Al 7075 粉末: タイプ、特徴、利点

概要

Al 7075は、主合金元素として亜鉛を含むアルミニウム合金です。航空機構造、ギアやシャフト、ファスナー、ミサイル部品、船舶用継手や構造物など、高い強度対重量比を必要とする用途に広く使用されています。

Al7075パウダー はガスアトマイズプロセスによって製造される。このプロセスでは、溶融Al7075合金は高速不活性ガスによって微細な液滴に分解されます。液滴は急速に球状粉末に凝固する。Al 7075粉末は粉末冶金、金属射出成形、積層造形など幅広い用途に使用されている。

Al 7075粉末の主な特性

• 高い強度と硬度
• 軽量
• 良好な耐食性
• 優れた加工性
• 高い熱伝導性
• 非磁性

Al 7075 粉末は 10 ミクロンから 150 ミクロンまで様々なサイズのものがあります。粉末の粒度分布と形態は、成形性、焼結性、最終部品の性能に影響します。粒度範囲の狭い球状粉末は最適な特性を提供します。

Al 7075 粉の種類

ガスアトマイズAl7075パウダー

ガスアトマイズされたAl7075粉末は球状の形態を持ち、表面は滑らかである。優れた流動性を示し、高密度に成形することができます。ガスアトマイズは粒度分布の制御を可能にします。特定の用途に適した粉末を得るために、必要なフラクションをふるいにかけることができます。

典型的なサイズ範囲： 10～150ミクロン

一般的なサイズ

• -150＋100ミクロン
• -100 +75ミクロン
• -75 +45ミクロン
• -45 +10ミクロン

アプリケーション 金属射出成形、積層造形、粉末冶金

水によって霧化される Al 7075 の粉

水アトマイズAl7075粉末は、サテライト構造を持つ不規則なモルフォロジーを持っています。ガスアトマイズ粉末に比べて粒度分布が広い。不規則な構造のため、流動性が低くなります。しかし、タップ密度が高く、プレスや焼結用途に適しています。

典型的なサイズ範囲： 10～150ミクロン

アプリケーション プレス・焼結粉末冶金

合金Al 7075パウダー

合金Al7075粉末には、最終部品の機械的特性を向上させるスカンジウムなどの元素が添加されています。スカンジウムは強度と硬度を著しく向上させます。

アプリケーション 高性能積層造形、高強度P/M部品

ナノ結晶Al7075パウダー

ナノ結晶Al7075粉末の粒径は非常に細かく、通常100nm以下です。不活性ガスアトマイズ時のプロセス制御により、ナノ結晶構造を達成することができます。微細結晶粒はホール・ペッチ関係を通じて機械的特性を向上させます。

典型的なサイズ範囲： 10～45ミクロン

アプリケーション 積層造形、焼結

Al 7075 粉末の特徴

粒度分布

• 分布が狭く、粉体の流動性と成形性が向上
• プレス・アンド・シンター方式に適した広範な流通
• ガス噴霧は狭い分布を与える
• 水の霧化により広範囲に分布
• ふるい分けにより粉体を目的の分級に分ける

形態学

• ガスアトマイズによる球状モルフォロジーが流動性とパッキングを改善する
• 水の霧化による不規則なモルフォロジーが流れを悪くする

パウダーフロー

• MIMおよびAMにおける均一なダイフィリングに必要な流動性パウダー
• ハウスナー比は流動性を示す
• ハウスナー比が低い＝流れが良い
• ガスアトマイズ粉は流動性が良い

見かけ密度

• 成形性を示す粉体密度
• 見掛け密度が高く、コンパクト性が向上
• 霧化ガス＝2.7～3.1g/cc
• 噴霧水＝2.8～3.2 g/cc

タップ密度

• タッピング/振動下での梱包密度
• プレス・アンド・シンター方式に適した高いタップ密度
• 霧化ガス = 3.2-3.6 g/cc
• 噴霧水＝3.5～3.8 g/cc

Al 7075粉末の用途と使用例

金属射出成形（MIM）

MIMはプラスチック射出成形法と粉末冶金を組み合わせたものである。金属粉末とバインダーを原料として射出成形した後、焼結します。Al 7075 MIMの特徴

• 複雑な形状の高強度部品
• ニアネットシェイプ機能
• 自動化されたスケーラブルな生産
• 機械加工の必要性が低い
• 薄い壁と隠れた空洞を持つ部品

典型的なサイズ画分： -45 +10 μm

アプリケーション 航空宇宙部品、自動車部品、消費者製品

アディティブ・マニュファクチャリング

Al 7075粉末は、選択的レーザー溶融、電子ビーム溶融、バインダージェッティング積層造形法により加工されます。利点は以下の通りです：

• カスタマイズされた複雑な形状も可能
• 最適設計による軽量化
• プリント統合部品によるアセンブリの排除
• リードタイムと金型コストの削減

典型的なサイズ画分： 15-45 μm

アプリケーション 航空宇宙用ブラケット、スティフナー、コネクター、自動車、産業用

粉末冶金

Al 7075 粉末を圧縮し、従来法とマイクロ波焼結法で焼結します。錬合金より優れている点

• 粉体からの等方性
• インゴット冶金では混じり合わない元素を合金化する能力
• ニアネットシェイプ加工

典型的なサイズ画分： -150 +45 μm

アプリケーション P/Mコネクティングロッド、ギア、マリンコンポーネント

溶射コーティング

Al 7075 の粉は炎のスプレー、血しょうスプレー、HVOF、冷たいスプレー等を使用して沈殿します。利点

• 摩耗および腐食保護
• 磨耗した部品の寸法復元
• 断熱と遮熱

典型的なサイズ画分： -45 +15 μm

アプリケーション 金型、タービンブレード、ベアリング、シャフトの修理と改修

アルミニウムマトリックス複合材料

セラミック微粒子で強化されたAl7075は、非常に高い強度と剛性を持つ複合材を製造する。製造方法は粉末冶金、攪拌鋳造、スクイズ鋳造などです。

典型的なサイズ画分： -150 +45 μm

アプリケーション 航空宇宙・防衛部品、自動車部品、スポーツ用品

爆発溶接

Al 7075と他の金属との接合は、Al 7075粉末の薄板を挟み込む爆着接合で行う。クラッディングにより耐食性が向上します。

典型的なサイズ画分： -325メッシュ

アプリケーション Al-steel、Al-Cu、Al-Tiなどのバイメタルシート。

Al 7075 粉末の指定そして標準

サイズ範囲： 10 μm～150 μm

形態学： 球状、粒状、不規則な形状

見かけ密度： 2.7-3.2 g/cc

タップの密度： 3.2-3.8 g/cc

ハウズナー比： 1.1-1.3

流量： 25～35秒/50g

構成：

標準：

• ASTM B213：アルミニウム粉末および粉末冶金製品規格
• ASTM E740：金属粉末および粉末冶金製品中の粒子状物質の特性評価に関する標準ガイド
• MPIF規格46：自由流動性のない金属粉末の見掛け密度の測定
• AMS 4200アルミニウム合金粉末
• MIL-DTL-5637：金属射出成形プロセスで使用するアルミニウム合金粉末の一般仕様

Al 7075粉末部品の設計上の考慮事項

肉厚： 最小0.4mm、最大5mm

表面仕上げ： 焼結時＝0.8～3.0μm Ra、機械加工時＝0.1～0.5μm Ra

寸法公差： ±0.5%公称寸法

最小フィーチャーサイズ：

• 穴：直径≥1mm、深さ≥2mm
• スロット：1mm幅
• ピン：直径1mm

ドラフトの角度 ≥ 垂直壁に3°のドラフト

フィレの半径： ≥ 内角0.5mm以上

Al 7075パウダーのサプライヤーと価格

Al 7075粉末の世界的な大手サプライヤーをご紹介します：

料金は以下の通り：

• 純度レベル
• 粒度分布
• モルフォロジー（ガス噴霧 vs 水噴霧）
• 購入数量
• 機械的／熱的処理などの追加処理

Al 7075 粉末部品の設置、操作、およびメンテナンス

インストール

• 接触面を十分に清掃し、汚れ、グリース、酸化物を除去する。
• カジリが懸念される場合は、スレッドとインターフェイスに焼き付き防止剤を塗布する。
• 適切なファスナーを使用する。
• 部品間の適合性を確保する - 隙間を最小限にする

オペレーション

• 粉末冶金部品を設計範囲内で操作し、故障を回避する。
• 推奨される手順に従って、使用中のピーク応力を制限する。
• 温度や化学物質などの過酷な環境の影響を考慮する。
• 摩耗、亀裂、腐食などの兆候がないか定期的に点検する。

メンテナンス

• OEMのガイドラインに従って、可動アセンブリに潤滑油を塗布する
• 必要に応じてファスナーを点検し、締める
• 汚染や腐食の原因を特定し、緩和する
• 再組み立ての前に、損傷した部品を修理または交換する。
• 公差とクリアランスを維持するため、必要に応じて表面を再研磨する。

Al 7075 粉末サプライヤーの選択

Al 7075粉末サプライヤーを選択する際に考慮すべき主な要因を以下に示します：

• 技術的な専門知識： Al 7075の加工経験があり、加工方法とパラメータの最適化に関する知識がある。
• 品質システム： ISO 9001認証、厳格な工程管理、ASTM規格に準拠した品質試験
• 一貫性： 厳格な仕様の粉体をバッチ生産する実証済みの能力
• 研究開発能力： 新しい粉末の品種、サイズ、新たな用途の開発に投資
• カスタマーサービス： 迅速なアプリケーション・エンジニアリングとテクニカル・サポート・チーム
• カスタマイズ： 粉体の特性やサイズ範囲をお客様のご要望に合わせて調整する能力
• 付加価値： 受託加工、プロトタイピング、試験、特性評価などのサービス
• ロジスティクス 品質を維持しながら粉体を出荷・保管する能力
• 価格設定： 希望するグレードと数量に対する品質と競争力のある価格のバランス
• 評判と推薦： 顧客体験に基づくポジティブな評判

ガスアトマイズと水アトマイズAl 7075粉末の比較

Al 7075粉末の利点と限界

メリット

• 高い強度対重量比
• 優れた延性と靭性
• 優れた耐食性
• 高い熱伝導性
• 無毒性
• いくつかの反応性金属に比べ、非乾酪性である。
• P/MおよびAMにおけるニアネットシェイプ能力
• 実現可能な幅広い特性

制限事項

• 比較的低い最高使用温度 (120°C)
• 表面損傷を伴う応力腐食割れへの感受性
• 最終公差を達成するために後加工が必要になる場合がある。
• P/M製品の延性と靭性は溶製材より低い
• 使用後の粉体のリサイクル性に限界がある
• 一部の鉄粉より高コスト

よくあるご質問

Q: Al 7075 粉末の主成分は何ですか？

A: Al7075粉末の主な合金元素は亜鉛（5.1-6.1wt%）、マグネシウム（2.1-2.9wt%）、銅（1.2-2.0wt%）です。残りはアルミニウムである。

Q: Al 7075粉末の代表的な用途は何ですか？

A：主な用途には、金属射出成形、積層造形、粉末冶金、溶射、アルミニウム基複合材料、爆ぜき溶接などがある。

Q: 金属射出成形に最適なパウダーサイズは？

A: MIMでは、一般的に10-45ミクロンの粉末が使用され、-45+10ミクロンのものが最も一般的です。

Q: Al 7075 粉末は特別な保管条件が必要ですか？

A: Al 7075 粉末は、密閉容器に入れ、涼しく乾燥した環境で保管してください。湿気に長時間さらされると酸化が進みます。

Q: Al 7075合金中の亜鉛の影響は？

A: 亜鉛は固溶強化と析出硬化熱処理により、Al7075の強度と硬度を著しく向上させます。

Q: ガスアトマイズと水アトマイズの違いは何ですか？

A: ガスアトマイズ粉末は、流動性と成形性に優れた球状の形態を有しています。水アトマイズ粉末は不定形で粒子分布が広く、プレス・焼結法に適しています。

Q: Al 7075 粉末は不活性雰囲気での焼結が必要ですか？

A: はい、粉末の酸化を防ぐために、真空またはアルゴンのような不活性ガス雰囲気での焼結が必要です。窒素を使用することもできます。

Q: Al 7075 粉末の保管中の黒ずみの原因は何ですか？

A: 時間の経過に伴う黒っぽい変色は、一般的に粒子表面の表面的な酸化です。使用前の適切なすすぎ、洗浄、取り扱いによって取り除くことができます。

Q: Al 7075 P/M部品にはどのような後処理が施されますか？

A: 熱処理、機械加工、研削、穴あけ、仕上げなどの焼結後の作業は、最終寸法、表面仕上げ、寸法公差、望ましい機械的特性を達成するために行われます。

Q: Al 7075の粉末は可燃性ですか？

A: いいえ、Al7075 粉末は通常の取り扱い条件下では可燃性でも爆発性でもありません。輸送上の危険物には分類されません。

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