알루미늄 AlSi12 분말

알루미늄 AlSi12 분말은 12% 실리콘을 주요 합금 원소로 함유한 알루미늄 합금 분말입니다. 유동성이 우수하고 녹는점이 낮으며 내식성이 좋은 것으로 알려져 있습니다. 이 가이드는 AlSi12 분말 야금, 구성, 특성, 생산 방법, 응용 분야 및 공급업체에 대한 자세한 정보를 제공합니다.

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목차

개요 알루미늄 AlSi12 분말

알루미늄 AlSi12 분말은 12% 실리콘을 주요 합금 원소로 함유한 알루미늄 합금 분말입니다. 유동성이 우수하고 녹는점이 낮으며 내식성이 좋은 것으로 알려져 있습니다. 이 가이드는 AlSi12 분말 야금, 구성, 특성, 생산 방법, 응용 분야 및 공급업체에 대한 자세한 정보를 제공합니다.

AlSi12 파우더 주요 특성:

  • 구성: 알루미늄, 12% Si
  • 녹는점: 약 575°C
  • 밀도: 2.68g/cm3
  • 뛰어난 유동성 및 캐스팅성
  • 우수한 내식성
  • 낮은 열팽창 계수
  • 높은 중량 대비 강도 비율

AlSi12 분말 구성

아래 표는 알루미늄 AlSi12 합금 분말의 일반적인 화학 성분을 보여줍니다:

요소 무게 %
알루미늄(Al) 기본/잔액
실리콘(Si) 11-13%
철(Fe) 최대 0.6%
구리(Cu) 최대 0.05%
망간(Mn) 최대 0.10%
마그네슘(Mg) 최대 0.10%
니켈(Ni) 최대 0.05%
아연(Zn) 최대 0.10%
주석(Sn) 최대 0.05%
납(Pb) 최대 0.05%
티타늄(Ti) 최대 0.20%

정확한 실리콘 함량에 따라 합금 명칭이 결정되며, AlSi12는 11~13%의 실리콘을 중량으로 함유하고 있습니다. 나머지는 알루미늄으로 구성되어 있습니다. 철, 망간, 마그네슘과 같은 다른 원소는 불순물로 미량만 존재합니다.

알루미늄에 실리콘을 첨가하는 이유는 무엇인가요?

실리콘을 전략적으로 첨가하여 독특한 이점을 제공하는 알루미늄 실리콘 합금을 만들었습니다:

  • 순수 알루미늄의 녹는점을 낮춰 용융 상태에서의 주조성과 유동성을 향상시킵니다.
  • 강도, 경도 및 내마모성 향상
  • 내식성 특성 향상
  • 열팽창 계수 변경

실리콘 비율을 제어하면 알루미늄 분말 야금 과정에서 다양한 애플리케이션에 맞게 합금 특성을 맞춤 설정할 수 있습니다.

AlSi12 분말의 제조 공정

AlSi12 합금 분말은 다음과 같은 표준 금속 분말 가공 기술을 사용하여 제조됩니다:

1. 가스 분무

  • 알루미늄 잉곳은 실리콘과 함께 유도 용해됩니다.
  • 용융 금속 스트림은 압축 공기 또는 불활성 가스 분사를 사용하여 분해됩니다.
  • 이로 인해 미세한 물방울이 분말로 빠르게 응고됩니다.
  • 분말 입자 크기 및 형태는 공정 파라미터로 제어할 수 있습니다.

2. 물 분무

  • 가스 분무와 유사하지만 용융 금속 흐름은 고압 워터 제트에 의해 분해됩니다.
  • 더 빠른 냉각과 더 미세한 분말로 이어집니다.

3. 기계 밀링

  • 알루미늄 및 실리콘 금속 분말 혼합물의 볼 밀링
  • 냉간 용접 및 파쇄를 통한 입자 미세화 및 합금화 유도

혜택: 가스 및 물 분무로 고순도, 합금, 구형 및 반응성 분말을 생산할 수 있습니다. 기계식 밀링 기술은 간단하고 비용 효율적입니다. 두 방법 모두 적층 제조 및 분말 사출 성형에 적합한 미세 알루미늄 AlSi12 분말을 생산합니다.

AlSi12 합금 분말의 특성

알루미늄 실리콘 AlSi12는 물리적, 열적, 전기적, 기계적 특성이 균형 잡혀 있어 경량 엔지니어링 애플리케이션에 적합합니다:

물리적 속성

속성 가치
밀도 2.68g/cm3
융점 ~575°C
열팽창 계수 21-23 x 10-6 K-1
열 전도성 150-180 W/m.K

기계적 특성

속성 가치
경도 80-90 브리넬
인장 강도 210-290 MPa
신장 1-3%
탄성 계수 80-85GPa
포아시온 비율 0.33
피로 강도 100-120 MPa

전기 전도성

약 30% IACS

순수 알루미늄에 비해 밀도가 낮아 경량화가 가능합니다. 유동성이 뛰어나 복잡한 형상을 주조할 수 있습니다. 경도와 강도가 높고 무게가 가벼워 엔지니어링 및 자동차 부품에 적합한 AlSi12. 적당한 내식성으로 다양한 산업 환경에서 사용할 수 있습니다.

AlSi12 분말 입자 크기 분포

일반적으로 사용 가능한 입자 크기 분포입니다:

  • D10 = 20-30 μm
  • D50 = 35-45 μm
  • 최대 100μm의 D90

분말은 새틀라이트가 있는 구형입니다. 적용 방법에 따라 다양한 크기 분포가 가능합니다.

응용 알루미늄 AlSi12 분말

AlSi12 합금 분말의 주요 응용 분야는 다음과 같습니다:

자동차 부품

AlSi12는 다음과 같은 경량 분말 야금 자동차 부품을 제조하는 데 사용됩니다:

애플리케이션 예제
파워트레인 기어, 베어링 캡
섀시, 본체 컨트롤 암, 스티어링 너클
엔진 피스톤, 커넥팅 로드
전송 오일 펌프, 클러치 부품
인테리어 페달, 레버, 스위치

항공우주 부품

AlSi12는 임펠러, 터빈과 같은 항공기 및 우주선 부품에 사용됩니다.

산업용 부품

방열판, 전자 하우징, 기계식 씰, 유압 장치, 밸브, 툴링 지그 등

의료 기기

가벼운 무게와 생체 적합성으로 보철물 및 임플란트에 사용할 수 있습니다.

사용량 증가에 따른 이점

AlSi12 파우더의 채택을 촉진하는 주요 요인은 다음과 같습니다:

  • 주철/철 부품 대비 경량화
  • 기계적으로 강하고 내마모성 및 내열성
  • 복잡한 그물 모양의 분말 야금 부품 지원
  • 비용 효율성
  • 합금 구성의 맞춤화 가능

자동차 부문은 차량 경량화를 위해 AlSi12 합금을 가장 많이 채택하고 있는 분야입니다.

AlSi12 분말 제조 방법

AlSi12 합금 분말은 다음과 같은 분말 야금 기술을 사용하여 최종 사용 부품으로 통합할 수 있습니다:

1. 금속 사출 성형(MIM)

  • 미세 분말과 바인더를 공급 원료에 혼합하기
  • 사출 성형기를 사용한 성형
  • 디바인딩 및 소결

복잡한 대용량 마이크로 부품을 그물 모양으로 제작할 수 있습니다.

일반적인 밀도 달성: ≥99% 치수 정확도: ±0.5%

애플리케이션: 기어, 잠금 장치와 같은 작고 복잡한 자동차 및 전자 부품.

2. 적층 제조

  • 레이저/전자빔 기반 파우더 베드 융합을 사용한 직접 금속 인쇄
  • 금형 필요 없음
  • 레이어별 선택적 용해 및 통합

복잡한 형상의 맞춤형 부품을 신속하게 프로토타입으로 제작할 수 있습니다.

밀도: 90-95% 해상도: 수직 50μm

애플리케이션: 항공우주 브래킷, 자동차 프로토타입, 생체 의학 임플란트

3. 분말 단조

  • 분말 금속을 프리폼으로 압축
  • 고밀도 부품으로 열간 단조 프리폼 제작

자동차 커넥팅 로드 및 베어링에 적합합니다.

달성된 밀도: ≥96% 생산 속도: 높음

4. 냉/온 압축

다공성이 제어된 자체 윤활 베어링과 같은 애플리케이션.

5. 알루미늄 실린더 보어

AlSi12 라이너는 원심 주조 공정을 통해 합금강 엔진 블록으로 제작되어 가볍고 연비 효율적인 엔진에 사용됩니다.

표준 및 사양

평판이 좋은 글로벌 공급업체에서 제조한 산업용 등급 AlSi12 합금 분말은 다음 사양을 준수합니다:

표준 설명
ASTM B601 알루미늄 합금 분말의 화학적 조성 및 형태
ASTM B214 체 분석, 수분 함량
EN 1611 검사 및 배송을 위한 기술 조건

사용자 지정

  • 애플리케이션 요구 사항에 따라 맞춤화된 화학 성분
  • 생산 공정 요구에 따라 조정된 입자 크기 분포

생체 적합성을 특별히 테스트한 고순도 의료용 파우더도 제공됩니다.

AlSi12 파우더와 대체품 비교

아래에서 AlSi12 분말을 대체 알루미늄 합금 및 기타 재료와 비교하여 차이점을 강조합니다:

다른 알루미늄 파우더와 비교

매개변수 AlSi12 AlSi10Mg Al6061
실리콘 콘텐츠 12%로 높음 Lower 일부 Si
높음 더 높음 Medium
내식성 양호 우수 우수
용접성 Poor 우수 양호
캐스트 가능성 우수 양호 Medium
비용 낮음 높음 Medium
  • 비용 및 주조성 요구 사항에서 경쟁하는 AlSi12
  • 강도와 내식성이 요구되는 적층 제조 애플리케이션에 선호되는 AlSi10Mg
  • 용접성이 중요한 곳에 선택되는 6xxx 시리즈

강철 분말 대비

매개변수 AlSi12 스테인리스 스틸 공구강
밀도 경량 무거운 무거운
가격 비용 효율적 비싼 매우 비싸다
보통 매우 높음 익스트림
경도 낮음 높음 매우 높음
부식 더 나은 최고 녹이 슬기 쉬운
자기 아니요
  • AlSi12는 비용 대비 최적의 성능 균형을 제공합니다.
  • 강철은 경도와 강도 면에서 알루미늄을 확실히 능가합니다.
  • 밀도의 장점으로 경량화에 적합한 AlSi12

경쟁사 자료 비교

매개변수 AlSi12 주철 플라스틱
원자재 비용 경제적인 저렴한 가장 저렴한
생산 프로세스 복합 쉬운 쉬운
Medium 높음 낮음
열 전도성 우수 Poor Poor
내식성 공정 Poor Great
열 팽창 보통 높음 다양함
전기 전도성 30% IACS 낮음 절연체
  • 주철에 비해 복잡한 형상으로 성형하기 쉬운 AlSi12
  • 플라스틱은 제조가 가장 쉽지만 특성이 매우 제한적입니다.
  • 적당한 비용으로 균형 잡힌 성능을 제공하는 AlSi12

제한 사항 및 단점

이러한 장점에도 불구하고 AlSi12 파우더와 관련된 몇 가지 단점도 있습니다:

제작의 어려움

  • 좁은 소결 창
  • PIM 중 큰 수축
  • 낮은 내산화성
  • 열악한 용접성
  • 용접을 위해 예열이 필요할 수 있습니다.

평균 기계적 특성

  • 알루미늄 합금보다 인장 강도가 낮음(예: AlSi10Mg)
  • 연성에 영향을 미치는 규산염 형성에 취약함
  • 내마모성이 높거나 하중을 견디는 애플리케이션에는 적합하지 않음

열 관리

  • 높은 열팽창 계수로 인해 설계 고려 사항 필요
  • 낮은 융점으로 인해 고온 사용이 제한됨

표면 마감

  • 일반적으로 표면 평활도를 개선하기 위해 AlSi12 부품은 2차 가공이 필요합니다.
  • 다른 알루미늄 또는 강철 분말보다 낮은 소결 마감 처리

자주 묻는 질문

다음은 AlSi12 분말에 대한 몇 가지 일반적인 질문에 대한 답변입니다:

Q. 자동차 부품에 다른 Al 합금보다 AlSi12가 선호되는 이유는 무엇인가요?

AlSi12는 대량 생산되는 자동차 부품에 필요한 기계적 특성, 내식성, 주조성 및 비용의 최적의 균형을 제공합니다. 실리콘 함량이 높기 때문에 낮은 밀도와 함께 우수한 내마모성을 제공합니다.

Q. AlSi12 파우더는 적층 제조와 호환되나요?

예, AlSi12 파우더는 DMLS, SLM 및 바인더 제팅 3D 프린터에 사용할 수 있습니다. 유동성과 좁은 용융 범위는 다른 알루미늄 합금에 비해 이점을 제공합니다. 다공성 수준은 AlSi10Mg와 같은 합금보다 높지만.

Q. 금속 사출 성형의 일반적인 표면 마감은 어떻게 이루어지나요?

AlSi12 부품의 소결 표면 거칠기는 약 4~6미크론 Ra의 중간 정도입니다. 샷 피닝, 연마 및 코팅과 같은 2차 공정이 종종 구현됩니다.

Q. AlSi12 부품을 용접하거나 가공할 수 있나요?

AlSi12를 용접할 때는 균열을 방지하기 위해 200~300°C에서 예열해야 합니다. 날카로운 공구와 절삭유를 사용하면 좋은 마감을 얻을 수 있습니다.

Q. AlSi12 분말 부품의 일반적인 후처리 단계는 무엇인가요?

알루미늄-실리콘 합금 침투, 구리 도금, 열처리, 아노다이징 및 샷 피닝이 널리 사용됩니다. 도장 및 파우더 코팅은 부식 방지 기능을 더욱 향상시킵니다.

Q. 자동차 PIM 부품의 일반적인 생산량은 어느 정도인가요?

AlSi12는 작고 복잡한 형상을 위한 PIM 공정을 통해 연간 10만 개 이상의 정밀 자동차 부품을 생산하는 데 적합합니다.

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