Polvos a base de níquel se refiere a los polvos fabricados a partir de níquel o aleaciones de níquel que se utilizan en diversas aplicaciones, como la fabricación aditiva, el revestimiento de superficies, la soldadura, etc. Este artículo ofrece una visión general de los polvos a base de níquel, su composición y propiedades, aplicaciones, especificaciones, precios, comparaciones y preguntas frecuentes.
Visión general de polvos a base de níquel
Los polvos a base de níquel son polvos metálicos compuestos principalmente de níquel junto con elementos de aleación como cromo, molibdeno, tungsteno y otros. Las propiedades clave que hacen que estos polvos sean adecuados para aplicaciones de alto rendimiento son:
- Alta resistencia y dureza a temperaturas elevadas
- Excelente resistencia a la corrosión y a la oxidación
- Buena resistencia al desgaste
- Alta conductividad térmica y eléctrica
- Bajo coeficiente de dilatación térmica
Estos polvos pueden producirse mediante procesos como la atomización con gas o agua, la electrólisis, la descomposición carbonílica, etc., en diversos tamaños y morfologías. Las aleaciones de níquel más utilizadas son Inconel, Monel, Hastelloy, Nichrome, etc.
polvos a base de níquel Composición
Polvos a base de níquel contienen níquel como elemento principal junto con otros elementos de aleación. Las composiciones típicas son:
| Aleación | Níquel (%) | Otros elementos |
|---|---|---|
| Níquel | 99%+ | – |
| Inconel | 72% Ni, 14-17% Cr | Hierro, niobio, cobre, aluminio |
| Monel | 63-70% Ni, 27-34% Cu | Hierro, manganeso, silicio, carbono |
| Nichrome | 80% Ni, 20% Cr | Hierro |
| Hastelloy | 42-62% Ni | Cromo, molibdeno, tungsteno |
La proporción de níquel y aleaciones determina las características clave como la resistencia, la resistencia a la corrosión, la resistencia a la oxidación, etc.
polvos a base de níquel Propiedades
Los polvos de aleación de níquel ofrecen propiedades excepcionales en comparación con el níquel, lo que los hace adecuados para entornos difíciles:
| Propiedad | Características |
|---|---|
| Resistencia a altas temperaturas | Conservan la fuerza y resisten la deformación por fluencia a más de 1000°C |
| Resistencia a la corrosión | Forma una capa protectora de óxido, resistente a ácidos, álcalis, etc. |
| Resistencia a la oxidación | Tasa de oxidación lenta en aire hasta ~1100°C |
| Resistencia al desgaste | Resisten la erosión, la abrasión y el gripado mejor que el acero |
| Conductividad térmica | Superior a los aceros inoxidables, ~20 W/m.K para Inconel 625 |
| Resistividad eléctrica | Gama de aleaciones de alta resistividad para elementos calefactores |
| Coeficiente de dilatación térmica | El bajo CET proporciona resistencia al choque térmico |
Tipos de polvos a base de níquel
Los polvos de níquel están disponibles en diferentes tipos adecuados para diversos métodos de deposición:
| Tipo | Aleaciones comunes | Tamaños | ** Morfología. |
|---|---|---|---|
| Gas atomizado | Inconel 625, 718; Monel, Hastelloy | 5 - 150 μm | Redondeado, esférico |
| Agua atomizada | Inconel 625, 718; 316L, 304L | 10 - 300 μm | Dentado, irregular |
| Electrolítico | Níquel, Monel, Nicromo | 1 – 150 µm | Dendrítico, cristalino |
| Carbonilo | Níquel | 0,5 - 12 μm | Copos, patatas fritas |
- El gas y el agua atomizados permiten una mejor densidad y fluidez de la empaquetadura
- Los electrolíticos tienen mayor contenido de oxígeno, lo que provoca porosidad
- El níquel carbonílico en polvo tiene una gran pureza (>99% Ni)
polvos a base de níquel Aplicaciones
Las principales áreas de aplicación de los polvos de aleaciones de níquel son:
| Industria | Aplicaciones |
|---|---|
| Fabricación aditiva | Componentes aeroespaciales, álabes de turbina, motores de cohetes |
| Soldadura | Reparación de turbinas, herramientas, moldes; unión de inconel, hastelloy |
| Revestimiento de superficies | Protección contra la corrosión, resistencia al desgaste, revestimientos superpuestos |
| Electrónica | Resistencias, elementos calefactores, conductores |
| herramientas de diamante | Granos de diamante aglomerante para corte, taladrado y amolado |
| Imanes | Mejora de las propiedades magnéticas |
| Pilas | Electrodos de níquel en baterías de Ni-Cd, Ni-MH |
Propiedades únicas como la alta resistencia y la resistencia a la corrosión permiten a los polvos de níquel permitir aplicaciones críticas.
polvos a base de níquel Especificaciones
Los polvos de aleación de níquel están disponibles en varios tamaños y morfologías, y deben cumplir las especificaciones de composición, pureza y consistencia para obtener un rendimiento fiable.
| Parámetro | Gama/Grados |
|---|---|
| Tamaño de las partículas | 5 μm a 300 μm |
| Forma de las partículas | Escamas esféricas, irregulares |
| Densidad aparente | 2 - 5 g/cc |
| Densidad del grifo | 4 - 7 g/cc |
| Caudal | 15 - 25 s/50g |
| Pureza | 98,5% a 99,9% |
| Contenido de oxígeno | <0,5% |
| Pérdida de hidrógeno | <0,1% |
Organizaciones de normalización como ASTM International proporcionan especificaciones sobre métodos de ensayo y umbrales para los polvos de níquel:
- ASTM B162: Norma para chapas, láminas, bandas y barras laminadas de níquel.
- ASTM B283: Níquel en polvo atomizado por gas y productos pulvimetalúrgicos
- ISO 4499-4: Polvos metálicos - Determinación del contenido de oxígeno y nitrógeno por extracción en caliente
polvos a base de níquel Proveedores y precios
Algunos de los principales proveedores mundiales de níquel y aleaciones de níquel en polvo son:
| Empresa | Marcas | Aleaciones | Precios |
|---|---|---|---|
| Hoganas | Nicopolvo | Níquel, níquel carbonílico | $50 - $100 por kg |
| Sandvik Osprey | Nifco | Níquel, cobre níquel, hierro níquel | $75 - $250 por kg |
| Tecnología Carpenter | Cartech | 625, 718, 690,Monel, Hastelloy | $100 - $500 por kg |
| AMETEK | Níquel ultrafino | Níquel carbonílico | $80 - $120 por kg |
Los precios varían en función de:
- Aleación: Inconel 718 > Inconel 625 > Níquel > Monel
- Tamaño de las partículas: Nano polvo > Micro polvo
- Niveles de pureza: 99,9% Níquel > 98% Níquel
- Descuentos por cantidad y por volumen
Comparaciones
| Parámetros | Gas atomizado | Agua atomizada | Electrolítico |
|---|---|---|---|
| Coste | Alta | Bajo | Medio |
| Pureza | Alto - 99%+ | Mediana - 98-99% | Bajo - 90-98% |
| Recogida de oxígeno | Bajo | Alta | Alta |
| Forma de las partículas | Redondeado | Dentado | Dendrítico |
| Fluidez | Excelente | Moderado | Pobre |
| Densidad aparente | Alta | Medio | Bajo |
| Aplicaciones | AM, revestimientos | Soldadura, revestimientos superficiales | Elementos calefactores, electrónica |
Las principales diferencias en el proceso de producción dan lugar a compensaciones en costes, calidad y rendimiento.
Ventajas de polvos a base de níquel
Los polvos de aleación de níquel ofrecen ventajas únicas frente a otros materiales:
- Soportan altas temperaturas superiores a 1000°C
- Resisten la corrosión en ambientes ácidos o alcalinos
- Permite la fabricación aditiva de geometrías complejas
- Proporcionan una excelente fuerza de adherencia para herramientas diamantadas
- Son biocompatibles para implantes médicos
- Tienen características de expansión controlada
- Puede reciclarse y reutilizarse en pulvimetalurgia
Limitaciones
Algunos inconvenientes asociados a estos polvos son:
- Caro en comparación con los polvos de hierro o cobre
- Sensible a la contaminación por oxígeno durante la manipulación
- Propenso a desarrollar grietas superficiales si se sobrecalienta
- Difícil de procesar por compactación en frío y sinterización
- Requieren atmósferas controladas durante la pulverización térmica
- Menor conductividad eléctrica y térmica que el cobre
Deben utilizarse métodos adecuados de manipulación, almacenamiento y procesamiento del polvo para minimizar las limitaciones.
Preguntas frecuentes
P: ¿Son peligrosos los polvos de níquel?
R: La inhalación prolongada puede causar sensibilización respiratoria. Durante la manipulación deben utilizarse EPI adecuados, como mascarillas y guantes.
P: ¿Cuál es la vida útil de los polvos de níquel?
R: Si se almacena en atmósfera inerte en recipientes sellados, su vida útil puede superar los 5 años. La absorción de oxígeno y humedad degrada la calidad con el tiempo.
P: ¿Qué tamaño de partícula es mejor para la proyección térmica?
R: 20-45 μm ofrecen mejor densidad y fuerza de adherencia. Los polvos más finos tienen una menor eficiencia de deposición.
P: ¿Son magnéticos o no magnéticos?
R: El níquel puro es ligeramente magnético. La mayoría de las aleaciones de níquel no son magnéticas, excepto Nichrome y MuMetal, que contienen hierro y níquel.
P: ¿Se pueden imprimir en 3D las aleaciones de níquel?
R: Sí, los grados Inconel y Hastelloy ofrecen excelentes propiedades, pero requieren parámetros optimizados para la fusión/sinterización por láser.
