AlSi10Mg 분말: 기술 개요

AlSi10Mg 분말 개요

AlSi10Mg는 주요 합금 원소인 실리콘과 마그네슘과 함께 알루미늄을 주성분으로 하는 알루미늄 합금 분말입니다. 금속에 널리 사용됩니다. 적층 제조뛰어난 강도, 내구성, 용접성 및 내식성으로 인해 3D 프린팅으로도 알려져 있습니다.

AlSi10Mg 분말은 다음을 통해 처리할 수 있습니다. 선택적 레이저 용융 (SLM), 전자빔 용융 (EBM) 및 직접 금속 레이저 소결(DMLS)을 사용하여 미세한 디테일과 맞춤형 형상의 복잡한 금속 부품을 제작할 수 있습니다. 이러한 특성으로 인해 항공우주, 자동차, 의료 및 산업 분야에 적합합니다.

이 문서에서는 재료 엔지니어, 제품 설계자 및 3D 프린팅 전문가를 위한 구성, 특성, 응용 분야, 가격, 공급업체 및 기타 주요 정보를 포함하는 AlSi10Mg 분말에 대한 포괄적인 기술 개요를 제공합니다.

AlSi10Mg 분말 주요 세부 정보:

• 구성: 알루미늄과 9-11% 실리콘, 0.2-0.45% 마그네슘
• 파티클 모양: 구형, 높은 유동성
• 크기 범위: 15-45 미크론
• 밀도: 2.67g/cc
• 녹는점: ~615°C
• 힘: 중간에서 높음
• 용도: 항공우주, 자동차, 산업용 3D 프린팅

AlSi10Mg 분말의 구성

AlSi10Mg 분말의 구성은 주로 알루미늄으로 구성되며 합금 원소로 실리콘과 마그네슘이 첨가됩니다. 공칭 조성 범위는 아래와 같습니다:

요소	무게 %
알루미늄(Al)	기본/잔여
실리콘(Si)	9-11%
마그네슘(Mg)	0.2-0.45%
기타(Fe, Mn 등)	< 0.55% 합계

알루미늄에 실리콘을 첨가하여 주조성을 개선하고 항복 강도 및 경도와 같은 기계적 특성을 향상시킵니다. 용융 시 유동성을 높이고 이송 특성을 개선합니다.

마그네슘을 첨가하면 열처리를 통해 합금을 강화하는 침전 경화가 이루어집니다. 마그네슘은 또한 내식성을 향상시킵니다.

미량의 철, 망간 및 기타 원소가 최대 0.55%까지 불순물로 존재할 수 있습니다. 합금 첨가 수준은 응용 분야 요구 사항에 따라 특성을 맞춤화하기 위해 범위 내에서 변경할 수 있습니다.

AlSi10Mg 합금 분말의 공칭 조성 범위

요소	최소 wt%	최대 wt%
알루미늄	Bal.	Bal.
실리콘	9	11
마그네슘	0.2	0.45
기타	–	0.55

AlSi10Mg 분말의 특성

AlSi10Mg는 항공우주, 자동차 및 산업 분야의 까다로운 응용 분야에 적합한 특성을 나타냅니다. 주요 특성은 아래에 강조 표시되어 있습니다:

기계적 특성

• 높은 강도와 경도
• 어닐링 상태에서의 우수한 연성
• 뛰어난 용접성
• 높은 피로 강도

물리적 속성

• 밀도: 2.67g/cc
• 녹는점: ~615°C
• 열 전도성: 130W/m-K
• 열팽창 계수: 21-24 x 10^-6 K^-1

기타

• 우수한 내식성
• 뛰어난 인쇄성 및 표면 마감
• 생체 적합성 당 ISO 10993 및 ASTM F67
• 비자기

밀도는 AlSi12와 같은 알루미늄 합금과 비슷합니다. AlSi7Mg. 녹는점도 표준 Al-Si 주조 합금과 유사합니다. 이러한 특성 덕분에 소결 및 용융을 통한 가공 및 통합이 가능합니다.

AlSi10Mg 분말의 주요 특성 개요

속성	일반적인 값
밀도	2.67g/cc
융점	~615°C
열 전도성	130 W/m-K
전기 저항	4-8 x 10^-8 Ωm
영의 계수	70-80 GPa
푸아송 비율	0.33
수율 강도	215-365 MPa
인장 강도	330-430 MPa
신장	8-10%
경도	80-100 브리넬

참고: 특성은 정확한 구성, 제조 방법, 빌드 방향, 열처리 등에 따라 달라집니다. 표시된 값은 일반적인 또는 표준값입니다.

높은 수율과 인장 강도, 우수한 연성과 같은 기계적 특성으로 인해 AlSi10Mg는 산업 전반의 고성능 부품에 적합합니다. 합금은 시효 경화를 통해 강도를 더욱 향상시킬 수 있습니다. 실리콘을 첨가하여 보호 산화물 층을 생성함으로써 우수한 내식성을 얻을 수 있습니다. 전반적으로 AlSi10Mg는 금속 적층 가공을 위한 다양한 특성을 제공합니다.

AlSi10Mg 분말의 응용 분야

가볍고 강하며 인쇄가 가능한 AlSi10Mg 분말의 특성 덕분에 적층 제조에 가장 널리 사용되는 합금 중 하나입니다. 몇 가지 일반적인 응용 분야는 다음과 같습니다:

항공우주: 터빈 블레이드, 로켓 노즐, 구조용 브래킷, 위성 부품, 무인항공기 부품

자동차: 파워트레인 부품, 피스톤, 터보차저, 열교환기

산업: 로봇 공학, 툴링, 지그 및 픽스처, 드라이브 샤프트

의료: 정형외과 임플란트, 보철물, 수술 기구

기타: 방열판, 유압 매니폴드, 하우징, 냉각 채널

AlSi10Mg는 위의 응용 분야에서 성능과 효율성을 개선하는 복잡하고 최적화된 형상을 가능하게 합니다. 3D 프린팅을 통해 가능한 미세한 구조는 열 전달, 유체 흐름 및 기타 특성을 향상시킵니다.

AlSi10Mg의 우수한 중량 대비 강도 비율은 기계적 성능을 유지하면서 부품 무게를 줄여줍니다. 따라서 차량의 연비를 개선하고 우주 분야에서 발사 비용을 절감하는 데 도움이 됩니다.

 산업 전반의 AlSi10Mg 애플리케이션 개요

섹터	일반적인 애플리케이션
항공우주	터빈 블레이드, 구조용 브래킷, 로켓 노즐, 인공위성
자동차	파워트레인, 피스톤, 터보차저, 열교환기
산업	로봇 공학, 툴링, 지그 및 픽스처
의료	정형외과 임플란트, 보철물
일반	방열판, 유압 매니폴드, 하우징

AlSi10Mg는 AMS4967 및 AMS4169와 같은 표준을 충족하는 항공우주 애플리케이션에 대한 인증을 받았습니다. 광범위한 인증 및 테스트를 통해 극한 환경에서의 성능이 검증되었습니다. ISO 10993 및 ASTM F67에 따른 생체 적합성 덕분에 의료 기기 및 임플란트에 사용할 수 있습니다. 전반적으로 AlSi10Mg는 중요한 응용 분야를 위한 다목적 경량 소재 솔루션을 제공합니다.

AlSi10Mg 분말의 가공성

AlSi10Mg 분말은 다음과 같은 주요 금속 첨가제 제조 방법을 통해 가공할 수 있습니다:

• 선택적 레이저 용융(SLM)
• 직접 금속 레이저 소결(DMLS)
• 전자빔 용융(EBM)

레이저 기반 방법: SLM과 DMLS는 고출력 레이저를 사용하여 파우더 베드의 영역을 선택적으로 용융하여 부품을 층별로 쌓아 올립니다. 용융된 소재는 기존 알루미늄 합금과 유사한 특성을 갖습니다. SLM은 일반적으로 완전 용융을 위해 더 높은 레이저 출력을 사용합니다. DMLS는 분말 입자를 소결하는 데 더 낮은 출력을 사용합니다.

전자빔 용융: EBM은 전자 빔을 열원으로 사용하여 재료를 녹이고 융착합니다. 각 층을 빠르게 융착하기 때문에 레이저 공정보다 높은 빌드 속도를 달성할 수 있습니다. 재료 특성은 SLM 및 DMLS와 유사합니다.

인쇄 매개변수: 일반적인 SLM 매개변수 - 레이저 출력 175-350W, 스캔 속도 700-1500mm/s, 레이어 두께 20-100μm. EBM의 경우 - 빔 출력 3-7kW, 스캔 속도 1000-2500mm/s, 레이어 두께 50-200μm.

다른 방법: AlSi10Mg 분말은 액체 바인더를 선택적으로 증착하여 형상을 형성하는 바인더 제팅에도 사용할 수 있습니다. 그런 다음 "녹색" 부분을 소결합니다. 콜드 스프레이 증착도 가능합니다.

AlSi10Mg 합금 분말과 호환되는 AM 공정

프로세스	열원	설명
SLM	레이저	선택적 레이저 용융
DMLS	레이저	직접 금속 레이저 소결
EBM	전자빔	전자빔 용융
바인더 분사	액체 바인더	바인더 인쇄 후 소결
콜드 스프레이	키네틱	기질에 분사되는 파우더

AlSi10Mg 분말은 레이저/전자 빔에 대한 흡광도가 높고 유동 및 패킹 밀도가 우수합니다. 따라서 파우더 베드 전체에 대한 확산성이 우수하고 용융/소결이 효율적입니다. 입자 크기와 구형 형태도 중요한 역할을 합니다.

전반적으로 AlSi10Mg는 PBF 및 관련 방법 전반에 걸쳐 우수한 가공성을 제공하여 표면 마감과 피처 해상도가 우수한 복잡한 형상을 제작할 수 있습니다.

파우더 특성 및 품질

적층 제조 공정에 사용되는 AlSi10Mg 분말은 다음과 같은 특성을 나타냅니다:

• 표면이 매끄러운 구형 분말 형태
• 응집을 최소화한 유동성
• 겉보기 밀도 ~1.2-1.6g/cc
• 탭 밀도 ~2.2-2.7g/cc
• 균일한 구성 분포
• 내부 다공성이 낮은 고순도
• 제어된 입자 크기 분포

파티클 모양: 구형 파우더 형태는 파우더 베드 전체에 걸쳐 우수한 흐름과 확산성을 제공합니다. 그 결과 용융 및 재료 특성이 균일해집니다. 가스 분무는 일반적으로 90% 이상의 구형성을 달성하는 데 사용됩니다.

흐름성: 유동성이 높은 파우더는 파우더 베드 플랫폼에서 고르게 퍼지고 조밀하게 포장됩니다. 홀 깔때기를 통한 23~27초/50g의 유속이 일반적입니다.

입자 크기: 입자 크기 분포는 일반적으로 10-45 μm 또는 15-45 μm입니다. 35~45μm의 큰 입자는 흐름을 개선하고 15~25μm의 작은 입자는 밀도와 해상도를 향상시킵니다.

구도 제어: 사양 내에서 조성을 엄격하게 제어하여 소재 성능을 극대화합니다. 합금 원소의 균일한 분포가 보장됩니다.

순도: 다공성 및 내포물이 적은 고순도로 공정 결함을 방지합니다. 산소 함량 <1000ppm.

AlSi10Mg 분말의 일반적인 특성 및 특성

매개변수	일반 값	역할
파티클 모양	구형 > 90%	유동성, 밀도
입자 크기(μm)	15-45	밀도, 해상도
유량(s/50g)	23-27	파우더 베드 포장
겉보기 밀도(g/cc)	1.2-1.6	재활용 가능성
탭 밀도(g/cc)	2.2-2.7	녹색 밀도
순도	>99.5%	결함 감소
산소(ppm)	<1000	깨끗한 용융

입자 모양 분포(PSD) 및 하우즈너 비율과 같은 매개변수는 분말 품질을 나타냅니다. 가스 분무에 대한 엄격한 제어로 배치 간 일관성이 높습니다. 파우더는 조성 보고서 및 로트별 분석 인증서(COA)와 함께 제공됩니다.

AlSi10Mg 분말 공급 업체

적층 제조용 AlSi10Mg 분말의 주요 글로벌 공급업체는 다음과 같습니다:

Met3DP

• 상품명: 분무 알루미늄 분말 5056
• 크기 범위(μm): 15-45, 23-53
• 포장: 5kg 병에서 아르곤이 포함된 1미터 톤 박스까지

GE 애디티브

• 제품명: AlSi10Mg
• 크기 범위(μm): 15-45
• 포장: 아르곤 10kg 병

샌드빅 오스프리

• 제품: Osprey AlSi10Mg
• 입자: 구형, D50 40 μm
• 포장: 아르곤 충전 병

LPW 기술

• 제품: AlSi10Mg AM 분말
• 크기 범위(μm): 15-45
• 포장: 아르곤 2 - 12kg 병 12개

SLM 솔루션

• 제품: SLM AlSi10Mg
• 크기 범위(μm): 15-45
• 포장: 10리터 캔, 2kg 병

AlSi10Mg 분말 공급업체 및 사양

공급업체	제품	크기(μm)	패키징
Met3DP	AlSi10Mg	15-45	Ar이 포함된 병/상자
GE 애디티브	AlSi10Mg	15-45	아르곤 10kg 병
샌드빅 오스프리	오스프리 AlSi10Mg	D50 40	아르곤 병
LPW	AlSi10Mg AM	15-45	Ar 2-12kg 병
SLM 솔루션	SLM AlSi10Mg	15-45	Ar이 포함된 캔/병

요청에 따라 최적화된 입자 비율 또는 분포를 가진 맞춤형 AlSi10Mg를 제조업체로부터 공급받을 수 있습니다.

AlSi10Mg 분말 가격

적층 가공용 AlSi10Mg 분말의 가격은 일반적으로 다음과 같습니다. $90-150kg당 수량 및 제조업체에 따라 다릅니다.

가격 고려 사항:

• 분말 수량 - 포장 비용 절감으로 대량 주문 시 가격 인하
• 구성 변형 - 사소한 추가 또는 최적화로 인해 비용이 증가할 수 있습니다.
• 품질 및 인증 - 순도/일관성이 높을수록 비용 증가
• 제조업체 - 프리미엄 공급업체는 가격이 더 높은 경향이 있습니다.
• 포장 - 특수 포장(캔, 병 등)은 가격에 영향을 미칩니다.

표시 가격:

수량	kg당 가격(USD)
1kg	$140-200
10kg	$120-160
100kg	$100-130
1,000kg 이상	$90-110

배송비, 세금 및 특별 인증 요구 사항으로 인해 최종 배송비가 추가될 수 있습니다. 대규모 OEM 주문은 계약을 통해 제조업체로부터 할인된 요금을 받는 경우가 많습니다.

주문 수량에 따른 AlSi10Mg 분말 가격 범위

주문 수량	kg당 가격(USD)
1kg	$140-200
10kg	$120-160
100kg	$100-130
1,000kg 이상	$90-110

Met3DP AlSi10Mg 분말 가격:

금속분말	크기	수량	가격/kg	크기	수량	가격/kg
AlSi10Mg	15-45μm	1KG	70	15-53μm	1KG	51
		10KG	42		10KG	33
		100KG	34.6		100KG	23.5

AlSi10Mg 분말 선택

AlSi10Mg 분말을 선택할 때 고려해야 할 주요 사항은 다음과 같습니다:

애플리케이션 요구 사항: 강도, 경도, 연성, 피로 수명 등과 같은 성능 요구 사항이 있습니다. 애플리케이션에 따라 특정 소재 인증을 요구할 수도 있습니다.

AM 프로세스 변수: 입자 크기 범위, 모양 및 분포를 프린터 모델, 레이어 두께, 빔 출력 및 관련 파라미터와 일치시킵니다.

품질과 일관성: 조성, 순도, 입자 특성 등을 안정적으로 충족하는 분말 배치는 생산용으로 사용하기에 매우 중요합니다.

가용성 및 리드 타임: 프로토타입 작업의 경우 소량의 가용성이 중요할 수 있지만, 생산은 대량 주문과 안정적인 장기 공급이 필요합니다.

가격: kg당 가격은 수량, 배송비, 공급업체 마진 등에 따라 달라집니다. 대규모 OEM 계약일수록 더 좋은 가격을 받을 수 있습니다.

기술 지원: 금속 분말 생산 및 3D 프린팅에 대한 강력한 기술 전문성을 갖춘 제조업체는 최상의 분말 옵션에 대한 지침을 제공할 수 있습니다.

기존 공급업체와 협력하고 3D 프린팅 부품 설계 프로세스 초기에 협업하는 것이 좋습니다.

AlSi10Mg 분말의 장단점

장점

• 우수한 연성을 갖춘 고강도
• 뛰어난 내식성
• 쉽게 용접 및 가공 가능
• 우수한 열적 특성
• 항공 우주용으로 광범위하게 인증
• 의료용 임플란트용 생체 적합성

단점

• AlSi7Mg 및 AlSi12 합금보다 낮은 항복 강도
• 인쇄 중 다공성 결함에 취약함
• 높은 반사율은 더 높은 레이저 출력을 요구합니다.
• 150°C 이상의 고온 애플리케이션에는 적합하지 않음
• 비합금 알루미늄 분말보다 비싸다.

3D 프린팅에서 AlSi10Mg 분말의 분말 생산 방법

3D 프린팅용 AlSi10Mg 분말은 일반적으로 두 가지 주요 방법을 통해 생산됩니다:

1. 가스 분무

가스 분무는 AlSi10Mg를 포함한 고품질 금속 분말을 생산하는 데 널리 사용되는 기술입니다. 이 공정에서는 질소 또는 아르곤과 같은 불활성 가스로 채워진 가압 챔버에 용융된 AlSi10Mg 합금 스트림을 주입합니다. 고압 가스는 용융 금속을 미세한 물방울로 분무한 다음 구형 분말 입자로 응고시킵니다.

2. 플라즈마 원자화

플라즈마 분무는 가스 분무와 유사한 공정이지만 가압 가스 스트림 대신 플라즈마 토치를 사용합니다. 플라즈마 토치는 매우 뜨거운 이온화된 가스를 생성하여 용융 금속을 더욱 미세한 분말 입자로 원자화합니다. 이 방법은 입자 크기가 매우 작은 분말을 생산하는 데 특히 적합합니다.

AlSi10Mg 분말 생산용 장비

3D 프린팅용 AlSi10Mg 분말을 생산하려면 다음과 같은 특수 장비가 필요합니다:

• 용광로: 고온 용광로를 사용하여 AlSi10Mg 합금을 원하는 주조 온도로 녹입니다.

• 원자화 챔버: 이 가압 챔버에는 용융 금속을 분무하기 위한 분무 노즐과 불활성 가스 또는 플라즈마 토치가 들어 있습니다.

• 파우더 수집 시스템: 필터 및 수집기 시스템은 분무된 분말 입자를 포집하여 가스 스트림에서 분리합니다.

• 파우더 분류 및 컨디셔닝: 수집된 분말은 일관된 입자 크기 분포와 유동성을 보장하기 위해 분류 및 컨디셔닝됩니다.

추가 고려 사항

• 공급 원료 재료: 공급 원료인 AlSi10Mg 합금의 순도와 조성은 결과 분말의 품질에 큰 영향을 미칩니다.

• 원자화 매개변수: 가스 압력, 플라즈마 토치 설정, 노즐 설계와 같은 분무 매개변수는 분말의 입자 크기, 형태 및 특성에 영향을 미칩니다.

• 후처리: 파우더는 체질, 열처리 또는 표면 수정과 같은 추가 처리 단계를 거쳐 특정 3D 프린팅 애플리케이션에 맞게 특성을 향상시킬 수 있습니다.

자주 묻는 질문

Q. AlSi10Mg 분말의 화학 성분은 무엇인가요?

A. 일반적인 구성은 알루미늄 베이스에 9-11% 실리콘과 0.2-0.45% 마그네슘입니다. 나머지는 총 0.55% 미만의 다른 미량 원소입니다.

Q. AlSi10Mg 및 AlSi10Mg 분말의 밀도는 얼마입니까?

A. 밀도는 벌크 합금과 분말 형태 모두 약 2.67g/cc입니다.

Q. AM으로 제작한 AlSi10Mg 부품의 기계적 특성은 무엇인가요?

A. 인쇄된 AlSi10Mg는 준공 상태에서 인장 강도 330-430 MPa, 항복 강도 215-365 MPa, 연신율 8-10%입니다. 열처리를 통해 물성을 더욱 향상시킬 수 있습니다.

Q. AM에서 AlSi10Mg 분말에 권장되는 입자 크기는 얼마입니까?

A. 일반적으로 15-45미크론의 입자 크기 범위가 사용되지만, 특정 프린터 및 레이어 두께 요구 사항에 따라 크기 분포를 최적화할 수 있습니다.

Q. AlSi10Mg AM 부품을 가공/용접할 수 있습니까?

A. 예, 3D 프린팅으로 만든 AlSi10Mg 부품은 적절한 응력 완화 열처리 후 기존 방법으로 가공 및 용접할 수 있습니다.

Q. AlSi10Mg 분말은 재사용이 가능한가요?

A. AlSi10Mg 분말은 일반적으로 AM 공정 및 오염 수준에 따라 교체가 필요하기 전에 5~10회 재활용할 수 있습니다.

결론

AlSi10Mg는 금속 적층 제조에 사용되는 중요한 알루미늄 합금 분말로 항공우주, 자동차, 의료 및 산업 분야에서 널리 사용됩니다. 주요 장점으로는 높은 중량 대비 강도, 내식성, 우수한 기계적 특성, 까다로운 응용 분야에 대한 광범위한 인증이 있습니다.

적층 가공은 주조나 기계 가공으로는 불가능한 복잡하고 최적화된 형상을 구현할 수 있습니다. 결함 없는 부품을 만들기 위해서는 입자 특성과 조성이 제어된 AlSi10Mg 분말이 필수적입니다. 선도적인 글로벌 공급업체는 DMLS 및 SLM과 같은 AM 공정에 적합한 고품질 파우더를 제공합니다.