アルミニウム合金粉末 はアルミニウム合金の粉末冶金形態を指す。この粉末は、金属射出成形、積層造形、粉末成形などの方法で部品やコンポーネントを製造するために使用することができます。
アルミニウム合金粉末の概要
アルミニウム合金粉末は、複雑な形状を製造する能力、良好な仕上げ、鍛造製品に近い機械的特性などの利点を提供します。主な詳細
- ケイ素、マグネシウム、亜鉛、銅などの合金元素は、特性を向上させるために添加される。
- 粒子径、形態、流動性は粉末の重要な特性である。
- ガスアトマイゼーションとメカニカルアロイングが一般的な製造方法である。
- 用途は自動車部品、航空機部品、電子機器など。
表1：アルミニウム合金粉末の主な詳細
| パラメータ | 詳細 |
|---|---|
| ベースメタル | アルミニウム |
| 合金元素 | Si、Mg、Zn、Cu、Mn、Ni、Fe、Cr |
| 粒子径 | 10～150ミクロン |
| 生産方法 | ガスアトマイズ、メカニカルアロイング |
| プロパティ | 強度、耐摩耗性、導電性 |
| アプリケーション | 自動車、航空宇宙、エレクトロニクス |
アルミニウム合金粉末の種類
多くの標準化された、またはカスタマイズされたアルミ合金粉末組成が利用可能です。一般的な合金系は以下の通りです：
表2：アルミニウム合金粉末の主な種類
| 合金ファミリー | 合金の呼称 | 構成 |
|---|---|---|
| 1xxxシリーズ | 1350, 1370 | 99% Al, Cu |
| 2xxxシリーズ | 2024, 2219 | Al-Cu |
| 5xxxシリーズ | 5052, 5083 | Al-Mg |
| 6xxxシリーズ | 6060, 6061, 6063 | Al-Mg-Si |
| 7xxxシリーズ | 7050, 7055, 7175 | Al-Zn |
これらは、耐食性、強度、成形性、その他の特性のユニークなバランスを提供する。積層造形用に調整されたカスタム合金も提供している。
組成と粉体特性
合金元素、粒度分布、形態、流量は、製造工程と最終部品の品質に影響を与える重要な粉末パラメータである。
表3： アルミニウム合金パウダー 構成と特徴
| パラメータ | 詳細 | 役割 |
|---|---|---|
| 合金元素 | Mg、Si、Cu、Zn、Niなど。 | 強度、硬度、耐食性、導電性を変更する。 |
| 粒子径 | 10～150ミクロン（代表値 | 緻密化、仕上げに影響 |
| 粒子の形態学 | 球形、衛星、不規則 | フローと充填密度に影響 |
| 流量 | ホールフローテスト > 12秒/50g | 装置へのスムーズな投入 |
ガスアトマイズアルミニウム粉末は、流動性と充填に有利な球状粒子を有する。機械生産による不規則な形状は、これらの指標を低下させるが、経済的な合金化を可能にする。
特性と性能
アルミニウム合金粉末の以下の特性は、その役割と製造方法の選択に影響を与える：
表4：アルミニウム合金粉末の特性
| プロパティ | 役割と詳細 |
|---|---|
| 強さ | 合金、熱処理により100～700MPa+の範囲で変化 |
| 硬度 | 50～200HB；合金の選択、焼入れにより増加 |
| 密度 | 2.7g/cc前後 |
| 融点 | 500°C - 660°C 一般的な合金用 |
| 熱伝導率 | 最大200 W/mK、合金組成により異なる |
| 電気伝導率 | 30 - 純アルミニウム40% |
| 耐食性 | まずまず、表面処理により改善 |
| コスト | $5-50/kg、合金と噴霧方法による |
正確な値は、組成、粉末サイズ、部品形状、その他の仕様によって異なります。
アプリケーションと用途
アルミニウム合金粉末の特性を活かした主な用途分野
表5：アルミニウム合金粉末の用途
| 産業 | 応用例 | メリット |
|---|---|---|
| 自動車 | ピストン、コンロッド、ギア | 軽量、ある程度の強度 |
| 航空宇宙 | 構造部品とトランスミッション部品 | 強度重量比 |
| エレクトロニクス | ヒートシンク、コネクタ、封止材 | 熱管理 |
| ディフェンス | 手榴弾、発射体、デコイ | フラグメンテーション、レーダーの混乱 |
| 一般 | ギアボックス、ラゲッジパーツ、アンテナ | 耐食性、経済性 |
特にアルミニウム金属射出成形は、あらゆる産業において、複雑で公差の厳しい製品を手頃な価格で中・大量生産することを可能にします。
仕様、規格、等級
主なアルミニウム合金粉末の仕様、サイズ、規格は以下の通り：
表6：アルミニウム合金粉末の仕様と規格
| 規格/仕様 | 詳細 |
|---|---|
| ISO規格 | ISO 22068 - 粉体寸法 <150 μm |
| ASTM規格 | ASTM B951 - 金属射出成形用化学成分 |
| 利用可能なグレード | カスタム合金、2013、2024、2219、5052、6061、7050、7075 |
| 粒度分布 | D10、D50、D90 測定単位：ミクロン |
| 見かけ密度 | 単位：g/cc ホールフローメーター試験による |
| タップ密度 | g/ccは充填密度 |
| 流量 | ホールフロー（秒/50g）、アバランシェ角 |
| 化学 | %中のAl, Mg, Si, Fe, Cu含有量（重量比 |
これらは製品の性能を定義するのに役立つ。企業固有の仕様に対する適合証明も、供給契約では一般的である。
アルミニウム合金粉末の選択
適切なグレードを選択する際には、これらの点を考慮すること：
表7 選考基準 アルミニウム合金パウダー
| パラメータ | 考慮すべき要素 |
|---|---|
| 合金タイプ | 必要な強度、延性、耐食性、導電性 |
| 粒子径範囲 | 必要な仕上げ品質、製造方法の制約 |
| 粒子の形態学 | 粉体流動率、成形後の密度への影響 |
| 見かけ密度 | 焼結密度が高いほど良い |
| コスト | 純度、製造方法（アトマイズ＞メカニカルアロイング） |
| 空室状況 | カスタム合金のリードタイムが長い |
強度や耐食性などの性能ニーズと、コスト、入手性、製造可能性とのバランスを考慮する。
サプライヤーと価格
世界的な特殊金属粉末サプライヤーがアルミニウム合金を提供している：
表8：アルミニウム合金粉末のサプライヤーと参考価格
| サプライヤー | 参考価格 |
|---|---|
| サンドビック | 1kgあたり$5～$15 |
| ポメトン | 1kgあたり$10～$40 |
| カーペンター添加剤 | 1kgあたり$15～$50 |
| エーピーアンドシー | 1kgあたり$25～$45 |
| リオ・ティント・メタル・パウダーズ | 1kgあたり$20～$60 |
大量のOEM契約は、はるかに低いレートを引き付ける。価格は注文量、合金組成、噴霧化方法、純度レベルによって異なる。
アルミニウム合金粉末の長所と短所
表9：アルミニウム合金粉末の利点と限界
| メリット | 制限事項 |
|---|---|
| 軽量化が可能な部品 | 鋼鉄より低い強度 |
| 複雑なネットシェイプ形状が可能 | 限られた高温特性 |
| 様々な合金の選択が可能 | 後処理が必要な場合が多い |
| 中量生産で費用対効果の高いMIM | パウダーは高価 |
| 優れた仕上げと公差 | 合金によっては腐食しやすい。 |
よくあるご質問
Q: 粉末冶金で最も一般的なアルミ合金は何ですか？
A: 6061、6063、7075が最もポピュラーですが、積層造形や金属射出成形用に最適化された多くのカスタム合金も使用されています。
Q: アルミ合金粉末は特別な保管や取り扱いの注意が必要ですか？
A: 不活性ガス・ブランケットを使用し、涼しく乾燥した場所での保管を推奨する。取り扱いシステムは、微粉末の発火を防ぐ必要がある。
Q: アルミ合金の金属AMと射出成形では、どのような粒子径が最適ですか？
A: メタルAMは一般的に20～65ミクロンですが、MIMのアルミ粉末は一般的に10～25ミクロンです。
Q: アルミニウムMIM部品には、どのような後処理熱処理が行われますか？
A: 溶体化処理、時効硬化/析出硬化、焼入れ、焼戻しは、合金と必要とされる特性によって、しばしば使用されます。
Q: アルミ合金粉末は再調整で再利用可能ですか？
A: はい、各社は使用済みパウダーを再利用するための再調整やふるい分けサービスを提供しています。しかし、特性はバージンパウダーと同じとは限りません。
