2023年の3Dプリンティングに最適なIN738パウダー

3Dプリンティング用IN738パウダーの概要

IN738はニッケルベースの超合金粉末で、高性能金属部品の積層造形に広く使用されています。高温での優れた機械的特性と加工性を兼ね備えており、航空宇宙および工業部品の3Dプリントに最適です。

本記事では、3Dプリントアプリケーション用IN738合金粉末の包括的なガイドを提供します。IN738パウダーの組成、特性、印刷パラメータ、アプリケーション、仕様、サプライヤー、取り扱い、検査、比較、長所と短所、よくある質問などを取り上げています。主要情報は参照しやすい表で示されています。

IN738粉末の組成

IN738は、様々な溶質元素を含む析出硬化合金組成を有する：

エレメント	重量 %	目的
ニッケル	バランス	マトリックス成分による耐食性
クロム	15 – 17	耐酸化性
アルミニウム	3.4 – 4.4	析出硬化
チタン	3.2 – 4.2	析出硬化
鉄	最大12.5	固溶体強化
コバルト	8.5 – 10	固溶体強化
モリブデン	1.5 – 2.5	クリープ強化
タンタル	1 – 2	析出硬化
カーボン	最大0.11	カーバイドフォーマー

また、微量のホウ素、ジルコニウム、マグネシウムも結晶構造制御のために添加されている。

IN738粉末の特性

IN738の主な特性は以下の通り：

プロパティ	説明
高強度	750℃までの優れた引張強さとクリープ破断強さ
熱安定性	700℃まで維持される強度と硬度
耐酸化性	保護的なCr2O3酸化スケールを形成する。
耐熱疲労性	熱サイクルでも割れにくい
耐食性	高温腐食と酸化に対する高い耐性
加工性	適合するフィラーを使用して容易に溶接可能

この特性は、極度の応力にさらされる熱間断面の航空宇宙部品に適している。

IN738粉末の3Dプリンティングパラメータ

IN738パウダーを処理するには、最適化された印刷パラメータが必要である：

パラメータ	代表値	目的
層厚	20-50 μm	より薄いレイヤーが解像度を向上
レーザー出力	180-500 W	蒸発を伴わない溶融状態
スキャン速度	800-1600 mm/s	密度と製造時間のバランス
ハッチの間隔	50-200 μm	密度および機械的性質
サポート体制	最小限	取り外しやすさ、表面仕上げ
不活性ガス	アルゴン	印刷時の酸化を防ぐ

パラメータの選択は、造形形状、機械的要件、表面仕上げの必要性、方向性などの要因に依存する。

3DプリントIN738部品の用途

付加製造されたIN738コンポーネントは、以下のような重要な用途に使用されます：

産業	コンポーネント
航空宇宙	タービンブレード、燃焼器、排気部品
発電	高温ガス経路部品、熱交換器
自動車	ターボチャージャーホイール、バルブ
化学処理	ポンプ、バルブ、ケーシング

鋳造/展伸IN738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、購入から飛行までの比率などがある。

3Dプリンティング用IN738パウダーの仕様

IN738粉末は、組成と品質の仕様を満たしたものが市販されている：

パラメータ	仕様
粒子径範囲	15-45 μm（代表値
粒子形状	球状の形態
見かけ密度	> 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	<300ppm未満

その他のサイズ範囲、純度、より厳しい公差は、特定の用途向けに可能である。

IN738パウダーのサプライヤー

IN738パウダーの販売業者には、以下のようなところがある：

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
エラスティール	スウェーデン
アメテック	アメリカ
LPWテクノロジー	英国

価格は$90/kgから$220/kgで、品質、サイズ分布、注文量に基づく。

IN738粉末の取り扱いと保管

反応性金属であるIN738パウダーは、管理された取り扱いを必要とします：

• 密封した容器は、低温で乾燥した不活性ガス環境で保管する。
• 水分、酸、酸化剤との接触を避ける。
• 導電性容器と移送装置を使用する
• 静電気を逃がすために機器を接地する
• 粉塵の発生と蓄積を最小限に抑える
• 局所排気装置を推奨
• 安全データシートの注意事項に従うこと

適切な保管と取り扱いにより、性質の変化や危険を防止する。

IN738粉末の検査と試験

IN738粉末の品質試験方法には以下のものがある：

方法	テストされたパラメーター
ふるい分析	粒度分布
レーザー回折	粒度分布
SEMイメージング	粒子の形態と微細構造
EDX/XRF	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、バッチ間の一貫性を保証します。

IN738と他の合金粉末との比較

IN738は、他のNi基超合金と比較して以下のように優れている：

合金	耐酸化性	コスト	印刷適性	溶接性
IN738	素晴らしい	ミディアム	素晴らしい	グッド
IN718	ミディアム	低い	フェア	素晴らしい
ヘインズ 282	素晴らしい	非常に高い	グッド	限定
インコネル625	グッド	ミディアム	素晴らしい	素晴らしい

IN738は、IN718やHaynes 282のような代替品と比較して、印刷適性と性能のバランスが最も優れている。

IN738パウダーの長所と短所

長所	短所
高温での優れた強度と耐酸化性	IN718合金粉より高価
適合フィラーを使用して容易に溶接可能	低い室温引張延性
AMプロセスに広く有効	応力を緩和するために熱間静水圧プレスが必要
キャストIN738に匹敵／優る性能	管理された雰囲気での保管と取り扱いが必要
複雑な形状も可能	限られた高温クリープ強度

IN738は、重要な熱間断面部品に卓越した性能を発揮しますが、他のNi超合金よりも高価です。

3Dプリンティング用IN738パウダーに関するよくある質問

IN738パウダーに関するよくあるご質問をご紹介します：

Q: IN738の印刷に推奨される粒子径は？

A: 15-45ミクロンの粒子が一般的で、高い解像度と密度とともに良好な流動性を提供します。10ミクロン以下の微細な粒子は、密度と表面仕上げを向上させることができます。

Q: IN738が3Dプリントに適している理由は何ですか？

A: 重要な要素は、印刷性、機械的特性、溶接性、そして検証を助ける従来のプロセスでの使用実績です。IN738は溶製加工用に設計されており、積層造形に容易に適応できます。

Q: IN738の印刷部品にはどのような後処理が必要ですか？

A: 熱間静水圧プレス、熱処理、機械加工などの後工程は通常、応力を緩和し、必要な寸法、表面仕上げ、最終的な特性を得るために必要です。

Q: IN738の印刷にサポート構造は必要ですか？

A: 複雑な表面や溝からの難しい除去を避けるため、最小限のサポート構造を推奨します。球状のIN738パウダーは流れが良く、大掛かりなサポートは必要ありません。

Q: IN738パウダーに代わる3Dプリント用パウダーは何ですか？

A: IN718、IN625、ハステロイX、ヘインズ282、Mar-M247、C263が主な代替品です。しかし、IN738は性能と製造性において最も優れたオールラウンドな特性を提供します。

Q: 3DプリントしたIN738の部品で達成可能な密度はどのくらいですか？

A: 3Dプリンティングのパラメータを最適化すれば、IN738で99%を超える密度を容易に達成できます。これは、従来から加工されている鍛造または鋳造のIN738製品の特性と一致します。

Q: IN738の部品は3Dプリント後に機械加工できますか？

A: はい、より良い仕上げ面と精度を得るために、旋盤、ドリル、フライスなどの加工工程を使用することができます。析出硬化したIN738材の加工には、適切な工具パラメータが必要です。

Q: 印刷されたIN738部品の典型的な表面粗さはどのくらいですか？

A: 表面粗さ(Ra)は8-16ミクロン程度が一般的ですが、機械加工やその他の仕上げ加工を施すことでさらに向上させることができます。

Q: IN738は、3Dプリント後に熱間静水圧プレス(HIP)が必要ですか？

A: HIPは内部応力を緩和し、100%の密度を達成するのに役立ちますが、必須ではありません。非臨界用途では、後工程の熱処理で十分です。

Q: IN738で観察される一般的な3Dプリンティングの欠陥は何ですか？

A: 気孔、クラック、歪み、不完全な融合、表面粗さなどの欠陥が発生する可能性がありますが、最適化されたパラメータと手順によって軽減されます。