Pulver aus Aluminiumlegierungen werden aufgrund ihres geringen Gewichts, ihrer hohen Festigkeit und ihrer Korrosionsbeständigkeit in verschiedenen Branchen eingesetzt. Dieser Leitfaden bietet einen detaillierten Überblick über Aluminiumlegierungspulver, einschließlich Typen, Eigenschaften, Anwendungen, Spezifikationen, Lieferanten, Installation, Betrieb, Wartung, Auswahl von Lieferanten, Vor- und Nachteile und andere wichtige Informationen.
Überblick über Legierungspulver auf Aluminiumbasis
Pulver aus Aluminiumlegierungen sind pulvermetallurgisch hergestellte Materialien aus Aluminiumlegierungen. Sie weisen Eigenschaften wie hohe Festigkeit, geringes Gewicht, Korrosionsbeständigkeit und hohe Temperaturbeständigkeit auf. Legierungspulver kann durch Methoden wie Gasverdüsung, Wasserverdüsung, mechanisches Legieren und Elektrolyse hergestellt werden.
Diese Pulver werden in Automobilteilen, Flugzeugkomponenten, pulvermetallurgischen Aluminiumteilen, additiver Fertigung, Oberflächenbeschichtungen, Schweißdrähten, Elektronik und vielem mehr verwendet. Die am häufigsten verwendeten Aluminiumlegierungen sind Al-Si, Al-Mg, Al-Zn, Al-Cu und Al-Mn. Die Legierungszusammensetzung und die Pulvereigenschaften können je nach den Anforderungen der Anwendung angepasst werden.
Arten von Legierungspulvern auf Aluminiumbasis
Es gibt verschiedene Klassifizierungen von Aluminiumlegierungspulver auf der Grundlage von Zusammensetzung, Herstellungsverfahren, Partikelgröße, Form und Mikrostruktur.
Tabelle 1: Arten von Aluminiumlegierungspulver
| Typ | Beschreibung |
|---|---|
| Al-Si | Enthält Silizium als Hauptlegierungselement, gute Gießbarkeit und Schweißbarkeit |
| Al-Mg | Enthält Magnesium für Festigkeit, Härte und Korrosionsbeständigkeit |
| Al-Zn | Zinkzusatz verbessert die Festigkeit bei erhöhten Temperaturen |
| Al-Cu | Kupfer verbessert die Festigkeit, verringert aber die Korrosionsbeständigkeit |
| Al-Mn | Mangan erhöht die Festigkeit, ohne die Duktilität zu verringern |
| Zerstäubtes Gas | Hergestellt durch Aufbrechen der geschmolzenen Legierung in feine Tröpfchen, die sich zu kugelförmigen Partikeln verfestigen |
| Zerstäubtes Wasser | Der Strom der geschmolzenen Legierung wird durch unter Druck stehende Wasserstrahlen zersetzt |
| Mechanisch legiert | Hergestellt durch Kugelmahlen von elementaren Pulvermischungen |
| Elektrolytische | Hergestellt durch elektrolytische Abscheidung |
| Ultrafein <10 μm | Für PM-Präzisionsteile: Additive Fertigung |
| Fein 10-45 μm | Häufigste Größe für Press- und Sinterverfahren |
| Mittel 45-150 μm | Verwendung bei der feuerfesten Metallisierung und beim thermischen Spritzen |
| Grob >150 μm | Anwendungen wie Oberflächenbeschichtung und Schweißen |
| Sphärisch | Erzeugt durch Gas- oder Wasserzerstäubung, gute Fließfähigkeit |
| Unregelmäßig | Abgeflachte, kantige oder gezackte Partikel, die mechanisch erzeugt werden |
| Kryomilliert | Herstellung bei kryogenen Temperaturen für stabile Nanostrukturen |
| Vorlegiert | Homogene Legierungszusammensetzung vor der Pulverherstellung |
| Gemischtes Elementar | Legieren durch Mischen von Pulvern aus reinen Metallen |
Merkmale des Aluminiumlegierungspulvers
Die Eigenschaften von Aluminiumlegierungspulver können durch Kontrolle der Zusammensetzung, der Partikelgrößenverteilung, der Form, der Dichte und der Mikrostruktur maßgeschneidert werden.
Tabelle 2: Merkmale des Aluminiumlegierungspulvers
| Charakteristisch | Beschreibung |
|---|---|
| Partikelform | Sphärisch, unregelmäßig, eckig, gemischte Morphologie |
| Partikelgröße | Ultrafeiner, feiner, mittlerer und grober Bereich |
| Größenverteilung | Breiter oder enger Bereich |
| Dichte | Scheinbare Dichte und Abstichdichte |
| Fließfähigkeit | Beeinflusst durch Form, Größe, Oberflächenstruktur |
| Komprimierbarkeit | Verhältnis der Abstichdichte zur tatsächlichen Dichte |
| Sinterfähigkeit | Fähigkeit zur Verdichtung zu einem konsolidierten Teil |
| Zusammensetzung der Legierung | Bestimmt Eigenschaften wie Festigkeit, Schweißbarkeit usw. |
| Oberflächenoxid | Dünne Oxidschicht beeinflusst Pulvereigenschaften |
| Mikrostruktur | Vorhandene Phasen, Mischkristalle, Intermetallisches |
| Verunreinigungen | Sauerstoff-, Stickstoff- und Kohlenstoffgehalt |
Anwendungen von Aluminiumlegierungspulver
Aufgrund seiner Vielseitigkeit eignet sich Aluminiumlegierungspulver für die unterschiedlichsten Anwendungen in vielen Industriezweigen.
Tabelle 3: Anwendungen von Aluminiumlegierungspulver
| Anmeldung | Einzelheiten |
|---|---|
| Automobilindustrie | Motorblöcke, Kolben, Zahnräder, Räder |
| Luft- und Raumfahrt | Flugzeugstrukturteile, Triebwerkskomponenten |
| Additive Fertigung | Einsatz bei DMLS, Binder-Jetting-Verfahren |
| P/M Teile | Gepresst und gesintert zu Hochleistungsteilen |
| Oberflächenbeschichtung | Thermische Spritzschichten für Verschleiß-/Korrosionsschutz |
| Schweißen | Zusatz zu Schweißdraht und Elektroden |
| Feuerfeste Metallisierung | Schützt Stahl vor geschmolzenen Metallen |
| Elektronik | Kühlkörper, Substrate, Leiterbahnen |
| Verpackung | Aluminiumflockenpulver in Farben und Grundierungen |
| Pyrotechnik | Aluminiumpulver in Festtreibstoffen und Sprengstoffen |
Die Automobilbranche verwendet Aluminiumlegierungspulver für leichte und hochfeste Teile. Die Luft- und Raumfahrtindustrie setzt es für Flugzeugstrukturteile ein. Bei der additiven Fertigung wird Legierungspulver als Ausgangsmaterial für den direkten Druck von Metallteilen verwendet. Die Press- und Sintertechnik verfestigt das Pulver zu hochleistungsfähigen P/M-Teilen. Beim thermischen Spritzen werden Legierungsbeschichtungen für verbesserte Oberflächeneigenschaften aufgetragen. Es wird auch in Schweißzusatzwerkstoffen eingesetzt. Weitere Verwendungszwecke sind Wärmesenken in der Elektronik, Metallisierung, Verpackung und Pyrotechnik.
Spezifikationen von Aluminiumlegierungspulver
Pulver aus Aluminiumlegierungen werden nach festgelegten Spezifikationen gemäß internationalen und nationalen Normen hergestellt und geprüft. Dadurch wird sichergestellt, dass es die erforderliche Zusammensetzung, Partikeleigenschaften, Mikrostruktur, Dichte, Fließfähigkeit, Komprimierbarkeit und andere für die vorgesehene Anwendung erforderliche Parameter aufweist.
Tabelle 4: Spezifikationen des Aluminiumlegierungspulvers
| Spezifikation | Einzelheiten |
|---|---|
| Legierungsgrad | EN AW-1050, EN AW-6061, EN AW-7075 usw. |
| Zusammensetzung | Gehalt an Al, Mg, Si, Zn, Mn, Cu, Cr, Zr |
| Partikelgröße | D10, D50, D90 Werte |
| Partikelform | Streckungsverhältnis, Morphologie |
| Dichte des Gewindebohrers | 2-3 g/cc Bereich |
| Durchflussmenge | Hall-Durchflussmesser-Test |
| Komprimierbarkeit | Rohdichte nach Verdichtung |
| Dicke der Oxidschicht | 1-10 nm Bereich |
| Verunreinigungen | O-, H-, N-, C-Schwellenwerte |
| Mikrostruktur | Phasen, Korngröße, Defekte |
| Fläche | BET-Methode für feines Pulver |
| Normen | ASTM B964, ASTM B214, ISO 13318, usw. |
Die chemische Zusammensetzung wird gemäß der angegebenen Aluminiumlegierungssorte wie EN AW-6061 mit Mg und Si kontrolliert. Die Partikelgrößenverteilung liefert die Werte D10, D50 und D90. Die Klopfdichte gibt die scheinbare Dichte nach dem Klopfen an. Der Hall-Durchflussmessertest misst die Durchflussmenge durch eine Blende. Die Komprimierbarkeit gibt an, wie dicht sich das Material bei der Verdichtung zusammenfügt. Oberflächenoxide sind auf eine nanoskalige Dicke beschränkt. Verunreinigungen wie Sauerstoff und Stickstoff werden minimiert. Mikrostruktur, Phasen und Korngröße werden charakterisiert. Bei feinem Pulver wird der Oberflächenbereich gemessen. Internationale Normen helfen, die Konsistenz von Charge zu Charge zu gewährleisten.
Lieferanten von Aluminiumlegierungspulver
Es gibt eine Reihe von namhaften Herstellern und Lieferanten von Aluminiumlegierungspulver für die verschiedenen Branchen. Käufer sollten die Lieferanten nach Produktqualität, Zuverlässigkeit, Preisen, Zertifizierungen und Kundendienst bewerten.
Tabelle 5: Lieferanten von Aluminiumlegierungspulver
| Unternehmen | Standort | Produkte |
|---|---|---|
| Hoganas | Schweden | Gasverdüstes Aluminiumlegierungspulver |
| GKN Hoeganaes | USA | Wasserverdüste & vorlegierte Pulver |
| Toyal | Japan | Sphärisches und unregelmäßiges Aluminiumpulver |
| Kymera International | USA | Aluminiumlegierungspulver für AM |
| Sandvik Fischadler | UK | Wasserverdüstes Aluminiumpulver |
| CNPC-Pulver | China | Aluminium und Aluminiumlegierungspulver |
| AMETEK | USA | Aluminiumpulver in Automobilqualität |
Hoganas in Schweden, GKN Hoeganaes in den USA und Toyal in Japan sind die weltweit führenden Anbieter von Aluminiumlegierungspulvern. Kymera und AMETEK bieten Aluminiumlegierungen für die additive Fertigung bzw. für Automobilanwendungen an. Sandvik Osprey und CNPC sind weitere führende Hersteller. Die Käufer können ihre Lieferanten anhand von Faktoren wie Produktkonsistenz, Qualitätskontrolle, Logistik und technischer Unterstützung auswählen.
Tabelle 6: Preisspanne für Aluminiumlegierungspulver
| Legierung Typ | Partikelgröße | Preisspanne |
|---|---|---|
| Al 1050 | 15-63 Mikrometer | $ 5-8 pro kg |
| Al 6061 | 15-45 Mikrometer | $ 10-15 pro kg |
| Al 7075 | 10-75 Mikrometer | $ 15-25 pro kg |
| Al Si10Mg | 15-45 Mikrometer | $ 18-22 pro kg |
| Al Si12 | 5-15 Mikrometer | $ 25-35 pro kg |
Die Preise hängen von der Legierungszusammensetzung, der Korngrößenverteilung, der Form, der Menge und dem Hersteller ab. Einfache Legierungen wie Al 1050 sind billiger. Komplexe Legierungen wie Al 7075 und Al Si12 sind teurer. Ultrafeines Pulver unter 10 Mikron ist teurer als grobes über 45 Mikron. Ermäßigte Preise für große Bestellmengen.
Installation von Ausrüstungen für Aluminiumlegierungspulver (Alloy Powder)
Für eine sichere und effiziente Handhabung von Aluminiumlegierungspulver sind die richtige Ausrüstung und eine fachkundige Installation entscheidend. Die kritischen Faktoren werden im Folgenden hervorgehoben:
Tabelle 7: Installation der Aluminiumlegierungspulver-Ausrüstung
| Bühne | Anforderungen |
|---|---|
| Sicherheit | Atemschutzgeräte, Schutzausrüstung, Ausbildung |
| Lagerung | Wasserdichte Behälter, Spülung mit Inertgas |
| Handhabung | Handschuhkästen, versiegelte Behälter |
| Zuleitungen | Feuchtigkeitsdichte Transferschläuche |
| Dosierventile | Genaue Kontrolle des Pulverdurchsatzes |
| Mischen | Schnelle Homogenisierung von Pulverchargen |
| Bunker | Gleichmäßiger Massenfluss ohne Brückenbildung |
| Sinterofen | Gleichmäßige Erwärmung in inerter/reduzierter Atmosphäre |
Das Personal muss mit Atemschutzmasken und Schutzkleidung ausgestattet sein. Das Pulver muss in versiegelten Behältern mit Feuchtigkeitskontrolle gelagert werden. Undurchlässige Handschuhkästen und Schläuche sorgen für einen sicheren Schutz bei der Handhabung. Dosierventile und Trichter verhindern Verstopfungen und Inkonsistenzen. Das Sintern unter kontrollierten Atmosphären wie Argon verhindert Oxidation. Eine ordnungsgemäße Installation minimiert den Pulververlust und gewährleistet die Qualität des Endprodukts.
Betrieb und Wartung von Anlagen zur Herstellung von Aluminiumlegierungspulver
Angemessene Betriebsverfahren und die Wartung der Geräte sind für eine sichere Pulververarbeitung und die Vermeidung von Ausfallzeiten von entscheidender Bedeutung.
Tabelle 8: Betrieb und Wartung von Anlagen für Aluminiumlegierungspulver
| Tätigkeit | Anweisungen |
|---|---|
| Laden | Versiegelte Behälter vorsichtig mit vorhandenem Inertgas füllen |
| Entladen | Vergewissern Sie sich, dass das Empfangsschiff vor dem Transfer bereit ist. |
| Lagerung | First in first out (FIFO) Bestandsrotation |
| Probenahme | Verwenden Sie luftdicht verschlossene Behälter für repräsentative Proben |
| Ausbildung des Personals | Auffrischungskurse zu Sicherheitsverfahren durchführen |
| Inspektion der Ausrüstung | Ventile, Dichtungen, Filter regelmäßig prüfen |
| Vibration des Trichters | Verhinderung von Pulverablagerungen und Fließunregelmäßigkeiten |
| Dichtheitskontrollen | Prüfen, ob Schläuche und Anschlüsse dicht sind |
| Überholung | Größere Wartungsarbeiten während geplanter Stillstände |
| Ersatz von Teilen | Tauschen Sie verschlissene Teile wie Dichtungen vor dem Ausfall aus. |
| Hauswirtschaft | Regelmäßige Reinigung von Geräten und Arbeitsbereichen |
Die Be- und Entladeschritte müssen so geplant werden, dass das Eindringen von Luft verhindert wird. Regelmäßige Lagerwechsel und Probenahmen erhalten die Qualität des Pulvers. Das Personal muss regelmäßig geschult werden, um die Wachsamkeit aufrechtzuerhalten. Häufige Inspektionen und Vibrationen verhindern Probleme wie Brückenbildung. Leckagekontrollen und Wartung verhindern ungeplante Ausfälle. Allgemeine Sauberkeit verbessert die Sicherheit und den Pulverfluss.
Wie man einen Lieferanten für Aluminiumlegierungspulver auswählt
Die Wahl eines zuverlässigen und qualitativ hochwertigen Lieferanten für Aluminiumlegierungspulver ist ein wichtiger Prozess. Im Folgenden sind die wichtigsten Faktoren aufgeführt, die Käufer bei der Auswahl berücksichtigen sollten.
Tabelle 9: Auswahl eines Lieferanten für Aluminiumlegierungspulver
| Parameter | Kriterien |
|---|---|
| Spezifikation des Pulvers | Erfüllt die Anforderungen an Zusammensetzung, Größe und Form |
| Qualitätszertifikate | ISO 9001, IATF 16949, AS9100 |
| F&E-Fähigkeiten | Entwicklung von Legierungen, Fähigkeiten zur Charakterisierung |
| Produktionsanlagen | Moderner Maschinenpark, Prozesssteuerung |
| Prüfgeräte | Für chemische, physikalische und strukturelle Prüfungen |
| Qualitätskontrolle | Statistische Prozesskontrolle, Stichprobenpläne |
| Technische Unterstützung | Beratung bei der Pulverauswahl, Fehlerbehebung bei der Anwendung |
| Logistik | Fähigkeit, gefährliche Güter sicher zu versenden |
| Geschäftslage | Betriebszugehörigkeit, finanzielle Stabilität |
| Preisgestaltung | Günstige Preisnachlässe für Budget und Großaufträge |
| Referenzen | Feedback von bestehenden Kunden |
Die Produktpalette für Pulver muss der Zusammensetzung, der Partikelgröße und der Form entsprechen, die für die jeweilige Anwendung erforderlich sind. Qualitätsmanagement-Zertifizierungen wie ISO 9001 stehen für die Beständigkeit der Lieferanten. Fortschrittliche F&E- und Testmöglichkeiten helfen bei der Anpassung von Legierungen und der Charakterisierung von Pulvereigenschaften. Hochentwickelte Fertigungsverfahren und strenge Prozesskontrollen werden bevorzugt. Starke technische Unterstützung ist von unschätzbarem Wert bei der Auswahl des Pulvers und den Herausforderungen der Anwendung. Etablierte Unternehmen mit solider Finanzlage verringern das Risiko. Angemessene Budgetpreise und Mengenrabatte sind ideal. Positives Feedback von Referenzen schafft Vertrauen. Die Bewertung mehrerer Kriterien hilft, den idealen Lieferanten für Aluminiumlegierungspulver zu finden.
Vor- und Nachteile von Legierungspulver auf Aluminiumbasis
Aluminiumlegierungspulver hat viele Vorteile, aber auch einige Einschränkungen, die bei der Auswahl von Materialien für eine Anwendung berücksichtigt werden müssen.
Tabelle 10: Vor- und Nachteile von Aluminiumlegierungspulver
| Profis | Nachteile |
|---|---|
| Leichtgewicht | Relativ weich und geringere Festigkeit |
| Hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht | Anfällig für Korrosion und Oxidation |
| Gute thermische und elektrische Leitfähigkeit | Nicht geeignet für Hochtemperaturanwendungen |
| Ausgezeichnete Verarbeitbarkeit und Bearbeitbarkeit | Erfordert Schutzbeschichtungen |
| Erhältlich in einer breiten Palette von Legierungen | Teurer als Stahlpulver |
| Gute Fließfähigkeit bei automatisierter Verarbeitung | Vorsichtige Handhabung erforderlich, um Brände zu vermeiden |
| Ungiftig | Probleme mit der Recycelbarkeit bei einigen Legierungen |
| Nicht-magnetisch | Eingeschränkte Schweißbarkeit bestimmter Legierungen |
Vorteile wie geringe Dichte, hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht, thermische/elektrische Eigenschaften, einfache Herstellung und Flexibilität der Legierung machen Aluminium für viele Anwendungen sehr attraktiv. Einschränkungen wie Weichheit, Oxidationsneigung, Kosten, Entflammbarkeitsgefahr, Recyclingschwierigkeiten und die schwierige Schweißbarkeit einiger Legierungen müssen ebenfalls berücksichtigt werden. Das Abwägen der Vor- und Nachteile ermöglicht eine optimale Materialauswahl.
FAQs
F: Was sind die wichtigsten Legierungselemente, die in Aluminiumlegierungspulver verwendet werden?
A: Die wichtigsten Legierungselemente sind Silizium, Magnesium, Zink, Kupfer und Mangan, die vorteilhafte Eigenschaften wie Festigkeit, Härte, Schweißbarkeit und Hochtemperaturverhalten verleihen.
F: Sind bei der Lagerung von Aluminiumlegierungspulver besondere Vorsichtsmaßnahmen erforderlich?
A: Ja, Aluminiumpulver ist hochreaktiv und entflammbar. Es muss in dicht verschlossenen Behältern unter Inertgas gelagert werden, um Oxidations- und Explosionsgefahr zu vermeiden. Eine niedrige Luftfeuchtigkeit wird ebenfalls empfohlen.
F: Wie wird Aluminiumlegierungspulver in der additiven Fertigung eingesetzt?
A: Bei additiven Fertigungsverfahren wie dem direkten Metall-Lasersintern (DMLS) und dem Binder-Jetting wird Aluminiumlegierungspulver in dünnen Schichten aufgetragen und selektiv mit einem Laser oder Binder verschmolzen, um 3D-Metallteile Schicht für Schicht aufzubauen.
F: Was sind einige Beispiele für Bezeichnungen von Aluminiumlegierungen?
A: Einige gängige Bezeichnungen für Knet- und pulvermetallurgische Aluminiumlegierungen sind 2024, 6061, 7075, AlSi10Mg, AlSi12, Scalmalloy und viele andere, die die Zusammensetzung angeben.
F: Was beeinflusst den Preis von Aluminiumlegierungspulver?
A: Die Preise hängen von der Legierungszusammensetzung, der Partikelgröße und -form, der Produktionsmethode, der Bestellmenge, dem Lieferanten und den Pulvereigenschaften ab. Komplexere Legierungen mit feinerer Größenverteilung sind tendenziell teurer.
F: Was sind einige der wichtigsten Materialeigenschaften von Aluminiumlegierungspulver?
A: Die wichtigsten Eigenschaften sind eine Dichte von etwa 2,7 g/cc, eine Festigkeit von 200 bis 700 MPa, eine Härte von 60 bis 150 HB, eine Wärmeleitfähigkeit von bis zu 250 W/m-K, eine elektrische Leitfähigkeit von bis zu 45% IACS und ein Schmelzpunkt von 500 bis 650°C je nach Legierung.
F: Was sind einige Beispiele für Spezifikationen für Aluminiumlegierungspulver?
A: Zu den Spezifikationen gehören die Legierungszusammensetzung (z. B. EN AW-6061), die Parameter der Partikelgrößenverteilung (z. B. D50 von 30 Mikrometern), die Morphologie (z. B. kugelförmig), die Klopfdichte (2,2 g/cm3), der Sauerstoffgehalt (unter 0,6%) und Normen (z. B. ASTM B214).
F: Wie wird Aluminiumlegierungspulver hergestellt?
A: Zu den wichtigsten Produktionsmethoden gehören Gaszerstäubung, Wasserzerstäubung, mechanische Legierung und Elektrolyse. Die Gaszerstäubung unter Verwendung eines Inertgases erzeugt feines, kugelförmiges Pulver mit kontrollierter Größenverteilung.
F: Was sind einige der wichtigsten Anwendungen von Aluminiumlegierungspulver?
A: Hauptanwendungen sind Automobilteile wie Kolben, Luft- und Raumfahrtkomponenten wie Flugzeugstrukturen, additive Fertigung von Metallteilen, gesinterte P/M-Teile, thermische Spritzschichten, Schweißdraht, Sprengstoffe und Pyrotechnik, Elektronik wie Kühlkörper und Aluminiumflockenpulver für Farbpigmente.
F: Welche Alternativen gibt es zu Aluminiumlegierungspulver?
A: Zu den Alternativen gehören Edelstahlpulver, Titanpulver, Pulver aus Nickellegierungen, Werkzeugstahlpulver, Kupferpulver und Kobalt-Chrom-Pulver, die eine höhere Festigkeit bei höheren Temperaturen bieten, aber auch eine höhere Dichte und höhere Kosten.
