3Dプリントに最適なin718パウダー

IN718パウダーの概要

IN718は析出硬化型のニッケル基超合金粉末で、その優れた強度、耐食性、溶接性、加工性により、積層造形に広く使用されています。この記事では、IN718粉末について詳しく解説します。

主な内容としては、組成、特性、AMプリントパラメータ、用途、仕様、サプライヤー、取り扱い、検査方法、代替品との比較、長所と短所、FAQなどがある。定量的なデータを参照しやすい形式で示すために、表を使用しています。

IN718粉末の組成

IN718の組成は以下の通り：

エレメント	重量 %	目的
ニッケル	50 – 55	主行列要素
クロム	17 – 21	耐酸化性
鉄	バランス	固溶体強化剤
ニオビウム	4.75 – 5.5	析出硬化
モリブデン	2.8 – 3.3	固溶体強化
チタン	0.65 – 1.15	カーバイドフォーマー
アルミニウム	0.2 – 0.8	析出硬化
カーボン	最大0.08	カーバイドフォーマー

微量のコバルト、ホウ素、銅、マグネシウムも添加されている。

IN718粉末の特性

IN718の主な特性は以下の通り：

プロパティ	説明
高強度	引張強さ 1050 - 1350 MPa
位相安定性	700℃までの長時間使用でも特性を保持
耐食性	耐水腐食性、耐酸化性
溶接性	適合フィラーを使用した優れた溶接性
加工性	成形と加工が容易
耐クリープ性	高温での高い応力破断強度

この特性により、IN718は最も要求の厳しい用途に適しています。

IN718粉末の3Dプリンティングパラメータ

IN718パウダーを印刷する際の代表的なパラメータは以下の通り：

パラメータ	代表値	目的
レイヤーの高さ	20 - 50 μm	スピードと解像度のバランス
レーザー出力	195 - 350 W	蒸発することなく十分に溶ける
スキャン速度	700 - 1300 mm/s	密度対建設率
ハッチの間隔	80 - 160 μm	機械的特性
サポート体制	最小限	簡単な取り外し
熱間静水圧プレス	1120℃、100MPa、3時間	内部の空洞をなくす

パラメータは、造形形状、温度管理、後処理要件などの要因に依存する。

3DプリントIN718部品の用途

AM社製のIN718部品は、以下の場所で使用されています：

産業	コンポーネント
航空宇宙	タービンブレード、ディスクなどのエンジン部品
発電	燃焼缶、トランジションダクト
石油・ガス	ダウンホールツール、バルブ、ポンプ
自動車	ターボチャージャーホイール、排気バルブ
メディカル	整形外科用インプラント、手術器具

溶製材のIN718と比較した場合の利点には、複雑な形状、リードタイムの短縮、Buy-to-Fly比率などがあります。

AM用IN718パウダーの仕様

IN718パウダーは、3Dプリントのために以下の仕様を満たす必要があります：

パラメータ	仕様
粒子径範囲	10 - 45 μm
粒子形状	球状の形態
見かけ密度	通常 > 4 g/cc
タップ密度	> 6 g/cc
ホール流量	> 50gで23秒
純度	>99.9%
酸素含有量	<100 ppm

特注の粒度分布や厳密に管理された組成も可能。

IN718パウダーのサプライヤー

主なサプライヤーは以下の通り：

サプライヤー	所在地
プラクセア	アメリカ
カーペンター・パウダー製品	アメリカ
サンドビック・オスプレイ	英国
LPWテクノロジー	英国
エラスティール	フランス
エーピーアンドシー	カナダ

価格は$50/kgから$150/kgで、品質と注文量に影響される。

IN718粉末の取り扱いと保管

反応性材料であるIN718パウダーは、管理された取り扱いが必要です：

• 密封した容器を涼しく乾燥した不活性雰囲気で保管すること。
• 湿気、空気、極端な温度にさらされないようにする。
• 移動中は適切に接地された機器を使用すること
• 粉塵の蓄積を避け、発火源を管理すること
• 局所排気装置を推奨
• 適用される安全ガイドラインに従う

正しい保管と取り扱いにより、組成の変化や危険を防止する。

IN718粉末の検査と試験

IN718粉末バッチは、以下の方法で検証されている：

方法	テストされたパラメーター
ふるい分析	粒度分布
SEMイメージング	粒子形態
イーディーエックス	化学と組成
XRD	現在のフェーズ
ピクノメトリー	密度
ホール流量	粉体の流動性

ASTM規格に準拠した試験により、バッチ間の品質の一貫性を保証します。

IN718と他の超合金粉末との比較

IN718は、他の合金と比較して以下のように優れている：

合金	コスト	印刷適性	溶接性	強さ
IN718	低い	グッド	素晴らしい	ミディアム
IN625	ミディアム	素晴らしい	素晴らしい	低い
IN792	高い	フェア	グッド	素晴らしい
IN939	非常に高い	グッド	限定	素晴らしい

IN718は、バランスの取れた特性を低コストで実現するため、多くの用途で他のNi基超合金よりも優れています。

3Dプリンティング用IN718パウダーの長所と短所

長所	短所
AMで証明された材料の信頼性	いくつかの合金よりも高温強度が低い。
優れた溶接性と機械加工性	印刷時に固化割れを起こしやすい。
複雑な形状への加工が容易	管理された雰囲気での取り扱いが必要
エキゾチック超合金に対するコスト優位性	多くの場合、かなりの後処理が必要
様々なサプライヤーから入手可能	印刷後の硬度が比較的低い

IN718は、リーズナブルなコストで高性能の積層造形を可能にする。

IN718パウダーに関するよくある質問

Q: IN718合金の3Dプリントに最適な粒子径範囲は？

A: 15-45ミクロンの範囲が、流動性、高分解能、高密度部品の最適なブレンドとなります。10ミクロン以下の微細粉末も使用可能です。

Q: IN718 AMコンポーネントには通常どのような後処理が必要ですか？

A: 空隙をなくし、特性を最適化し、寸法精度を出すためには、熱間静水圧プレス、熱処理、機械加工が一般的に必要です。

Q: IN718は他のNi超合金に比べて3Dプリントしやすいですか？

A: はい、優れた溶接性と割れにくさにより、IN718は粉末冶金技術による加工が容易なNi基超合金の一つです。

Q: 金属3DプリントにIN718合金を使用する産業は？

A: 航空宇宙、発電、石油・ガス、自動車、医療分野は、積層造形IN718部品の主な応用分野です。

Q: AM用のIN718に最も近い特性を持つ材料は何ですか？

A: IN625合金粉はIN718と同等の溶接性と耐食性を持つが、強度は低い。IN792は溶接性と高い強度を両立しています。

Q: IN718 3Dプリント部品に熱間静水圧プレスは必須ですか？

A: HIPは内部の空隙をなくし、耐疲労性を向上させます。重要でない用途には必要ないかもしれません。

Q: IN718は、3Dプリント中にサポート構造を必要としますか？

A: 変形を防ぎ、印刷後の撤去を容易にするため、オーバーハング部やブリッジ部には最小限のサポートを推奨します。

Q: IN718パウダーで印刷した場合、どのような欠陥が生じますか？

A: 潜在的な欠陥とは、割れ、ポロシティ、歪み、不完全融合、表面粗さなどです。多くは最適化されたパラメータで防ぐことができます。

Q: IN718 AM部品に期待できる硬度は？

A: 印刷後の硬度は通常30～35HRCです。エージングなどの後処理により、耐摩耗性を高めるために40～50HRCまで上げることができます。

Q: IN718プリント部品はどの程度の精度が得られますか？

A: 後加工後、IN718プリント部品はCNC機械加工部品に匹敵する寸法公差と表面仕上げを達成することができます。