AlSi10Mg-Pulver

AlSi10Mg-Pulver ist ein Verbundwerkstoff aus Aluminium (Al), Silizium (Si) und Magnesium (Mg). Es ist speziell für den Einsatz in additiven Fertigungsverfahren konzipiert, wo es als Ausgangsmaterial für 3D-Drucker verwendet wird. Das Pulver hat eine feine Partikelgröße und ist so abgestimmt, dass eine optimale Fließfähigkeit und Kompatibilität mit verschiedenen additiven Fertigungssystemen gewährleistet ist.

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Übersicht über AlSi10Mg-Pulver

AlSi10Mg oder A356 ist eine gängige Aluminium-Knet- und Gusslegierung. Der Zusatz von Silizium und Magnesium führt zu guter Festigkeit, Gießbarkeit, Schweißbarkeit und Korrosionsbeständigkeit bei gleichzeitiger Beibehaltung des Leichtgewichts.

Zu den wichtigsten Eigenschaften von AlSi10Mg-Pulver gehören:

  • Hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht
  • Hervorragende Fließfähigkeit und Gießbarkeit
  • Gute Schweißbarkeit und Bearbeitbarkeit
  • Ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit
  • Niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient
  • Mit AM können komplexe Geometrien erstellt werden
  • Kostengünstig im Vergleich zu anderen Aluminiumlegierungen

AlSi10Mg-Pulver ist ideal für Luft- und Raumfahrt-, Automobil- und Hochleistungskomponenten, die geringes Gewicht und Festigkeit erfordern.

Chemische Zusammensetzung von AlSi10Mg-Pulver

Die typische chemische Zusammensetzung von AlSi10Mg-Pulver ist:

Element Gewicht %
Aluminium (Al) Gleichgewicht
Silizium (Si) 9–11 %
Magnesium (Mg) 0,2–0,5 %
Eisen (Fe) 0,15–0,5 %
Mangan (Mn) 0,1 % max
Kupfer (Cu) 0,1 % max
Zink (Zn) 0,1 % max
Titan (Ti) 0,2 % max

 

Der hohe Siliziumgehalt verbessert die Gießbarkeit und Korrosionsbeständigkeit. Der Zusatz von Magnesium erhöht die Festigkeit. Auch Spurenelemente wie Eisen, Mangan und Titan haben geringe Auswirkungen auf die Legierungseigenschaften.

Eigenschaften von AlSi10Mg-Pulver

AlSi10Mg-Pulver besitzt folgende Eigenschaften:

Eigentum Wert
Dichte 2,68 g/cm3
Schmelzpunkt ~600°C
Wärmeleitfähigkeit 150-180 W/mK
Elektrischer widerstand 3-5 μΩ.cm
Elastizitätsmodul 70–80 GPa
Poissonzahl 0,33
Zugfestigkeit 290 MPa
Streckgrenze 170 MPa
Verlängerung 8-10 %
Härte 85-100 Brinell

 

Der hohe Siliziumanteil erhöht die Zugfestigkeit bei gleichzeitig guter Duktilität und Zähigkeit. Die Legierung bietet die optimale Kombination aus Festigkeit, Schweißbarkeit und Korrosionsbeständigkeit.

Herstellungsverfahren für AlSi10Mg-Pulver

Zu den kommerziellen Produktionsmethoden für AlSi10Mg-Pulver gehören:

  • Gaszerstäubung – Hochdruck-Inertgas bricht den geschmolzenen Legierungsstrom in feine kugelförmige Pulver mit glatter Oberfläche und kontrollierter Größenverteilung auf.
  • Wasserzerstäubung – Ein Wasserstrahl mit hoher Geschwindigkeit trifft auf das geschmolzene Metall und erzeugt feine, unregelmäßige Pulver. Kostengünstig, aber höherer Sauerstoffgehalt.
  • Mechanisches Legieren – Kugelmahlen einer Mischung aus Aluminium- und Siliziumpulvern, gefolgt von Sintern/Extrudieren. Führt zu einer breiten Partikelgrößenverteilung.

Die Gaszerstäubung mit einer schützenden Inertatmosphäre sorgt für die besten Pulvereigenschaften, die für AM, MIM und andere Anwendungen geeignet sind.

Anwendungen von AlSi10Mg-Pulver

Die Hauptanwendungen von AlSi10Mg-Pulver sind:

  • Additive Fertigung – Selektives Laserschmelzen, direktes Lasersintern von Metallen, Binder-Jetting zur Herstellung komplexer Bauteile.
  • Pulvermetallurgie – Press- und Sinterverfahren zur Herstellung von Hochleistungs-Automobilteilen wie Pleueln.
  • Metallspritzguss – Zur Herstellung komplizierter Komponenten mit engen Toleranzen und guter Oberflächengüte.
  • Aluminiumgussteile – AlSi10Mg-Pulver wird als Entgasungsmittel zur Verbesserung der Schmelzqualität verwendet.
  • Thermisches Spritzen – Drahtlichtbogenspritzen und Flammenspritzen zum Auftragen von Schutzschichten.
  • Schweißzusatz – Zum Verbinden von Aluminiumlegierungsteilen, die Schweißbarkeit erfordern.
  • Pyrotechnik – Wird zu pyrotechnischen Zusammensetzungen hinzugefügt, um Brennstoff und Oxidationsmittel bereitzustellen.

Spezifikationen von AlSi10Mg-Pulver

AlSi10Mg-Pulver ist in verschiedenen Größenbereichen, Qualitäten und Reinheitsgraden erhältlich:

  • Partikelgröße: Von 10–45 Mikrometer für AM-Methoden, bis zu 120 Mikrometer für thermisches Spritzen.
  • Morphologie: Sphärische, körnige und unregelmäßige Partikelformen. Glattes, kugelförmiges Pulver fließt besser.
  • Reinheit: Von kommerzieller Reinheit bis hin zu hoher Reinheit (99,9 %), basierend auf chemischer Analyse.
  • Sauerstoffgehalt: Die Werte liegen je nach Produktionsmethode zwischen 500 und 1500 ppm.
  • Fließfähigkeit: Pulver, maßgeschneidert für hervorragende Fließraten von ≥25 s/50 g.
  • Qualitäten: Kundenspezifische Legierungen und Pulvereigenschaften werden angeboten.

Globale Lieferanten von AlSi10Mg-Pulver

Einige der wichtigsten Lieferanten weltweit sind:

  • LPW-Technologie (Großbritannien)
  • Valimet Inc. (USA)
  • Mitsui Mining & Smelting (Japan)
  • CNPC-Pulver (China)
  • AMC Powders (Deutschland)
  • PyroGenesis (Kanada)
  • Sandvik Osprey (Großbritannien)

Diese Unternehmen produzieren AlSi10Mg durch Gaszerstäubung, Wasserzerstäubung und mechanisches Legieren, das für verschiedene Anwendungen geeignet ist.

Preise für AlSi10Mg-Pulver

Die Preise für AlSi10Mg-Pulver hängen von folgenden Faktoren ab:

  • Reinheitsgrade
  • Pulvergröße und Morphologie
  • Produktionsmethode
  • Auftragsvolumen
  • Zusätzliche Verarbeitung
  • Hersteller und Standort
Grad Preisklasse
Kommerziell 8-20 $ pro kg
Hohe Reinheit 20-40 $ pro kg
Ultrafein 40-80 $ pro kg
Sonderklasse 80-150 $ pro kg

 

Im Allgemeinen kosten gaszerstäubte Pulver mit kontrollierter Partikelgrößenverteilung viel mehr als einfache handelsübliche Qualitäten.

Lagerung und Handhabung von AlSi10Mg-Pulver

AlSi10Mg-Pulver sollte ordnungsgemäß gehandhabt und gelagert werden, um Folgendes zu vermeiden:

  • Feuchtigkeitskontakt führt zu Oxidation
  • Brandgefahr durch Staubansammlung
  • Das Einatmen von feinem Pulver kann zu gesundheitlichen Problemen führen
  • Die vom Hersteller bereitgestellten Sicherheitsvorkehrungen sollten befolgt werden

Es wird empfohlen, die Behälter unter Inertgasdecken abzudichten und ordnungsgemäß zu erden und zu belüften.

Test- und Charakterisierungsmethoden

Zu den wichtigsten Testmethoden für AlSi10Mg-Pulver gehören:

  • Chemische Analyse mittels optischer Emissions- oder Röntgenfluoreszenzspektroskopie
  • Partikelgrößenverteilung gemäß ASTM B822-Standard
  • Morphologieanalyse mittels REM
  • Durchflussmessung mittels Hall-Durchflussmesser nach ASTM B213
  • Dichtebestimmung mittels Gaspyknometrie
  • Prüfung des Verunreinigungsgrads mittels ICP-MS
  • Mikrostrukturuntersuchung mittels Röntgenbeugung

Durch gründliche Tests wird sichergestellt, dass das Pulver die Anwendungsanforderungen erfüllt.

Vergleich zwischen AlSi10Mg- und AlSi12-Pulvern

AlSi10Mg und AlSi12 sind zwei verglichene Aluminiumlegierungspulver:

Parameter AlSi10Mg AlSi12
Legierungstyp Knetlegierung Gusslegierung
Siliziumgehalt 9–11 % 11-13 %
Stärke Untere Höher
Korrosionsbeständigkeit Exzellent Mäßig
Schweißbarkeit Exzellent Gerecht
Kosten Höher Untere
Anwendungen Luft- und Raumfahrt, Marine Verschleißteile, Thermomanagement

 

AlSi10Mg bietet eine bessere strukturelle Integrität, während AlSi12 optimale Verschleißeigenschaften bei geringeren Kosten bietet.

Häufig gestellte Fragen zu AlSi10Mg-Pulver

F: Wie wird AlSi10Mg-Pulver hergestellt?

A: AlSi10Mg-Pulver wird kommerziell durch Gaszerstäubung, Wasserzerstäubung oder mechanisches Legieren mit anschließendem Sinterprozess hergestellt. Die Gaszerstäubung bietet die besten Pulvereigenschaften.

F: Was sind die Hauptanwendungen von AlSi10Mg-Pulver?

A: AlSi10Mg findet Verwendung in der additiven Fertigung, beim Aluminiumdruckguss, bei der Herstellung pulvermetallurgischer Teile, beim thermischen Spritzen und in anderen Bereichen, in denen eine leichte Legierung mit guter Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit erforderlich ist.

F: Was ist die typische AlSi10Mg-Pulvergröße, die in der Metall-AM verwendet wird?

A: Für Binder-Jetting- und Powder-Bed-Fusion-AM-Verfahren liegt der übliche Partikelgrößenbereich bei 20–63 Mikrometern bei gutem Pulverfluss und guter Packungsdichte.

F: Erfordert AlSi10Mg-Pulver besondere Vorsichtsmaßnahmen bei der Handhabung?

A: Ja, es wird empfohlen, Aluminiumpulver unter einer inerten Atmosphäre mit Belüftung, Erdung und persönlicher Schutzausrüstung zu handhaben, um Brand- und Explosionsgefahren vorzubeugen.

F: Wo kann ich hochreines, gaszerstäubtes AlSi10Mg-Pulver kaufen, das für MIM geeignet ist?

A: Führende Lieferanten wie Valimet, LPW Technology und Sandvik Osprey bieten hochreines kugelförmiges AlSi10Mg-Pulver an, das speziell für Metallspritzgussanwendungen geeignet ist.

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