ijzer | $75 - $250 per kg |
| Timmerman technologie | Cartech® | 625, 718, 690, Monel, Hastelloy | $100 – $500 per kg |
| AMETEK | Ultrafijn nikkel | Carbonylnikkel | $80 - $120 per kg |
Prijzen variëren op basis van:
- Legering: Inconel 718 > Inconel 625 > Nikkel > Monel
- Deeltjesgrootte: Nano poeder > Micro poeder
- Zuiverheidsniveaus: 99,9% Nikkel > 98% Nikkel
- Kwantum- en bulkkortingen
Vergelijkingen
| Parameters | Verstoven gas | Water Verstoven | Elektrolytisch |
|---|---|---|---|
| Kosten | Hoog | Laag | Medium |
| Puurheid | Hoog - 99%+ | Medium - 98-99% | Laag - 90-98% |
| Zuurstofopname | Laag | Hoog | Hoog |
| Deeltjesvorm | Afgerond | Gekarteld | Dendritisch |
| Vloeibaarheid | Uitstekend | Gematigd | Arm |
| Schijnbare dichtheid | Hoog | Medium | Laag |
| Toepassingen | AM, coatings | Lassen, oppervlaktecoatings | Verwarmingselementen, elektronica |
Belangrijke verschillen in het productieproces leiden tot compromissen in kosten, kwaliteit en prestaties.
Voordelen van poeders op basis van nikkel
Poeders van nikkellegeringen bieden unieke voordelen ten opzichte van andere materialen:
- Bestand tegen hoge temperaturen van meer dan 1000°C
- Bestand tegen corrosie in zure of alkalische omgevingen
- Additieve vervaardiging van complexe geometrieën mogelijk maken
- Biedt uitstekende hechtsterkte voor diamantgereedschappen
- Zijn biocompatibel voor medische implantaten
- Hebben gecontroleerde uitzettingskenmerken
- Kan worden gerecycled en hergebruikt in poedermetallurgie
Beperkingen
Enkele nadelen van deze poeders zijn:
- Duur in vergelijking met ijzer- of koperpoeders
- Gevoelig voor zuurstofbesmetting tijdens verwerking
- Geneigd tot het ontwikkelen van oppervlaktescheuren bij oververhitting
- Moeilijk te verwerken door koude verdichting en sinteren
- Gecontroleerde atmosfeer nodig tijdens thermisch spuiten
- Lagere elektrische en thermische geleidbaarheid dan koper
De juiste methoden voor het hanteren, opslaan en verwerken van poeder moeten worden gebruikt om beperkingen tot een minimum te beperken.
Veelgestelde vragen
V: Zijn nikkelpoeders gevaarlijk?
A: Langdurige inademing kan overgevoeligheid van de luchtwegen veroorzaken. De juiste persoonlijke beschermingsmiddelen (PPE), zoals maskers en handschoenen, moeten worden gedragen tijdens het hanteren.
V: Wat is de houdbaarheid van nikkelpoeders?
A: Indien bewaard onder inerte atmosfeer in afgesloten verpakkingen, kan de houdbaarheid meer dan 5 jaar bedragen. Zuurstof- en vochtabsorptie verslechteren de kwaliteit na verloop van tijd.
V: Welke deeltjesgrootte is het beste voor thermisch spuiten?
A: 20-45 μm biedt een betere dichtheid en hechtsterkte. Fijnere poeders hebben een lagere depositie-efficiëntie.
V: Zijn deze magnetisch of niet-magnetisch?
A: Zuiver nikkel is licht magnetisch. De meeste nikkellegeringen zijn niet magnetisch, behalve Nichrome en MuMetal die ijzer en nikkel bevatten.
V: Kunnen nikkellegeringen 3D-geprint worden?
A: Ja, Inconel- en Hastelloy-kwaliteiten bieden uitstekende eigenschappen maar vereisen geoptimaliseerde parameters voor lasersmelten/sinteren.
