니켈 분말은 어디에 사용되나요?

니켈 분말은 우수한 내식성, 전기 전도성 및 고온 강도를 바탕으로 고강도 합금, 보호 코팅(예: 용사), 전자 부품(배터리, 커패시터), 촉매제 제조 및 항공 우주, 자동차 및 의료 분야에서 주로 사용됩니다. 3D 프린팅에서 핵심적인 역할을 합니다.

아래에서는 실제 적용 경험을 결합하여 결국 니켈 분말을 해체하는 것이 어떤 장소에서 사용되는지 하나씩 해체합니다.

항공우주 및 자동차 산업

여기서 니켈 분말의 가장 중요한 용도는 니켈 기반 초합금을 제조하는 것입니다.

• 제트 엔진 및 연소 시스템: 엔지니어는 니켈 분말을 사용하여 터빈 블레이드, 터빈 디스크, 연소실과 같은 핵심 부품을 만듭니다. 실제로 이러한 부품은 극한의 온도와 압력을 견뎌야 합니다. 재료 선택이 조금이라도 잘못되면 고온 크리프가 발생하여 치명적인 결과를 초래할 수 있습니다. 니켈 분말은 합금이 고온에서 변형되지 않고 "다이"할 수 있는 능력을 제공합니다.
• 내식성: 자동차 분야에서는 상황은 약간 다르지만 똑같이 심각합니다. 자동차 부품(특히 배기 시스템)은 고온뿐만 아니라 부식성 배기가스와 다양한 날씨에 따른 부식에도 직면합니다. 니켈 분말을 첨가하면 부품의 수명과 안전성이 크게 향상됩니다.

전자 및 전도성 애플리케이션

전자 산업에서 니켈 분말은 절대적으로 "꼭 필요한" 존재입니다. 은과 금은 전도성이 더 뛰어나지만 비용 효율성 때문에 니켈 분말을 대체할 수 없습니다.

• 적층 세라믹 커패시터(MLCC): 이것은 거대한 시장입니다. 일반적으로 니켈 분말을 전도성 페이스트로 만들어 MLCC의 내부 전극을 형성하는 데 사용합니다. 손에 들고 있는 스마트폰과 노트북 컴퓨터를 분해해보면 모두 이 작은 부품들로 이루어져 있습니다.
• 배터리 기술: 기존의 니켈-카드뮴(Ni-Cd) 배터리든 니켈-수소(Ni-MH) 배터리든 니켈 분말은 배터리의 에너지 밀도와 충전-방전 성능을 직접 결정하는 핵심 소재입니다.
• 전자파 차폐: 니켈 분말이 포함된 전도성 페인트와 개스킷은 전자기 간섭(EMI)을 차폐하고 민감한 전자 장비를 '엉망'으로부터 보호하는 데 널리 사용됩니다.

분말 야금(PM)

분말 야금은 니켈 분말에 크게 의존하여 전통적인 주조 대신 소결(용융이 아닌 가열)을 통해 고정밀 금속 부품을 만듭니다.

• 소결 부품: 이 공정을 통해 복잡한 구조의 기어, 베어링, 구조 부품을 생산할 수 있습니다. 이 공정의 장점은 치수 정확도가 높고 재료 낭비가 매우 적다는 점이며, 이는 비용 관리에 매우 중요합니다.
• 필터: 다공성 니켈 구조를 제조하기 위해 분말 야금 공정을 사용하는 경우가 많습니다. 화학 처리에서 이러한 종류의 필터는 다른 재료로는 어려운 고온 및 부식성 유체에 저항할 수 있습니다.

보호 코팅 및 브레이징

열 스프레이: 원리는 매우 간단하며 분말을 녹여 표면에 분사하여 단단한 보호 층을 형성합니다. 이는 마모된 부품을 수리하거나 부식, 산화 및 마모로부터 새 부품을 보호하는 데 매우 효과적입니다. 저는 원래 폐기될 예정이었던 산업용 샤프트에 니켈 기반 코팅을 뿌린 후 몇 년 동안 사용하는 것을 많이 보았습니다.
브레이징 페이스트: 고온 브레이징에서는 니켈 분말 페이스트를 사용하여 금속 부품을 영구적으로 접합합니다. 이 접합부는 매우 강하고 내열성이 뛰어나 매우 높은 연결 강도가 필요한 열교환기 및 터빈에 매우 적합합니다.

화학 생산의 촉매 작용

니켈 분말은 높은 비표면적과 특수한 화학적 특성으로 인해 강력한 촉매제 역할을 합니다.

• 수소화: 식물성 기름을 고체 지방으로 전환하거나 제약 및 석유화학 생산과 같은 수소화 반응을 촉진하는 데 널리 사용됩니다. 그 존재는 화학 공정을 가속화하고 수율을 높일 수 있으며, 이는 화학 공장의 효율성과 직접적인 관련이 있습니다.

적층 제조

제조 기술의 발전으로 니켈 파우더는 금속 3D 프린팅의 초석 재료 중 하나가 되었습니다.

• 복잡한 형상: 선택적 레이저 용융(SLM)과 같은 기술은 미세한 니켈 분말을 사용하여 부품을 층별로 제작합니다. 이를 통해 항공우주 부품의 냉각 채널과 같이 기존 기계 가공으로는 불가능한 복잡한 내부 구조를 만들 수 있습니다.
• 고성능 부품: 인쇄된 3D 부품은 벌크 니켈 합금의 고강도 및 내열성을 유지하며 까다로운 애플리케이션의 요구 사항을 완벽하게 충족할 수 있습니다.

의료 애플리케이션

의료 분야에서 니켈 분말의 합금 능력은 도구를 만드는 데 사용될 뿐만 아니라 생명을 구하는 데에도 사용됩니다.

형상 기억 합금: 니켈과 티타늄의 조합으로 만들어진 니켈-티타늄 합금은 자신의 모양을 "기억"할 수 있을 정도로 놀랍습니다. 이 특성은 혈관 스텐트(체내에서 확장되어 동맥을 열어주는), 교정용 와이어, 몸을 유연하게 통과해야 하는 수술 도구의 제조에 사용됩니다.

다이아몬드 도구

건설 및 광산업에서 니켈 분말은 구조적 지원이라는 '무대 뒤의 영웅'의 역할을 합니다.

카카스 소재: 니켈 분말과 산업용 다이아몬드 입자를 혼합하여 절삭 및 연삭 공구용 카카스를 형성합니다. 간단히 말해, 니켈은 다이아몬드를 단단히 "잡아야" 합니다. 카카스가 충분히 단단하지 않으면 다이아몬드가 완성되기 전에 떨어지고 공구가 낭비됩니다. 니켈 분말은 콘크리트, 석재 및 아스팔트를 절단하는 데 필요한 인성을 제공합니다.

업계가 니켈 분말을 선택하는 이유

요약하자면, 니켈 분말은 다음과 같은 핵심 특성을 가지고 있기 때문에 위의 모든 응용 분야가 유효합니다:

• 열 안정성: 다른 금속이 부드러워지거나 녹기 시작하는 온도에서도 강도를 유지합니다.
• 부식 및 산화 저항성: 녹과 화학적 공격에 저항하는 보호 산화물 층을 형성할 수 있습니다.
• 전기 전도성: 전기 전도성 및 열 전도성이 뛰어나 에너지 및 전자 애플리케이션의 핵심 소재입니다.
• 합금 능력: 철, 크롬, 코발트 및 기타 금속과 쉽게 혼합하여 성능을 향상시킬 수 있는 "좋은 성질"의 파트너와 같습니다.

작성자：데이비드 로스

분말 야금 및 재료 과학 분야에서 17년 이상의 경력을 쌓은 저는 고성능 금속 응용 분야를 전문으로 합니다. 저는 니켈 분말과 같은 소재가 항공우주, 전자, 적층 제조 분야에서 어떻게 혁신을 주도하는지 탐구하는 데 열정을 쏟고 있습니다.