개요 의 316L 스테인리스 스틸 파우더
316L 스테인리스강 분말은 항공우주, 의료 기기, 화학 처리 및 툴링 산업 전반에서 적층 제조 또는 3D 프린팅 응용 분야에 널리 사용되는 오스테나이트강 합금입니다. 기존 316 분말에 비해 순도가 높고 탄소 함량이 낮은 316L 분말을 사용하면 생체 적합성 표준을 충족하는 내식성 부품을 제작할 수 있습니다.
이 문서에서는 주요 3D 프린팅 공정에 적합한 316L 파우더 구성, 프린팅 가공성에 영향을 미치는 입자 크기 분포, 유속, 위성 입자 비율과 같은 주요 특성, 열악한 환경에서의 중요 응용 사례에 대해 설명합니다.
구성 316L 스테인리스 스틸 분말
316L 스테인리스 스틸 파우더의 원소 구성 범위는 다음과 같습니다:
| 요소 | 무게 % 구성 | 역할 |
|---|---|---|
| 철 | 밸런스, 65-70% | 주요 행렬 구성 요소 |
| 크롬 | 16-18% | 내식성 및 내산화성 향상 |
| 니켈 | 10-14% | 오스테나이트 구조 안정화 |
| 몰리브덴 | 2-3% | 피팅 및 틈새 내식성 향상 |
| 망간 | <2% | 건전한 용접성 촉진 |
| 탄소 | 최대 0.03% | 탄소 함량이 낮아 카바이드 침전 감소 - 내식성 및 생체 적합성 향상 |
| 실리콘 | 최대 0.75% | 과도한 산화물 생성을 방지하는 탈산제 |
| 인 | 최대 0.025% | 연성을 극대화하기 위해 불순물 조절 |
| 황 | 최대 0.01% | 균열을 방지하기 위해 불순물 규제 |
| 질소 | 최대 0.1% | 미세 구조 안정화 |
| 구리 | 최대 0.5% | 용융 중 불순물 양 조절 |
'L'은 탄소 함량이 0.03% 이하임을 나타냅니다. 따라서 표준 316 분말에 비해 수율과 인장 강도는 약간 떨어지지만 의료 기기나 해양 분야에 중요한 용접, 부식 및 생체 적합성 성능은 향상됩니다.
생산 방법 316L 스테인리스 스틸 분말
316L 스테인리스 스틸 파우더는 다음과 같은 주요 방법을 통해 상업적으로 제조됩니다:
- 가스 분무: 고압 불활성 가스 제트는 얇은 금속 흐름을 분말로 고형화하여 미세한 물방울로 분해합니다. 항공우주 시장에 사용됩니다.
- 물 분무: 물이 용융 금속을 분해하여 일부 산업 응용 분야에 적합한 불규칙한 분말 모양을 만드는 가장 경제적인 기술입니다.
- 플라즈마 회전 전극 공정(PREP): 플라즈마 아크에 의해 녹은 전극은 원심력에 의해 분해되어 냉각 시 원자로 벽에 분말을 날립니다. 매우 구형입니다.
- 수소 원자화: 적층 제조에 적합한 더 나은 흐름의 분말을 위해 수소 가스를 사용하는 특수 기술. 위성 입자를 최소화합니다.
가스, 물, 플라즈마 변형은 빠른 응고 속도를 활용하여 용융 공급 원료에서 미세한 금속 분말을 생성합니다. 각 기술은 다음 섹션에서 설명하는 미묘하게 다른 입자 특성을 부여합니다.
316L 스테인리스 스틸 파우더 특성
316L 스테인리스 스틸 파우더의 주요 특성은 다음과 같습니다:
| 매개변수 | 세부 정보 | 측정 방법 |
|---|---|---|
| 파티클 모양 | 구형, ASTM B214에 따라 허용되는 위성 | SEM 이미징, 현미경 |
| 입자 크기 분포 | D10: 25-45㎛, D50: 30-75㎛, D90: 55-100㎛ | 레이저 회절 입자 크기 분석기 |
| 겉보기 밀도 | 일반적으로 부피 대비 분말 질량으로 40-50% 밀도 유지 | 홀 유량계 깔때기 또는 피크노메트리 |
| 탭 밀도 | 일반적으로 기계적 교반을 통해 60-65% 밀도 유지 | ASTM B527에 따라 결정 |
| 유량 | 30-35초/50g, 좋은 흐름은 40초 미만입니다. | 홀 유량계 테스트 |
| 점화 시 손실(LOI) | <0.5 wt.% | 1022°F로 가열 및 질량 손실 측정 |
| 잔류가스 | 산소 400-800ppm, 질소 150ppm 미만 | 불활성 가스 융합에 이은 열전도도 감지 |
| 위성 분수 | <20% 이상 | SEM 현미경 사진의 이미지 분석 |
일관된 입자 크기 분포, 높은 파우더 유량, 최소한의 새틀라이트, 낮은 산소/질소 수준과 같은 주요 지표는 최적의 인쇄 공정성을 보장합니다. 맞춤형 파우더 배치는 내식성이 요구되는 생물의학, 해양 하드웨어 또는 화학 처리 장비와 같은 분야의 응용 분야 요구 사항을 충족하도록 설계되었습니다.
316L 스테인리스 스틸 파우더 기계적 특성
인쇄된 316L 스테인리스 스틸은 다음과 같은 기계적 특성을 제공합니다:
| 매개변수 | 인쇄된 대로 316L | 어닐링 316L |
|---|---|---|
| 인장 강도 | 500-650 MPa | 450-550 MPa |
| 수율 강도 | 400-500 MPa | 240-300MPa |
| 휴식 시 신장 | 35-50% | 40-60% |
| 경도 | 80-90HRB | 75-85 HRB |
| 표면 거칠기 | 레이어 능선으로 인해 20μm Ra까지 높음 | 표면 마감 기술을 통해 0.4μm Ra 이상으로 감소시킴 |
인쇄된 부품이나 구성 요소를 1900°C에서 1시간 이상 어닐링하면 레이어별 제작 과정에서 발생하는 내부 응력을 완화할 수 있습니다. 이렇게 하면 강도는 약간 낮아지지만 연성 수준은 기존 방식으로 제조된 316L과 비슷해집니다.
316L 스테인리스 스틸 파우더 애플리케이션
맞춤형 내식성을 갖춘 316L 파우더는 적층 가공 부품 전반에 걸쳐 이상적인 제품입니다:
- 마린 하드웨어: 임펠러, 밸브, 피팅 및 기타 바닷물에 노출되는 해양 부품.
- 화학 처리: 화학적 호환성이 필요한 펌프 하우징, 밸브, 리액터 및 파이프라인.
- 바이오메디컬: 수술 도구, ISO 10993 및/또는 ASTM F138에서 규정하는 FDA 생체 적합성 사양을 충족하는 정형외과용 임플란트.
- 식품 가공: 교차 오염을 허용하지 않는 칼, 육류 가공 마모 부품.
해양 시추 장비부터 심박 조율기 케이스, 음식 준비 부품에 이르기까지 다양한 용도로 사용되는 316L은 설계자가 항상 휴대할 수 있는 다용도 합금입니다.
비용 분석
| 비용 | 합계 | 단위당 |
|---|---|---|
| 316L 파우더 | $106/kg | $35 |
| 프린터 요금 | $100/kg 빌드 속도 | $33 |
| 노동 | $50 | $17 |
| 합계 | $256 | $85 |
이 분석에서는 총 부품 질량이 상대적으로 작은 약 3kg으로 가정하여 파우더가 총 비용의 약 40%를 차지한다고 가정합니다. 그러나 더 큰 부품의 경우 제작 시간이 재료 자체보다 더 큰 비용을 차지합니다. 이에 비해 어닐링된 316L 봉재에서 동일한 형상을 가공할 경우 kg당 $45-$75의 비용이 들지만, AM을 사용하면 포트, 패스너를 통합하고 무게를 줄일 수 있어 생산 라인에서 생산 비용 절감을 통해 프린팅 비용 증가를 상쇄할 수 있습니다.
316L 스테인리스 스틸 파우더 공급업체
다양한 밀과 유통업체에서 다양한 크기 범위와 특성을 가진 316L 스테인리스강 분말을 제공합니다. 주요 글로벌 공급업체는 다음과 같습니다:
| 회사 | 생산 방법 | 입자 크기 가용성 | 추가 자료 |
|---|---|---|---|
| 샌드빅 오스프리 | 가스 분무 | 15~150μm | 17-4PH, 15-5PH, 304L, 마레이징 스틸 |
| 목수 첨가제 | 준비 + 가스 분무 | 15-63 μm | 17-4PH, 맞춤형 합금 |
| 프렉스에어 | 물 분무 | 최대 240μm | Ti-6-4, 인코넬 718, 스테인리스 등급 |
| LPW 기술 | 물 분무 | 45-150 μm | 316L 마스터 합금 사용 가능 |
| 호가나스 | 가스 분무 | 22-100 μm | 맞춤형 파티클 최적화 서비스 |
316L 스테인리스 스틸 파우더 표준
316L 분말 생산 및 품질 보증 테스트를 위한 ASTM 및 기타 전 세계적으로 통일된 표준을 준수합니다:
| 표준 | 설명 |
|---|---|
| ASTM A240 | Cr, Ni, Mo, C, N 및 기타 마이너 합금 범위에 대한 화학적 조성 제한 |
| ASTM B214 | 새틀라이트, 홀 유량 및 메쉬 테스트 절차와 같은 허용 가능한 316L 분말 입자 특성을 다룹니다. |
| ASTM E562 | ICP-OES와 같은 습식 분석 기법을 통해 화학 성분을 측정하는 테스트 방법론 |
| ISO 9001 | 고객 사양의 기초가 되는 공급업체 준수를 위한 품질 관리 시스템 |
| ASTM F3049 | 316L과 같은 AM 금속 분말의 특성화 및 최적화를 위한 가이드 |
| ASTM F3056 | 적층 가공 빌드용 공급 원료인 316L 분말 품질 관리를 위한 사양 |
이러한 사양에 따라 316L 파우더를 인증하면 생산 방법에 관계없이 신뢰할 수 있는 인쇄 가공성을 위해 목표 밀도, 화학, 입자 모양 표준을 충족할 수 있습니다.
316L 분말과 주조 및 단조 합금 비교
| 매개변수 | 분말 야금 316L | 캐스트 316L | 단조 316L |
|---|---|---|---|
| 비용 | $$$$ | $-$$ | $-$$$ |
| 리드 타임 | 일반적으로 수일~2주 | 4~8주 | 8~12주 |
| 화학 물질 제어 | 0.25% 이내에서 매우 일관성 있음 | 최대 1%까지 다양 | 평균 0.5% 편차 |
| 다공성 | 완전 고밀도 인쇄 | 5-10% 다공성 수준 | 본질적으로 비다공성 |
| 불순물 | 추적 전용 | 중간 정도의 내포물 | 낮은 내포물 |
| 입자 구조 | 인쇄 매개 변수에 따라 다름 | 거친 주조 곡물 | 더 정교하게 가공된 구조 |
| 공급 제한 | 소량 배치 수량에는 MOQ가 필요할 수 있습니다. | 즉시 사용 가능 | 가능한 밀 최소값 |
따라서 316L 파우더를 사용한 적층 제조는 바 스톡을 구입하는 것보다 인쇄된 kg당 비용이 훨씬 더 많이 들지만, 디자인 자유도, 맞춤화 가능성 및 신뢰할 수 있는 화학적 특성으로 인해 초기 재료 가격보다 성능을 중시하는 산업에서 이러한 프리미엄을 상쇄합니다.
316L 분말 취급 고려 사항
보관 및 재사용 중 분말의 특성 저하를 방지하기 위해 다음과 같은 주의 사항이 있습니다:
- 밀폐된 분말 용기를 아르곤과 같은 불활성 가스 아래에 보관하세요.
- 분말 체질/취급 시 산소/습기 흡수를 방지하기 위해 노출을 제한합니다.
- 파우더를 3~6개월마다 100°C에서 6시간 동안 구워 흡수된 가스를 배출합니다.
- 분말 산소 및 질소 함량 주기적 모니터링
- 인쇄하기 전에 체에 잘 쳐서 덩어리를 잘게 부수세요.
- 파우더 재사용, 혼합 비율 및 수명에 대한 제조업체 지침을 따르세요.
이러한 취급 지침을 준수하면 동일한 316L 배치를 사용하여 수십 번의 제작 주기에 걸쳐 프린팅하는 동안 파우더 유동성을 유지하고 기공 형성을 방지할 수 있습니다.
자주 묻는 질문
| 질문 | 답변 |
|---|---|
| 316L 파우더는 인쇄 후 재활용이 가능한가요, 아니면 한 번 사용한 후 분해되나요? | 예, 316L 파우더는 올바르게 보관하면 일반적으로 5~10회 재사용한 후 새 배치로 재충전할 수 있습니다. 새로운 입자 형성을 걸러내고 산소 함량을 모니터링하는 것이 핵심입니다. |
| 밀도를 높이기 위해 3D 프린팅 후 316L 파우더를 열간 등방성 프레스로 압착해야 하나요? | HIP를 사용하면 인쇄된 316L 부품의 밀도를 더욱 높일 수 있지만, 최적화된 인쇄 매개 변수에 따라 HIP 없이도 99%+ 밀도를 달성할 수 있습니다. HIP는 피로 성능을 향상시키는 데 더 많은 역할을 합니다. |
| AM 파우더를 사용하여 제작한 316L 부품이 기존 단조 316L 스테인리스 스틸과 동등한 내식성을 달성할 수 있나요? | 예 - 인쇄된 316L은 결함 및 불순물 수준이 낮기 때문에 많은 화학적 환경에서 주조 또는 단조 형태의 내식성과 일치하며 심지어 이를 능가합니다. |
| 316L 파우더의 높은 니켈 함량은 재활용성에 어떤 영향을 미치나요? | 보관 중 산소 수준을 능동적으로 제어하면 비용이 상승하는 반면, 높은 Ni와 Cr은 분말의 열화를 방지합니다. 이러한 합금 원소는 재사용 가능성을 크게 향상시킵니다. |
요약
생체 적합성과 용접성을 목표로 정밀하게 제어된 저탄소 화학 물질을 사용합니다, 316L 스테인리스 스틸 파우더 는 의료용 임플란트부터 혹독한 염분 환경에서 작동하는 해양 부품에 이르기까지 부식 방지 적층 제조 응용 분야에 사용됩니다. 탄소와 미량 질소 함량을 0.03% 미만으로 유지하면 오스테나이트 미세 구조가 산, 염화물, 알코올 및 다양한 화학 용액에서 구멍과 틈새 부식을 방지할 수 있습니다. 입자 크기 분포, 위성 및 홀 유량에 대한 ASTM 사양을 초과하는 재사용 가능한 파우더를 최적화된 3D 프린터와 결합하면 기존 제조 방식의 부식 성능에 필적하거나 이를 능가하는 고밀도 프린팅 316L 부품을 생산할 수 있습니다. 프린터 하드웨어, 소프트웨어 및 파라미터 개발이 계속 발전함에 따라 316L 스테인리스강 AM 파우더는 높은 경도, 강도 및 내알칼리성이 중요한 유정, 화학 반응로 및 수술 도구와 같은 새로운 시장에서 채택이 확대될 것입니다.
