Reines Aluminiumpulver

Unter reinem Aluminiumpulver versteht man Aluminiumpulver, das ausschließlich aus Aluminium ohne Zusatz anderer Legierungselemente hergestellt wird. Es weist eine geringe Dichte, hohe thermische und elektrische Leitfähigkeit, Duktilität, ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und Reflexionsvermögen auf.

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Übersicht über reines Aluminiumpulver

Unter reinem Aluminiumpulver versteht man Aluminiumpulver, das ausschließlich aus Aluminium ohne Zusatz anderer Legierungselemente hergestellt wird. Es weist eine geringe Dichte, hohe thermische und elektrische Leitfähigkeit, Duktilität, ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und Reflexionsvermögen auf.

Zu den Hauptmerkmalen von reinem Aluminiumpulver gehören:

  • Unlegiertes Aluminium mit einer Reinheit von über 99 %
  • Hochreaktiv mit hoher Affinität zu Sauerstoff
  • Niedriger Schmelzpunkt und ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit
  • Leichtgewicht mit einer Dichte von etwa 2,7 g/cm³
  • Weich und duktil für Verformungsbearbeitung
  • Erhältlich in verschiedenen Partikelgrößen und Morphologien

Reines Aluminiumpulver wird für Schutzbeschichtungen, pyrotechnische Zusammensetzungen, Kraftstoffzusätze, 3D-Druck und andere Anwendungen verwendet, die Eigenschaften von reinem Aluminium erfordern.

Dieser Artikel bietet einen umfassenden Überblick über Eigenschaften, Produktionsmethoden, Anwendungen, Spezifikationen und andere Details von reinem Aluminiumpulver.

Zusammensetzung aus reinem Aluminiumpulver

Reinaluminiumpulver hat folgende typische Zusammensetzung:

Element Gewicht %
Aluminium (Al) 99 %+
Eisen (Fe) 0,35 % max
Silizium (Si) 0,10 % max
Kupfer (Cu) 0,05 % max
Zink (Zn) 0,07 % max
Mangan (Mn) 0,03 % max
Magnesium (Mg) 0,03 % max
Chrom (Cr) 0,03 % max
Andere (jeweils) 0,03 % max
Sonstiges (insgesamt) 0,10 % max

 

Das Pulver ist unlegiertes Aluminium mit einem Aluminiumgehalt von mindestens 99 % ohne Zusätze anderer Legierungselemente. Es werden Höchstgrenzen für häufig vorkommende Verunreinigungselemente angegeben.

Eigenschaften von reinem Aluminiumpulver

Reines Aluminiumpulver weist folgende Eigenschaften auQ:

Eigentum Wert
Dichte 2,70 g/cm3
Schmelzpunkt 660°C
Wärmeleitfähigkeit 237 W/mK
Elektrischer widerstand 2,65 Mikroohm-cm
Elastizitätsmodul 70 GPa
Poissonzahl 0,33
Zugfestigkeit 90-115 MPa
Verlängerung 8-25 %
Mohs-Härte 2,75
Oxidationsbeständigkeit Arm

 

Die geringe Dichte und Weichheit von Aluminiumpulver erleichtern die Handhabung und Verarbeitung für verschiedene Anwendungen. Es verfügt über eine hervorragende thermische und elektrische Leitfähigkeit. Die Oxidationsbeständigkeit ist gering und Pulver müssen während der Lagerung und Verwendung vor Oxidation geschützt werden.

Produktionsmethoden für reines Aluminiumpulver

Zur Herstellung von reinem Aluminiumpulver kommen verschiedene Produktionsverfahren zum Einsatz:

  • Zerstäubung – Geschmolzenes Aluminium wird mithilfe von Gas- oder Wasserstrahlen in Tröpfchen zerbrochen, die zu Pulver erstarren. Gaszerstäubtes Pulver hat eine sphärische Morphologie.
  • Elektrolyse – Aluminium wird in Pulverform aus einem Aluminiumoxid-Elektrolyten abgeschieden. Das Pulver ist schwammig und unregelmäßig geformt.
  • Mahlen – Beim Kugelmahlen von Aluminiumflocken entstehen Flockenpulver unterschiedlicher Größe und Morphologie.
  • Chemische Methoden – Durch Reaktionen von Aluminiumverbindungen entstehen feine Aluminiumpulver von hoher Reinheit.

Die Zerstäubung ist die gebräuchlichste Methode, während für ultrafeine oder nanoskalige Aluminiumpulver spezielle Techniken zum Einsatz kommen. Die Pulvereigenschaften können durch Prozessparameter gesteuert werden.

Anwendungen von reinem Aluminiumpulver

Reinaluminiumpulver wird in folgenden Anwendungen eingesetzt:

  • Schutzbeschichtungen – Thermische Spritzbeschichtungen zum Korrosionsschutz von Stahloberflächen.
  • Pyrotechnik – Pulverbrennstoff für pyrotechnische Zusammensetzungen aufgrund der hohen Entflammbarkeit.
  • Treibstoffzusatz – Wird Feststoffraketentreibstoffen und Sprengstoffen zugesetzt, um die energetischen Eigenschaften zu verbessern.
  • 3D-Druck – Wird in additiven Fertigungsverfahren des selektiven Lasersinterns und des direkten Metalllasersinterns (DMLS) verwendet.
  • Drucktinten – werden in leitfähigen Tinten zum Drucken von Schaltkreisen, RFID-Tags und anderen elektronischen Geräten verwendet.
  • Pigmente – Flocken- und Zerstäubungspulver für Farben, Kunststoffe, Gummi und andere Beschichtungen.
  • Elektronik – Bonddrähte, Kontakte und Schaltkreise aus reinem Aluminium, die Leitfähigkeit erfordern.

Schweißen – Wird als Aluminiumpulver-Füllmaterial zum Schweißen von Bauteilen und zur Reparatur verwendet.

Spezifikationen von reinem Aluminiumpulver

Reinaluminiumpulver ist in verschiedenen Spezifikationen erhältlich:

Partikelgröße: Je nach Anwendung zwischen 5 und 150 Mikrometer. Feiner zerstäubtes Pulver für AM, gröbere Qualität für Beschichtungen.

Reinheit: Von 99 % bis 99,9 % Reinheit basierend auf den Verunreinigungsgrenzwerten für Eisen, Silizium und andere Elemente.

Morphologie: Sphärische, unregelmäßige und flockenartige Partikelformen. Kugelförmiges Pulver hat eine bessere Fließfähigkeit.

Beschichtung: Es werden teilweise sauerstoffpassivierte, unbeschichtete und ölbeschichtete Reinaluminiumpulver angeboten.

Qualitäten: Kommerziell reine, sehr hochreine und technische Qualitäten, die Standards wie ASTM B209 entsprechen.

Oberfläche: Pulver kann von ultrafeiner Nanoskala (bis zu 20 m2/g) bis hin zu groben Qualitäten maßgeschneidert werden.

Globale Lieferanten von reinem Aluminiumpulver

Zu den weltweit größten Anbietern von reinem Aluminiumpulver gehören:

Unternehmen Land
Alfa Aesar Vereinigte Staaten
Valimet Inc. Vereinigte Staaten
Herstellung von Metallpulvern Großbritannien
ECKA-Granulat Deutschland
Toyal America Inc. Vereinigte Staaten
Ampal Inc. Vereinigte Staaten
Henan Yuanyang Pulvertechnologie China

 

Diese Unternehmen produzieren reines Aluminiumpulver in verschiedenen Partikelgrößenbereichen durch Gaszerstäubung, Mahlen und verschiedene Produktionsmethoden.

Preise für reines Aluminiumpulver

Der Preis für reines Aluminiumpulver hängt ab von:

  • Reinheit – Pulver mit höherer Reinheit (99,9 %) ist teurer als Pulver mit geringerer Reinheit (99–99,5 %).
  • Partikelgröße – Feineres Aluminiumpulver ist teurer
  • Morphologie – Kugelförmiges und glattes Pulver kostet mehr
  • Beschichtung – Unbeschichtetes Aluminiumpulver ist kostengünstiger
  • Menge – Großmengen über 1 Tonne erhalten ermäßigte Preise
  • Lieferant – Große Unternehmen haben eine höhere Produktionsleistung, was die Kosten senkt
  • Geografie – Die Preise in China sind im Vergleich zu Europa und den USA wettbewerbsfähig

Für kleine Mengen kann reines Aluminiumpulver zwischen 50 und 100 $ pro kg kosten, während Großbestellungen unter 10 $/kg kosten können.

Gesundheit und Sicherheit beim Umgang mit Aluminiumpulver

Reines Aluminiumpulver birgt einige Gesundheits- und Sicherheitsrisiken:

  • Feines Aluminiumpulver ist in der Luft leicht entzündlich und explosiv. Die Gefahr einer Staubexplosion muss gemindert werden.
  • Oxidation ist ein Risiko, das zu Materialverlust führt. Eine Lagerung in inerter Atmosphäre wird empfohlen.
  • Aluminiumpulver sollte nicht erhitzt oder in der Nähe von Funken oder Zündquellen verwendet werden.
  • Bei Haut- oder Augenkontakt kann es zu Reizungen kommen. Persönliche Schutzausrüstung verwenden.
  • Das Einatmen feiner Aluminiumpulver kann Atemprobleme verursachen. Geeignete Belüftung und Atemschutz verwenden.
  • Die Verschwendung und Entsorgung von Aluminiumpulver muss sorgfältig gehandhabt werden, um eine Kontamination zu vermeiden.

Inspektion und Prüfung von Aluminiumpulver

Um Qualitätsstandards sicherzustellen, wird reines Aluminiumpulver getestet auQ:

  • Chemische Zusammensetzung – Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma und optische Emissionsspektroskopie zur Überprüfung der Zusammensetzung und Reinheit.
  • Partikelgröße – Laserbeugungsanalyse, Siebprüfung gemäß ASTM B214-Standard zur Messung der Partikelgrößenverteilung.
  • Morphologie – Rasterelektronenmikroskopie zur Untersuchung der Form und Oberflächenstruktur von Pulverpartikeln.
  • Durchflussrate – Bestimmt gemäß ASTM B213 unter Verwendung eines Hall-Durchflussmesser-Trichters. Kugelförmiges Pulver weist eine ausgezeichnete Fließfähigkeit auf.
  • Scheinbare Dichte – gemessen mittels gravimetrischer Analyse oder Scott-Volumeter gemäß ASTM B212.
  • Spezifische Oberfläche – BET-Gasabsorptionsmethode zur Messung der Oberfläche pro Masseneinheit, insbesondere für nanoskalige Pulver.

Routinetests gewährleisten eine gleichbleibende Qualität und Leistung des Aluminiumpulvers.

Vergleich von zerstäubtem und gesintertem Aluminiumpulver

Zerstäubte und gesinterte Aluminiumpulver unterscheiden sich in Herstellungsverfahren und Eigenschaften:

Parameter Zerstäubtes Al-Pulver Gesintertes Al-Pulver
Produktionsmethode Gas- oder Wasserzerstäubung von geschmolzenem Aluminium Verdichten und Sintern von Aluminiumpulver
Partikelmorphologie Kugelförmig Unregelmäßig, porös
Partikelgröße 5 bis 150 Mikrometer Unter 5 Mikrometer
Fließfähigkeit Exzellent Arm
Reinheit 99 bis 99,9 % Untere
Kosten Höher Untere
Anwendungen Thermisches Spritzen, AM Blitzpulver, Sprengstoffe

 

Zerstäubtes Aluminiumpulver weist kontrolliertere Eigenschaften auf und wird bevorzugt für Beschichtungen, additive Fertigung und Elektronik verwendet. Gesintertes Aluminium wird dort eingesetzt, wo trotz geringerer Reinheit eine ultrafeine Partikelgröße erforderlich ist.

FAQs

Q: Wofür wird reines Aluminiumpulver verwendet?

A: Reines Aluminiumpulver wird in Schutzbeschichtungen, Pyrotechnik, Kraftstoffadditiven, 3D-Druck, leitfähigen Tinten, Pigmenten, Schweißzusätzen und anderen Anwendungen verwendet, die unlegierte Aluminiumeigenschaften erfordern.

Q: Was ist der Unterschied zwischen zerstäubtem und gemahlenem Aluminiumpulver?

A: Zerstäubtes Aluminiumpulver hat eine kugelförmige Morphologie und eine kontrollierte Partikelgrößenverteilung, während gemahlenes Flockenpulver unregelmäßige Formen und eine breitere Verteilung aufweist. Zerstäubtes Pulver hat eine bessere Fließfähigkeit und Packungsdichte.

Q: Wie wird ultrafeines Aluminiumpulver hergestellt?

A: Spezielle Produktionsmethoden wie das Explosionsdrahtverfahren, Verdampfungskondensation und Hochenergie-Kugelmahlen ermöglichen die Herstellung von Aluminiumpulver mit Partikelgrößen unter 10 Mikrometern.

Q: Welche Sicherheitsvorkehrungen sind beim Umgang mit Aluminiumpulver erforderlich?

A: Feines Aluminiumpulver ist leicht entflammbar. Staubexplosionsrisiken müssen kontrolliert werden. Eine Lagerung unter Inertgas wird empfohlen. Achten Sie beim Umgang mit Aluminiumpulver auf ordnungsgemäße Erdung, Belüftung und persönliche Schutzausrüstung.

Q: Wie wird die Reinheit von Aluminiumpulver bestimmt?

A: Spektroskopische Analysen wie ICP-MS und OES werden verwendet, um die Elementzusammensetzung genau zu quantifizieren. Es werden Reinheitsgrade von 99 % bis 99,9 % angegeben, basierend auf Verunreinigungselementen wie Eisen und Silizium.

Q: Wo kann ich reines Aluminiumpulver für Elektronikanwendungen kaufen?

A: Hochreines Aluminiumpulver mit kontrollierter Partikelgröße und geringen Verunreinigungen, das für die Elektronik geeignet ist, kann von Lieferanten wie Valimet, Toyal America, Makin Metal Powders und ECKA Granules erworben werden.

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