概要
AlSi12粉末 は、約12%のケイ素を含むアルミニウム合金粉末である。選択的レーザー溶融（SLM）や電子ビーム溶融（EBM）などの付加製造プロセスで、金属部品を製造するための粉末原料として一般的に使用されています。
AlSi12粉末の主な特性と特徴：
- シリコン含有量11-13%のアルミニウム合金
- 流動性のある球状粉末で、粉末溶融炉に最適
- 高い流動性により、パウダーがスムーズに広がる
- 良好な熱伝導性
- 低熱膨張係数
- 印刷部品の高い造形率と低い気孔率
- 優れた耐食性
- 高い強度対重量比
- 航空宇宙、自動車、工業用途に幅広く使用
AlSi12粉末の種類
| タイプ | 説明 | 特徴 |
|---|---|---|
| ガス噴霧 | 不活性ガスアトマイズ製法 | 球状、良好な流動性、最適化された粒度分布 |
| プラズマ霧化 | プラズマアトマイズ製法 | ガスアトマイズよりも球状で、表面が滑らかで、流動性に優れている。 |
| リサイクル | 以前のプリントで使用したパウダーを再利用 | 不規則な形状、衛星粒子、汚染 |
| ブレンド | バージンパウダーとリユースパウダーの混合 | 制御された粒度分布 |
AlSi12粉末の特性
| パラメータ | 代表値 |
|---|---|
| シリコン含有量 | 11-13 wt% |
| 粒子形状 | 球形 |
| 粒子径 | 15-45 μm |
| 見かけ密度 | 1.8-2.5 g/cc |
| タップ密度 | 2.2-3.0 g/cc |
| 流動性 | 素晴らしい |
| 残留酸素量 | <0.2 wt% |
| 残留窒素含有量 | <0.04 wt% |
AlSi12パウダーの用途
| 産業 | 用途 |
|---|---|
| 航空宇宙 | エンジン部品、構造部品、ブラケット |
| 自動車 | ピストン、コンロッド、ターボチャージャー |
| インダストリアル | 熱交換器、工具、治具 |
| メディカル | 整形外科用インプラント、人工装具 |
| ディフェンス | 軽量アーマー、コンジット |
AlSi12パウダーの選び方
積層造形用のAlSi12粉末を選択する際には、いくつかの要素を考慮する必要がある：
パウダータイプ
- バージンガスアトマイズおよびプラズマアトマイズされたパウダーは、最適な特性を提供します。
- リサイクルパウダーとブレンドパウダーはより経済的である。
- プラズマアトマイズ粉末は、優れた特性を必要とする重要な用途に適しています。
粒子径範囲
- 一般的な範囲は15～45μm
- 粒度分布は、充填密度、気孔率、表面仕上げに影響する。
- 10μm以下の微細な粒子は粉塵問題を引き起こす可能性がある
- 45μm以上の粗い粒子は解像度を低下させる
見かけ密度
- 2.0g/cc以上の高密度化により、パウダーベッド密度が向上
- 密度が1.5g/cc以下になると、粉の広がりに問題が生じる。
フロー特性
- ホール流量計を使用した場合、18～23秒/50gの流量が望ましい
- 流動性が低いと、粉体の均一な散布が妨げられる
構成
- アルミニウム含有量85wt%以上
- 析出硬化用シリコン 11-13 wt%
- 機械的特性にとって重要な低酸素および窒素含有量
メーカー評判
- 定評のあるメーカーからパウダーを調達する
- 厳格な品質管理とバッチ間の一貫性の確保
AlSi12パウダーの購入先
AlSi12粉末は以下の主要サプライヤーから購入できる：
パウダーメーカー
| 会社概要 | 説明 |
|---|---|
| エーピーアンドシー | チタン、アルミニウム、ニッケル合金のトップメーカー |
| カーペンター添加剤 | ガスアトマイズAlSi12粉末の販売 |
| ECKA顆粒 | ドイツに拠点を置くグローバル金属粉末サプライヤー |
| エラスティール | 球状ガスアトマイズAlSi12製造装置 |
| LPWテクノロジー | カスタマイズされたアルミニウム合金粉末を供給 |
| プラクセア | ガスおよびプラズマアトマイゼーション、幅広い合金の提供 |
| サンドビック・オスプレイ | AlSi12を含むグローバルパウダーサプライヤー |
パウダー・ディストリビューター
| 会社概要 | 所在地 |
|---|---|
| 3DXテック | 米国ミシガン州グランドラピッズ |
| アドバンスド・パウダー＆コーティング | カナダ、ケベック州 |
| CNPC 粉末グループ | 中国、上海 |
| ヘガネス | スウェーデン |
| LPWテクノロジー | イギリス、チェシャー |
| 材料技術の革新 | シンガポール |
| シグマ・アルドリッチ | グローバル拠点 |
AlSi12パウダー価格
| パウダータイプ | 価格帯 |
|---|---|
| バージンガス噴霧 | kgあたり$60-100 |
| バージン・プラズマ | kgあたり$80-150 |
| リサイクル | 1kgあたり$30-60 |
| ブレンド | 1kgあたり$40-80 |
価格は、注文量、場所、メーカー、代理店経由または直接購入によって異なる。プラズマアトマイズされたパウダーは、ガスアトマイズされたものよりも価格が高い。
AlSi12粉末原料の設置および操作方法
添加剤製造にAlSi12粉末原料を使用するには、適切な保管、取り扱い、装填、ふるい分けが必要である：
パウダーストレージ
- 未開封の容器は、乾燥した涼しい環境で保管する。
- ケーキングの原因となる温度変化や湿気を避ける。
- 密閉容器を使用し、酸素への暴露を制限する。
- 元の包装または不活性ガスでパージした容器を使用する。
パウダーハンドリング
- 皮膚への接触や汚染を防ぐため、ニトリル手袋を着用する。
- 粉塵の発生を最小限に抑えるため、ゆっくりと粉を注ぐ
- こぼれた液体は、静電防止工具と真空吸引を使用する。
マシンローディング
- パウダーベッドを水平にし、リコーター機構を使って均一に散布する。
- スプレッダーの速度、ブレードの隙間、パウダー層の厚さを調整する。
- 一貫したメルトプールのための均一な堆積の確保
粉体ふるい分け
- 印刷の間に粉をふるい、凝集物を砕く。
- 効果的なふるい分けには、40μm前後のメッシュサイズを使用する。
- ふるい分けされた粉を、ふるい分けされていない量とは別に集める。
環境制御
- 周囲温度15～25℃、湿度20～50%を維持すること
- 酸化を防ぐために不活性ガスパージシステムを使用する。
- 汚染防止および排気システムの設置
安全装置
- 適切な呼吸マスク、防塵マスク、保護衣を使用すること。
- 2ポンドを超える粉体については、接地された装置が必要になる場合があります。
- OSHAおよびSDSに記載されているすべての安全取扱手順に従ってください。
AlSi12印刷パラメータ
高品質のAlSi12部品には、最適化された印刷パラメータが不可欠である：
レーザー粉体ベッド融合パラメーター
| パラメータ | 代表値 |
|---|---|
| レイヤーの厚さ | 20-50 μm |
| ハッチの間隔 | 100-150 μm |
| スキャン速度 | 700-1100 mm/s |
| レーザー出力 | 190-350 W |
| ビーム径 | 50-100 μm |
| パウダーベッド温度 | 100-220°C |
電子ビーム溶解パラメータ
| パラメータ | 代表値 |
|---|---|
| レイヤーの厚さ | 50-100 μm |
| ラインオフセット | >50μm以上 |
| スキャン速度 | 1000-3000 mm/s |
| ビームパワー | 3-7 kW |
| ビームサイズ | 100-300 μm |
| パウダーベッド温度 | 650-1100°C |
主な印刷ガイドライン
- パウダーベッド全体の温度を一定に保つ
- より良い粉末焼結のために高温を使用する
- バルジング、ポロシティ、クラックを避けるためにパラメータを調整する。
- スキャンパターンとサポート構造の最適化
- 部品サイズと形状に基づくパラメータを拡大縮小
AlSi12後加工
AlSi12プリント部品の一般的な後処理方法には、以下のようなものがある：
- パウダー除去 - ブラッシング、圧縮空気、振動を利用して、ルースパウダーを取り除く
- ストレス解消 - 残留応力を緩和するために300℃で2時間の熱処理を行う。
- 熱間静水圧プレス - 高温・高圧で内部の空隙を塞ぐ
- 表面加工 - CNCフライス加工、旋盤加工、ドリル加工による表面仕上げと公差の改善
- ラッピングとポリッシング - 研磨剤と琢磨材を使って表面を滑らかにする
- メッキ - ニッケルや銅などの金属コーティングを施し、美観と導電性を高める。
- 塗装とコーティング - 染料浸透剤、プライマー、塗料を使用し、色と腐食を保護する。
付加製造されたAlSi12部品の機能性能を向上させるには、適切な後処理が不可欠である。使用される方法は、アプリケーションの要件、コスト、リードタイム、および求められる特性によって異なります。
AlSi12 材料特性
AlSi12は、次のような機械的、物理的、化学的特性を示す：
機械的特性
| プロパティ | 印刷済み | 鍛造AlSi12 |
|---|---|---|
| 密度 | 2.66-2.72 g/cc | 2.66-2.68 g/cc |
| 硬度 | 110-150 HB | 85-105 HB |
| 引張強さ | 400-480 MPa | 220-300 MPa |
| 降伏強度 | 250-350 MPa | 140-240 MPa |
| 破断伸度 | 1-5% | 8-10% |
| 弾性係数 | 80-90 GPa | 72-77 GPa |
物理的性質
| プロパティ | 代表値 |
|---|---|
| 融点 | ~600°C |
| 熱伝導率 | 130-160 W/m-K |
| 電気抵抗率 | 4～8μΩ・cm |
| CTE | 20-23 x10-6 °C-1</sup |
化学的性質
- 様々な環境下での優れた耐食性
- 工業用途に適した優れた化学的安定性
- 異種合金と接触すると電解腐食しやすい。
AlSi12部品の用途
付加製造されたAlSi12コンポーネントの主な用途には、以下のようなものがある：
航空宇宙用途
- エンジンブラケット、マウント、ハウジング、ダクト
- 構造フレームワーク、機体、翼、フィン
- 軽量な衛星とドローンの部品
- ローターブレード、エンジンブレード、インペラ
自動車用途
- ターボチャージャーのホイールとハウジング
- ピストン、ブレーキディスク、パワートレイン部品
- 軽量シャシー、トランスミッション、ドライブトレイン・コンポーネント
- 熱交換器、オイルタンク、ポンプ
産業用途
- プレス工具、治具、固定具、ゲージ
- ロボット工学、UAV、ドローン部品
- ヒートシンク、エンクロージャ、油圧マニホールド
- カスタマイズされたグリッパー、レバー、ハウジング
高強度、軽量、熱伝導性、耐食性などの特性を持つAlSi12は、自動車、航空宇宙、工業、消費者向け製品の各分野の堅牢な機能部品に適しています。
AlSi12パウダーの長所と短所
AlSi12粉末にはいくつかの利点があるが、いくつかの限界もある：
メリット
- 高い強度対重量比
- 優れた熱伝導性
- 良好な耐食性
- 高いビルドレートと解像度
- ほぼ完全な高密度印刷部品
- 他のアルミニウム合金と比較してコスト効率が高い
- 未使用粉体のリサイクル性
制限事項
- 低い延性と伸び
- 大きなオーバーハングの加工が難しい
- 印刷状態での高い残留応力
- 応力除去のために熱間静水圧プレスが必要
- 鍛造AlSi12合金より低い被削性
- プラズマアトマイズパウダーの供給が限られている
全体として、AlSi12は、高強度、軽量、熱性能を必要とする自動車、航空宇宙、産業用積層造形用途にバランスの取れた材料選択肢を提供する。
AlSi12対AlSi10Mg対Scalmalloy®の選択方法
AlSi12、AlSi10Mg、およびScalmalloy®は、レーザー粉末床溶融用の一般的なアルミニウム合金です。それぞれの特性と用途を比較してみましょう：
| パラメータ | AlSi12 | AlSi10Mg | スカルマロイ |
|---|---|---|---|
| 構成 | Al-11-13Si | Al-9-11Si | Al-6.2Mg-0.5Sc-0.4Zr |
| 主な特徴 | 高強度、熱伝導性 | 優れた強度と延性 | 最高の強度、硬度 |
| 密度 | 2.7 g/cc | 2.7 g/cc | 2.67 g/cc |
| 引張強さ | 400-480 MPa | 450-500 MPa | 500-520 MPa |
| 伸び | 1-5% | 7-10% | 10-13% |
| アプリケーション・フィット | 高温機能部品 | 延性構造部品 | 航空宇宙用金具、ブラケット |
AlSi12 は、高温安定性と熱伝導性のために好まれる。工業用工具、航空宇宙エンジン部品、自動車部品に使用される。
AlSi10Mg は最高のオールラウンド特性を提供する。航空、防衛、自動車分野の軽量構造部品に適している。
スカルマロイ は、最大限の強度と硬度が必要な場合に選択される。薄肉ブラケット、航空用継手、高い降伏強度を必要とする部品に最適です。
AlSi12粉末原料の維持
AlSi12粉末の最適な性能を確保する：
- 汚染を防ぐため、密封した粉末容器を涼しく乾燥した場所に適切に保管すること。温度変化を避けて保管すること。
- 粉体の流動性、密度、組成が経時的に変化していないか監視する。使用前に古いパウダーをテストする。
- 40-63 μm メッシュで定期的にふるい、凝集塊を砕く。10μm以下の極微粒子は廃棄する。
- 5～10回の再使用後、古いパウダーを補充するために新しいパウダーを少量混ぜる。
- 機械ホッパーに既存の粉体を補充しないでください。安定した散布を行うには、事前にふるいにかけた新鮮なバッチを使用してください。
- 保管中および取り扱い中の酸化を最小限に抑えるため、湿度管理、不活性ガス用グローブボックス、密閉容器の使用を検討する。
- 安全データシートに記載されているすべての安全手順に従ってください。取り扱い時および機械への装填時には適切なPPEを使用すること。
適切なメンテナンスにより、AlSi12パウダーは流動性と造形性を維持し、期待される材料特性を備えた高品質の印刷部品につながります。
よくあるご質問
AlSi12粉末は何に使われるのですか？
AlSi12は、エンジン部品、ブラケット、ターボ機械、熱交換器など、航空宇宙、自動車、産業用途の高強度、熱伝導性部品を付加製造するために一般的に使用されています。
AlSi12粉末は熱処理が必要ですか？
印刷したままの状態では、AlSi12部品には高い残留応力があります。300℃で2時間の応力除去や熱間静水圧プレスのような熱処理は、内部応力を低減し、延性を改善するのに役立ちます。
AlSi12粉末はどのようにして作られるのですか？
AlSi12は、不活性ガスアトマイゼーションまたはプラズマアトマイゼーションを用いて製造され、積層造形に適した球状粉末を生成する。粉末粒子は、所望の合金組成を有する溶融材料から急速に凝固する。
AlSi12はアルミニウムより強いのですか？
はい、AlSi12はシリコン含有による析出硬化のため、純アルミニウム合金よりも著しく強いです。AlSi12粉末の極限引張強度は、アルミニウムの90～200MPaに対し、400～480MPaです。
AlSi12の密度は？
AlSi12粉末の密度は、印刷したままの状態で2.66-2.72g/ccです。これは鋼鉄よりも20%以上低い密度であり、より軽量な部品を製造することができます。
AlSi12を溶接できるか？
はい、AlSi12は、金属不活性ガス(MIG)溶接やタングステン不活性ガス(TIG)溶接などのプロセスで溶接できます。AlSi12の溶接には、熱間割れや接合部の弱点を最小限に抑えるため、制御された入熱が必要です。
最も強いアルミニウム合金とは？
鋳造アルミニウム合金の中では、A206が最も強度が高く、引張強さは500MPaを超える。鍛造合金では、7075アルミニウムが最も強く、570MPa以上の引張強度があります。付加製造では、Scalmalloy®が520MPa以上の強度を提供します。
AlSi12は耐食性に優れているか？
AlSi12は、表面に形成される不動態酸化膜により優れた耐食性を示します。保護膜を必要とせず、様々な環境や用途で優れた耐食性を発揮します。
AlSi10MgとAlSi12の違いは何ですか？
重要な違いはケイ素含有量である。AlSi10Mgは9-11% Siであるのに対し、AlSi12は11-13% Siである。ケイ素が高いほど、AlSi12粉末の耐摩耗性と引張強度が向上します。
