海洋、化学、航空宇宙用EOSニッケル合金K500

2024年11月14日｜読了時間：5分

K500合金は、機械的特性、耐食性、熱伝導性のユニークな組み合わせを提供するニッケル合金ファミリーの傑出したメンバーであり、要求の厳しい様々な用途に最適です。海洋環境から化学処理、航空宇宙技術革新に至るまで、K500は他の材料では不足する可能性のある信頼性の高い性能を発揮します。

EOSでは、レーザー粉末床融合（LPBF）技術を使用した積層造形（AM）に、K500の利点をもたらすことができることに興奮しています。この開発は、3Dプリンティングの柔軟性と精度の恩恵を受けながら、K500の優れた特性を維持する複雑な部品の製造を可能にし、産業に革命をもたらしています。

ここでは、K500が海洋、化学、航空宇宙用途に最適なソリューションである理由と、EOSがこの素材を最先端の生産に利用できるようにするために、どのように先導しているかをご紹介します。

K500の特徴は？

K500はニッケル銅（Ni-Cu）合金で、チタンとアルミニウムが混合されている。K500は1905年に開発され、現代のニッケル基超合金の多くを先取りしている。

K500の遺産は、20世紀になって新しい合金が登場したときでも存続し、その時代を超越した魅力を際立たせている。

実際、特に航空宇宙分野では、強度、耐食性、熱伝導性において他の追随を許さない。

キー・プロパティ

優れた機械的強度：K500は高温下でも強度を維持するため、高性能と耐久性の両方を必要とする用途に最適です。
優れた耐食性：海水、フッ化水素酸、硫酸などの腐食に強く、海洋環境や化学処理プラントなどの過酷な環境でも優れた性能を発揮します。
適度な熱伝導率：K500は、広い使用温度範囲で17～20W/mKの熱伝導率を示します。そのため、熱伝導率の低いニッケル基超合金と、熱伝導率に優れるが強度の低い銅基合金のバランスをとることができます。

K500がAMアプリケーションに最適な理由

AMはK500のような材料に新しい扉を開いた。LPBF技術により、複雑な部品を高精度で製造することができ、従来の製造方法の限界を回避することができます。K500は、後処理が簡単なため、このプロセスに特に適しています。この合金は、複雑な硬化工程を必要とせず、簡単な時効処理が施されるため、製造業者にとって費用対効果の高い選択肢となります。

さらに、K500の微細構造は他の超合金と比較してより単純であるため、AM加工後もその特性は一貫して維持されます。この使いやすさと複雑な設計が可能なことが、航空宇宙や化学処理などの産業がミッションクリティカルな部品にK500を採用する理由です。

マリンアプリケーション耐食性と耐久性

海洋環境では、材料は常に腐食性の海水や高い機械的応力にさらされます。K500は、高温環境下でも機械的強度を維持しながら腐食に耐えることができるため、このような状況で際立っています。

K500の代表的な海洋用途には以下が含まれる：

ファスナーとスプリング
ポンプシャフトとインペラ

この合金は海水腐食に強いため、船舶用部品として長持ちする理想的な材料です。アンカー装置、船舶用ファスナー、水中ポンプシステムなど、K500は、他の材料では錆や摩耗に屈する可能性のある場所でも信頼性を保証します。

化学産業強さと不活性

化学処理産業では、腐食環境に耐え、経時劣化しない材料が求められます。K500はフッ化水素酸や硫酸の存在下で不活性であるため、ポンプやバルブ部品のような重要な部品に最適な材料です。

また、グリーン・エネルギーへの取り組み、特に水素処理分野でも注目を集めています。産業界が持続可能なエネルギー源に軸足を移す中、K500は水素製造および貯蔵に使用される機器に必要な強度、耐食性、熱伝導性を提供します。

化学産業での用途は以下の通り：

ポンプとバルブ部品
パルプ加工用スクレーパーおよびドクターブレード
腐食性化学プロセス用チャンバーとフィルター

航空宇宙ロケットエンジンとスラスターの未来

航空宇宙分野では、K500は熱伝導性、強度、耐食性といった特性を兼ね備えているため、ロケットエンジン、ノズル、スラスターに最適です。特にロケットエンジンは、材料が高温、腐食性の排気ガス、大きな圧力勾配に耐えなければならない極限状態に直面します。K500は、極低温下でも高温下でもその完全性を維持することで、このようなシナリオに優れています。

現在、EOS CopperAlloy CuCrZrのような銅ベースの合金も、その熱伝導性のために燃焼室に使用されることがあり、多くの場合、強度を高めるためにEOS NickelAlloy IN718のようなニッケル合金でコーティングされています。しかし、K500は、高い強度と適度な熱伝導性を兼ね備えているため、一部の重要な部分において追加の冷却が不要となり、魅力的な代替案を提供します。

K500の航空宇宙用途には以下が含まれる：

ロケット噴射ノズル
液体酸素バルブ
熱交換器
タービンマニホールドとエンジン部品

K500と他の合金との比較

ニッケル基超合金と比較すると、K500はより総合的な性能を発揮します。他のニッケル基超合金は高強度用途に優れていますが、熱伝導率が低い（5～10W/mK）ため、放熱が重要な環境では使用が制限されます。一方、CuCrZrのような銅合金は熱伝導率（260～340W/mK）に優れますが、強度の点では劣ります。

K500は、この両極端の中間に位置し、良好な機械的特性と優れた耐食性とともに、適度な熱伝導性（17～20W/mK）を提供します。このバランスにより、K500は、さまざまな厳しい条件下で性能を最適化しようとする産業にとって万能な選択肢となり、私たちEOSがK500をAMの世界にお届けできることを誇りに思っています。

ロケットエンジンでも化学処理装置でも、K500は競争相手の一歩先を行くために必要な耐久性と信頼性を提供します。高度なAMプロセスでこの合金を利用できるようにすることで、EOSは世界中の産業界に最先端のソリューションを提供し続けます。K500の利点と、EOSがこの万能合金でどのように産業を変革しているかについては、こちらをご覧ください。