AlSi12-Pulver

AlSi12-Pulver ist ein feinkörniges Aluminium-Silizium-Legierungspulver, das häufig in additiven Fertigungsverfahren verwendet wird. Es wird durch Zerstäubung hergestellt, bei der die Legierung geschmolzen und schnell abgekühlt wird, um kleine Pulverpartikel zu bilden. Das resultierende Pulver weist eine hervorragende Fließfähigkeit auf und kann problemlos mit verschiedenen additiven Fertigungstechniken wie selektivem Laserschmelzen (SLM) und Elektronenstrahlschmelzen (EBM) verarbeitet werden.

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Übersicht über AlSi12-Pulver

AlSi12 oder A413 ist eine Aluminiumgusslegierung mit relativ hohem Siliziumanteil. Der Zusatz von 12 % Silizium führt zu einer guten Verschleißfestigkeit, einem niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten und einer hohen Wärmeleitfähigkeit.

Zu den wichtigsten Eigenschaften von AlSi12-Pulver gehören:

    • Gute Festigkeit und Härte
    • Hervorragende Verschleißfestigkeit
  • Gute Dimensionsstabilität
  • Hohe Wärmeleitfähigkeit
  • Gute Bearbeitbarkeit und Polierbarkeit
  • Niedriges spezifisches Gewicht
  • Erhältlich in verschiedenen Partikelgrößenverteilungen

AlSi12 wird zur Herstellung von Zylinderlaufbuchsen, Kolbenringen, Kipphebeln, Pleueln und Teilen verwendet, die Hitze- und Verschleißfestigkeit erfordern. Der pulvermetallurgische Ansatz ermöglicht komplexe Geometrien.

Zusammensetzung von AlSi12-Pulver

Die typische Zusammensetzung von AlSi12-Pulver ist:

Element Gewicht %
Aluminium (Al) Gleichgewicht
Silizium (Si) 11-13 %
Kupfer (Cu) <1 %
Magnesium (Mg) <1 %
Eisen (Fe) <1 %
Mangan (Mn) <1 %
Zink (Zn) <1 %
Nickel (Ni) <0,5 %

 

Aluminium stellt die Matrix dar, während Silizium das Hauptlegierungselement ist. Spuren anderer Elemente können vorhanden sein. Der hohe Siliziumanteil führt zu den besonderen Eigenschaften dieser Legierung.

Eigenschaften von AlSi12-Pulver

AlSi12-Pulver besitzt folgende Eigenschaften:

Eigentum Wert
Dichte 2,7 g/cm³
Schmelzpunkt 560°C
Wärmeleitfähigkeit 150-180 W/mK
Elektrischer widerstand 4-6 μΩ.cm
Elastizitätsmodul 80-90 GPa
Poissonzahl 0,33
Zugfestigkeit 240-300 MPa
Druckfestigkeit 600-650 MPa
Verlängerung 3-5 %
Härte 80-90 Brinell

 

Die Siliziumzusätze führen zu einer höheren Festigkeit, Härte, Verschleißfestigkeit und Wärmeleitfähigkeit im Vergleich zu unlegiertem Aluminium. Das Material behält eine gute Duktilität und Bearbeitbarkeit.

Produktionsmethode für AlSi12-Pulver

AlSi12-Pulver wird hergestellt von:

  • Gaszerstäubung – Hochdruck-Inertgasstrahlen zerstäuben geschmolzene AlSi12-Legierung, um kugelförmige Pulver zu bilden. Dadurch entsteht ein Pulver mit glatter Morphologie und enger Größenverteilung, das für AM geeignet ist.
  • Wasserzerstäubung – Wasserstrahlen mit hoher Geschwindigkeit treffen auf den geschmolzenen Metallstrom und erzeugen feine, unregelmäßige AlSi12-Partikel. Geringere Kosten, aber höhere Sauerstoffaufnahme.
  • Mechanisches Mahlen – Kugelmahlen von Aluminium- und Siliziumpulvern mit anschließendem Mischen, Verdichten und Sintern. Führt zu einer breiten Größenverteilung.

Die Gaszerstäubung wird bevorzugt, wenn kugelförmiges Pulver mit kontrollierten Eigenschaften erforderlich ist, beispielsweise für die additive Fertigung oder MIM. Die mechanische Fräsroute ist kostengünstiger.

Anwendungen von AlSi12-Pulver

Zu den Hauptanwendungen von AlSi12-Legierungspulver gehören:

  • Additive Fertigung – Wird zur Herstellung komplexer Metallteile durch selektives Laserschmelzen, direktes Lasersintern von Metallen, Binder-Jetting usw. verwendet.
  • Pulvermetallurgie – Verdichten und Sintern zur Herstellung von Hochleistungsteilen wie Kolbenringen, Pumpenkomponenten und Kipphebeln.
  • Metallspritzguss – Produziert komplizierte Komponenten mit hervorragenden Eigenschaften und Oberflächengüte.
  • Verschleißfeste Beschichtungen – werden durch thermische Spritzverfahren auf Zylinderbohrungen, Kolbenmäntel und Motorblöcke aufgetragen.
  • Hartlötfüller – Zum Verbinden von Aluminium- und Stahlkomponenten in Automobil-, Luft- und Raumfahrtanwendungen.
  • Reibungsmaterialien – Hoher Siliziumgehalt verbessert die Reibungsleistung. Wird in Bremsbelägen und Kupplungsscheiben verwendet.
  • Gießen – Wird Aluminiumschmelzen zugesetzt, um die Gießbarkeit und Verschleißfestigkeit zu verbessern.

Spezifikationen von AlSi12-Pulver

AlSi12-Pulver ist in verschiedenen Größenbereichen, Qualitäten und Reinheitsgraden erhältlich:

  • Partikelgröße: Von 10 bis 150 Mikrometer für AM, unter 45 Mikrometer für MIM-Rohstoff.
  • Morphologie: Kugelförmige, unregelmäßige und gemischte Formen. Die Kugelform verbessert den Durchfluss und die Packung.
  • Reinheit: Von kommerziellen bis hin zu hochreinen Qualitäten basierend auf Elementaranalyse.
  • Sauerstoffgehalt: Die Werte reichen von 300 bis 1000 ppm für Gaszerstäubung, höher für Wasserzerstäubung.
  • Sorten: Angepasste Zusammensetzung und Pulvereigenschaften je nach Anwendung.
  • Oberfläche: Bei nanoskaligen Pulvern beträgt die Oberfläche bis zu 10 m2/g.

Globale AlSi12-Pulverlieferanten

Einige der weltweit wichtigsten Anbieter von AlSi12-Pulver sind:

  • Alpoco (Großbritannien)
  • AMC Powders (Deutschland)
  • Makin Metal Powders (UK)
  • Belmont Metals (USA)
  • CNPC-Pulver (China)
  • SCM Metal Products (USA)
  • Hoganas (Schweden)

Diese Unternehmen bieten verschiedene Partikelgrößenverteilungen, Pulvermorphologien und maßgeschneiderte AlSi12-Pulverqualitäten an, die auf die additive Fertigung, thermisches Spritzen, MIM und andere Anwendungen zugeschnitten sind.

Preise für AlSi12-Pulver

Die Preise für AlSi12-Pulver hängen ab von:

  • Reinheitsgrade
  • Partikelform- und Größenbereich
  • Bestellmenge
  • Zusätzliche Pulververarbeitung
  • Lieferant und Standort
Grad Preisklasse
Kommerziell 5-15 $ pro kg
Hohe Reinheit 15-25 $ pro kg
Ultrafein 25-50 $ pro kg
Sonderklasse 50-100 $ pro kg

 

Im Allgemeinen sind die Kosten für sphärisches gaszerstäubtes Pulver mit kontrollierter Partikelgrößenverteilung und hoher Reinheit für AM und MIM deutlich höher als für kommerzielle Qualitäten.

Handhabung und Lagerung von AlSi12-Pulver

AlSi12-Pulver sollte sorgfältig gelagert und gehandhabt werden, um Folgendes zu vermeiden:

  • Kontakt mit Feuchtigkeit – führt zu Oxidation. In verschlossenen Behältern mit Trockenmittelbeuteln aufbewahren.
  • Agglomeration – verhindert das Fließen. Lagern Sie das Pulver kühl und trocken und erwägen Sie die Zugabe von Fließmitteln.
  • Brandgefahr – wegen der Entflammbarkeit fein verteilter Metalle nicht in der Nähe von Zündquellen lagern.
  • Einatmen – Tragen Sie Masken, um das Einatmen feiner Pulver während der Handhabung zu verhindern.
  • Die Vorsichtsmaßnahmen des Lieferanten im Sicherheitsdatenblatt sollten befolgt werden.

Beim Umgang mit reaktiven Aluminiumpulvern werden geeignete Inertgas-Handschuhbox-Techniken empfohlen.

Test- und Charakterisierungsmethoden

Zu den wichtigsten Testmethoden für AlSi12-Pulver gehören:

  • Chemische Analyse – ICP- und RFA-Techniken bestimmen Zusammensetzung und Reinheitsgrad.
  • Partikelgrößenanalyse – durchgeführt gemäß ASTM B822 mittels Laserbeugung.
  • Morphologie – Rasterelektronenmikroskopie enthüllt Form und Oberflächenstruktur.
  • Pulverdurchfluss – gemessen mit Hall-Durchflussmesser gemäß ASTM B213-Standard.
  • Dichte – Gemessen durch Gaspyknometrie oder scheinbare Dichtemethode.
  • Mikrostruktur – Röntgenbeugungsanalyse für vorhandene Phasen.

Durch gründliche Tests und Inspektionen wird sichergestellt, dass AlSi12-Pulver die Anwendungsanforderungen erfüllt.

Vergleich von AlSi12- und AlSi10Mg-Pulvern

AlSi12 und AlSi10Mg sind zwei verglichene Aluminiumlegierungspulver:

Parameter AlSi12-Pulver AlSi10Mg-Pulver
Legierungstyp Gusslegierung Knetlegierung
Si zufrieden 11-13 % 9–11 %
Mg-Gehalt <1 % 0,2–0,5 %
Stärke Höher Untere
Verschleißfestigkeit Exzellent Gut
Korrosionsbeständigkeit Mäßig Exzellent
Bearbeitbarkeit Sehr gut Mäßig
Anwendungen Verschleißteile, Thermomanagement Luft- und Raumfahrt, Marineteile
Kosten Untere Höher

 

AlSi12 bietet die beste Kombination aus Verschleißeigenschaften, Bearbeitbarkeit und niedrigen Kosten, während AlSi10Mg eine höhere Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit bietet, die für kritische Strukturteile erforderlich ist.

Häufig gestellte Fragen zu AlSi12-Pulver

Q: Wie wird AlSi12-Pulver hergestellt?

A: AlSi12-Pulver wird kommerziell durch Gaszerstäubung und Wasserzerstäubung der geschmolzenen Legierung hergestellt. Zur Herstellung dieses Pulvers wird auch mechanisches Mahlen eingesetzt.

Q: Wofür wird AlSi12-Pulver verwendet?

A: AlSi12 findet Verwendung in der additiven Fertigung, der pulvermetallurgischen Teileproduktion, thermischen Spritzbeschichtungen, dem Metallspritzguss und anderen Anwendungen, die eine leichte Legierung mit guten Verschleißeigenschaften und Bearbeitbarkeit erfordern.

Q: Was ist die typische Partikelgröße für AlSi12-Pulver in AM?

A: Für die meisten Binder-Jet- und Pulverbett-Fusion-AM-Prozesse liegt der ideale Partikelgrößenbereich für AlSi12-Pulver bei 20–65 Mikrometern mit guten Pulverfließeigenschaften.

Q: Erfordert AlSi12-Pulver besondere Vorsichtsmaßnahmen bei der Handhabung?

A: Ja, es wird empfohlen, Aluminiumpulver unter inerten Bedingungen zu handhaben und die Ansammlung von Feinpulver zu vermeiden, um die Brand- und Explosionsgefahr zu minimieren. Es sollten ausreichende Belüftung und PSA verwendet werden.

Q: Wo kann ich AlSi12-Pulver zur Herstellung verschleißfester Beschichtungen kaufen?

A: Spezielle AlSi12-Sorten, die für thermische Spritzbeschichtungen geeignet sind, können von führenden Lieferanten wie Makin Metal Powders, Alpoco, Belmont Metals und Hoganas erworben werden.

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