AlSiCuパウダー(AlSi10)
AlSi10は、10%のケイ素と残りのアルミニウムを含むアルミニウム合金粉末です。強度、低密度、熱特性、耐食性、溶接性に優れています。
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目次
AlSi10は、10%のケイ素と残りのアルミニウムを含むアルミニウム合金粉末です。強度、低密度、熱特性、耐食性、溶接性に優れています。
AlSi10粉末組成
AlSi10合金粉末の典型的な組成は以下の通りである：
| エレメント | 構成 |
|---|---|
| アルミニウム（Al） | バランス |
| ケイ素 (Si) | 9-11% |
- アルミニウムはマトリックスを形成し、低密度、延性、耐食性を提供する。
- シリコンは固溶体強化をもたらし、鋳造性を向上させる。
最適な強度と物理的特性を得るためには、アルミニウムとシリコンの比率を厳密に管理することが重要である。マグネシウム、鉄、銅、亜鉛のような他のマイナーな合金元素も、特定のグレードに含まれることがあります。
AlSi10粉末の特性
AlSi10粉末は、様々な要求の厳しい用途に適した優れた特性を兼ね備えています：
| プロパティ | 価値 |
|---|---|
| 密度 | 2.7 g/cm3 |
| 融点 | ~600°C |
| 熱伝導率 | 150-180 W/m-K |
| 電気伝導率 | 35-40% iacs |
| 熱膨張係数 | 21-23 x 10-6 /°C |
| 弾性係数 | 80-85 GPa |
| 引張強度 | 240-300 MPa |
| 伸び | 1-5% |
| 硬度 | 80-90ブリネル |
| 耐食性 | 素晴らしい |
- 低密度 - 銅合金や鋼よりも最大65%軽い。
- 高い熱伝導性 - 電子機器の熱を素早く放散できる。
- 高い強度対重量比 - 低密度のチタン合金に匹敵する強度。
- 優れた溶接性と鋳造性 - 溶融時の流動性が高く、鋳造や溶接が容易。
- 腐食や酸化に強い - 保護酸化膜は、多くの環境において腐食を防止する。
この卓越した特性プロファイルにより、AlSi10は航空、宇宙、自動車、その他の分野における軽量構造用途に適している。
AlSi10粉末の用途
AlSi10パウダーは、その軽量性、強度、熱特性により、以下の用途に最適です：
| アプリケーション | メリット |
|---|---|
| 航空宇宙部品 | 低密度と高強度を併せ持つ。 |
| 自動車部品 | 機械的性能を損なうことなく軽量化を実現。 |
| 電子ハウジング | 放熱のためのサーマルマネジメントと軽量化を両立。 |
| 医療用インプラント | 生体適合性、無毒性、耐腐食性。 |
| 熱管理 | 熱を逃がす高い熱伝導性。 |
- 軽量化のため、航空機やロケットのエンジンマウントなどに広く使用されている。
- 自動車産業では、軽量化による燃費向上のため、ピストン、トランスミッションケーシング、サスペンション部品にAlSi10が使用されている。
- 電子機器の筐体とヒートシンクは、効率的な冷却のために高い熱伝導率を活用しています。
- チタン合金に比べて密度が低く、優れた強度対重量比を示す。
- 優れた生体適合性、整形外科用器具などの医療用インプラントの耐食性を提供します。
AlSi10は、低質量と高強度が重要な要求の厳しい用途で最高の性能を発揮します。
AlSi10パウダー仕様
AlSi10粉末は、様々なサイズ、形状、純度レベルで入手可能です：
| パラメータ | オプション |
|---|---|
| 粒子径 | 5-150ミクロン |
| 粒子形状 | 球形、不規則 |
| 見かけ密度 | 最大2.7 g/cm3 |
| 流量 | 最大25秒/50g |
| 純度 | 最大99.7% |
| 合金のバリエーション | AlSi12, AlSi5 |
- 粒子が小さいと焼結性が向上し、粒子が大きいと流動性が向上する。
- 球状形態は流動性と包装密度を向上させる。不規則な粒子はコスト面でもメリットがあります。
- 見かけ密度が高いほど、複合材製造における有効荷重が増加する。
- 流量が大きいと、粉体の取り扱いや処理が容易になる。
- 高純度であるため、加工時のコンタミネーションの問題が軽減され、最終的な特性が向上する。
- 流動性と強度をバランスさせるために、5～12%のシリコンレベルが用意されている。
粉末の属性は、特定の用途要件と加工方法に基づいてカスタマイズされる。
AlSi10粉末の圧密成形法
AlSi10粉末は、以下のような技術を用いて完全密度の部品に加工することができる：
| 方法 | メリット |
|---|---|
| 積層造形 | 複雑な形状に対する優れた幾何学的自由度。 |
| 金属射出成形 | 高精度なネットシェイプが可能。 |
| プレスと焼結 | よりシンプルな形状で大量生産する場合、経済的です。 |
| 押出 | ロッドとチューブの連続生産。 |
| アイソスタティック・プレス | 完全な密度を達成し、特性を向上させる。 |
- 選択的レーザー溶融のような粉末床溶融積層造形法は、プロトタイプや少量生産に人気がある。
- 金属射出成形は、最も近い公差と優れた表面仕上げを提供します。
- プレスの後に液相焼結を行うのが一般的だが、押出成形のような二次加工が必要である。
- 押出成形は、優れた鋳造性を活かしてロッド、チューブ、プロファイルを製造する。
- 冷間および熱間等方圧加圧により空隙率が減少し、密度が増加する。
圧密技術は、微細構造、最終特性、形状能力、生産性に影響を与える。
AlSi10部品の熱処理
溶体化熱処理と人工時効は、AlSi10部品の強度を調整するために使用される：
| 熱処理 | 詳細 | 目的 |
|---|---|---|
| ソリューション化 | 530-550℃、急冷 | 可溶性相の溶解 |
| 人工老化 | 150-180℃、5-10時間 | 析出硬化 |
| アニーリング | 350℃、徐冷 | 延性の回復 |
- 固溶化熱処理は、アルミニウム母材中のシリコンなどの合金元素を溶解し、その後急冷または急冷する。
- その後の時効処理によって微細な析出が生じ、かなりの硬化が生じる。
- 焼鈍は、事前の広範な冷間加工後の延性の回復に役立つ。
溶体化とエージングの時間と温度を注意深く制御することで、特定の要件に応じて機械的特性をカスタマイズすることができる。
AlSi10粉末と代替品の比較
AlSi10と他のアルミニウム合金粉末との比較です：
| 合金 | AlSi10 | AlSi12 | Al6061 | Al7075 |
|---|---|---|---|---|
| 強さ | 高い | 最高 | ミディアム | 非常に高い |
| 溶接性 | 素晴らしい | 貧しい | グッド | 貧しい |
| 耐食性 | 素晴らしい | 素晴らしい | 素晴らしい | グッド |
| 熱伝導率 | 高い | ミディアム | ミディアム | 低い |
| 密度 | 低い | 低い | 低い | 低い |
| コスト | 低い | 高い | ミディアム | 高い |
- AlSi12は最も強度が高いが、溶接性と熱伝導性は劣る。
- 6061は、中程度の強度と良好な耐食性を持つ一般的な汎用合金である。
- 7075は非常に高い強度に優れるが、溶接性が悪く、耐食性も中程度である。
- AlSi10は最高のオールラウンドな特性を持ち、さらにコスト面でも有利である。
ほとんどの用途において、AlSi10は性能、溶接性、コストの最適なバランスを提供する。
AlSi10パウダーメーカー
広く使用されている合金として、AlSi10粉末は世界の主要サプライヤーによって製造されている：
| メーカー | 国名 |
|---|---|
| 株式会社ホエガネス | アメリカ |
| サンドビック・オスプレイ | 英国 |
| CNPCパウダー | 中国 |
| リオ・ティント・メタル・パウダーズ | カナダ |
| トーヤル・アメリカ | アメリカ |
| ECKA顆粒 | ドイツ |
評判の高いメーカーは、厳格な品質管理を行い、国際標準化団体の仕様に準拠している。また、用途に応じて粉体特性をカスタマイズしている。
AlSi10パウダー価格
高性能合金粉末であるAlSi10は、通常のアルミニウム粉末よりも割高です。主な価格は以下の通りです：
| パウダータイプ | 粒子径 | 価格（$/kg） |
|---|---|---|
| プレス用 | 150μm以下 | $12-18 |
| 焼結用 | 45-150 μm | $15-22 |
| AM用 | 15-45 μm | $22-35 |
| 高純度 | 最大10μm | $30-50 |
- AMと焼結のためのより細かいフラクションは、より粗いプレスグレードよりもコストがかかる。
- 100kg未満の少量注文の場合、価格は高くなる。
- 酸素、窒素の少ない高純度グレードは50%以上高価である。
- シリコンの含有量をAlSi5に減らすと、15%程度コストが下がる。
ボリュームディスカウント、長期契約、よりシンプルな粒子仕様により、コストを下げることができる。
AlSi10 粉末に関する安全衛生上の注意事項
他の金属粉末と同様に、AlSi10粉末も安全な取り扱いが必要である：
| ハザード | 注意事項 | 有形固定資産 |
|---|---|---|
| 皮膚/眼への接触 | 直接の接触を避ける。触れた場合は洗い流すこと。 | 手袋、ゴーグル |
| 吸入 | 粉塵の吸入を避けること。換気を確保すること. | レスピレーター |
| 摂取 | 手から口への感染を避ける。手を洗う。 | – |
| 火災 | 砂を使う。水は使わない。 | 保護具 |
- 粉末を取り扱う際は、手袋、ゴーグル、マスクを着用すること。
- 皮膚との接触を避けること。暴露後は洗うこと。
- 火花、炎を避け、涼しく乾燥した場所に保管すること。
- 適切な換気と集塵を行う。
- 完全なガイドラインについては、SDSおよび地域の規制を参照してください。
適切な予防措置とPPEがあれば、AlSi10粉末は保管中、加工中、作業中も安全に取り扱うことができる。
AlSi10粉末の検査と試験
品質要求が満たされていることを確認するために、AlSi10 粉末は検査されなければならない：
| パラメータ | 方法 | 仕様 |
|---|---|---|
| 化学組成 | OES、蛍光X線分析、湿式化学 | Al、Si、Mg含有量への適合性 |
| 粒度分布 | レーザー回折、ふるい分け | D10、D50、D90の範囲内 |
| 粉末形態 | SEMイメージング | 球状で流動性がある |
| 見かけ密度 | ホール流量計テスト | 最低指定密度 |
| 流量 | ホール流量計テスト | 最大流量秒 |
| 不純物レベル | ICPまたはLECO分析 | 低酸素、含水率 |
ASTM規格に準拠した定期的な試験により、重要な用途に適した一貫性と高品質の粉末を保証します。
よくあるご質問
Q.AlSi10合金は何に使われるのですか？
A.AlSi10は、エンジンマウント、ピストン、ハウジング、ヒートシンクなど、軽量かつ高強度が要求される航空宇宙、自動車、エレクトロニクス分野で広く使用されている。
Q.AlSi10は熱処理が必要ですか？
A.はい、溶体化熱処理と時効処理は、ケイ素のような合金元素を析出させることで、引張強さを著しく向上させることができます。
Q.AlSi10粉末はどのような方法で固めることができますか？
A.AlSi10粉末は、積層造形、金属射出成形、押出成形、粉末コンパクト鍛造を使用して、完全な密度まで強化することができる。
Q.AlSi10は溶接できますか？
A.はい、AlSi10はシリコン合金の添加により溶融状態での流動性が向上するため、溶接性に優れています。そのため、溶融溶接が容易です。
Q.AlSi10粉末は安全ですか？
A.他の金属微粉末と同様、AlSi10 粉末の保管、取り扱い、加工に際しては、健康および安全上のリスクを最小限に抑えるため、標準的な安全予防措置を講じる必要がある。
