ニッケル合金718パウダー
ニッケル合金718粉末は、インコネル718粉末としても知られ、高強度、耐食性のニッケルクロム合金粉末です。
| 金属粉末 | サイズ | 数量 | 価格/kg | サイズ | 数量 | 価格/kg |
| インコネル718 | 0-20μm | 1KG | 60.9 | 53-105μm | 1KG | 59 |
| 10KG | 39.8 | 10KG | 38 | |||
| 100KG | 34.5 | 100KG | 33 |
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目次
概要
ニッケル合金718粉末は、インコネル718粉末としても知られ、高強度、耐食性のニッケルクロム合金粉末です。優れた機械的特性と高温での耐酸化性、耐腐食性により、航空宇宙、石油・ガス、自動車、その他の高温用途に広く使用されています。
ニッケル合金718粉末の主な特徴は以下の通り：
- 650℃までの高い強度と硬度
- 優れた耐食性
- 優れたクリープ強度と疲労強度
- 良好な溶接性と機械加工性
- 高い衝撃強度と靭性
- 最適な特性を得るための熱処理が可能
ニッケル合金718粉末は、選択的レーザー溶解（SLM）、電子ビーム溶解（EBM）、バインダージェッティングなどの付加製造技術で最も一般的に使用され、複雑な形状を製造します。その他の用途としては、金属射出成形（MIM）や溶射、コールドスプレーなどがあります。
構成
ニッケル合金718粉末の典型的な化学組成は以下の通りである：
| エレメント | 重量 % |
|---|---|
| ニッケル（Ni） | 50 – 55 |
| クロム（Cr） | 17 – 21 |
| 鉄（Fe） | バランス |
| ニオブ | 4.75 – 5.5 |
| モリブデン (Mo) | 2.8 – 3.3 |
| チタン（Ti） | 0.65 – 1.15 |
| アルミニウム（Al） | 0.2 – 0.8 |
| コバルト | ≤ 1 |
| 銅（Cu） | ≤ 0.3 |
| マンガン (Mn) | ≤ 0.35 |
| ケイ素 (Si) | ≤ 0.35 |
| リン (P) | ≤ 0.015 |
| 硫黄（S） | ≤ 0.015 |
| ホウ素（B） | ≤ 0.006 |
| カーボン（C） | ≤ 0.08 |
Ni、Cr、Nb、Moのような主要な合金元素は、析出硬化と固溶体強化メカニズムを通じて高強度に寄与する。鉄は、ニッケルと共に主要な母材である。AlとTiの少量添加は、結晶粒構造の制御に役立つ。微量元素は有害な影響を防ぐために制限されている。
プロパティ
ニッケル合金718粉末は、優れた特性を併せ持つユニークな合金であり、あらゆる産業分野の高性能部品に適しています：
| プロパティ | 説明 |
|---|---|
| 強さ | 引張強さは焼鈍状態で1,300MPa。時効硬化熱処理後は1,500MPa以上に達する。 |
| 硬度 | 硬度470HB以上 |
| 密度 | 8.19 g/cm3 |
| 融点 | 1,260-1,336°C |
| 熱伝導率 | ~11 W/m-K |
| 電気抵抗率 | ~125μΩ・cm |
| 熱膨張 | ~13 μm/m-°C |
| 弾性係数 | ~205 GPa |
| 伸び | 12%以上 |
| 衝撃強度 | 室温で最大100 J |
| 疲労強度 | 非常に高い耐疲労性と耐クリープ性 |
| 耐酸化性 | 700℃までの耐酸化性 |
| 耐食性 | SCCやその他の水系腐食に対する優れた耐性 |
| 溶接性 | 良好な溶接性 |
| 加工性 | 通常の718ニッケル合金より加工性が向上 |
優れた延性と靭性と共に、650℃以上まで高い強度が維持される。ステンレス鋼に比べ、耐クリープ性、耐疲労性、耐亀裂成長性がはるかに優れている。卓越した耐食性は、過酷な環境下での用途を可能にします。これらのバランスのとれた特性により、ニッケル合金718は重要部品に適しています。
特徴
ニッケル合金718粉末のユニークな特徴には、以下のようなものがある：
- 経年変化または析出硬化 - 熱処理により金属間Ni3(Al,Ti)ガンマプライム相と体心正方晶Ni3Nbガンマダブルプライム相が析出し、経時的に強度が向上する。
- 固溶体強化 - MoやCrなどの合金元素がニッケル-鉄マトリックスに溶け込み、ベースライン強度を向上させる。
- 熱処理可能 - 溶体化処理や析出硬化処理により、用途に応じた特性を得ることができる。
- 安定した粘着性のある酸化皮膜を生成し、耐食性を提供する。
- 極低温靭性 - 極端な氷点下でも延性と靭性を保つ
- 粉末床溶融AMプロセスによる微細構造の容易な実現
- HIPの能力 - 熱間静水圧プレスでAM部品の内部空隙を除去できる
- 中程度のレーザー出力で良好な積層造形加工性
仕様
ニッケル合金718粉末は、異なるカテゴリーに分類された様々なサイズ分布で入手可能です：
サイズ範囲
| カテゴリー | サイズ範囲 (μm) |
|---|---|
| ファイン・グレード | 15-45 |
| エクストラ・ファイン・グレード | 10-22 |
| サブミクロングレード | 0.5-15 |
サイズ分布
AMプロセスの典型的なサイズ分布：
| サイズ分布 | D10 (μm) | D50 (μm) | D90 (μm) |
|---|---|---|---|
| 15-45 μm | 20 | 35 | 40 |
| 10-22 μm | 12 | 18 | 22 |
化学的純度
| グレード | 純度 |
|---|---|
| スタンダード | ≥ 99.9% |
| 高純度 | ≥ 99.95% |
| 超高純度 | ≥ 99.99% |
規格
ニッケル合金718粉末の組成は、以下の規格に従って標準化されている：
- ASTM B637
- AMS 5596G
- AMS 5662M
しかし、AM用にカスタマイズされた組成物も利用できる。
アプリケーション
ニッケル合金718粉末は、AMまたは他の粉末冶金プロセスルートを通じて重要な部品を製造するために、あらゆる産業で使用されています：
産業
| 申し込み | |
|---|---|
| 航空宇宙 | タービンブレード、ディスク、シャフト、ギア、ケース、構造用ブラケット |
| 石油・ガス | 坑口部品、ダウンホールツール、バルブ、ポンプ |
| 自動車 | ターボチャージャー部品、エンジン部品 |
| メディカル | 整形外科用インプラント、人工装具 |
| ディフェンス | ミサイル部品、ローターシステム部品 |
| 発電 | 蒸気・ガスタービン高温部部品 |
| 化学処理 | 熱交換器、反応容器 |
コンポーネント
| コンポーネント |
|---|
| ターボチャージャーホイール |
| 燃焼器ライナー |
| シールリング |
| 熱交換器チューブ |
| バルブボディ |
| 溶射コーティング |
高温下での優れた強度と耐食性により、熱間断面構造部品の製造に最適な材料となっている。耐クリープ性は、持続的な耐荷重性能を可能にする。ニッケル合金718は、その低温延性により極低温用途にも使用されています。
サプライヤー
AMおよび溶射プロセスに適したニッケル合金718粉末は、主要メーカーから供給されています：
サプライヤー
| 会社概要 | ブランド名 | 生産方法 |
|---|---|---|
| サンドビック | オスプレイ® 718 | ガス噴霧 |
| プラクセア | TRU 718 | ガス噴霧 |
| カーペンター添加剤 | CR 718 | ガス噴霧 |
| エラスティール | EZ 718 | ガス噴霧 |
| エーピーアンドシー | パルニ718 | ガス噴霧 |
| SLMソリューション | IN718 | ガス噴霧 |
| LPWテクノロジー | LP18Ni700 | ガス噴霧 |
Met3dp in718 粉末価格表
| 金属粉末 | サイズ | 数量 | 価格/kg | サイズ | 数量 | 価格/kg |
| インコネル718 | 0-20μm | 1KG | 60.9 | 53-105μm | 1KG | 59 |
| 10KG | 39.8 | 10KG | 38 | |||
| 100KG | 34.5 | 100KG | 33 |
価格は、注文量、粉末の量、追加的な粉末の特性、および純度レベルによってサプライヤーによって異なります。
正しいニッケル合金718粉末の選び方
適切なニッケル合金718粉末の種類を選択することは、高品質のAMコンポーネントにとって非常に重要です。以下に主な検討事項を示します：
サイズ範囲
- 一般的なルールは、解像度と表面仕上げのために細かい方が良いということです。
- しかし、細かすぎると粉の流れが悪くなり、散乱ロスが発生する。
- 15-45μmは、ほとんどのAMプロセスに最適なバランスである。
サイズ分布
- Dv90＜10μmのようなタイトな分布は密度を向上させる。
- しかし、このレンジは良好な充填密度を可能にする。
球形度とモルフォロジー
- 球状で滑らかなパウダーは、流れが良く、密に充填され、均一に広がる。
- 不規則な粒子は材料特性に悪影響を与える
化学組成
- ASTM標準組成に準拠し、実績のある合金性能
- 低酸素、低窒素を確保し、空隙や弱点を防ぐ
- 高い粉末純度により、有害な第二相粒子を低減
- AMの加工性を向上させるためにカスタマイズされた組成が可能
微細構造
- ガスアトマイズが機械的特性に不可欠な微細粒構造をもたらす
- テクスチャリングがないため、等方的な強度が得られる。
- コンタミネーションと衛星が欠陥の種となる
粉体の特徴
- 良好な流動性と展延性により、AM加工が容易になる
- 見掛け密度は最終部品の密度に直接影響する
- ASTMおよびMPIF規格に従ってすべての特性を分析する。
ニッケル合金718粉末の加工方法
ニッケル合金718粉末は、二次加工だけでなく、複数のAM技術によって加工することができます：
アディティブ・マニュファクチャリング
一般的なAMプロセス
| プロセス | 説明 |
|---|---|
| バインダー・ジェット | 液体結合剤が粉末粒子を選択的に結合します |
| 直接エネルギー蒸着 | 集束された熱エネルギーがレイヤー・バイ・レイヤー成膜用の粉末を溶かす |
| 電子ビーム溶解 | 高出力電子ビームが粉末床を選択的に溶融する |
| レーザー粉体ベッド融合 | レーザースキャニングで粉体層を溶融・固化 |
| 金属射出成形 | パウダーをポリマーで結合し、脱バインダーと脱粒を行う。 |
どの技法も、後加工が必要なネットシェイプに近い部品を製造する。バインダージェッティングでは、緑色の成形体を固めるために浸透が必要であり、粉末床溶融では高密度の部品ができる。すべてのオプションは、形状の自由度とカスタマイズを可能にします。
ベスト・プラクティス・パラメーター
ニッケル合金718のレーザー粉末溶融用：
- レーザー出力: 195-250 W
- スキャン速度：700-850 mm/s
- ハッチの間隔0.09-0.12 mm
- 層厚：20～50μm
熱間静水圧プレスを使用して、残留気孔を除去し、材料特性を改善する。
熱処理
典型的な熱処理手順：
- 熱間静水圧プレス
- 1,160℃、100～150MPa、4時間
- 溶液アニーリング
- 980℃、1時間保持、アルゴン急冷
- 経年硬化
- 720℃、8時間、炉は620℃まで冷却
- 620℃、8時間、空冷
これにより、均一なガンマ・ダブル・プライム組織が調整され、析出硬化により最適な強度が得られる。固溶化熱処理はNb/Tiリッチ金属間化合物を溶解し、時効硬化はそれらを均質に析出させます。
表面仕上げ
製造時の表面粗さは、プロセスパラメータにもよるが、平均15～20μm Ra程度である。様々な仕上げ加工により、滑らかな表面が得られます：
- CNC加工
- タンブリング／振動仕上げ
- 化学エッチング
- 電解研磨
- ショットピーニング
ほとんどのAMニッケル合金718部品は、寸法精度と所望の表面仕上げに機械加工されます。
付加製造されたニッケル合金718部品の用途
AMは、ニッケル合金718を使用して、複数のコンポーネントを統合し、形状を最適化することができます：
| 産業 | コンポーネント | メリット |
|---|---|---|
| 航空宇宙 | タービンブレード、ロケットノズル | 複雑な冷却チャネル、エアロフォイル形状 |
| 石油・ガス | シールリング、ポンプボディ、バルブ | コンフォーマル冷却、部品点数の削減 |
| 自動車 | ターボチャージャーホイール | 格子構造による質量の低減 |
| 発電 | 高温ガス経路コンポーネント | 旧式部品のリードタイム短縮 |
| 化学処理 | 管継手、反応容器 | 優れた耐食性 |
軽量な格子構造で部品質量を低減。ホットセクション工具のコンフォーマル冷却チャンネルが効率を高める。トポロジーを最適化した形状は、流体力学的損失を削減します。これらはすべて、原材料、エネルギー消費、メンテナンスの面でライフサイクルコストを削減します。
同時に、バインダージェットと指向性エネルギー蒸着により、ニッケル合金718で直接、迅速なツーリング、プロトタイピング、小ロット生産が可能です。
ニッケル合金718粉末の長所と短所
長所
- 650℃まで維持される極めて高い強度と硬度
- クリープ、疲労、破壊、腐食に対する優れた耐性
- 極低温でも強度と延性を保持
- ほぼ等方的な機械的特性
- 入手しやすい原料粉末を使った実績のある合金
- 加工が難しいNi超合金よりもコスト面で有利
- AMによるカスタマイズと設計の柔軟性
- コンポーネントと軽量構造の統合
短所
- 鋳造合金718に比べ、熱間静水圧プレスの可能性が少ない。
- AMではまだ凝固割れを起こしやすい
- 最適な特性を得るためには熱処理が必要
- 一部のNi超合金より強度が低い
- 金属AMプロセスに典型的な造形欠陥に敏感
- パウダーはステンレス鋼に比べて比較的高価である。
この高性能材料の能力をフルに活用するには、AMコンポーネント製造時の適切なパラメータ最適化と厳格な品質管理が不可欠である。
ニッケル合金718粉末の将来展望
ニッケル合金718は、航空宇宙、ガスタービン、工具、およびその他の困難な用途において、AMでの使用が拡大し続けるだろう：
- 新しい航空機用エンジンは、40%以上のAMを含み、軽量化、効率改善、部品統合による大幅なコスト削減を目指す
- AM機械の価格低下と幅広い材料資格が採用を後押しする
- 限界に挑む高強度カスタム合金の開発が進む
- HIPとともに最大限の析出硬化を得るための新しい熱処理が評価されている。
- AM、機械加工、サーフェシングを組み合わせたハイブリッド製造が大量生産を可能にする
- AMプロセスパラメータ、粉末仕様、部品認定プロトコルの標準化が進むと、成長が促進される。
AMのような粉末冶金法がさらに成熟すれば、ニッケル合金718は、性能が加工コストを上回る特殊部品のニーズを満たし続けるだろう。
よくあるご質問
Q.なぜニッケル合金718はステンレス鋼よりも高温用途に適しているのですか？
A.ニッケル合金718は、ステンレス鋼に比べ、650℃以上の高温でもはるかに高い強度、硬度、耐食性を維持します。また、クリープ破断強度が著しく優れているため、静的な高温耐荷重性が得られます。
Q.ニッケル合金718粉末を使用したAMに最適な粒度範囲は？
A.15～45ミクロンの粒度範囲は、解像度、表面仕上げ、粉体の流動性、充填密度の間でうまくバランスが取れています。10ミクロン以下の微細なパウダーは加工が難しくなります。
Q.ニッケル合金718粉末は、積層造形後に熱間静水圧プレスが必要ですか？
A.熱間静水圧プレス(HIP)は、AMニッケル合金718部品の内部ボイドや気孔を除去します。これにより、100%に近い密度と等方的な材料特性を達成することができます。HIPは熱処理前に行うことを推奨しますが、必須ではありません。
Q.なぜニッケル合金718は他の合金に比べて極低温用途に適しているのですか？
A.他の高強度合金とは異なり、ニッケル合金718は、強度を維持したまま、氷点下の極低温でも高い延性と靭性を保持します。このため、液化ガスの貯蔵や輸送用途に適しています。
Q.ニッケル合金718粉末は展伸材に比べて耐食性は良いのですか？
A.Alloy718は、粉末冶金でも錬金でも、様々な媒体に対して同様の優れた耐食性を発揮します。粉末冶金法は、複雑で最適化された形状の部品を製造することができ、耐食性をさらに向上させることができます。
