概要
Al 3003 粉末 は、良好な成形性、耐食性、適度な強度で知られる一般的なアルミニウム合金粉末である。主な合金元素としてマンガンを含み、適度な強度、成形性、溶接性、耐食性、高い電気・熱伝導性を必要とする用途に広く使用されている。
Al 3003粉末の主な詳細
- 組成 - アルミニウムに1.2%のマンガンと0.12%の銅を含有
- 一般的な用途 - 金属3Dプリンティングパウダー、焼結部品、ろう付け合金
- 主要特性 - 中強度、優れた耐食性、良好な成形性と溶接性、優れた熱伝導性と電気伝導性
- 供給形態 - 粉体、ワイヤー、フォイル、シート、プレート
- 規格 - ASTM B209、AMS-QQ-A-250/8
このガイドでは、Al 3003粉末の特性、加工、用途、サプライヤー、コスト、設計上の考慮点、他のアルミニウム合金との比較について詳しく説明します。
Al 3003 粉末の特性
Al 3003 粉末は、様々な用途に適したユニークな特性を兼ね備えています：
機械的特性
| プロパティ | 詳細 |
|---|---|
| 引張強度 | 200MPa前後 |
| 降伏強度 | 約130MPa |
| 伸び | 25%付近 |
| 硬度 | 65HB前後 |
- 金属3Dプリント、粉末冶金部品、自動車部品などの用途に適した適度な強度。
- 純アルミニウムに近い組成のため、優れた延性と成形性を持つ。
- 高強度構造用途には不向き。より良い合金がある。
物理的性質
| プロパティ | 詳細 |
|---|---|
| 密度 | 2.73 g/cm3 |
| 融点 | 615℃前後 |
| 電気伝導率 | 35MS/m前後 |
| 熱伝導率 | 約150W/m・K |
- 他のエンジニアリング材料に比べて密度が低いため、重量が重要な用途に適している。
- 熱管理用途に有用な高い電気伝導性と熱伝導性。
- 融点が低いため、金属3Dプリンターのような技術による加工が可能だ。
耐食性
- マンガンの合金添加により、様々な環境下で優れた耐食性を発揮。
- 水、湿気、多くの化学薬品による腐食に強い。
- 良好な屋外耐食性を必要とする用途に使用される。
Al 3003粉末の加工
Al 3003粉末は様々な技術で加工できる：
アディティブ・マニュファクチャリング
- 粉末の流動性がよく、気孔率が低いため、バインダージェッティングや選択的レーザー焼結3Dプリンティングによく使用される。
- 3Dプリント部品に良好な表面仕上げと寸法精度を提供します。
- 印刷中に酸化しやすく、機械的特性が低下する。
粉末冶金
- 中程度の強度と延性を必要とするプレスおよび焼結P/M部品に使用される。
- ランダムな粉末分布により等方的な特性を提供。
- 公差が小さく、ネットシェイプまたはネットシェイプに近い加工が可能。
溶射
- Al 3003粉末を溶射することで、金属基材上に厚い耐食性アルミニウム皮膜を形成することができます。
- 優れた耐食性と耐摩耗性を発揮。
- 酸化を最小限に抑えるために、スプレーのパラメータを制御する必要がある。
溶接
- Al 3003合金は溶接性に優れ、ガス・タングステン・アーク溶接による融接が可能である。
- 溶接部に凝固割れが発生しやすいが、溶加材の選択で回避できる。
ろう付け
- ろう付け温度で液状化し流動するため、ろう材として使用される。
- Al 3003のろう付けでは、熱間クラックが発生しないよう注意する必要がある。
Al 3003粉末の用途
Al 3003粉末の主な用途には、以下のようなものがある：
金属3Dプリンティング
- バインダージェットと選択的レーザー溶解3Dプリンティング用の一般的なアルミニウム合金粉末。
- 制御された加工により、3Dプリント部品に良好な強度と表面仕上げを提供する。
粉末冶金
- 中程度の強度を必要とするスプロケット、ギア、ベアリングなどの焼結P/M部品の製造に使用される。
- 等方性とネットシェイプ加工を提供。
自動車部品
- 優れた強度、耐食性、機械加工性を必要とするピストン、バルブ、リンケージ部品などの自動車部品の製造に使用される。
ろう付けとはんだ付け
- アルミニウムと亜鉛メッキ鋼のトーチろう付け用フィラーとして使用されるAl 3003パウダーとワイヤー。
- 耐腐食性のろう付け継手を提供。
耐食アプリケーション
- 耐食性を必要とする化学薬品、熱交換器、バルブ、船舶用金具などに使用。
- 建築用途で優れた屋外耐食性を発揮。
熱管理
- 熱伝導率が高いため、ヒートシンク、熱交換器、電子パッケージに使用される。
- Al 3003陽極酸化皮膜は、宇宙船の熱制御表面を提供する。
電気的応用
- 高い導電性と耐食性を必要とする導体やバスバーに使用される。
Al 3003 の粉の指定
Al 3003 粉末は、国際仕様に従って異なるサイズの範囲で利用可能です：
| パウダーサイズ | 主な用途 |
|---|---|
| >150ミクロン以上 | 溶射 |
| 45-150ミクロン | 金属3Dプリンティング、溶射 |
| 15-45ミクロン | P/M部品のプレスと焼結 |
| 5-15ミクロン | ディテールにこだわったP/Mパーツ |
| <5ミクロン | ろう付けペースト、導電性インク |
- 粉末サイズが小さいほど、3Dプリント/P/M部品の焼結、表面仕上げ、解像度が向上します。
- パウダーサイズが大きいと、パウダーの流れが良くなり、印刷/焼結中の酸化が減少します。
化学組成
| エレメント | 重量 % |
|---|---|
| アルミニウム | ベース |
| マンガン | 0.8-1.5 |
| 銅 | 最大0.1 |
| その他 | 各0.05 |
| その他 | 0.15 合計 |
粒子特性
| パラメータ | 仕様 |
|---|---|
| 見かけ密度 | 1.2～1.6g/cm3前後 |
| タップ密度 | 2.6～3.0g/cm3前後 |
| 流量 | 12～18秒/50g前後 |
| 形態学 | 球形、衛星なし |
| 酸化物含有量 | < 3% |
- 球状の形態により、加工中の粉末の流動性が良い。
- 見かけ密度やタップ密度を高くすることで、粉末の充填性や焼結密度が向上する。
- 流量は印刷中のパウダーの広がりを決定する。
- 酸化物の含有量が低いと、完成部品の気孔率が低下する。
Al 3003 の粉の製造者の選択
Al 3003 粉末は、信頼できるサプライヤーから調達すべきである：
- 仕様範囲内で一貫した化学組成
- サテライトを最小限に抑えた良好な粉末形態
- 用途に応じて粒度分布を制御
- 信頼できるサプライチェーンと品質チェック
- 品質に妥協することなく、大量生産に適した競争力のある価格設定
- アルミニウム合金粉末に関する専門技術
- 必要に応じて粉体特性をカスタマイズ
Al 3003粉末の世界的な大手サプライヤーには、以下のようなものがある：
| サプライヤー | 所在地 |
|---|---|
| アルポコ | 英国 |
| アルミニウム・パウダー・カンパニー | アメリカ |
| バリメット | アメリカ |
| TLSテクニーク | ドイツ |
| 金属粉 | インド |
価格は注文量とパウダーの特性によって異なります。45-150ミクロンパウダーの価格は1kgあたり$5-8です。
Al 3003パウダーでデザインする方法
Al 3003粉末を使用する際の設計上の留意点：
- Al 3003展伸材に比べ、強度が15-20%低下する。
- 残留気孔率の問題を最小限に抑えるため、肉厚は1mm以上に設計する。
- 部品の向きを最適化し、3Dプリント時のサポートの必要性を低減
- 寸法精度を達成するために、～0.5mmの加工許容誤差を含む。
- 熱処理は、析出硬化によって強度を高めるために使用できる。
- 腐食性の高い環境で使用する場合は、保護コーティングを施す。
- ろうの流れや毛細管現象を考慮した接合設計を行うこと。
Al 3003と他のAl合金との比較
対AlSi10Mg粉末
- Al 3003は耐食性と成形性に優れている。
- AlSi10Mgは、より高い強度と硬度を提供する。
対Al 6061 合金
- Al 6061はAl 3003に比べて強度と硬度が高い。
- Al 3003は耐食性と成形性に優れている。
対Al 7075 合金
- Al 7075は強度が非常に高いが、耐食性は劣る。
- Al 3003は、強度は中程度だが耐食性に優れている。
Al 3003部品の取り付けとメンテナンス
Al 3003 粉末をベースとした部品の設置およびメンテナンスに関する主な考慮事項：
- 取り付け前に表面を十分に清掃し、適切な取り付けを行う。
- ガルバニック腐食を防ぐため、適切な接合剤とガスケットを使用する。
- 使用中に風雨や化学薬品にさらされる表面に保護膜を塗布する。
- Al 3003熱交換器周辺の換気と放熱を十分に行うこと。
- フラックス塗布や温度管理など、所定のろう付け手順に従うこと
- 損傷や摩耗がないか、定期的に目視点検を行う。
- 電気接点と熱接点の導電性劣化をチェック
- アルミニウムとアマルガム結合する可能性のある水銀との接触を避ける。
Al 3003粉末の利点と限界
| メリット | 制限事項 |
|---|---|
| 優れた耐食性 | 中程度の強さ |
| 優れた延性と成形性 | 火災の危険がある |
| 高い熱伝導性と電気伝導性 | 酸化に敏感 |
| 軽量 | 限られた高温強度 |
| 良好な機械加工性と溶接性 | |
| 低コスト |
よくあるご質問
Q: Al 3003 粉末は何に使用されますか？
A: Al 3003粉末は、金属3Dプリンティング、プレス・焼結P/M部品、ろう付け合金、自動車部品など、適度な強度、良好な耐食性、成形性を必要とする用途に使用されます。
Q: Al 3003は粉末溶接できますか？
A: はい、Al 3003は優れた溶接特性を有しています。GTAWのような溶融溶接法は、Al 3003粉末系部品の溶接に使用できます。
Q: Al 3003粉末の融点は？
A: Al 3003粉末の融点は約615℃で、他の一般的なアルミニウム合金よりも低いです。そのため、3Dプリンターや焼結による加工が容易です。
Q: Al 3003粉末の一般的な粒度範囲はどのくらいですか？
A: AMおよびPM用途に適したAl 3003粉末は、約10ミクロンから150ミクロンの範囲です。より微細な粉末はより優れた解像度を提供し、より粗い粉末は流動性を向上させます。
Q: Al 3003パウダーは高価ですか？
A: Al 3003 粉末は、バルクで kg あたり $5-8 と比較的安価です。このため、適度な強度と耐食性を必要とする多くの用途で経済的な選択肢となります。
Q: Al 3003 粉末は熱処理が必要ですか？
A: オプションの熱処理により、Al 3003 粉末製品の強度を析出硬化により高めることができます。しかし、ほとんどの用途では、焼きなまし状態のAl 3003の中程度の強度を利用します。
Q: Al 3003 粉末はどのような規格に適合していますか？
A: ASTM B209およびAMS-QQ-A-250/8規格に適合したAl 3003粉末を推奨します。信頼できるサプライヤーは、これらの組成と粉末仕様に準拠しています。
Q: Al 3003 粉末はリサイクルできますか？
A: はい、Al 3003粉末は、造粒などの工程を経て、使用後の再生やリサイクルが容易です。そのため、他の合金粉末に比べてコスト面で大きなメリットがあります。
