Hastelloy-Pulver ist ein eingetragener Markenname von Haynes International, Inc. und bezieht sich auf eine Familie von korrosionsbeständigen Superlegierungen auf Nickelbasis. Hastelloy-Pulver sind feine Metallpartikel aus verschiedenen Hastelloy-Legierungen, die in erster Linie für die additive Fertigung und für Schweißanwendungen verwendet werden, bei denen eine hohe Festigkeit, Wärme- und Korrosionsbeständigkeit erforderlich ist.
Überblick über Hastelloy-Pulver
Hastelloy-Pulver bieten eine außergewöhnliche strukturelle Stabilität und Beständigkeit gegen thermische Kriechverformung über einen weiten Bereich von hohen Temperaturen. Zu den wichtigsten Eigenschaften, die Hastelloy für die additive Fertigung gut geeignet machen, gehören:
- Hohe Festigkeit auch bei längerer Einwirkung von extremer Hitze
- Hervorragende Korrosionsbeständigkeit, insbesondere gegen Oxidation und verschiedene Säuren
- Hervorragende Verarbeitungseigenschaften für komplizierte Konstruktionen mit Überhängen
- Dimensionsstabilität beim Betrieb bei hohen und kryogenen Temperaturen
- Leichte Bedruckbarkeit kombiniert mit guter Fließfähigkeit und Packungsdichte
Hastelloy ist in mehreren Legierungsvarianten erhältlich, die für bestimmte Bedingungen optimiert sind. Die am häufigsten in der AM verwendeten Hastelloy-Pulver sind die Nickelbasislegierungen Hastelloy X, Hastelloy C276 und Hastelloy C22.
Hastelloy-Pulver-Typen
Hastelloy-Pulver-Zusammensetzungen
| Legierung | Nickel (%) | Chrom (%) | Eisen (%) | Molybdän (%) | Andere Schlüsselelemente |
|---|---|---|---|---|---|
| Hastelloy X | 47.5 min | 21.5 – 23.5 | 18.5 max | 9 – 10 | Kobalt, Wolfram |
| Hastelloy C276 | Waage | 14.5 – 16.5 | 4 – 7 | 15.5 – 17 | Molybdän, Wolfram |
| Hastelloy C22 | Waage | 20 – 22.5 | 2.5 max | 12.5 – 14.5 | Chrom, Wolfram |
Quelle: Haynes International Technische Datenblätter
Die genaue Zusammensetzung wird kontrolliert, um Eigenschaften wie Schweißbarkeit, Verarbeitbarkeit und Rissbeständigkeit unter bestimmten Einsatzbedingungen auszugleichen.
Hauptmerkmale von Popular Hastelloy-Pulver
| Legierung | Wichtige Eigenschaften | Gemeinsame Anwendungen |
|---|---|---|
| Hastelloy X | Ausgezeichnete Hochtemperaturfestigkeit <1.200°C, Oxidationsbeständigkeit, thermische Ermüdung und Kriechfestigkeit. Wird für Verbrennungsauskleidungen, Sprühdüsen und Schutzrohre verwendet. | Flugzeugtriebwerke, Industrieöfen, Kernkraftwerke & chemische Verarbeitungsanlagen. |
| Hastelloy C276 | Hervorragende Korrosionsbeständigkeit, insbesondere gegen Lochfraß und Spaltkorrosion, auch in oxidierenden Säuren. Verwendet für Ventile, Pumpen, Rohrleitungen. | Chemische Verarbeitung, Bekämpfung der Umweltverschmutzung, Zellstoff- und Papierherstellung. |
| Hastelloy C22 | Extrem hohe Korrosionsbeständigkeit in vielen Umgebungen – sowohl oxidierend als auch reduzierend. Verwendet für Kondensatoren, Wärmetauscher, Rohrleitungen. | Chemische Verarbeitung, Rauchgasentschwefelung, Abfallbehandlung. |
Hastelloy-Pulver Spezifikationen
Hastelloy-Pulver müssen für zuverlässige und wiederholbare Druckergebnisse strenge Normen für die Größenverteilung und den Reinheitsgrad erfüllen.
Größenverteilung von Hastelloy-Pulvern
| Maschenweite | Bereich der Partikeldurchmesser |
|---|---|
| 140x – 325 | 38 – 105 Mikrometer |
| 230x – 400 | 32 – 63 Mikrometer |
| 270x – 500 | 20 – 53 Mikrometer |
Schmale Größenverteilungen zwischen 25 und 45 Mikrometern eignen sich am besten für gängige Laser-/Elektronenstrahl-AM-Systeme.
Reinheitsstandards für Hastelloy-Pulver
| Verunreinigung Element | Annehmbare Grenze |
|---|---|
| Sauerstoff (O2) | 0.06% max |
| Stickstoff (N2) | 0.maximal 10% |
| Kohlenstoff (C) | 0.08% max |
Hohe Sauerstoff- und Stickstoffgehalte können beim Drucken zu Porositätsproblemen führen. Grenzwerte helfen, dichte, hochwertige Metallteile zu gewährleisten.
Hastelloy-Pulver-Sorten
| Klasse | Beschreibung |
|---|---|
| Note A | Erfüllt alle Anforderungen an Größe, Chemie und Chargenkonsistenz. Wird für die meisten AM-Anwendungen verwendet. |
| Note B | Strengere Größenkontrolle und Reinheitsstandards als Güteklasse A. Für kritischere Anwendungen. |
| Raster C | Entwicklung kundenspezifischer Legierungen, Hochleistungsanwendungen. |
Höherwertige Pulver bieten eine strengere Qualitätskontrolle für regulierte, risikoreiche Anwendungen.
Anwendungen von Hastelloy-Pulver in AM
Dank ihrer außergewöhnlichen Materialeigenschaften werden Hastelloy-Legierungen in einer Vielzahl anspruchsvoller Industrien eingesetzt, wenn sie mit AM-Techniken hergestellt werden.
Hastelloy-Pulver-Anwendungen nach Industriezweigen
| Industrie | Gemeinsame Anwendungen |
|---|---|
| Luft- und Raumfahrt | Turbinenschaufeln, Brennstoffdüsen, Verbrennungsauskleidungen und Gehäuse |
| Chemikalien | Ventile, Pumpen, Reaktionsbehälter, Rohrleitungen |
| Öl & Gas | Bohrlochkopf-Weihnachtsbäume, Bohrlochwerkzeuge, Ventile |
| Automobilindustrie | Turboladergehäuse, Laderotoren |
| Medizinische | Chirurgische Instrumente, Implantate |
| Glas-Formen | Kontaktflächen für geschmolzenes Glas |
Die unvergleichliche Hitze- und Korrosionsbeständigkeit von Hastelloy’ erweitert die Anwendungsmöglichkeiten auf verschiedenen Märkten. AM ermöglicht komplexe Teile, die für traditionelle Methoden ungeeignet sind.
Vergleich von AM-Prozessen für Hastelloy-Pulver
| Prozess | Beschreibung | Vorteile | Beschränkungen |
|---|---|---|---|
| DMLS | Verwendet einen Laser, um Pulver selektiv Schicht für Schicht anhand eines CAD-Modells zu schmelzen. Das häufigste Metall-AM-Verfahren. | Die Kombination von Teilekomplexität, Geschwindigkeit und Materialeigenschaften macht es zur bevorzugten Wahl für Hastelloy. | Begrenzte Größen, langsamer als Binder-Jetting, höhere Teilekosten. |
| LBM – EBM | Beim Elektronenstrahlschmelzen wird Metallpulver mit einem Hochleistungselektronenstrahl im Vakuum geschmolzen. | Ausgezeichnete Materialdichte und -konsistenz. Große Bauvolumen bis zu 1000 Liter Kapazität. | Höhere Ausrüstungskosten, eingeschränkte Materialauswahl im Vergleich zum Laser, langsamere Fertigungsgeschwindigkeit. |
| Binder Jetting | Flüssiges Bindemittel, das selektiv abgetropft wird, um Pulverpartikel zu verbinden. | Extrem schnell, unbegrenzte Teilegeometrien, geringere Gerätekosten. | Teile mit geringerer Dichte, die einen sekundären Sinterprozess erfordern. Begrenzte Auswahl an Materialien. |
Laserbasierte Verfahren bieten das beste Gleichgewicht aus Teilequalität und Flexibilität für kleine bis mittlere Produktionsläufe. EBM- und Binderjet-Verfahren eignen sich besser für hohe Stückzahlen.
Hastelloy-Pulver-Lieferanten
Zu den führenden Herstellern, die hochwertige Hastelloy-Metallpulver anbieten, gehören:
Hastelloy-Pulver Hersteller
| Unternehmen | Optionen für Pulversorten | Typische Preisspanne |
|---|---|---|
| Sandvik Fischadler | Klassen A-C, alle gängigen Legierungen | $90-$150/kg |
| Zimmerer-Zusatzstoff | Noten A & B | $100-$180/kg |
| Hoganas | Klasse A und kundenspezifisch | $75-$220/kg |
| Praxair | Klasse A, ausgewählte Legierungen | $80-$140/kg |
Die Preise variieren je nach Auftragsvolumen, Größenverteilung, chemischen Anforderungen und zulässigen Verunreinigungsgraden.
FAQ
Welche Partikelgröße eignet sich am besten für DMLS oder Laser-Pulverbettschmelzen?
Empfohlen wird ein Partikelgrößenbereich von 25-45 Mikron, wobei eine mittlere Größe von 30-40 Mikron optimal ist. Dies schafft ein Gleichgewicht zwischen Verteilbarkeit, Fließfähigkeit und hoher Packungsdichte, die für konsistente, hochwertige Schichten während des Drucks erforderlich sind.
Ist Hastelloy-Pulver nach dem Druck wiederverwendbar?
Ja, Hastelloy-Pulver kann in der Regel 3-5 Mal gesammelt, gesiebt und mit zusätzlichem Frischpulver gemischt werden, bevor es ersetzt werden muss, was es sehr wirtschaftlich macht. Die Partikelgröße oder -form kann sich im Laufe der Wiederverwendungszyklen verändern, was überwacht werden muss.
Wie oft können Hastelloy-Teile während des AM-Prozesses umgeschmolzen werden?
für Hastelloy-Legierungen werden maximal 2-3 Schmelzzyklen empfohlen, um ein Auseinanderdriften der Zusammensetzung zu vermeiden, das die mechanischen Eigenschaften beeinträchtigt. Nach Erreichen der Rückschmelzgrenze sollte das Material durch frisches Pulver ersetzt werden.
Welche Hastelloy-Sorte hat die beste Korrosionsbeständigkeit?
Hastelloy C276 weist die umfassendste Korrosionsbeständigkeit in verschiedenen Umgebungen wie oxidierenden Säuren, Chloriden usw. auf und ist damit die am besten korrosionsbeständige Sorte. Hastelloy C22 ist ebenfalls extrem widerstandsfähig. Die Auswahl der Sorte hängt von den spezifischen Expositionsbedingungen ab.
Was sind einige Beispiele für Hastelloy-Pulveranwendungen?
Zu den üblichen Anwendungen, bei denen die Hitze- und Korrosionsbeständigkeit von Hastelloy zum Tragen kommt, gehören Verbrennungskammern für die Luft- und Raumfahrt, Ventile und Armaturen für Flugzeugtriebwerke, die heißen, korrosiven Gasen ausgesetzt sind, industrielle chemische Verarbeitungsanlagen wie Rohre und Tanks, Wärmetauscher für den Umweltschutz, Systeme für die Handhabung und Wiederaufbereitung von Kernbrennstoffen sowie Öl- und Gasbohrwerkzeuge.
