アルミニウム合金粉末は、自動車、航空宇宙、産業用途において、強度、耐久性、耐食性に加え、軽量化を提供します。このガイドでは、一般的な組成、特性、製造方法、サイズ、サプライヤー、用途、選択について説明します。
アルミニウム合金粉末 概要
粒子径を制御した球状アルミニウム粉末は、PM、MIM、AMによる高性能軽金属部品を可能にする：
| 合金 | 2xxx、6xxx、7xxx シリーズ アルミニウム |
| プロパティ | 低密度、強度、硬度、耐摩耗性 |
| プロセス | 粉末冶金、金属射出成形、アルミニウムAM |
| アプリケーション | 自動車、航空宇宙、産業 |
| メリット | 軽量化、パフォーマンス、リサイクル性 |
先進的なアルミニウム粉末は、超軽量密度と、鋳造または鍛造合金よりも改善された機械的特性のバランスをとっています。
アルミニウム合金粉末 種類
| シリーズ | 合金元素 | 特徴 |
|---|---|---|
| 2000 | 銅 | PM圧密後の強度、切削性、延性が良好 |
| 6000 | マグネシウム、ケイ素 | 中強度、優れた耐食性 |
| 7000 | 亜鉛 | 最も強度が高く、主に高性能の航空宇宙部品に使用される。 |
新興合金
スカンジウムやジルコニウムを含むアルミニウム合金やナノコンポジットAl-TiCは、特殊な用途向けに大幅な強化を実現する。
アルミニウム合金粉末 プロパティ
| プロパティ | 代表値 |
|---|---|
| 密度 | 2.55-2.8 g/cc |
| 引張強さ | 200-600 MPa |
| 降伏強度 | 160-500 MPa |
| 伸び | 3-10% |
| 融点 | 500-650°C |
アルミニウム粉末の粒度を細かくすることで、錬合金に近い高い連結強度値が得られます。熱処理性も機械的性能を高めます。
製造方法
| 霧化 | 溶融合金からのガスまたは水噴霧化により、微細な球状粉末を製造 |
| メカニカルミル | ボールミルまたはアトライターミルを使用するコスト効率の良い方法。 |
| 合金化 | 直接合金化または元素/プレ合金ベース粉末のアドミキシング |
ガスアトマイズは最も精密な特性制御を可能にし、ミリングは形状の複雑さと内部空隙率を増加させる。AMに適した粉末は微粒化を利用しますが、流動性は維持します。
アルミニウム合金粉末 粒子サイズ
使用されるアルミニウム合金粉末の代表的なサイズ：
| プロセス | サイズ範囲 |
|---|---|
| プレスと焼結 | 50～150ミクロン |
| 金属射出成形（MIM） | 10～25ミクロン |
| バインダジェットアディティブマニュファクチャリング（BJAM） | 20～60ミクロン |
| 指向性エネルギー蒸着（DED） | 50～150ミクロン |
粒度分布と形状の最適化は、充填密度と焼結反応に影響を与える。
主要サプライヤー
| 会社概要 | グレード | 価格見積もり |
|---|---|---|
| ホエガネス | 1001, 2003, 6065, 7009 | 1ポンドあたり$5-8 |
| BASF | 2024, 6061, 7050, 7068 | 1ポンドあたり$6-10 |
| サンドビック・オスプレイ | 2024, 6061, 7075 | 1ポンド当たり$8-15 |
| カイメラ | 2024, 6061, 7068, 7093 | 1ポンドあたり$7-12 |
価格は注文量、粉末の特性、合金の組成によって異なる。
アプリケーション の アルミニウム合金粉末
| 産業 | コンポーネント |
|---|---|
| 自動車 | コネクティングロッド、シャフトなどのパワートレイン部品 |
| 航空宇宙 | 構造用ブラケット、フラップトラックなどの翼形部品 |
| インダストリアル | ヒートシンク、ピストン、シール、ファスナー、スプロケット |
| エレクトロニクス | LEDハウジングなどの放熱装置 |
メリット
- チタン/スチールの代替品より軽量化
- 燃費または航続距離の向上
- 統合による部品点数の削減
選考ガイドライン
| 基準 | ベストプラクティス |
|---|---|
| 合金 | パウダーを機械的・環境的ニーズに合わせる |
| 製造方法 | AMは球状ガスアトマイズが必要。 |
| サイズ分布 | 連結技術の密度目標に基づいて調整 |
| 見かけ密度 | より高い焼結応答性 |
| 表面酸素分析 | <0.5%の最強性能 |
| 価格 | 少なくとも2社のサプライヤーから数量に基づく見積もりを入手する。 |
用途要件、製造工程、予算のバランスを注意深くとることが、最適なアルミニウム合金粉末の調達につながります。サンプリング評価プログラムをご検討ください。
長所と短所
| 長所 | 短所 |
|---|---|
| 軽量化と燃費効率 | 鉄系合金より強度が低い |
| 耐食性／耐酸化性 | 電解腐食しやすい |
| リサイクル性 | 高温特性が悪い |
| ライフサイクルインパクトの改善 | アルミ鋳造より高価 |
要点
- 先進アルミニウム粉末は、密度ベースで鋳造および鍛造グレードを上回る
- 粉末の特性を最終用途の製造技術の要件に合わせる
- 合金のカスタマイズと新たな複合材料が能力を拡大し続ける
よくあるご質問
Q: 最も広く使われているアルミニウム合金粉末は何ですか？
A: アルミニウム6061は、その多様な機械的特性、耐食性、適度なコストから、自動車や一般的なエンジニアリングに活用されている主力合金です。
Q: アルミニウムパウダーのコストはチタンと比べてどうですか？
A: アルミニウム粉末は、チタンの$50+/lbに対し、$5/lb程度で始まります。
Q: アルミニウムパウダーは酸化しますか？
A: アルミニウム微粉末は、取り扱い、保管、加工時に酸化のリスクがあり、リスクを最小化するために不活性環境と厳密な品質管理が必要です。
Q: アルミ合金部品を3Dプリントできますか？
A: はい、アルミニウムのDEDとバインダージェットAMは、焼結後に99%以上の密度を達成するために、先進的な粉末とプロセスの改良を活用して、航空宇宙構造部品向けに急速に成熟しています。
