금속 분말은 적층 제조, 금속 사출 성형 및 기타 분말 야금 응용 분야에서 널리 사용됩니다. 이 문서에서는 다양한 금속 분말, 생산 방법, 특성, 사양, 응용 분야, 가격에 대한 개요를 제공합니다, 금속 분말 공급업체 파우더 기반 기술의 장점과 한계에 대해 알아보세요.
개요 금속 분말의
최종 사용 부품으로 가공된 금속 분말은 다음과 같은 이점을 제공합니다:
- 잉곳 야금으로는 얻을 수 없는 맞춤형 합금/조성물 제공
- 적층 가공을 통한 복잡하고 가벼운 형상 제작
- 감산 방식에 비해 낭비를 줄여주는 순형 제작 방식
- 급속 응고와 주조로 인한 등방성 특성 비교
일반적인 금속 분말은 스테인리스강, 공구강, 초합금에서 티타늄, 알루미늄, 구리 및 이색 합금에 이르기까지 다양합니다. 불활성 가스 분무, 물 분무 및 플라즈마 회전 전극 공정을 통한 생산으로 다양한 용도에 맞게 입자 크기 분포, 형태 및 미세 구조를 맞춤화할 수 있습니다.
금속 분말 유형
스테인리스 스틸
316L, 420, 17-4PH와 같은 오스테나이트 및 마르텐사이트계 스테인리스강 분말은 열처리 후 내식성이 우수하고 경도가 높습니다:
| 등급 | 속성 | 애플리케이션 |
|---|---|---|
| 316L | 우수한 내식성, 뛰어난 용접성/성형성 | 펌프, 밸브, 해양 하드웨어 |
| 420 | 높은 경도, 내마모성 | 절삭 공구, 베어링 |
| 17-4PH | 높은 강도, 적당한 내식성, 노화 후 우수한 인성 | 항공우주 및 산업 부품 |
공구강
H13 및 D2와 같은 공기 경화 공구강은 열처리 후 매우 높은 경도 수준을 제공합니다:
| 등급 | 경도 범위 | 용도 |
|---|---|---|
| H13 | 50-55 HRC | 사출 금형, 금형, 툴링 |
| P20 | 30-40 HRC | 플라스틱 사출 금형 |
| D2 | 60-62HRC | 절삭 공구, 성형 금형 |
초합금
니켈, 철, 코발트 기반 합금은 극한의 환경에서도 탁월한 고온 강도를 제공합니다:
| 등급 | 최대 서비스 온도 | 용도 |
|---|---|---|
| 인코넬 718 | 700°C | 항공우주 부품 및 시스템 |
| 인코넬 625 | 980°C | 항공우주 터빈, 석유화학 장비 |
| 헤인즈 282 | 870°C | 제트 엔진 부품, 육상 터빈 |
| 코발트 크롬 | 500°C | 의료/치과 임플란트 |
알루미늄 및 티타늄
알루미늄 및 티타늄 합금과 같은 경금속은 우수한 내식성(Ti)과 높은 중량 대비 강도 비율을 갖춘 경량 구조 부품을 가능하게 합니다:
| 등급 | 용도 |
|---|---|
| AlSi10Mg | 항공우주 및 자동차 부품, 프로토타입 |
| Ti-6Al-4V | 항공우주 구조 부품, 생체의학 임플란트 |
구리 및 텅스텐
구리는 높은 열 및 전기 전도성을 제공하는 반면 텅스텐 등급은 최대 18g/cc의 극한의 경도와 밀도를 제공합니다:
| 재질 | 애플리케이션 |
|---|---|
| 구리 | 방열판, 전극, 용접 팁 |
| 텅스텐 중합금 | 방사선 차폐, 진동 감쇠 |
이국적인 합금
고급 등급에는 귀금속, 내화성 금속, 희토류 영구자석이 포함됩니다:
| 등급 | 구성 | 용도 |
|---|---|---|
| 엘길로이 | Co-Cr-Ni + 미량원소 | 의료 기기, 패스너 |
| 니티놀 | 니켈-티타늄 | 액추에이터, 극저온 앱 |
| 네오디뮴 자석 | Nd-Fe-B | 모터, 발전기, 센서 |
이를 통해 틈새 애플리케이션을 위한 특수한 전기적, 자기적, 열기계적, 생체적합성 특성을 구현할 수 있습니다.
생산 방법
가스 분무는 적층 제조, 금속 사출 성형 등에 최적화된 입자 크기 분포를 제조하기 위한 주요 기술입니다. 물 분무는 분말 사출 성형 부싱 및 필터와 같이 비용 중심적인 응용 분야에 사용됩니다.
가스 분무
고압 불활성 가스(보통 아르곤 또는 질소)가 용융 스트림에서 미세한 용융 금속 방울을 깎아내어 층별 용융에 이상적인 구형 분말로 빠르게 응고시킵니다. 원자화 전에 원하는 화학 및 미세 구조가 합금에 내장됩니다. 이를 통해 부품 기능에 맞는 높은 분말 순도와 일관된 조성을 구현할 수 있습니다.
물 분무
이 공정에서 용융 금속 스트림은 고속 워터 제트에 의해 미세 입자로 분해되어 빠르게 냉각되어 불규칙한 모양을 형성합니다. 이 공정은 루스 파우더 특성이 허용되는 대량 응용 분야에 유용한 저렴한 공정입니다.
회전 전극 공정
이 방법에서는 전기 아크가 플라즈마 토치로 공급되는 회전봉을 녹입니다. 증발된 금속은 불활성 가스 분위기에서 응축되고 회전하는 용융 입자는 구형 분말을 형성합니다. 이 방법은 틈새 응용 분야에서 입자 크기 분포를 매우 미세하게 제어할 수 있습니다.
속성 및 사양
입자 모양, 크기 분포, 유량 및 겉보기 밀도와 같은 주요 분말 특성은 적층 제조와 같은 다운스트림 공정의 성능을 좌우합니다:
| 매개변수 | 일반적인 범위 | 중요성 |
|---|---|---|
| 파티클 모양 | 구형 선호 | 인쇄 시 포장 밀도, 유동성, 퍼짐성에 영향을 미칩니다. |
| 크기 분포 | 일반적으로 15-45 μm | 최소 피처 해상도, 표면 마감, 밀도에 영향을 미칩니다. |
| 유량 | 25-40 초/50g | 분말 유동화, 퍼짐성, 응집 감소를 나타냅니다. |
| 겉보기 밀도 | 이론상 최대 65%의 | 소결 또는 용융 시 고밀도화에 필요 |
| 잔류 탄소 | < 0.01% | 기계에 영향을 미치는 산소/질소 픽업을 결정합니다. |
공신력 있는 기관의 재료 테스트 보고서 금속 분말 공급업체 자세한 특성화 데이터를 표시하여 용도 및 공정에 적합한 등급을 선택할 수 있습니다.
적용 분야
적층 제조
- 항공우주 부품 - 블레이드, 임펠러, 엔진 섹션
- 의료용 임플란트 - 정형외과/치과, 수술 도구
- 자동차 - 밸브, 피스톤, 매니폴드
- 산업용 툴링 - 절삭 공구, 금형, 몰드
금속 사출 성형
- 소형 정밀 부품 - 기어, 노즐, 패스너
- 정형외과용 나사, 무릎/엉덩이 임플란트
- 자동차 메커니즘 - 잠금 장치, 풀리
용사 코팅
- 내마모성 레이어 - 펌프 샤프트, 롤러
- 부식 방지 - 밸브, 파이프, 용기
파우더 프레스 및 소결
- 자체 윤활 베어링
- 영구 자석
- 냉간/온간 등방성 프레스를 통한 구조 부품 제작
맞춤형 파우더 특성을 통해 그물 모양 또는 그물 모양에 가까운 제조를 활용한 다양한 애플리케이션을 구현할 수 있습니다.
금속 분말 공급업체
유럽, 아시아 및 북미의 선도적인 공급업체는 다양한 산업과 지역의 금속 분말 수요를 충족합니다.
| 회사 | 재료 | 용량 | 시장 |
|---|---|---|---|
| 샌드빅 | 스테인리스, 공구강, 초합금 | 210,000 MT | 유럽, 아시아 |
| GKN | 스테인리스강, 초합금, Ti 합금 | 170,000 MT | 유럽, 북미 |
| 프렉스에어 | Ti, Ni, Co 합금 | 110,000 MT | 북미/남미 |
| 호가나스 | 공구강, 스테인리스, 저합금강 | 100,000 MT | 유럽, 아시아 |
| 리오 틴토 메탈 파우더 | 알루미늄, Ti, 금속 간 등급 | 75,000 MT | 글로벌 |
이 회사들은 화학, 입자 크기 분포, 미세 구조 및 배치 일관성에 대한 인증된 테스트 보고서로 뒷받침되는 분말 특성 및 청결도에 대한 엄격한 사내 품질 관리를 통해 분무 공정의 광범위한 역량을 제공합니다.
응용 분야 전문가가 시제품 제작부터 상용 규모의 금속 분말 주문에 이르기까지 고객의 기계적 특성, 형상 및 기능 요구 사항에 맞게 기존 합금을 맞춤화하거나 새로운 등급을 엔지니어링할 수 있도록 지원합니다.
금속 분말 가격
| 재질 | 가격 범위 |
|---|---|
| 스테인리스 스틸 316L | $5-20/kg |
| 마레이징 스틸 | $30-60/kg |
| 공구강 H13 | $12-30/kg |
| 인코넬 718 | $50-150/kg |
| 티타늄 Ti-6Al-4V | $100-500/kg |
가격은 주문량, 품질 등급(상업용, 항공기, 의료용 등), 지역별 수요 역학 및 인증 정도에 따라 크게 달라집니다. 대형 OEM 승인 고객은 일반적인 항공우주 초합금에 대해 $30-40/kg의 훨씬 저렴한 가격을 받을 수 있습니다.
분말 야금의 장단점
장점
- 기존 잉곳 야금 범위를 벗어난 맞춤형 합금/조성물 제작
- 조립을 줄인 적층 가공의 복잡한 기하학적 구조
- 원자재 낭비를 줄인 그물 모양에 가까운 제작 방식
- 빠른 응고로 인한 기계적 특성 향상
제한 사항
- 일반적으로 주조나 단조보다 생산 속도가 느립니다.
- 밀도 향상을 위해 AM에서 CIP/HIP와 같은 추가 단계가 필요합니다.
- 파우더 재사용으로 인해 특성이 변경될 수 있습니다.
- 사용하지 않은 분말을 회수/재활용하는 처리 시스템이 필요합니다.
요약
요약하자면, 주요 금속 분말 유형은 적층 제조, 금속 사출 성형 및 용사 코팅에 사용되는 스테인리스, 공구 및 초합금과 알루미늄/티타늄을 포함합니다. 가스, 물, 플라즈마 원자화를 통해 맞춤형 분말 크기 분포, 모양, 미세 구조를 구현할 수 있습니다. 선도적인 글로벌 공급업체는 화학, 입자 특성 및 청결도 측면에서 응용 분야 요구사항에 부합하는 품질을 인증했습니다. 시제품 제작 또는 대량 생산의 경우 기능, 공정 및 부품 성능 요구 사항에 적합한 금속 분말 유형을 일치시키면 전반적인 제조 성공률을 높일 수 있습니다.
자주 묻는 질문
금속 분말은 어떻게 만들어지나요?
대부분의 상업용 분말은 불활성 가스 분무 또는 물 분무 프로세스에 의존하여 크기 분포가 엄격하게 제어된 미세한 구형 입자를 생성합니다.
금속 분말의 주요 유형은 무엇인가요?
일반적인 분류에는 스테인리스강, 공구강, 초합금, 알루미늄/티타늄 합금, 텅스텐 중합금, 엘길로이, 니티놀 등의 이국적인 소재를 포함한 귀금속이 포함됩니다.
금속 분말 가격에 영향을 미치는 요인은 무엇인가요?
가격은 수량, 인증 범위, 지역 수요 역학, 원자재 비용 및 합금 구성에 따라 크게 달라지며, 이국적인 초합금은 킬로그램당 스테인리스 스틸 등급의 5~10배에 달할 수 있습니다.
금속 분말의 일반적인 크기는 어떻게 되나요?
적층 제조의 표준 분포는 15~45미크론입니다. 물 분무 등급은 주로 프레스 및 소결에 사용되는 45-150μm의 범위입니다.
금속 파우더의 선택 기준은 무엇인가요?
주요 고려 사항은 부품 기능(작동 온도, 응력 등), 제조 방법(주조, MIM, AM), 비용 목표, 후처리 정도, 원하는 제품 형태로의 가용성입니다.
금속 분말의 특징과 규격은 어떻게 정해지나요?
재료 테스트 보고서에 제공되는 일반적인 파라미터는 분말 조성, 입자 크기 분포, 형태(구형/불규칙형), 유동 특성, 겉보기 밀도 및 잔류 불순물 수준입니다. 이는 서비스 적합성을 결정합니다.
금속 분말에 대한 기준이 있나요?
ASTM, ASME, MPIF, ISO 및 이에 상응하는 국가/지역 표준은 화학, 제조, 샘플링 절차, 테스트 방법론, 공급 조건 및 품질 보증 측면에서 공통 등급에 대한 사양을 정의하는 데 도움이 됩니다.
금속 분말을 취급할 때 어떤 주의가 필요한가요?
주요 위험은 인화성 및 폭발 위험입니다. 불활성 가스 글러브 박스, 밀폐형 컨베이어/운송 시스템, 접지, 정전기 방지 코팅은 추출 및 이송 시 개인 보호구 사용과 함께 안전한 분말 취급에 도움이 됩니다.
