先進的な金属 3D プリンティングにおける合金粉末の役割
積層造形、特に選択的レーザー溶解 (SLM) と電子ビーム溶解 (EBM) の台頭により、合金粉末が産業革新の中心に据えられました。従来の鋳造とは異なり、これらのプロセスでは、造形の各層を均一にするために、高い流動性と高い充填密度を備えた球状合金粉末が必要です。チタン、ニッケル基超合金、コバルトクロムなどの高性能金属粉末により、エンジニアは以前は製造できなかった複雑な形状を設計できるようになります。粉末冶金プロセスの精度により、最終コンポーネントの機械的完全性が維持され、材料の無駄が大幅に削減されます。
3D プリントを成功させるための主な特徴
- 粒度分布 (PSD): 一貫した溶融と表面仕上げを保証します。
- 球状形態: ビルド プレート全体のパウダーの流れを改善します。
- 化学的純度: 酸化を防止し、最終部品の強度を確保します。
溶射合金粉末によるコンポーネントの寿命の向上
過酷な産業環境では、機器は多くの場合、極度の熱、腐食、摩耗にさらされます。溶射 合金粉末 これらのコンポーネントの表面に保護コーティングを施すために使用されます。高速酸素燃料 (HVOF) やプラズマ溶射などの技術を使用することにより、特殊な合金粉末が溶解され、基材上に噴射されます。これにより、部品の耐用年数を最大 5 倍延長できる硬化層が形成されます。石油・ガス、鉱業、航空宇宙などの業界は、高価な機械を保守し、機械の故障によるダウンタイムを削減するためにこれらのコーティングに依存しています。
一般的に使用される溶射組成物
| 合金の種類 | 主なメリット | 共通アプリケーション |
| WC-Co (タングステンカーバイド) | 極めて高い耐摩耗性 | ドリルビットとポンプシャフト |
| NiCrBSi (ニッケルベース) | 耐食性・耐酸化性 | ボイラーチューブとバルブ |
| MCrAlY合金 | 高温保護 | ガスタービンブレード |
製造方法と合金粉末の品質への影響
合金粉末の製造に使用される方法は、その最終用途を直接決定します。ガスアトマイズは、航空宇宙および医療用途に必要な高品質の球状粉末を製造するための最も一般的な技術です。このプロセス中、溶融金属の流れは高圧の不活性ガスジェットによって分解されます。水アトマイズなどの他の方法は、よりコスト効率が高く、不規則な形状の粒子を生成します。これは、最終熱処理の前に「グリーン強度」または粒子の結合が必要なプレスアンド焼結用途に最適です。これらの製造上の微妙な違いを理解することは、メーカーが特定の機械的要件に適した材料を選択するのに役立ちます。
霧化技術の比較
- ガス噴霧: 球状粒子を生成します。酸素含有量が低い。 AMに最適です。
- 水噴霧: 不規則な粒子を生成します。費用対効果が高い。構造部品に使用されます。
- プラズマ霧化: 最高の純度と真球度。チタンなどの反応性金属に使用されます。
カスタマイズされた合金粉末開発の今後の動向
テクノロジーの進化に伴い、業界は「デザイナーパウダー」に向かって進んでいます。企業は現在、既製の合金を使用する代わりに、特定の環境ストレス要因に合わせたカスタム合金粉末組成を開発しています。これには、ほぼ同じ割合の 5 つ以上の元素で構成される高エントロピー合金 (HEA) の開発が含まれます。これらの粉末は、前例のない強度重量比と熱安定性を実現します。さらに、持続可能性への取り組みにより、金属スクラップを高品位の粉末にリサイクルする動きが促進され、金属製造部門における循環経済が確保されています。
