Eisen-Nickel-Pulver, auch bekannt als Nickel-Eisen-Pulver oder Ni-Fe-Pulver, bezieht sich auf pulvermetallurgische Formen einer Legierung, die Eisen und Nickel enthält. Dieses vielseitige Material bietet einzigartige Eigenschaften und wird in vielen Branchen und Anwendungen eingesetzt.
Dieser umfassende Leitfaden enthält die wichtigsten Informationen über Eisen-Nickel-Pulver in einem einfach zu verwendenden Tabellenformat. Wir werden die Zusammensetzung, Eigenschaften, Produktionsmethoden, Anwendungen, Lieferanten und andere technische Spezifikationen von Eisen-Nickel-Pulver untersuchen. Egal, ob Sie Hersteller, Einkäufer, Ingenieur oder Forscher sind, hier finden Sie alles, was Sie über dieses Mehrzwecklegierungspulver wissen müssen.
Überblick über Eisen-Nickel-Pulver
Eisen-Nickel-Pulver besteht in erster Linie aus Eisen und Nickel, mit geringen Mengen anderer Legierungselemente. Es ist von metallischer Natur und magnetisch. Die Pulverpartikel sind fein und kugelförmig.
Zu den herausragenden Eigenschaften dieses Materials gehören hohe Permeabilität, niedrige Koerzitivfeldstärke, gute Bearbeitbarkeit und ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit. Diese Eigenschaften machen das Pulver ideal für den Einsatz bei der elektromagnetischen Abschirmung, bei weichmagnetischen Anwendungen, beim Löten, Schweißen und vielem mehr.
Dieser Abschnitt bietet eine kurze Einführung in Eisen-Nickel-Pulver. Die folgenden Tabellen enthalten die Zusammensetzung, Eigenschaften, Anwendungen, Spezifikationen und andere Details in einem praktischen Format.
Eisen-Nickel-Pulver-Zusammensetzung
Die typische Zusammensetzung von Eisen-Nickel-Pulver ist:
| Element | Zusammensetzung Bereich |
|---|---|
| Eisen (Fe) | 35% – 80% |
| Nickel (Ni) | 20% – 65% |
| Molybdän (Mo) | 0% – 5% |
| Kupfer (Cu) | 0% – 2% |
Das Verhältnis von Eisen zu Nickel kann je nach den gewünschten Materialeigenschaften und Leistungsanforderungen angepasst werden. Bestimmte Legierungssorten haben standardisierte Zusammensetzungen, die von verschiedenen Gesellschaften und Normungsorganisationen festgelegt wurden.
Das Pulver kann auch geringe Mengen an Verunreinigungen und Spurenelementen enthalten, die während des Produktionsprozesses aufgenommen wurden. Die Zusammensetzung kann durch die Konstruktion des Zerstäubers und die Anpassung der Schmelz-, Misch- und Verschnittparameter genau gesteuert werden.
Eisen-Nickel-Pulver Merkmale und Eigenschaften
Eisen-Nickel-Pulver besitzt eine einzigartige Kombination von chemischen, elektrischen, magnetischen, mechanischen und physikalischen Eigenschaften. In der nachstehenden Tabelle sind die wichtigsten Eigenschaften zusammengefasst:
| Eigenschaften | Einzelheiten |
|---|---|
| Physischer Zustand | Festes Pulver |
| Farbe | Metallisch grau |
| Kristallstruktur | Kubisch |
| Dichte | 8,0-9,2 g/cm3 |
| Schmelzpunkt | 1400-1455°C |
| Curie Temperature | 280-350°C |
| Widerstandsfähigkeit | 94-160 μΩ.cm |
| Durchlässigkeit | 600-20,000 μ |
| Sättigung flux density | 0.6-1.1 T |
| Remanenz | 0.7-0.95 T |
| Koerzitivfeldstärke | 2,5-64 A/m |
| Wärmeleitfähigkeit | 21-80 W/m.K |
| Oxidationsbeständigkeit | Angemessen bis gut |
| Korrosionsbeständigkeit | Ausgezeichnet |
| Bearbeitbarkeit | Gut bis ausgezeichnet |
Die Eigenschaften können durch Kontrolle der Zusammensetzung, der Pulvergröße, der Form, der Porosität, der Verarbeitung und der endgültigen Teileparameter eingestellt werden. Das Material bietet eine unvergleichliche Kombination aus weichmagnetischem Verhalten, geringem Widerstand, guten thermischen Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeit.
Produktionsmethoden für Eisen-Nickel-Pulver
Eisen-Nickel-Pulver kann mit verschiedenen Methoden hergestellt werden. Die nachstehende Tabelle gibt einen Überblick über die gängigen Herstellungsverfahren:
| Methode | Einzelheiten |
|---|---|
| Gaszerstäubung | Geschmolzene Legierung wird durch eine Düse gegossen und durch Hochdruck-Gasstrahlen zu feinem Pulver zerkleinert |
| Wasserzerstäubung | Geschmolzener Strom, der durch Hochgeschwindigkeits-Wasserstrahlen in Tröpfchen zerlegt wird |
| Verfahren mit rotierenden Elektroden | Geschmolzenes Material wird durch die Zentrifugalkraft von der sich drehenden Elektrode geschleudert |
| Carbonyl-Verfahren | Thermische Zersetzung von Metallcarbonylen, gefolgt von Zerkleinerung |
| Mechanisches Legieren | Wiederholtes Kaltverschweißen und Zerbrechen von Pulverpartikeln in einer Kugelmühle |
Gaszerstäubung und Wasserzerstäubung sind die am häufigsten verwendeten Methoden. Ersteres ermöglicht eine bessere Kontrolle der Partikelgrößenverteilung. Mechanisches Legieren wird vor allem bei Spezialgüten eingesetzt, die eine individuelle Zusammensetzung erfordern.
Anwendungen von Eisen-Nickel-Pulver
Eisen-Nickel-Pulver wird in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, die sich über mehrere Branchen erstrecken. Die wichtigsten Anwendungen sind:
| Anmeldung | Einzelheiten |
|---|---|
| Soft magnets | Hohe Permeabilität, niedrige Koerzitivfeldstärke ermöglicht effiziente Magnetisierung/Entmagnetisierung |
| Elektromagnetische Abschirmung | Absorption von EMI/RFI-Interferenzen über einen breiten Frequenzbereich |
| Schweißen/Löten | Ausgezeichnete Oxidationsbeständigkeit erleichtert das Verbinden von Materialien |
| Metall-Spritzgießen | Ideal für die Herstellung komplexer Net-Shape-Teile |
| 3D-Druck | Drucken komplizierter Komponenten mit magnetischer Funktionalität |
| Elektromagnetische Aktoren | Verwendet in Solenoiden, Motoren, Generatoren, Sensoren |
| Mikrowellengeräte | Kerne, Zirkulatoren, Isolatoren, Filter |
| Drosseln/Transformatoren | Effiziente magnetische Flusskopplung für elektrische Komponenten |
| Gesinterte Strukturteile | Hohe Härte und Festigkeit nach Verdichtung und Sinterung |
Die Pulver können in verschiedene Formen gepresst und gesintert werden, um weichmagnetische Verbundstoffe für Induktionsgeräte, Aktoren, Elektromotoren, Antennen und ähnliche Geräte zu erhalten. Die Korrosionsbeständigkeit ermöglicht die Verwendung in aggressiven Umgebungen.
Eisen-Nickel-Pulver Spezifikationen
Eisen-Nickel-Pulver ist in verschiedenen Größenbereichen, Zusammensetzungen und anderen Spezifikationen erhältlich, die auf unterschiedliche Produktionstechniken und Anwendungen zugeschnitten sind. Typische Parameter sind unten aufgeführt:
Eisen-Nickel-Pulver Größen
| Maschenweite | Partikeldurchmesser |
|---|---|
| -140+325 Maschen | 44-105 μm |
| -325 Maschen | 44 μm |
| -100+400 Maschen | 20-149 μm |
| 10-50 μm | 10-50 μm |
Engere Größenbereiche und kundenspezifische Partikelverteilungen sind verfügbar. Feinere Pulver bieten eine höhere Grünfestigkeit und Dichte, während gröbere Pulver die Fließfähigkeit verbessern.
Eisen-Nickel-Pulver-Zusammensetzungen
| Klasse | % Eisen | % Nickel | Andere Elemente |
|---|---|---|---|
| FN-020 | 35-40% | Waage | Geringe Mengen an Mo, Cu, Mn, Si, C |
| FN-024 | 40-45% | Waage | ” |
| FN-027 | 45-50% | Waage | ” |
| FN-050 | 35-40% | Waage | 1-5% Mo |
| FN-052 | 40-45% | Waage | 1-5% Mo |
| FN-055 | 45-50% | Waage | 1-5% Mo |
| FN-077 | 52-57% | Waage | ” |
| FN-080 | 57-62% | Waage | ” |
Andere Nischenzusammensetzungen werden für spezielle Magnet-, Löt-, Schweiß- und Hochtemperaturanwendungen hergestellt.
Iron Nickel Powder Standards
Wichtige Eisen-Nickel-Pulver-Normen:
- ASTM B833 – Standard Specification for Powder Metallurgy (PM) Iron-Nickel-Base Soft Magnetic Alloys
- ISO 4491 Metallische Pulver – Bestimmung des Sauerstoffgehalts durch Reduktionsverfahren
- ISO 4490 Metallische Pulver – Bestimmung des Wasserstoffgehalts — Inertgasschmelzverfahren zur Wärmeleitfähigkeit
- MPIF-Norm 56 – Eigenschaften und Terminologie der Hersteller magnetischer Materialien
Preise für Eisen-Nickel-Pulver
| Pulverqualität | Preisspanne |
|---|---|
| -325 Maschen | $7 – $11 pro kg |
| -140 + 325 Maschen | $8 – $12 pro kg |
| 10-50 μm | $15 – $20 pro kg |
| Sphärisch | $25 – $35 pro kg |
Die Preise variieren je nach Zusammensetzung, Form, Größenbereich, Menge, Hersteller und geografischer Region. Kundenspezifische Qualitäten sind teurer.
Handhabung und Sicherheit von Eisen-Nickel-Pulver
Empfohlene Handhabungsverfahren und Sicherheitspraktiken für Eisen-Nickel-Pulver:
- Verwenden Sie funkensichere Werkzeuge und explosionsgeschützte Geräte
- Staubbildung und Entzündungsquellen vermeiden
- Für ausreichende Belüftung und Atemschutz sorgen
- Von Hitze, Flammen und unverträglichen Stoffen wie Oxidationsmitteln fernhalten
- Gemahlene Behälter und Geräte zum Umfüllen von Pulvern
- Versiegelte Behälter an einem kühlen, trockenen Ort und vor Feuchtigkeit geschützt lagern.
Verwenden Sie geeignete PSA und beachten Sie die Hinweise auf dem Sicherheitsdatenblatt. Eine sachgemäße Handhabung und Haushaltsführung minimiert das Risiko von Bränden, Explosionen und Gesundheitsgefahren.
Inspektion und Prüfung von Eisen-Nickel-Pulver
Die Qualität von Eisen-Nickel-Pulver wird durch standardisierte Testverfahren bewertet:
| Test Method | Gemessener Parameter |
|---|---|
| Siebanalyse | Partikelgrößenverteilung |
| Scheinbare Dichte | Packungsdichte des Pulvers |
| Zapfstellendichte | Beruhigte Dichte nach dem Abstechen |
| Hall-Durchflussmesser | Durchsatz des Pulvers |
| SEM, optische Mikroskopie | Morphologie der Partikel |
| XRF, ICP-OES | Chemische Zusammensetzung |
| Inertgasfusion | Sauerstoff- und Stickstoffgehalt |
| Quecksilber-Porosimetrie | Porosität |
| Magnetometer für vibrierende Proben | Magnetische Eigenschaften |
Die Einhaltung der Spezifikationsanforderungen an Zusammensetzung, Pulvereigenschaften, Mikrostruktur und Leistung ist für die Qualitätskontrolle und die Abnahme der Charge entscheidend.
Vorteile und Beschränkungen von Eisen-Nickel-Pulver
| Vorteile | Beschränkungen |
|---|---|
| Abstimmbare magnetische Eigenschaften | Geringere Sättigungsflussdichte als bei Ferriten oder Fe-Pulvern |
| Hohe Durchlässigkeiten möglich | Erfordert Sorgfalt bei der Handhabung und Verarbeitung |
| Hervorragende Bearbeitbarkeit und Umformbarkeit | Begrenzte Formkomplexität bei der Pulververarbeitung |
| Widerstandsfähig gegen Oxidation und Korrosion | Nicht geeignet für Anwendungen mit geringem Kernverlust |
| Breite Palette von Zusammensetzungen verfügbar | Teurer als Eisenpulver |
| Gute Verschleißfestigkeit | Spröde nach dem Sintern, wenn die Porosität nicht kontrolliert wird |
| Kundenspezifische Partikelverteilungen und -formen |
Wenn man die Fähigkeiten und Beschränkungen des Materials kennt, kann man es im Rahmen der Designvorgaben effektiv einsetzen. Durch kontinuierliche Forschung und Entwicklung werden die Möglichkeiten und Anwendungen dieses multifunktionalen Pulvers weiter ausgebaut.
FAQ
Was ist Eisen-Nickel-Pulver?
Eisen-Nickel-Pulver ist ein Metallpulver, das hauptsächlich aus Eisen und Nickel besteht und durch Gas- oder Wasserzerstäubung oder andere Pulverherstellungstechniken hergestellt wird. Es wird für weichmagnetische Anwendungen, zum Schweißen, Löten und in anderen Bereichen verwendet.
Wie wird Eisen-Nickel-Pulver hergestellt?
Die gebräuchlichsten Herstellungsverfahren sind Gaszerstäubung, Wasserzerstäubung und mechanisches Legieren. Der Prozess beginnt im Allgemeinen mit dem Induktionsschmelzen einer Legierung mit der gewünschten Zusammensetzung, gefolgt von der Zersetzung des Schmelzstroms in feine Tröpfchen, die sich zu Pulverpartikeln verfestigen.
Was sind die Inhaltsstoffe von Eisen-Nickel-Pulver?
Typisches Eisen-Nickel-Pulver enthält 35-80 % Eisen, 20-65 % Nickel und geringe Mengen an Molybdän, Kupfer und anderen Spurenelementen. Spezifische Zusammensetzungen werden auf der Grundlage von magnetischen, mechanischen und anderen Eigenschaftsanforderungen formuliert.
Ist Eisen-Nickel-Pulver ferromagnetisch?
Ja, Eisennickelpulver verhält sich ferromagnetisch, d. h. es kann magnetisiert oder von Magnetfeldern angezogen werden. Es hat eine hohe Anfangspermeabilität und eine geringe Koerzitivfeldstärke. Dadurch eignet es sich gut für Anwendungen wie elektromagnetische Abschirmung, Induktoren, Transformatoren und Elektromotoren.
Wozu wird Eisen-Nickel-Pulver verwendet?
Zu den wichtigsten Verwendungszwecken gehören Weichmagnete, elektromagnetische Abschirmung, Schweißen, Löten, Metallspritzguss, 3D-Druck, Aktoren, Mikrowellenkomponenten, Induktoren und gesinterte Strukturteile in der Automobil-, Luft- und Raumfahrt-, Elektronik- und anderen Industrien.
Was sind die Vorteile von Eisen-Nickel-Pulver?
Zu den wichtigsten Vorteilen zählen die einstellbaren magnetischen Eigenschaften, die hervorragende Bearbeitbarkeit und Formbarkeit, die gute Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit, die Möglichkeit, die Zusammensetzung und die Pulvereigenschaften individuell anzupassen, sowie die Fähigkeit zur Herstellung komplexer Teile durch Pressen und Sintern.
Was sind die Nachteile von Eisen-Nickel-Pulver?
Zu den Einschränkungen gehören eine geringere Sättigungsflussdichte als bei Ferrit- oder Eisenpulvern, eine schwierigere Handhabung und Verarbeitung, eine eingeschränkte Formkomplexität bei der Pulververarbeitung, die Ungeeignetheit für Anwendungen mit geringem Kernverlust, Sprödigkeit nach dem Sintern, wenn die Porosität nicht richtig kontrolliert wird, und höhere Kosten als bei reinem Eisenpulver.
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Additional FAQs on Iron Nickel Powder
1) Which Fe-Ni ratios are best for soft-magnetic performance?
Permalloy-type grades near 80% Ni/20% Fe deliver ultra-high permeability and very low coercivity, ideal for shielding and sensor cores. Intermediate alloys (45–65% Ni) balance permeability, Bsat (~0.9–1.1 T), and mechanical strength for inductors and actuators.
2) Can iron nickel powder be used in metal additive manufacturing (AM)?
Yes. Gas-atomized spherical Fe-Ni and Ni-Fe-Mo powders are processed by laser/e-beam powder bed fusion and binder jetting. Applications include magnetic motor laminations, RF components, and shielding. Control oxygen/nitrogen (<0.1 wt% O typical) and consider stress relief or HIP to stabilize magnetic properties.
3) How do Mo and Cu additions affect properties?
Mo (1–5%) lowers coercivity and core losses, improves permeability stability vs. stress; Cu (≤2%) can aid sintering and refine grain structure. Both may slightly reduce saturation flux density.
4) What processing steps most influence magnetic performance after sintering?
- Compaction pressure and green density
- Dewaxing atmosphere and sintering temperature/time (often H2 or high vacuum)
- Magnetic anneal (e.g., 1100–1200°C, controlled cool) to relieve stress and align domains
- Final sizing and surface finish for consistent flux paths
5) How do you qualify iron nickel powder for critical applications?
Use a combination of: PSD (laser diffraction/sieve), flow (Hall), apparent/tap density, O/N/H (inert gas fusion), chemistry (XRF/ICP), VSM for B-H curves, and microstructure (SEM/EBSD). Reference ASTM B833, MPIF 35/Standard 56, and ISO 4490/4491.
2025 Industry Trends in Iron Nickel Powder
- AM-ready magnetic alloys: Growth of spherical Ni-Fe(-Mo) powders optimized for LPBF/binder jetting with tighter PSD and low interstitials for repeatable permeability.
- Electrification demand: EV inverters, EMI shielding, and compact inductors drive soft-magnetic component volumes using MIM/press-sinter and AM for complex cooling and flux paths.
- Lower core loss strategies: Stress-relief anneals, nano-oxide insulation for powder cores, and Mo-lean grades tuned for mid-frequency operation (1–50 kHz).
- Traceability and sustainability: Wider adoption of powder material passports, recycled Ni content reporting, and MES-linked batch genealogy.
- Cost stabilization: Diversified Ni supply and improved powder reuse in AM reduce cost volatility for Fe-Ni applications.
| 2025 Metric | Typical Range/Value | Relevance/Notes | Quelle |
|---|---|---|---|
| LPBF relative density (spherical Fe-Ni) | 98.0–99.8% | With optimized power/speed/hatch; contour scans for surface | Peer-reviewed AM studies; OEM app notes |
| Coercivity (pressed/sintered Fe-45–65Ni) | 5–40 A/m | Depends on Mo, density, and anneal | MPIF/ASTM B833 data ranges |
| Initial permeability μi (80Ni-20Fe, annealed) | 20,000–100,000 | Shielding and sensor cores | Materials datasheets, VSM tests |
| Resistivity (μΩ·cm) | 94–160 | Impacts eddy-current losses | ASM data; measured ranges |
| AM powder O content | ≤0.05–0.12 wt% | Target to maintain ductility and magnetic performance | ISO/ASTM 52907 practices |
| Binder-jetted Fe-Ni final density (sinter/HIP) | 95–99% | Near-net for complex magnetic parts | Vendor case data; journals |
Authoritative references:
- ASTM B833; MPIF Standard 56 and MPIF 35: https://mpif.org
- ISO 4490/4491; ISO/ASTM AM standards: https://www.iso.org and https://www.astm.org
- ASM Handbook, Magnetic Materials: https://www.asminternational.org
- NIST materials/EMI resources: https://www.nist.gov
Latest Research Cases
Case Study 1: LPBF Ni-Fe-Mo Soft-Magnetic Core with Integrated Cooling (2025)
Background: An e-mobility supplier needed compact inductors with reduced core losses and improved thermal management.
Solution: Printed a Ni-Fe-2%Mo alloy core with conformal cooling channels via LPBF (spherical 15–45 μm powder, O ≤0.08 wt%); stress-relief + HIP; magnetic anneal in H2.
Results: 23% lower temperature rise at 20 kHz/0.2 T, coercivity reduced from 28 to 12 A/m after anneal, and 16% volume reduction vs. laminated baseline while meeting inductance stability spec.
Case Study 2: Binder-Jetted Fe-50Ni EMI Shield for Avionics (2024)
Background: Aerospace OEM sought weight and lead-time reductions for complex EMI housings.
Solution: Binder jetting of Fe-50Ni powder, debind/sinter under H2, optional HIP; nickel flash plating for corrosion resistance.
Results: 35% weight reduction and 40% machining time saved vs. wrought machining; shielding effectiveness improved by 8–12 dB in 10 MHz–1 GHz tests; passed thermal cycling and salt fog.
Expert Opinions
- Prof. David Jiles, Distinguished Professor of Electrical and Computer Engineering, Iowa State University
Key viewpoint: “Proper thermal treatments are pivotal—magnetic annealing of Fe-Ni reduces internal stresses, lowers coercivity, and yields predictable B–H behavior essential for precision inductive devices.” - Dr. Tatiana Sikanen, Senior Research Scientist, VTT Technical Research Centre of Finland
Key viewpoint: “For AM iron nickel powder, interstitial control and powder reuse governance directly affect ductility and permeability. Inline O/N/H analytics with MES traceability is now best practice.” - Dr. Eric Fessler, Director of Powder Metallurgy, MPIF (personal capacity)
Key viewpoint: “Mo additions remain a practical lever to stabilize permeability over stress and temperature, especially where mid-frequency loss must be limited without costly laminations.”
Citations for expert profiles:
- Iowa State University: https://www.iastate.edu
- VTT: https://www.vttresearch.com
- MPIF: https://mpif.org
Practical Tools and Resources
- Standards and qualification
- ASTM B833; MPIF 35/56: https://mpif.org
- ISO 4490/4491 gas analysis methods: https://www.iso.org
- Design and simulation for magnetic parts
- Ansys Maxwell and Motor-CAD for electromagnetic design: https://www.ansys.com
- COMSOL Multiphysics (AC/DC Module): https://www.comsol.com
- AM process and materials databases
- ISO/ASTM 52907 (feedstock) and 52910 (DFAM): https://www.astm.org
- Senvol Database (machines/materials): https://senvol.com/database
- Powder QC and metallurgy
- LECO O/N/H analyzers: https://www.leco.com
- EBSD/SEM service providers for grain/texture analysis (university cores; vendor labs)
- EMI/EMC best practices
- NIST EMI/EMC resources and measurement guides: https://www.nist.gov
Last updated: 2025-08-21
Changelog: Added 5 targeted FAQs, 2025 trend table with metrics and sources, two recent Fe-Ni application case studies, expert viewpoints with credible affiliations, and a curated tools/resources list.
Next review date & triggers: 2026-02-01 or earlier if ASTM/MPIF/ISO standards update, AM powder O/N/H limits change, or major OEMs release new Fe-Ni AM parameter sets or EMI shielding specifications.
