Bestes Edelstahl 316L-Pulver für den 3D-Druck

Edelstahlpulver 316L ist ein vielseitiges und weit verbreitetes Material in verschiedenen Branchen. Aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften eignet es sich für Anwendungen vom 3D-Druck bis hin zu biomedizinischen Implantaten. In diesem Artikel werden wir die Eigenschaften, Verwendungen, Herstellungsverfahren und Vorteile von Edelstahlpulver 316L untersuchen.

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Übersicht über Edelstahl 316L-Pulver

Edelstahl 316L gehört zur austenitischen Klasse der rostfreien Stähle. Der Zusatz von 2–3 % Molybdän zusammen mit Nickel und Chrom sorgt für eine hervorragende Loch- und Spaltkorrosionsbeständigkeit in rauen Umgebungen. Das „L“ steht für einen geringeren Kohlenstoffgehalt, um eine Karbidausfällung beim Schweißen zu vermeiden.

Zu den Hauptmerkmalen von 316L-Pulver gehören:

  • Hervorragende Korrosionsbeständigkeit in rauen Umgebungen
  • Hohe Oxidations- und Sulfidierungsbeständigkeit bei erhöhten Temperaturen
  • Sehr gute Schweißbarkeit und Formbarkeit
  • Nichtmagnetische austenitische Struktur
  • Erhältlich in verschiedenen Partikelgrößenverteilungen

316L-Pulver eignet sich für Anwendungen, die eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit erfordern, wie z. B. chemische Verarbeitung, Pharmazie, Lebensmittel und Getränke, Schiffsausrüstung und biomedizinische Implantate. Dieser Artikel bietet einen detaillierten Überblick über 316L-Pulver.

Chemische Zusammensetzung von 316L-Pulver

Die typische Zusammensetzung von 316L-Pulver ist:

Element Gewicht %
Eisen (Fe) Gleichgewicht
Chrom (Cr) 16–18 %
Nickel (Ni) 10-14 %
Molybdän (Mo) 2-3 %
Mangan (Mn) ≤ 2 %
Silizium (Si) ≤ 1 %
Kohlenstoff (C) ≤ 0,03 %
Phosphor (P) ≤ 0,045 %
Schwefel (S) ≤ 0,03 %

Nickel verbessert die Korrosionsbeständigkeit, während der Zusatz von Molybdän die Beständigkeit gegen Lochfraß und Spaltkorrosion in chloridhaltigen Umgebungen verbessert. Niedriger Kohlenstoffgehalt verhindert Karbidausfällung beim Schweißen.

Eigenschaften von 316L-Pulver

316L-Pulver besitzt die folgenden Eigenschaften:

Eigentum Wert
Dichte 7,9–8,1 g/cm3
Schmelzpunkt 1370–1400 °C
Wärmeleitfähigkeit 16 W/mK
Elektrischer widerstand 0,75 μΩ.cm
Elastizitätsmodul 190–210 GPa
Poissonzahl 0,27–0,30
Zugfestigkeit 485-620 MPa
Streckgrenze 170-310 MPa
Verlängerung 40-50 %
Härte 79-95 HRB

316L bietet eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit kombiniert mit guter Formbarkeit und Schweißbarkeit. Die austenitische Struktur sorgt für gute Zähigkeit und Duktilität.

Produktionsmethode für 316L-Pulver

Zu den gängigen Produktionsmethoden für 316L-Pulver gehören:

  • Gaszerstäubung – Inertgasstrahlen zerlegen den geschmolzenen 316L-Legierungsstrom in feine kugelförmige Pulver mit kontrollierter Größenverteilung.
  • Wasserzerstäubung – Ein Hochdruck-Wasserstrahl trifft auf geschmolzenes Metall und zersetzt es, um feine, unregelmäßige Pulverpartikel zu erzeugen.
  • Mechanisches Legieren – Kugelmahlen gemischter Elementarpulver, gefolgt von Sintern und sekundärer Zerstäubung.

Die Gaszerstäubung ermöglicht eine hervorragende Kontrolle über Partikeleigenschaften wie Größe, Form, Sauerstoffaufnahme und Mikrostruktur.

Anwendungen von 316L-Pulver

Zu den typischen Anwendungen von 316L-Pulver gehören:

  • Additive Fertigung – Pulverbettfusions- und Binder-Jetting-Verfahren verwenden 316L-Pulver für chemische, maritime und biomedizinische Teile.
  • Metallspritzguss – Zur Herstellung kleiner, komplexer Komponenten, die Korrosionsbeständigkeit erfordern.
  • Thermische Spritzbeschichtungen – Drahtlichtbogenspritzbeschichtung zur Herstellung von Schutzschichten in rauen Umgebungen.
  • Schweißzusätze – werden als Füllmaterial zum Verbinden von 316L-Komponenten verwendet und bieten eine hervorragende Schweißfestigkeit.
  • Chemische Verarbeitung – Behälter, Tabletts und Körbe für die Pulvermetallurgie, die in der chemischen und pharmazeutischen Industrie verwendet werden.

Spezifikationen von 316L-Pulver

316L-Pulver ist in verschiedenen Größenbereichen, Formen und Reinheitsgraden erhältlich:

  • Partikelgröße: Von 10–45 μm für AM-Methoden, bis zu 150 μm für thermische Spritzverfahren.
  • Morphologie: Sphärische, unregelmäßige und gemischte Partikelformen. Glattes, kugelförmiges Pulver sorgt für optimalen Fluss.
  • Reinheit: Von kommerzieller Reinheit bis hin zu hoher Reinheit (99,9 %), abgestimmt auf die Anwendungsanforderungen.
  • Sauerstoffgehalt: Für die meisten Anwendungen wird der Wert bei 100–1000 ppm gehalten.
  • Durchflussrate: Pulver speziell für Durchflussraten über 25 s/50 g.

Globale Lieferanten von 316L-Pulver

Zu den weltweit größten Lieferanten von 316L-Pulver gehören:

  • Sandvik Osprey (Großbritannien)
  • Hoganas (Schweden)
  • Carpenter Powder Products (USA)
  • Praxair (USA)
  • Oerlikon Metco (Schweiz)
  • LPW-Technologie (Großbritannien)

Diese Unternehmen produzieren verschiedene Qualitäten von 316L-Pulver, die auf die additive Fertigung, thermisches Spritzen, Metallspritzguss und andere Anwendungen zugeschnitten sind.

Preise für 316L-Pulver

Die Preise für 316L-Pulver hängen von folgenden Faktoren ab:

  • Reinheitsgrade
  • Partikeleigenschaften
  • Bestellmenge
  • Zusätzliche Verarbeitung
  • Hersteller und geografischer Standort
Grad Preisklasse
Kommerziell 15-25 $ pro kg
Hohe Reinheit 25-50 $ pro kg
Ultrafein 50-120 $ pro kg
Sonderklasse 120-250 $ pro kg

Gaszerstäubte Pulver mit kontrollierter Partikelgröße und hoher Reinheit erzielen wesentlich höhere Preise als herkömmliche 316L-Pulver in kommerzieller Qualität.

Lagerung und Handhabung von 316L-Pulver

316L-Pulver sollte mit Vorsicht gehandhabt werden, um:

  • Vermeiden Sie den Kontakt mit Feuchtigkeit, Säuren usw., der zu Korrosion führen kann
  • Vermeiden Sie die Ansammlung feinen Pulvers, um das Risiko einer Staubexplosion zu minimieren
  • Beim Umgang mit feinen Pulvern für ausreichende Belüftung und persönliche Schutzausrüstung sorgen
  • Befolgen Sie die empfohlenen Vorgehensweisen im Sicherheitsdatenblatt des Lieferanten
  • Verschlossene Behälter in einer trockenen, inerten Atmosphäre lagern

Beim Umgang mit reaktiven Legierungspulvern wie 316L müssen geeignete Schutzmaßnahmen ergriffen werden.

Inspektion und Prüfung von 316L-Pulver

Wichtige Qualitätskontrolltests, die an 316L-Pulver durchgeführt wurden:

  • Chemische Analyse mit OES oder RFA, um sicherzustellen, dass die Zusammensetzung innerhalb der angegebenen Grenzen liegt
  • Partikelgrößenverteilung gemäß ASTM B822-Standard
  • Morphologieanalyse mittels REM-Bildgebung
  • Pulverdurchflussrate gemessen gemäß ASTM B213-Standard
  • Dichtebestimmung mittels Heliumpyknometrie
  • Verunreinigungsprüfung mittels ICP-MS
  • Mikrostrukturcharakterisierung durch Röntgenbeugung

Durch gründliche Tests wird sichergestellt, dass das Pulver die erforderlichen chemischen, physikalischen und mikrostrukturellen Eigenschaften für die beabsichtigte Anwendung erfüllt.

Vergleich zwischen 316L- und 304L-Edelstahlpulvern

316L- und 304L-Edelstahlpulver im Vergleich:

Parameter 316L 304L
Komposition Fe-Cr-Ni-Mo Fe-Cr-Ni
Korrosionsbeständigkeit Viel besser Gut
Kosten Höher Untere
Temperaturbeständigkeit Besser Gut
Schweißbarkeit Exzellent Exzellent
Verfügbarkeit Mäßig Exzellent
Anwendungen Marine, chemische Industrie Konsumgüter, Haushaltsgeräte

316L bietet eine wesentlich bessere Korrosionsbeständigkeit, während 304L für weniger anspruchsvolle Anwendungen wirtschaftlicher ist.

Häufig gestellte Fragen zu 316L-Pulver

Q: Wie wird 316L-Edelstahlpulver hergestellt?

A: 316L-Pulver wird kommerziell durch Gaszerstäubung, Wasserzerstäubung und mechanisches Legieren mit anschließendem Sintern hergestellt. Die Gaszerstäubung bietet die beste Kontrolle über die Pulvereigenschaften.

Q: Was sind die Hauptanwendungen von 316L-Pulver?

A: Zu den Hauptanwendungen für 316L-Pulver gehören additive Fertigung, Metallspritzguss, thermische Spritzbeschichtungen und pulvermetallurgische Teile für die Chemie-, Schifffahrts-, Pharma- und Lebensmittelindustrie, die eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit benötigen.

Q: Was ist die empfohlene 316L-Pulvergröße für das Binder Jetting AM?

A: Für den Binder-Jetting-Prozess beträgt die typische 316L-Pulvergröße 20–45 Mikrometer mit sphärischer Morphologie für optimale Pulverbettdichte und Bindemittelinfiltration.

Q: Erfordert 316L-Pulver besondere Vorsichtsmaßnahmen bei der Handhabung?

A: Ja, 316L ist ein reaktives Legierungspulver und sollte vorsichtig unter kontrollierter Luftfeuchtigkeit und inerter Atmosphäre unter Verwendung ordnungsgemäßer Erdung, Belüftung und persönlicher Schutzausrüstung gehandhabt werden.

Q: Wo kann ich 316L-Pulver kaufen, das für biomedizinische Implantate geeignet ist?

A: Hochreines, gaszerstäubtes 316L-Pulver, das biomedizinischen Spezifikationen entspricht, kann von führenden Herstellern wie Sandvik Osprey, Hoganas, Carpenter Powder Products und LPW Technology erworben werden.

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