Алюминиевые порошки

Алюминиевые порошки относятся к металлическому алюминию в виде порошка, состоящего из мелких частиц алюминия. Они обладают уникальными свойствами, которые делают их пригодными для применения в самых разных областях - от металлургии и химической промышленности до пиротехники и двигательной установки. Здесь представлен обзор различных типов, методов производства, свойств, областей применения и поставщиков алюминиевых порошков.

Типы алюминиевых порошков

Существует два основных типа алюминиевых порошков:

Типы	Описание
Сферический порошок	Состоит из сферических или округлых частиц, полученных в процессе распыления
Неравномерный порошок	Состоит из несферических, хлопьевидных, неправильной формы частиц, полученных путем размола или измельчения

Ключевые отличия: Сферические порошки обладают большей насыпной плотностью и текучестью, но стоят дороже. Порошки неправильной формы имеют меньшую плотность и текучесть, но стоят дешевле.

Состав и свойства

Алюминиевые порошки содержат большое количество металлического алюминия наряду с небольшим количеством других элементов:

Элемент	Композиционный ряд
Алюминий (Al)	≥ 96%
Кремний (Si)	0.5-1.5%
Железо (Fe)	0.4-0.8%
Медь (Cu)	0 – 0.15%

Основные свойства:

• Высокая химическая реактивность с окислителями
• Низкая плотность - около 1,2 г/см3
• Высокая тепло- и электропроводность
• Серебристо-серый цвет и внешний вид

Методы производства

Существует три основных направления промышленного производства:

1. Распыление - Расплавленный алюминий разбивается на капли, которые застывают в порошок
2. Фрезерование - Механическое измельчение металлического алюминия на мелкие частицы
3. Электролиз - Электрохимическое восстановление глинозема в мелкий алюминий

Наиболее распространенным методом является распыление, позволяющее получать большие объемы сферического порошка. Фрезерование позволяет получить нестандартные формы для использования в нише.

Алюминиевая пудра Степени и размеры

Алюминиевые порошки выпускаются в различных стандартных классах и размерах:

Класс	Диапазон размеров частиц	Средний размер
Грубая	44 - 150 мкм	75 мкм
Средний	15 - 44 мкм	25 мкм
Fine	1 - 15 мкм	5 мкм
Очень тонкий	< 1 мкм	0,5 мкм

Распространенные промышленные названия включают:

• Алюминиево-бронзовый порошок
• Атомизированный алюминиевый порошок
• Порошок из алюминиевых хлопьев

Области применения алюминиевых порошков

Основные преимущества использования алюминия обусловлены его реактивной природой, низкой плотностью и проводящими свойствами:

Промышленность	Основные приложения
Металлы и материалы	Порошки для аддитивного производства, тормозные колодки, песчаные отливки
Химические продукты	Пиротехника, взрывчатые вещества, твердое ракетное топливо
Автомобильная промышленность	Пигменты для автокрасок, модификаторы трения
Электроника	Проводящие пленки, пасты, терморегулирование
Строительство	Термитные сварочные вещества, реактивный порошковый бетон

Другие ниши: 3D-печать, алмазные инструменты, чернила и декоративные покрытия.

Поставщики алюминиевой пудры

Ведущие мировые поставщики включают:

Компания	Расположение
Тойал Америка Инк	США
UC RUСоединенные ШтатыЛ	ВЕЛИКОБРИТАНИЯ
Hokkaido Alpine Co Ltd	Япония
Норанда Алюминий	Канада
Henan Yuanyang Powder Technology	Китай

Цена составляет примерно $3-6 за кг для обычного порошка промышленного качества.

Сравнение Алюминиевые порошки

Параметр	Сферическая	Нерегулярный
Текучесть	Отличный	Бедный
Плотность упаковки	Высокий 0,7-1,2 г/куб. см	Низкий <0,5 г/куб. см
Стоимость	Выше	Нижний
Реактивность	Умеренный	Высокая
Пригодность для автоматизации	Идеальный	Вызов

Основные выводы

• Сферические, распыляемые порошки лучше поддаются обработке, но порошки неправильной формы обеспечивают максимальную площадь поверхности и реакционную способность при меньших затратах.
• Более тонкие сорта, менее 10 микрон, обладают более высоким взрывоопасным потенциалом, требующим осторожного обращения.
• Алюминиевые порошки способствуют инновациям в технологии материалов благодаря уникальному химическому составу и метастабильности.

Вопросы и ответы

Чем опасны алюминиевые порошки?

Будучи реакционноспособными металлами, алюминиевые порошки при неправильном обращении могут представлять опасность взрыва, особенно при размерах частиц менее 5 микрон. Они требуют инертных условий хранения и соблюдения мер безопасности.

Что такое порошковое покрытие алюминия?

Алюминиевая порошковая краска - это специализированное защитное покрытие, содержащее алюминиевые пигменты. Оно наносится методом электростатического распыления и запекается, образуя декоративное и коррозионностойкое покрытие.

В чем разница между алюминиевыми хлопьями и алюминиевой пастой?

Алюминиевые хлопья содержат листовые алюминиевые пигменты с высоким аспектным отношением, используемые в покрытиях. Алюминиевая паста содержит хлопья, диспергированные в жидком носителе для более легкого нанесения в качестве толстослойной краски или полироли.

Каков срок годности алюминиевых порошков?

При правильном хранении срок годности алюминиевых порошков до заметного окисления составляет до 3 лет. Более тонкие сорта с размером менее 10 микрон разрушаются быстрее и требуют инертного хранения без влаги. Реактивные специальные сорта, такие как пиропорошки, являются наиболее чувствительными.

узнать больше о процессах 3D-печати

Additional FAQs about Aluminum Powders

1) How do oxygen and moisture levels affect Aluminum Powders performance in AM and PM?

• Elevated oxygen thickens the native Al2O3 film, reducing sinterability and causing lack-of-fusion in PBF. Keep O ≤ 0.20 wt% for AM-grade Al alloys and moisture ≤ 200 ppm (Karl Fischer). Store and sieve under inert gas.

2) What particle size distribution is recommended for Aluminum Powders in laser PBF?

• Common PSD windows are 15–45 µm or 20–63 µm. Target D90 ≤ 45–63 µm with high sphericity (≥0.95) to balance flow and laser absorption. Broader PSD can increase build rate but may impact surface finish.

3) Are water-atomized aluminum powders suitable for AM?

• Generally better suited to binder jetting and press-and-sinter. For PBF, gas/plasma atomized spherical powders with low oxide and minimal satellites are preferred. Plasma spheroidization can upgrade some WA powders.

4) How should aluminum flake powders be handled safely?

• Treat as highly combustible. Use conductive, grounded equipment, explosion-rated dust collection, inert gas blanketing where feasible, Class II Div 1 controls as applicable, and avoid ignition sources. Consult NFPA 484 and SDS.

5) What post-processing improves mechanical properties of AM aluminum parts?

• Hot isostatic pressing (HIP) to close porosity, followed by heat treatments per alloy (e.g., T6/T73 for 7xxx, T5/T6 for AlSi10Mg variants), plus machining/shot peening for surface integrity and fatigue improvement.

2025 Industry Trends: Aluminum Powders

• AM-optimized chemistries: Growth in Al alloys with grain refiners (Zr/Sc/TiB2) to reduce hot cracking and improve PBF printability.
• Sustainability and LCA: Buyers request CO2e/kg and recycled content reporting; closed-loop inert sieving/drying reduces scrap and moisture variability.
• Broader adoption in binder jetting: Cost-effective, classified Aluminum Powders achieving >97–99% sintered density with advanced binders and sintering aids.
• Thicker layers on multi-laser PBF: 50–70 µm layers using 20–63 µm PSD improve throughput 15–25% with tuned contour strategies.
• Safety modernization: Continuous dust monitoring, inerting, and deflagration venting upgrades for aluminum powder rooms aligned to NFPA 484.

Table: 2025 indicative benchmarks for Aluminum Powders by application

Приложение	PSD target (µm)	Mean sphericity	Hall flow (s/50 g)	Moisture target (ppm KF)	Typical oxygen (wt%)	Примечания
PBF-LB (AlSi10Mg/Al-Mg/7xxx)	15–45 or 20–63	≥0.95	12–22	≤200	≤0.20 (best ≤0.12)	Low satellites for smooth spreading
Струйная обработка вяжущего	20–63	≥0.93	15–28	≤300	≤0.25	Sintering aids improve densification
Press & Sinter PM	45–150	≥0.90	18–35	≤300	≤0.25	Cost-optimized PSDs
Термическое напыление	10–90	≥0.93	10-25	≤300	≤0.20	Stable feed rate reduces spitting

Selected references and standards:

• ISO/ASTM 52907 (Metal powders for AM), 52904 (PBF process) – https://www.iso.org/ | https://www.astm.org/
• ASTM B212/B213/B214/B527/B962 (density, flow, PSD, tap density) – https://www.astm.org/
• NFPA 484 (Combustible metals) – https://www.nfpa.org/
• ASM Handbook, Vol. 2A Aluminum – https://www.asminternational.org/
• NIST AM‑Bench datasets – https://www.nist.gov/ambench

Latest Research Cases

Case Study 1: Throughput Gain with 20–63 µm PSD in PBF AlSi10Mg (2025)
Background: A service bureau needed higher build throughput without sacrificing density on AlSi10Mg housings.
Solution: Qualified a broader PSD (20–63 µm) spherical Aluminum Powders lot; optimized 60–70 µm layers, reduced hatch spacing, and dual-contour finishing; added inert hot-vacuum powder drying.
Results: Build time −21%; as‑built density 99.6–99.8%; surface Ra unchanged after contour tuning; scrap −15%.

Case Study 2: Binder Jetting Aluminum with Sintering Aid Pathway (2024)
Background: An electronics OEM sought low-cost thermal management parts.
Solution: Classified Aluminum Powders (D90 ≈ 60 µm), polymer binder with organometallic sintering aid; H2‑N2 sinter with dew point control; minimal HIP.
Results: Final density 98.4–99.0%; thermal conductivity +8% vs prior route; unit cost −18%; dimensional Cp/Cpk +20%.

Мнения экспертов

• Prof. Iain Todd, Professor of Metallurgy and Materials Processing, University of Sheffield
  Viewpoint: “For Aluminum Powders in PBF, controlling PSD tails and satellite content is the most direct lever to stabilize layer uniformity and reduce lack‑of‑fusion defects.”
• Dr. Laura Cotterell, AM Materials Lead, Aerospace OEM
  Viewpoint: “Powder genealogy with O/N/H tracking and moisture control is now mandatory for qualification of flight‑critical aluminum parts.”
• Dr. Randall M. German, Powder Metallurgy and MIM expert
  Viewpoint: “Packing density and oxide management govern shrinkage and properties—especially for binder jetting and press‑and‑sinter aluminum components.”

Practical Tools/Resources

• ISO/ASTM AM standards – https://www.astm.org/ | https://www.iso.org/
• ASM International Aluminum data – https://www.asminternational.org/
• NFPA 484 safety guidance – https://www.nfpa.org/
• MPIF standards for PM – https://www.mpif.org/
• NIST AM‑Bench datasets – https://www.nist.gov/ambench
• ImageJ/Fiji for SEM‑based sphericity/PSD analysis – https://imagej.nih.gov/ij/
• Karl Fischer moisture testing app notes (vendor resources)

SEO tip: Use keyword variants like “Aluminum Powders for PBF‑LB,” “spherical aluminum powder PSD 15–45 µm,” and “oxide/moisture control for Aluminum Powders” in subheadings, internal links, and image alt text.

Last updated: 2025-10-14
Changelog: Added 5 targeted FAQs; introduced 2025 benchmarks table and trends; provided two recent case studies; included expert viewpoints; compiled standards and practical resources; added SEO keyword guidance
Next review date & triggers: 2026-04-15 or earlier if ISO/ASTM/NFPA/MPIF standards update, OEM allowables change, or new datasets revise PSD/sphericity/oxygen-moisture best practices for Aluminum Powders