알루미늄 실리콘 합금 분말 은 알루미늄과 실리콘으로 구성된 금속 분말로 적층 제조, 납땜, 용접, 용사 등 다양한 용도로 사용됩니다. 이 경량 소재는 높은 강도, 내마모성 및 열전도 특성을 제공합니다.
알루미늄 실리콘 합금 분말 조성
알루미늄 실리콘 합금은 실리콘을 주요 합금 원소로 함유하고 있습니다. 마그네슘이나 구리와 같은 다른 합금 원소도 소량 함유되어 있을 수 있습니다.
실리콘의 양은 5%에서 20%까지 다양하며, 일반적인 구성은 10-15% Si입니다. 알루미늄은 다른 원소들과 함께 저울의 구성을 구성합니다.
실리콘 함량이 높을수록 강도가 높아지는 반면, 알루미늄 함량이 높을수록 연성이 높아집니다. 특정 구성은 원하는 재료 특성과 제조 방법에 따라 맞춤화됩니다.
| 요소 | 구성 범위 |
|---|---|
| 실리콘(Si) | 5-20% |
| 알루미늄(Al) | 잔액 |
| 마그네슘(Mg) | 0-5% |
| 구리(Cu) | 0-5% |
알루미늄 실리콘 합금 분말 특성
알루미늄 실리콘 합금 분말은 특수 용도에 적합한 고유한 특성을 가지고 있습니다:
- 높은 중량 대비 강도 비율
- 우수한 내식성
- 뛰어난 열 전도성
- 낮은 열팽창 계수
- 고온에서 우수한 치수 안정성 제공
- 순수 알루미늄보다 높은 녹는점
- 열처리를 통해 강화 가능
- 유동성으로 적층 가공에 사용 가능
분무 시 입자 크기 분포와 형태를 제어하면 특정 공정에 적합한 분말을 얻을 수 있습니다. 일반적인 크기 범위는 15-150미크론입니다. 불규칙한 구형 및 위성 입자 모양이 발생합니다.
| 속성 | 설명 |
|---|---|
| 파티클 모양 | 불규칙, 구형, 위성 |
| 입자 크기(μm) | 15-150 |
| 겉보기 밀도(g/cc) | 1.5-3.5 |
| 유동성 | 우수 |
| 녹는점(°C) | 570-650 |
알루미늄 실리콘 합금 분말 제조
알루미늄 실리콘 합금 분말은 용융 금속을 미세한 구형 분말 입자로 응고되는 물방울로 분해하는 분무 공정을 통해 제조됩니다.
가스 분무 는 고압 불활성 가스를 사용하여 액체 금속 스트림을 금속 방울 스프레이로 분무합니다. 가스 분무 분말은 적층 제조에 이상적인 구형 형태를 갖습니다.
물 분무 고속 물 분사로 용융된 흐름을 분해합니다. 이렇게 하면 열 분무에 적합한 불규칙하고 구형이 아닌 분말이 생성됩니다.
액체 금속 성분, 분무 매개변수, 냉각 속도에 따라 최종 분말 특성이 결정됩니다. 후공정 체질 및 분류를 통해 파우더가 사양을 충족하는지 확인합니다.
| 프로세스 | 설명 | 일반적인 파우더 특성 |
|---|---|---|
| 가스 분무 | 질소 또는 아르곤과 같은 불활성 가스 사용 | 구형 형태, 15-150 μm 크기 |
| 물 분무 | 고속 워터젯 사용 | 불규칙한 모양, 15-150μm 크기 |
알루미늄 실리콘 합금 분말 응용 분야
알루미늄 실리콘 합금의 가벼운 강도와 열적 특성으로 인해 다음과 같은 응용 분야에서 분말이 유용합니다:
적층 제조 - 파우더 베드 융합 및 직접 에너지 증착 공정에서 우수한 특성을 가진 복잡하고 가벼운 부품을 제작하는 데 사용됩니다.
용접 및 납땜 - 용접 시 우수한 흐름 및 모세관 특성을 제공하는 동시에 스탬프가 찍힌 브레이즈 필러 금속 프리폼을 제공합니다.
열 분무 - 내마모성, 열 차단 및 부식 방지를 위해 코팅제로 분사되어 가벼운 무게로 제공됩니다.
금속 사출 성형 - 분말 야금 방식을 통해 복잡한 그물 모양의 소형 부품을 생산할 수 있습니다.
| 애플리케이션 | 혜택 | 예시 산업 |
|---|---|---|
| 적층 제조 | 복잡하고 가벼운 부품 | 항공우주, 자동차 |
| 용접 및 납땜 | 뛰어난 흐름 특성 | 자동차, 건설 |
| 열 분무 | 내마모성 및 부식 방지 코팅 | 산업 장비, 석유 및 가스 |
| 금속 사출 성형 | 복잡한 그물 모양의 부품 | 전자제품, 소비재 |
알루미늄 실리콘 합금 분말 사양
알루미늄 실리콘 합금 분말은 다양한 표준 등급과 독점적인 제조업체 명칭으로 제공됩니다. 일반적인 알루미늄 등급에는 다음과 같은 10-15% 실리콘이 포함되어 있습니다:
- 4032, 4045, 4145 - 중간 강도의 10-13% Si 합금
- 4047, A357 - 11-13% Si 주조 합금
- 2319, 6061 - 중-고 Si 항공우주 합금
정확한 합금 조성은 허용 원소 범위, 분말 특성, 제조 방법, 품질 검사 및 포장 요건이 나열된 지정된 사양을 준수합니다.
ASTM International과 같은 국제 표준 기관은 공인된 알루미늄 합금 분말 사양을 제공합니다:
| 표준 | 제목 | 애플리케이션 |
|---|---|---|
| ASTM B841 | 알루미늄-실리콘 합금 분말 및 분말 야금 제품에 대한 표준 사양 | 적층 제조, MIM |
| AWS A5.10 | 용접 소모품 - 와이어 필러 금속 및 로드 | 용접 및 납땜 |
| AWS C3.4M/C3.4 | 알루미늄 브레이징 플럭스 | 브레이징 필러 및 플럭스 |
알루미늄 실리콘 합금 분말 공급업체
많은 대형 제조업체와 전문 금속 분말 생산업체가 다양한 알루미늄 실리콘 합금 분말 제품을 제공합니다. 이들의 심도 있는 소재 전문 지식과 정교한 파우더 공장은 맞춤형 합금과 일관된 품질을 가능하게 합니다.
통행료 처리 서비스와 표준 인벤토리 등급을 모두 구매할 수 있습니다. 일부 주요 글로벌 공급업체가 있습니다:
- 샌드빅 오스프리
- 회가나스
- 목수 첨가제
- 린데 가스
- 리오 틴토 메탈 파우더
- AP&C 분말 야금
- 프렉스에어
가격은 주문량, 합금 구성, 분말 품질 및 크기 분포, 포장 유형(캔, 드럼 등), 리드 타임 등의 요인에 따라 kg당 $50-150달러입니다.
| 공급업체 | 일반 가격 | 표준 패키지 크기 | 리드 타임 |
|---|---|---|---|
| 산드빅, 회가나스 | kg당 $100-150 | 15-25kg 컨테이너 | 8~10주 |
| 목공용 첨가제, 린데 | $75-125 kg당 | 10-50kg 드럼/박스 | 4~8주 |
| AP&C, 리오틴토 | kg당 $50-100 | 500-1,000kg 벌크 백 | 6~12주 |
금속 적층 가공용 알루미늄 합금 비교
알루미늄 합금 옵션은 AlSi10Mg, 스칼말로이, 6061과 같이 다양한 기계적 특성을 제공합니다. 와이어 피드 기반 DED 또는 파우더 베드 용융 방식을 사용하면 경량, 고성능 부품을 제작할 수 있습니다.
합금 분말을 선택할 때 고려해야 할 주요 요소로는 제작성, 이방성 거동, 열처리 필요성, 표면 마감 및 적용 요건 등이 있습니다.
| 합금 | 설명 | 빌드 가능성 | 기계적 특성 | 후처리 요구 사항 |
|---|---|---|---|---|
| AlSi10Mg | 유동성이 좋은 일반적인 주조 합금 및 10% Si | 매우 좋음 | 인장 강도 330-420 MPa, 경도 75-90 HB | 열간 등방성 프레스(HIP), 열처리가 필요할 수 있습니다. |
| 스칼말로이 | AM, 스칸듐 정제 곡물용으로 설계된 Al-Mg-Sc 합금 | 우수 | 항복 강도 460MPa 이상, 연신율 8% | 우수한 빌트인 속성, 최소한의 사후 처리 |
| 6061 | 열처리 가능한 중간 높이의 Si 합금, 항공우주 등급 | 평균적으로 균열이 발생할 수 있습니다. | 인장 강도 240-290 MPa, 경도 73-88 HB | 솔루션 열 및 에이징 처리로 속성 향상 |
AlSi10Mg 는 자동차 및 산업용 애플리케이션에 적합한 중간 강도의 고밀도 부품을 생산할 수 있는 다용도 옵션입니다. HIP 및 T6 열처리를 통해 특성을 더욱 향상시킬 수 있습니다. 스칼말로이 는 미세한 미세 구조로 인해 인쇄 즉시 최고의 강도를 제공합니다. 6061 는 완전한 특성을 얻기 위해 열처리가 필요하며 컨디셔닝 후 항공우주 분야에 선호됩니다.
Al-Si 합금의 장점과 한계
알루미늄 실리콘 합금은 여러 가지 이점을 제공하지만 적층 제조에서 몇 가지 과제를 안고 있습니다:
장점
- 알루미늄보다 강도가 높지만 강철보다 밀도가 낮습니다.
- 뛰어난 유동성으로 주조 및 적층 가공에서 복잡한 형상을 구현할 수 있습니다.
- 우수한 내식성 및 용접성
- 균열 없이 쉽게 인쇄할 수 있는 AlSi10Mg와 같은 합금
- 다른 소재에 비해 잔류 응력 감소
- 대체로 양호한 치수 정확도와 표면 마감 처리
제한 사항
- 니켈 또는 티타늄 합금보다 낮은 최대 온도 성능
- 높은 열전도율로 인해 가열 제어가 어려운 경우
- 높은 반사율로 인한 일부 AM 레이저 공정의 어려움
- 높은 열팽창 계수에는 지지대가 필요합니다.
- 분말은 매우 미세하거나 산화되면 폭발할 수 있습니다.
- AM에 대해 검증된 합금 등급의 수가 제한되어 있습니다.
전반적으로 알루미늄 실리콘 파우더는 자동차, 항공우주, 산업 및 소비자용 애플리케이션 전반에 걸쳐 가볍고 열 성능이 우수한 부품을 구현하며, 인쇄 가능한 소재가 지속적으로 확장되고 있습니다.
자주 묻는 질문
| Q: 알루미늄 실리콘 합금 파우더는 어떤 용도로 사용되나요? | A: 알루미늄 실리콘 합금 분말은 적층 제조, 용접, 브레이징, 용사, 금속 사출 성형에 적용되어 자동차, 항공우주, 석유 및 가스, 소비재 산업 전반에 걸쳐 우수한 열 특성을 지닌 경량, 고강도 부품과 보호 코팅을 제작하는 데 사용됩니다. 실리콘 성분은 강도와 주조성을 부여하고 알루미늄은 연성과 내식성을 제공합니다. |
|---|---|
| Q: 알루미늄 실리콘 합금 분말은 취급해도 안전한가요? | A: 다른 미세 금속 분말과 마찬가지로 알루미늄 실리콘 분말도 분말 농도, 산소 수준, 습도 등의 특정 조건에서 분진 폭발 위험을 초래할 수 있습니다. 분말을 안전하게 취급하기 위한 적절한 보호 장비와 함께 불활성 가스 블랭킷 및 안전 환기 등의 조치를 취하면 위험을 완화하고 안전하게 분말을 작업할 수 있습니다. |
| Q: 알루미늄 실리콘 합금 파우더는 열처리가 필요한가요? | A: 6061과 같은 특정 알루미늄 실리콘 합금은 최적의 기계적 특성을 얻기 위해 용액 어닐링 및 에이징과 같은 열처리에 의존합니다. AlSi10Mg와 같은 다른 합금은 최소한의 후처리로 적절한 출력물 특성을 얻을 수 있는 반면, 스칼말로이는 열처리 없이도 고강도를 얻을 수 있도록 설계되었습니다. 특정 합금의 구성과 용도에 따라 열처리의 필요성이 결정됩니다. |
| Q: 알루미늄 실리콘 합금 분말 AM에 가장 적합한 입자 크기는 무엇인가요? | A: 금속 적층 제조의 파우더 베드 용융 방법에서 일반적인 알루미늄 실리콘 합금 분말 크기 범위는 15-100미크론입니다. 약 10미크론 이하의 미세한 입자는 가공이 어렵고 분진 위험을 초래할 수 있는 반면, 150미크론 이상의 큰 입자는 해상도, 표면 마감 및 증착물 다공성에 부정적인 영향을 미칩니다. 15~100미크론 범위 내에서 장비와 용도에 맞는 입자 크기 분포로 적층 가공을 최적화할 수 있습니다. |
| Q: 알루미늄 실리콘 합금을 3D 프린팅할 수 있나요? | A: 예, AlSi10Mg, 6061, 스칼말로이, A357을 포함한 일반적인 알루미늄 실리콘 합금은 레이저 분말 베드 용융(LPBF), 전자빔 용융(EBM), 지향성 에너지 증착(DED) 등의 주요 금속 적층 제조 방법을 사용하여 가공할 수 있습니다. 온도, 대기, 가열/냉각 속도 및 고밀도 부품에 특별히 최적화된 후처리와의 합금 호환성을 위해 파라미터가 맞춤 설정됩니다. |
| Q: 알루미늄 실리콘 합금의 경도는 얼마인가요? | A: 알루미늄 실리콘 합금의 경도는 실리콘 함량과 열처리에 따라 약 73-120 HB(브리넬 경도) 범위에서 다양합니다. 일부 일반적인 구성의 출고 시 경도 값은 AlSi10Mg의 경우 75-90 HB, A357 주조 합금의 경우 85-105 HB, 6061 합금의 경우 87-93 HB입니다. 노화 경화는 경도를 100 HB 이상으로 더욱 증가시킬 수 있습니다. 실리콘 함량이 높을수록 항복 강도와 경도가 증가합니다. |
