Aluminiumlegierungspulver bezieht sich auf pulvermetallurgische Formen von Aluminiumlegierungen. Aluminiumpulver finden aufgrund ihres geringen Gewichts, ihrer hohen Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Wärmeleitfähigkeit und elektrischen Leitfähigkeit in verschiedenen Anwendungen Verwendung.
Überblick über Aluminiumlegierungspulver
Aluminiumlegierungspulver wird durch Zerstäuben von geschmolzenen Legierungen in feine Tröpfchen hergestellt, die zu Pulverteilchen erstarren. Die Zusammensetzung und die Eigenschaften des Legierungspulvers können je nach Bedarf angepasst werden.
Wichtige Informationen über Aluminiumlegierungspulver:
- Hergestellt durch Zerstäubung von Aluminiumlegierungen zu feinem Pulver
- Die Partikelgröße reicht von wenigen Mikrometern bis zu Millimetern
- Sphärische, unregelmäßige oder flockige Partikelformen
- Vielfalt der verwendeten Legierungselemente - Si, Mg, Zn, Cu usw.
- Eigenschaften abhängig von der Legierungszusammensetzung
- Geringes Gewicht, hohe Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit
- Verwendet für additive Fertigung, thermisches Spritzen, MIM usw.
Aluminiumlegierungspulver-Typen
| Typ | Zusammensetzung | Merkmale |
|---|---|---|
| Reines Al | 99%+ Al | Geringe Festigkeit, hohe elektrische Leitfähigkeit |
| Serie 1000 | Al + Mn, Fe, Si | Aushärtbar, höhere Festigkeit |
| Serie 2000 | Al-Cu | Wärmebehandelbar, hohe Festigkeit |
| Serie 5000 | Al-Mg | Mäßige bis hohe Festigkeit |
| Serie 6000 | Al-Mg-Si | Mittlere bis hohe Festigkeit |
| Serie 7000 | Al-Zn | Höchste Stärke |
Aluminium-Legierungspulver Zusammensetzung
Aluminiumlegierungspulver enthalten Aluminium als Basismetall zusammen mit Legierungselementen. Zu den üblichen Legierungszusätzen gehören:
- Silizium - verbessert Gießbarkeit und Schweißeigenschaften
- Magnesium - erhöht die Festigkeit durch Ausscheidungshärtung
- Kupfer - höchste Verstärkungswirkung, aber geringere Korrosionsbeständigkeit
- Zink - erhöht die Festigkeit durch Ausscheidungshärtung
- Mangan - erhöht die Festigkeit ohne Verringerung der Duktilität
- Chrom - verbessert die Hochtemperaturfestigkeit
- Zirkonium - Verfeinerung des Korngefüges für einheitliche Eigenschaften
Die genaue Zusammensetzung wird durch 4-stellige numerische Bezeichnungen angegeben, die in verschiedenen internationalen Normen definiert sind.
Eigenschaften von Aluminiumlegierungspulver
| Eigentum | Beschreibung |
|---|---|
| Stärke | Je nach Legierungstyp und Zustand variiert die Festigkeit von niedrig bis sehr hoch |
| Dichte | Etwa 2,7 g/cm3, damit ist es viel leichter als Stähle |
| Elektrische Leitfähigkeit | Hoch, aber weniger als reines Aluminium, variiert je nach Legierung |
| Wärmeleitfähigkeit | Hoch, aber Legierungszusätze reduzieren den Wert von reinem Al |
| Korrosionsbeständigkeit | Im Allgemeinen gut aufgrund der schützenden Oxidschicht, variiert jedoch je nach Legierungszusammensetzung |
| Schweißeignung | In der Regel gut, aber einige Legierungen können an Festigkeit verlieren |
| Verarbeitbarkeit | Weichere niedrig legierte Pulver ermöglichen eine umfangreiche Umformung |
| Kosten | Höher als Stahlpulver, aber wirtschaftlicher als Titan |
Eigenschaften von Aluminiumlegierungspulver
| Parameter | Einzelheiten |
|---|---|
| Partikelform | Kugelförmig, unregelmäßig, Flocken |
| Partikelgröße | Von 1 Mikron bis 1000 Mikron |
| Größenverteilung | Variiert von engen Verteilungen bis hin zu großen Bandbreiten |
| Scheinbare Dichte | Etwa 2,5 g/cm3 |
| Dichte des Gewindebohrers | Etwa 2,7 g/cm3 |
| Durchflussmenge | Wichtig für die Handhabung und Verarbeitung von Pulver |
| Komprimierbarkeit | Bestimmt die erreichte Enddichte des Teils |
Aluminiumlegierungspulver Anwendungen
Pulver aus Aluminiumlegierungen werden aufgrund ihrer vorteilhaften Eigenschaften in verschiedenen Branchen verwendet:
| Anmeldung | Einzelheiten |
|---|---|
| Additive Fertigung | Einsatz bei der Pulverbettfusion und der gerichteten Energieabscheidung |
| Metallspritzguss (MIM) | Kostengünstige Produktion komplexer Teile in hohen Stückzahlen |
| Thermische Spritzschichten | Bietet Verschleiß- und Korrosionsschutz für Komponenten |
| Pulverschmieden | Erzeugt Rohlinge in Nettoform für die nachgeschaltete Verarbeitung |
| Schweißen | Zugefügt, um Legierungselemente für Schweißzusatzwerkstoffe bereitzustellen |
| Pyrotechnik | Feine reaktive Pulver, die zur Erzeugung von Effekten oder Gasen verwendet werden |
| Hartlöten | Wird als Füllmaterial zum Verbinden von Aluminiumteilen verwendet |
Additive Fertigung mit Aluminiumlegierungspulver
Additive Fertigungsverfahren wie das selektive Laserschmelzen (SLM), das direkte Metall-Lasersintern (DMLS) und das Elektronenstrahlschmelzen (EBM) verwenden Pulver aus Aluminiumlegierungen zur Herstellung von Endverbraucherkomponenten in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie und der Industrie.
Einige Vorteile von AM mit Al-Legierungspulver:
- Komplexe Geometrien, die mit herkömmlichen Methoden nicht möglich sind
- Geringeres Gewicht durch optimierte Konstruktionen
- Teilekonsolidierung verbessert die Fertigungseffizienz
- Eigenschaften, die bei den meisten Legierungen mit denen von Knetprodukten vergleichbar sind
- Minimale Materialverschwendung im Vergleich zu subtraktiven Techniken
Zu den derzeitigen Einschränkungen bei der AM mit Al-Pulver gehören:
- Hohe Reflektivität erfordert Laser mit höherer Leistung
- Hohe Wärmeleitfähigkeit erschwert die Wärmekontrolle
- Die Kosten sind im Vergleich zu konventionellen Techniken für Produktionsmengen höher
- Kontrolle der Porosität und anisotrope Eigenschaften bleiben eine Herausforderung
- Die Oberflächenqualität ist derzeit schlechter als bei maschinell bearbeiteten Teilen
- Eingeschränkte Legierungsauswahl im Vergleich zu Knetlegierungen
Laufende Prozessentwicklungen verbessern weiterhin die Qualität, die Möglichkeiten und die Wirtschaftlichkeit von additiv gefertigten Aluminiumkomponenten.
Metall-Spritzgießen mit Aluminiumlegierungspulver
Das Metall-Spritzgießen (MIM) ermöglicht die Herstellung komplexer, eng tolerierter, endkonturierter Metallteile aus Aluminiumlegierungspulver zu relativ geringen Kosten.
Vorteile von MIM mit Aluminiumlegierungspulver:
- Filigrane Teile mit Wänden und Merkmalen < 0,5 mm
- Enge Maßtoleranzen bis zu +/- 0,1%
- As-gesinterte Eigenschaften ähnlich wie bei PM- oder Gusslegierungen
- Nahezu volle Dichte und gute Oberflächengüte
- Automatisierte Großserienproduktion möglich
Beschränkungen für MIM mit Aluminiumpulver:
- Schwieriger zu verarbeiten als Stahl und härtere Werkzeuge erforderlich
- Höherer Schmelzpunkt erhöht die Anforderungen an die Formmaschine
- Die Reaktivität begrenzt die Auswahl an Bindemitteln für die Formulierung von Rohstoffen
- Um die endgültigen Eigenschaften zu erreichen, kann eine Nachbearbeitung erforderlich sein.
Trotz der Herausforderungen expandiert MIM weiterhin in Hochleistungssektoren, da es Vorteile gegenüber anderen Fertigungsverfahren für komplexe Bauteile aus Aluminiumlegierungen bietet.
Aluminiumlegierungspulver für das thermische Spritzen
Aluminiumlegierungspulver wie AA2024, AA5083 und AA7075 werden üblicherweise als Ausgangsmaterial für verschiedene thermische Spritzverfahren verwendet, um Bauteile vor Verschleiß, Korrosion, Hitze usw. zu schützen.
| Prozess | Beschreibung |
|---|---|
| Verbrennung Draht-Lichtbogen | Zweidraht-Lichtbogen-Metallisierungsverfahren mit einfacher Ausrüstung |
| Flammspritzen | In eine Sauerstoff-Brennstoff-Gasflamme eingespritztes Pulver |
| Hochgeschwindigkeits-Sauerstoff (HVOF) | Spray mit hoher kinetischer Energie, das die Porosität minimiert |
| Kaltes Sprühen | Festkörperabscheidung durch Hochgeschwindigkeits-Pulverschlag |
| Plasmaspritzen | Vielseitigste Technik mit heißem ionisiertem Gas |
Vorteile der Verwendung von Al-Legierungspulver für thermische Spritzschichten:
- Bietet Verschleiß- und Korrosionsschutz
- Stellt übergroße Teile in ihren ursprünglichen Abmessungen wieder her
- Minimaler Wärmeeintrag verhindert Substratverzug
- Gespritzte Beschichtungen oder mit Infiltration für volle Dichte
- Geringere Materialkosten als bei hochlegierten Schweißzusatzwerkstoffen
- Einfachere Verarbeitung als viele Knetlegierungen
Spezifikationen für Aluminiumlegierungspulver
Aluminiumlegierungspulver werden nach verschiedenen Standardspezifikationen hergestellt, in denen die zulässigen Zusammensetzungsgrenzen, Partikelgrößenbereiche, Formkontrolle usw. festgelegt sind.
| Standard | Beschreibung |
|---|---|
| AMS 4200 | Materialspezifikation für die Luft- und Raumfahrt für zerstäubtes Al-Legierungspulver |
| ASTM B602 | Standardspezifikation für Al-Legierungspulver |
| EN 1706 | Europäische Standardspezifikation für Al-Pulver |
| ISO 13318 | Internationale Norm für gas- und wasserverdüste Al-Pulver |
| DIN 50125 | Deutsches nationales Normal für verdüstes Al-Pulver |
Die Spezifikationen ermöglichen es den Kunden, Pulver zu beschaffen, die für ihre spezifischen Anwendungen und Prozessanforderungen geeignet sind.
Größen von Aluminiumlegierungspulver
Je nach Verwendungszweck werden verschiedene Größenordnungen von Aluminiumlegierungspulver hergestellt:
- Ultrafeines Pulver < 10 Mikrometer für reaktive Anwendungen
- Feines Pulver 15 - 45 Mikrometer, üblicherweise für thermisches Spritzen
- Mittleres Pulver 45 - 100 Mikrometer weit verbreitete Größe
- Grobes Pulver bis zu 150 Mikron für Spezialanwendungen
Größere Partikel über 180 Mikrometer werden vor allem in Kaltspritzverfahren für dickere Beschichtungen verwendet. Die Kontrolle der Partikelgrößenverteilung ist für einige Anwendungen ebenfalls wichtig.
Qualitäten von Aluminiumlegierungspulver
Aluminiumlegierungspulver wird je nach Art der Legierung in verschiedenen bewährten Qualitäten hergestellt:
- Pulver der Serie 1xxx - AA1100, AA1350
- Pulver der Serie 2xxx - AA2014, AA2024, AA2219, AA2519
- Pulver der Serie 5xxx - AA5083, AA5654
- Pulver der Serie 6xxx - AA6061, AA6082
- Pulver der Serie 7xxx - AA7050, AA7075
Höhere Zahlenreihen stehen für höhere Legierungsgrade und Festigkeit. Kundenspezifische Legierungszusammensetzungen sind auch für firmeneigene Sorten möglich.
Aluminiumlegierungspulver Vergleich
| Parameter | Kaltgaszerstäubung | Wasserzerstäubung |
|---|---|---|
| Partikelform | Hochgradig kugelförmig | Unregelmäßiger, Satelliten |
| Partikelgrößenbereich | 15 - 180 Mikrometer | 5 - 350 Mikrometer |
| Größenverteilung | Strengere Kontrolle | Weiterer Vertrieb |
| Scheinbare Dichte | Höher | Unter |
| Produktionsrate | Unter | Höher |
| Kosten | Höher | Unter |
Wasserzerstäubte Pulver haben in der Regel einen Kostenvorteil, leiden aber im Vergleich zu gaszerstäubten Aluminiumlegierungspulvern unter einer geringeren Sphärizität und einer breiteren Partikelverteilung.
Aluminiumlegierungspulver Normen
Wichtige Normen für Aluminiumlegierungspulver:
| Standard | Organisation | Beschreibung |
|---|---|---|
| AMS4200 | SAE | Materialspezifikation für die Luft- und Raumfahrt |
| ASTM B602 | ASTM | Chemische Zusammensetzungen und Siebgrößen |
| EN1706 | CEN | Europäische Standardspezifikation |
| ISO13318 | ISO | Internationale Norm für gas- und wasserzerstäubte Formen |
Verschiedene nationale und organisatorische Normen tragen dazu bei, die Qualität und Konsistenz der Lieferung von Aluminiumlegierungspulver sicherzustellen.
Globale Lieferanten von Aluminiumlegierungspulver
| Anbieter | Standort | Fähigkeiten |
|---|---|---|
| Valimet Inc. | USA | Breites Zerstäubungsspektrum, große Kapazität |
| Sandvik Fischadler | UK | Führender Anbieter von kontrollierten Pulvern |
| TLS Technik GmbH | Deutschland | Spezialist für gas- und wasserverdüste Pulver |
| Fukuda Metal Foil & Powder Co. | Japan | Breites Angebot an Legierungen |
| SCM Metallprodukte | Singapur | Schwerpunkt auf Aluminium- und Kupferlegierungen |
Preisgestaltung für Aluminiumlegierungspulver
Der Preis für Aluminiumlegierungspulver variiert je nach:
- Legierungssorte und Eigenschaften
- Spezifikationen für Form und Größe der Partikel
- Abnahmemenge und Losgröße
- Regionale Tarife und Transport
| Typ | Preisspanne |
|---|---|
| Baureihe 1xxx | $5 - $15 pro kg |
| Baureihe 2xxx | $10 - $30 pro kg |
| Baureihe 5xxx | $15 - $35 pro kg |
| Baureihe 6xxx | $20 - $40 pro kg |
| Baureihe 7xxx | $30 - $60 pro kg |
Die obigen Preise sind nur ungefähre Richtwerte für Referenzzwecke. Wenden Sie sich an die Lieferanten, um die genauen aktuellen Preise für Ihren spezifischen Bedarf zu erfahren.
Vorteile und Beschränkungen von Aluminium-Legierungspulver
Vorteile
- Leichtes Gewicht im Vergleich zu Stahl- und Titanlegierungen
- Erzielung von Stärken, die viele Formen von Knetprodukten übertreffen
- Zusammensetzung und Eigenschaften können individuell angepasst werden
- Niedrige Rohstoffkosten im Vergleich zu Titan- oder Nickellegierungen
- Gute Korrosionsbeständigkeit in vielen Umgebungen
- Hohe thermische und elektrische Leitfähigkeit
- Vielfältige Produktionsverfahren aus Pulver möglich
Beschränkungen
- Geringere Festigkeit als hochlegierte Stähle bei erhöhten Temperaturen
- Die Reaktivität begrenzt einige Verarbeitungsansätze und Anwendungen
- Die Herstellung von großen Querschnitten mit hoher Integrität bleibt eine Herausforderung
- Die Kosten sind höher als bei herkömmlichen Kohlenstoffstahlpulvern
- Einige ermüdungsanfällige Anwendungen erfordern möglicherweise geschmiedete Produkte.
- Anisotrope Eigenschaften und Porosität in AM-Bauteilen
Häufig gestellte Fragen
Welches sind die gängigsten Legierungen, die als Aluminiumlegierungspulver verwendet werden?
Die gängigsten Legierungspulver sind: 2xxx-Serien wie 2014 und 2024, 5xxx-Legierungen wie 5083, 6xxx-Legierungen, einschließlich 6061 und 6082, und 7xxx-Legierungen, wobei 7050 und 7075 besonders beliebt sind.
Welche Partikelgröße ist für das Metall-Spritzgießen mit Aluminiumpulver am besten geeignet?
Für das Metall-Spritzgießen mit Aluminiumlegierungspulvern wird in der Regel eine Partikelgröße zwischen 15 und 45 Mikron empfohlen.
Welche Arten von Zerstäubungsprozessen können Aluminiumlegierungspulver herstellen?
Gaszerstäubung und Wasserzerstäubung sind die beiden wichtigsten industriell genutzten Verfahren. Mit der Rotationsscheiben-Zerstäubungsmethode kann auch Aluminiumpulver hergestellt werden.
Welche Vorteile bietet die Verwendung von Aluminiumlegierungen der Serie 5xxx für das thermische Spritzen?
Al-Legierungen der Serie 5xxx wie 5083 weisen eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit auf und bleiben auch bei hohen Temperaturen formstabil, so dass sie sich für thermische Spritzschichten für den Einsatz in der Schifffahrt und in der Chemie eignen.
Was beeinflusst den Preis von Aluminiumlegierungspulver?
Die Legierungszusammensetzung, Partikeleigenschaften wie Größe und Form, Auftragsvolumen, regionale Tarife und Transportkosten bestimmen die Endpreise der verschiedenen Aluminiumpulverlieferanten.
Welche Normen gelten für Pulver aus Aluminiumlegierungen, die für die additive Fertigung verwendet werden?
Zu den wichtigsten Normen gehören ASTM B602, AMS4200, EN1706 und ISO 13318. Weitere AM-spezifische Normen werden derzeit entwickelt, um prozessbezogene Anforderungen zu erfüllen.
Kann Aluminiumlegierungspulver wiederverwendet werden?
Die Wiederverwendung von Aluminiumpulver wird im Allgemeinen für kritische Anwendungen nicht empfohlen. Die Lagerungsbedingungen können die Aufnahme von Feuchtigkeit und Oxidation ermöglichen, wodurch die Leistungsfähigkeit des Pulvers eingeschränkt wird. Eine geringfügige Wiederverwendung kann bei unkritischen Anwendungen mit entsprechenden Tests möglich sein.
Sind Aluminiumlegierungen mit höheren Nummern immer stärker als Legierungen mit niedrigeren Nummern?
Im Allgemeinen weisen Pulver der Serien 2xxx, 6xxx und 7xxx eine höhere Festigkeit auf als Legierungen der Serien 1xxx oder 5xxx, doch kann es je nach genauer Zusammensetzung, Pulvereigenschaften und Verarbeitungsgeschichte zu erheblichen Überschneidungen kommen. Prüfen Sie immer die Daten des Lieferanten auf garantierte Pulvereigenschaften.
Warum sind Porosität und Anisotropie ein Problem für AM-gefertigte Aluminiumkomponenten?
Die hohe Wärmeleitfähigkeit und das Reflexionsvermögen von Aluminium in Verbindung mit der schnellen Erstarrung beim Laser- oder E-Beam-Schmelzen verhindern ein optimales Schmelzen und das Entweichen von Gasblasen, was zu Defekten führt. Außerdem ergeben sich unterschiedliche mechanische Eigenschaften parallel und quer zu den aufgebrachten Schichten.
Kann ich verschiedene Aluminiumlegierungspulver mischen, um kundenspezifische Qualitäten herzustellen?
Es ist im Allgemeinen nicht ratsam, Pulver zu mischen, um Zwischenprodukte oder kundenspezifische Legierungen herzustellen, da die Gefahr einer unvollständigen Vermischung, von Legierungsreaktionen oder einer unzureichenden Partikelbindung während der Herstellung des Teils besteht. Wenden Sie sich bei der Erkundung von Eigenschaftskombinationen eng an Ihren Pulverlieferanten.