개요
인코넬 718 분말 은 주로 적층 제조 및 금속 3D 프린팅 분야에 사용되는 니켈-크롬 합금 분말입니다. 인코넬 718 파우더의 주요 특징은 다음과 같습니다:
- 고온을 포함한 높은 강도와 경도
- 우수한 내식성 및 내산화성
- 우수한 용접성 및 가공성
- 복잡한 형상을 적층 제조하는 기능
- 항공우주, 석유 및 가스, 자동차 및 기타 까다로운 산업에서 사용됨
인코넬 718은 크롬, 철, 니오븀, 몰리브덴, 티타늄 및 알루미늄이 첨가된 침전 경화 니켈 합금입니다. 내식성, 최대 700°C의 고온에서 높은 강도, 적층 가공을 통한 복잡한 부품의 제작 용이성이 결합된 소재입니다.
인코넬 718 분말 구성
인코넬 718 분말의 공칭 성분은 다음과 같습니다:
| 요소 | 무게 % |
|---|---|
| 니켈(Ni) | 50-55% |
| 크롬(Cr) | 17-21% |
| 철(Fe) | 잔액 |
| 니오븀(Nb) + 탄탈륨(Ta) | 4.75-5.5% |
| 몰리브덴(Mo) | 2.8-3.3% |
| 티타늄(Ti) | 0.65-1.15% |
| 알루미늄(Al) | 0.2-0.8% |
철분 함량은 중량 기준 100%로 균형을 맞췄습니다. 탄소, 망간, 규소와 같은 다른 미량 원소가 소량 함유되어 있을 수 있습니다.
인코넬 718 분말의 주요 합금 원소는 니켈, 크롬, 니오븀 및 몰리브덴입니다. 니켈은 합금의 매트릭스를 형성하여 연성을 제공합니다. 크롬은 산화 및 내식성을 제공합니다. 니오븀은 니켈 및 크롬과 결합하여 강수량 경화에 기여합니다. 몰리브덴은 또한 고용체 강화를 통해 고온 강도를 향상시킵니다.
특성 및 속성 인코넬 718 분말
인코넬 718 분말은 다음과 같은 특성을 나타냅니다:
기계적 속성:
- 인장 강도: 1,034 - 1,414 MPa
- 항복 강도: 827- 1,103 MPa
- 신장: 약 20%
- 경도: 36-48 HRC
물리적 속성:
- 녹는점: 1,300°C
- 밀도: 8.19g/cm3
열 속성:
- 열팽창 계수: 12.8 x 10-6 /K
- 최대 서비스 온도: 700°C
- 열전도율: 11.2W/m.K
내식성:
- 광범위한 산, 알칼리 및 염분에서 탁월한 내식성 제공
- 최대 700°C의 황산화 및 산화 저항성
인코넬 718 분말의 입자 크기 분포
적층 제조 공정용 인코넬 718 분말의 일반적인 입자 크기 분포는 다음과 같습니다:
| 입자 크기(μm) | 백분율(%) |
|---|---|
| 15 ~ 25 | 55% |
| 25~45 | 30% |
| 45~75 | 10% |
| 75% 이상 | 5% |
15-45μm와 같이 입자 크기 분포가 더 좁은 것도 사용할 수 있지만 일반적으로 15-75μm 사이의 더 넓은 분포가 일반적입니다. 15μm 미만의 미세한 분무 분말도 사용할 수 있습니다. 100μm 이상의 큰 입자는 체질이 필요할 수 있습니다.
인코넬 718 분말의 생산 방법
인코넬 718 합금 분말의 일반적인 생산 방법은 다음과 같습니다:
- 가스 분무 - 고압 불활성 가스(N2 또는 Ar)가 용융된 합금 스트림을 미세한 방울로 분해하여 분말로 고형화합니다. 적층 제조에 이상적인 구형 분말을 제공합니다.
- 회전 전극 공정 - 용융된 재료를 불활성 분위기에서 고속으로 회전시켜 플레이크 또는 구형 분말을 생성합니다. 원자화보다 비용이 저렴합니다.
- 플라즈마 회전 전극 공정(PREP) - 불활성 가스 분위기에서 플라즈마 열원을 사용하여 인코넬 718의 전극을 회전시키고 녹입니다. 이렇게 하면 적층 제조에 적합한 구형 분말이 생성됩니다.
- 진공 유도 용융(VIM) 후 가스 분무 처리 - 먼저 VIM을 사용하여 합금을 녹여 성분을 정제하고 내포물을 제거합니다. 그런 다음 분말로 분무합니다.
입자 크기 분포가 제어된 가스 분무 및 플라즈마 회전 전극 분말은 인코넬 718을 사용한 적층 제조에 선호됩니다.
표준 및 사양
적층 가공용으로 제조된 인코넬 718 분말은 다음 사양을 준수합니다:
| 표준/사양 | 조직 |
|---|---|
| AMS 5662 | SAE 국제 |
| ASTM B214 | ASTM 국제 |
| ISO 21432 | ISO |
AM 및 열처리를 사용하여 제작한 후 화학적 성질은 AMS 5662를, 기계적 성질은 AMS 5662 또는 ASTM B214를 준수합니다.
용도 및 애플리케이션
인코넬 718 합금 분말의 주요 용도 및 적용 분야는 다음과 같습니다:
항공우주: 터빈 블레이드, 케이싱, 패스너, 기어, 도파관 및 기체와 같은 핵심 항공우주 부품은 고온에서 높은 강도와 성능을 발휘하는 인코넬 718 분말을 사용하여 적층 제조합니다.
석유 및 가스: 황화수소 균열 및 부식을 견뎌야 하는 다운홀 공구, 밸브, 유정 구성품을 인쇄하는 데 사용됩니다.
자동차 및 레이싱: 터보차저, 엔진 밸브, 배기 매니폴드와 같은 경량 고성능 부품은 강철이 아닌 인코넬 718로 3D 프린팅됩니다.
의료 및 치과: 생체 적합성 및 오토클레이브를 통한 멸균 기능으로 인쇄된 수술 기구, 치과용 크라운 및 임플란트.
압형: AM을 사용하여 3D 프린팅한 경량 인코넬 718 툴링은 기존 공구강보다 수명이 더 깁니다.
펌프, 밸브 및 해양 하드웨어: 바닷물 부식과 해양 환경에 노출되는 부품은 인코넬 718로 인쇄됩니다.
인코넬 718 파우더의 장점
적층 가공에 인코넬 718 분말을 사용하면 다음과 같은 이점이 있습니다:
- 인코넬 718로 프린트된 부품은 단조품의 강도 수준과 같거나 그 이상입니다.
- 주조로는 불가능한 복잡하고 가벼운 형상을 제작할 수 있습니다.
- 가공된 표면보다 훨씬 매끄러운 인쇄된 표면 마감 처리
- 부품 무게 감소로 항공우주 애플리케이션의 연료 소비량 감소
- 코팅 없이 열악한 환경에서도 뛰어난 내식성 제공
- 높은 경도로 우수한 내마모성 및 내마모성 제공
- 주조 다공성 결함에 비해 매우 조밀한 구성 요소
- 단조 또는 주조에 비해 리드 타임 및 비용 감소
의 제한 사항 인코넬 718 분말
인코넬 718 파우더와 관련된 몇 가지 제한 사항 또는 단점은 다음과 같습니다:
- 공구강 또는 알루미늄 합금에 비해 높은 재료 비용
- 최상의 물성을 얻으려면 AM 후 열간 등방성 프레스(HIP)가 필요합니다.
- 열전도율이 낮아 인쇄 및 가공이 어려움
- 최적화된 파라미터가 없으면 균열 및 다공성 결함이 발생하기 쉽습니다.
- 인코넬 718 분말을 처리할 수 있는 금속 3D 프린터 모델의 수가 제한되어 있습니다.
- 지지대 제거, 가공 및 마감과 같은 후처리로 인해 비용이 추가됩니다.
- 자격 및 인증에는 고가의 기계적 테스트가 필요합니다.
비용 분석
적층 제조용 인코넬 718 합금 분말의 일반적인 가격은 아래에 요약되어 있습니다:
| 파우더 등급 | Kg당 비용 |
|---|---|
| 인코넬 718 사전 합금 분무 분말 | kg당 $220 - $350 |
| 인코넬 718 플라즈마 분무 분말 | kg당 $245 - $425 |
| 인코넬 718 가스 분무 분말 | kg당 $275 - $485 |
| 인코넬 718 HIP 파우더 | kg당 $300 - $450 |
비용은 분말 입자 크기 분포, 형태, 제조 방법 및 구매 수량에 따라 달라집니다. 열처리, HIP 처리, 기계 가공, 테스트 및 인증에 추가 비용이 발생하여 재료비를 초과할 수 있습니다. 완전히 인증된 항공우주 품질 파우더를 구매하면 비용이 더 많이 듭니다.
공급업체
적층 제조용 인코넬 718 니켈 합금 분말의 주요 글로벌 공급업체는 다음과 같습니다:
| 회사 | 브랜드 이름 |
|---|---|
| 샌드빅 오스프리 | 오전용 오스프리 718 |
| 목수 첨가제 | 카테크 AL718V |
| 프렉스에어 | 718 분무 분말 |
| 호가나스 | 718AM용 본드 |
| LPW 기술 | LP71S-F |
| SLM 솔루션 | IN718 |
선택 기준
인코넬 718 분말의 주요 선택 기준은 다음과 같습니다:
화학 성분 - AMS 5662 또는 ASTM B214 성분 규격을 준수해야 합니다.
입자 크기 분포 - D50 및 분포는 AM 공정 및 원하는 레이어 해상도에 따라 다릅니다.
파우더 모양 - 고도로 구형이고 매끄러운 분말 형태가 최적의 분말 흐름과 균일한 층을 보장합니다.
제조 방법 - PREP, 회전식 분무 방식보다 가스 분무 및 플라즈마 분무 분말이 선호됩니다.
불순물 - 낮은 산소 및 질소 수치로 결함 및 균열 문제 방지
겉보기 밀도 및 탭 밀도 - 밀도가 높을수록 분말 재사용률 및 포장 개선
유량 - 50g에 20초의 최소 홀 유량으로 파우더가 부드럽게 퍼집니다.
비교 분석
인코넬 718 분말과 대체 물질의 비교:
| 합금 | 인코넬 718 | 인코넬 625 | 헤인즈 282 |
|---|---|---|---|
| 밀도(g/cm3) | 8.19 | 8.44 | 8.36 |
| 인장 강도(MPa) | 1275 | 860 | 1035 |
| 최대 작동 온도(°C) | 700 | 980 | 730 |
| 내식성 | 우수 | 우수 | 보통 |
| Kg당 비용 | 높음 | 보통 | 높음 |
인코넬 718 대 스틸 파우더
| 매개변수 | 인코넬 718 | 마레이징 스틸 | 스테인리스 스틸 |
|---|---|---|---|
| 힘 | 더 높음 | 동등한 | Lower |
| 경도 | 더 높음 | 약간 낮음 | 훨씬 낮음 |
| 비용 | 3-4배 더 높음 | – | Lower |
스테인리스강 대비 장점
- 고온 강도 향상
- 더 높은 경도 및 내마모성
- 향상된 내식성
스테인리스 스틸의 단점
- 재료비 증가
- 낮은 연성 및 골절 인성
- 인쇄 및 처리 난이도 증가
다음에 대한 인쇄 매개변수 인코넬 718 분말
레이저 파우더 베드 융합(L-PBF) 시스템에서 인코넬 718 파우더의 일반적인 인쇄 파라미터 범위:
| 매개변수 | 범위 |
|---|---|
| 레이어 두께(μm) | 20 – 50 |
| 레이저 출력(W) | 195 - 400W |
| 스캔 속도(mm/s) | 700 – 1300 |
| 해치 간격(mm) | 0.08 – 0.12 |
| 파우더 베드 온도(°C) | 90 – 180 |
파라미터는 원하는 해상도, 기계적 특성, 제작 속도, OEM 프린터 사양 및 파우더 특성과 같은 요인에 따라 달라집니다.
후처리 작업
인코넬 718 인쇄 부품에서 수행되는 일반적인 후처리 단계는 다음과 같습니다:
- 분말 제거: 과도한 분말은 먼저 내부 구멍과 표면에서 불어내거나 털어냅니다.
- 스트레스 해소: 용해 온도 이하로 가열하여 잔류 응력 제거
- 열간 등방성 프레스(HIP): 캡슐 힙 프로세스를 통해 내부 공동과 미세 구멍을 막습니다.
- 솔루션 처리 및 에이징: 필요한 특성을 달성하기 위한 강수량 경화 열처리
- 표면 가공: 거칠기를 낮추고 공차를 더 엄격하게 하기 위한 인쇄 표면 CNC 가공
- 표면 컨디셔닝: 유리 비드 피닝, 레이저 연마 또는 기타 표면 컨디셔닝 공정으로 거칠기를 낮출 수 있습니다.
자주 묻는 질문
인코넬 718이 금속 3D 프린팅에 가장 널리 사용되는 초합금인 이유는 무엇일까요?
인코넬 718은 고온에서의 뛰어난 강도, 우수한 내식성, 3D 프린팅을 이용한 복잡한 형상 제작의 용이성, 극한 환경에서의 성능, 고장이 발생하면 안 되는 항공우주, 석유 및 가스 등의 중요 애플리케이션에 채택되어 적층 가공에 널리 사용됩니다.
인코넬 718은 AM 후 열처리가 필요합니까?
예, 우수한 기계적 특성을 제공하는 경화 침전물로 변환하기 위해 미세 구조를 조정하기 위해 AM을 통해 Inconel 718로 부품을 프린팅한 후 용액 어닐링 및 다단계 에이징을 포함한 열처리가 필요합니다.
적층 가공에서 인코넬 625와 718의 차이점은 무엇인가요?
주요 차이점은 인코넬 625는 용접성이 높은 반면 인코넬 718은 수율과 인장 강도가 더 높다는 것입니다. 또한 인코넬 718은 극저온 조건에서 더 나은 성능을 발휘하는 반면, 인코넬 625는 피로, 응력 부식 균열 및 마모에 대한 내성을 위해 선호됩니다.
3D 프린팅 후 인코넬 718 부품을 힙 처리해야 하나요?
열간 등방성 프레싱(HIP)은 AM Inconel 718 부품의 내부 보이드와 미세 다공성을 제거하는 데 도움이 됩니다. HIP는 연성, 피로 수명 및 내식성을 개선하는 동시에 잠재적인 고장 지점을 줄입니다. 항공우주 애플리케이션은 최고의 품질과 신뢰성을 보장하기 위해 HIP가 필요합니다.
