AlSiCu-pulver (AlSi10)

AlSi10 är ett aluminiumlegeringspulver som innehåller 10% kisel och resten aluminium. Den erbjuder en utmärkt kombination av styrka, låg densitet, termiska egenskaper, korrosionsbeständighet och svetsbarhet.

AlSi10 pulver sammansättning

Den typiska sammansättningen av AlSi10 legeringspulver är:

Element	Sammansättning
Aluminium (Al)	Balans
Kisel (Si)	9-11%

• Aluminium bildar matrisen som ger låg densitet, duktilitet och korrosionsbeständighet.
• Kisel ger soliditetsförstärkning och förbättrar gjutbarheten.

Strikt kontroll av förhållandet mellan aluminium och kisel är avgörande för att uppnå optimal hållfasthet och fysikaliska egenskaper. Andra mindre legeringselement som magnesium, järn, koppar eller zink kan också förekomma i vissa kvaliteter.

Egenskaper hos AlSi10-pulver

AlSi10-pulver har en utmärkt kombination av egenskaper som gör det lämpligt för olika krävande applikationer:

Fastighet	Värde
Täthet	2,7 g/cm3
Smältpunkt	~600°C
Termisk konduktivitet	150-180 W/m-K
Elektrisk konduktivitet	35-40% IACS
Koefficient för termisk expansion	21-23 x 10-6 /°C
Elasticitetsmodul	80-85 GPa
Draghållfasthet	240-300 MPa
Töjning	1-5%
Hårdhet	80-90 Brinell
Motståndskraft mot korrosion	Utmärkt

• Låg densitet - Upp till 65% lättare än kopparlegeringar och stål.
• Hög värmeledningsförmåga - Möjliggör snabb avledning av värme i elektronik.
• Högt förhållande mellan styrka och vikt - Hållfasthet jämförbar med titanlegeringar med lägre densitet.
• Utmärkt svetsbarhet och gjutbarhet - Hög flytbarhet i smält tillstånd för enkel gjutning och svetsning.
• Motståndskraftig mot korrosion och oxidation - Skyddande oxidskikt förhindrar korrosion i många miljöer.

Denna exceptionella egenskapsprofil gör AlSi10 lämplig för lätta strukturella tillämpningar inom flyg-, rymd- och fordonsindustrin samt andra sektorer.

Användningsområden för AlSi10-pulver

Tack vare sin lätta vikt, styrka och termiska egenskaper är AlSi10-pulver idealiskt för:

Tillämpningar	Fördelar
Komponenter för flyg- och rymdindustrin	Låg densitet i kombination med hög hållfasthet.
Reservdelar till fordon	Viktminskning utan att kompromissa med den mekaniska prestandan.
Elektroniska höljen	Termohantering för värmeavledning i kombination med låg vikt.
Medicinska implantat	Biokompatibel, giftfri, korrosionsbeständig.
Termisk hantering	Hög värmeledningsförmåga för att avleda värme.

• Används i stor utsträckning i flygplan och raketkomponenter, t.ex. motorfästen, för att minska vikten.
• Fordonsindustrin använder AlSi10 för kolvar, transmissionshus och upphängningsdelar för att förbättra bränsleeffektiviteten genom lättvikt.
• Elektroniska kapslingar och kylflänsar utnyttjar hög värmeledningsförmåga för effektiv kylning.
• Ger utmärkt styrka/vikt-förhållande med lägre densitet jämfört med titanlegeringar.
• Ger utmärkt biokompatibilitet och korrosionsbeständighet för medicinska implantat, t.ex. ortopediska apparater.

AlSi10 ger maximal prestanda i krävande applikationer där låg vikt och hög hållfasthet är avgörande.

Specifikationer för AlSi10-pulver

AlSi10-pulver finns i olika storleksfraktioner, former och renhetsgrader:

Parameter	Alternativ
Partikelstorlek	5-150 mikrometer
Partikelns form	Sfärisk, oregelbunden
Skenbar densitet	Upp till 2,7 g/cm3
Flödeshastighet	Upp till 25 s/50g
Renhet	Upp till 99,7%
Legeringsvarianter	AlSi12, AlSi5

• Mindre partiklar ger bättre sintring medan större partiklar ger högre flytbarhet.
• Sfärisk morfologi förbättrar flödet och förpackningstätheten. Oregelbundna partiklar ger kostnadsfördelar.
• Högre skenbar densitet ökar den effektiva belastningen vid tillverkning av kompositer.
• Högre flödeshastigheter gör det lättare att hantera och bearbeta pulver.
• Hög renhet minskar kontamineringsproblemen under bearbetningen och förbättrar de slutliga egenskaperna.
• Olika kiselnivåer mellan 5-12% tillgängliga för att balansera flytbarhet och styrka.

Pulveregenskaperna anpassas efter specifika applikationskrav och bearbetningsmetoder.

Konsolideringsmetoder för AlSi10-pulver

AlSi10-pulver kan omvandlas till komponenter med full densitet med hjälp av tekniker som t.ex:

Metod	Fördelar
Additiv tillverkning	Utmärkt geometrisk frihet för komplexa former.
Formsprutning av metall	Kapacitet för nätformning med hög precision.
Pressning och sintring	Ekonomiskt fördelaktigt för enklare geometrier med hög volym.
Extrudering	Kontinuerlig produktion av stänger och rör.
Isostatisk pressning	Uppnår full densitet och förbättrar egenskaperna.

• Additiva tillverkningsmetoder med pulverbäddfusion, som selektiv lasersmältning, är populära för prototyper eller lågvolymsproduktion.
• Formsprutning av metall ger minsta möjliga toleranser och utmärkt ytfinish.
• Pressning följt av sintring i vätskefas är vanligt förekommande, men sekundär bearbetning som extrudering behövs.
• Extrudering utnyttjar den utmärkta gjutbarheten för att producera stavar, rör och profiler.
• Kall och varm isostatisk pressning minskar porositeten och ökar densiteten.

Konsolideringstekniken påverkar mikrostrukturen, de slutliga egenskaperna, de geometriska möjligheterna och produktiviteten.

Värmebehandling av AlSi10-komponenter

Lösningsvärmebehandling och artificiell åldring används för att skräddarsy hållfastheten hos AlSi10-komponenter:

Värmebehandling	Detaljer	Syfte
Lösning	530-550°C, släckning	Lösa upp lösliga faser
Artificiellt åldrande	150-180°C, 5-10 timmar	Härdning genom utfällning
Glödgning	350°C, långsam kylning	Återställer duktiliteten

• Lösningsvärmebehandling löser upp legeringselement som kisel i aluminiummatrisen följt av snabb kylning eller släckning.
• Efterföljande åldringsbehandling orsakar fin utfällning som resulterar i betydande härdning.
• Glödgning hjälper till att återställa segheten efter omfattande föregående kallbearbetning.

Noggrann kontroll av tid och temperatur för lösning och åldring gör det möjligt att anpassa de mekaniska egenskaperna efter specifika krav.

Jämförelse av AlSi10-pulver med alternativ

Så här ser AlSi10 ut jämfört med andra aluminiumlegeringspulver:

Legering	AlSi10	AlSi12	Al6061	Al7075
Styrka	Hög	Högsta	Medium	Mycket hög
Svetsbarhet	Utmärkt	Dålig	Bra	Dålig
Motståndskraft mot korrosion	Utmärkt	Utmärkt	Utmärkt	Bra
Termisk konduktivitet	Hög	Medium	Medium	Låg
Täthet	Låg	Låg	Låg	Låg
Kostnad	Låg	Hög	Medium	Hög

• AlSi12 har den högsta hållfastheten men sämre svetsbarhet och värmeledningsförmåga.
• 6061 är en populär legering för allmänna ändamål med medelhög hållfasthet och god korrosionsbeständighet.
• 7075 utmärker sig genom mycket hög hållfasthet men har dålig svetsbarhet och endast måttlig korrosionsbeständighet.
• AlSi10 ger de bästa allroundegenskaperna med extra kostnadsfördelar.

För de flesta applikationer erbjuder AlSi10 den optimala balansen mellan prestanda, svetsbarhet och kostnad.

Tillverkare av AlSi10-pulver

Som en allmänt använd legering produceras AlSi10-pulver av stora globala leverantörer:

Tillverkare	Land
Hoeganaes Corporation	USA
Sandvik Osprey	STORBRITANNIEN
CNPC Pulver	Kina
Rio Tinto Metallpulver	Kanada
Toyal Amerika	USA
ECKA Granulat	Tyskland

Välrenommerade tillverkare har sträng kvalitetskontroll och följer specifikationer från internationella standardiseringsorganisationer. De anpassar också pulveregenskaperna utifrån applikationskraven.

Priser för AlSi10-pulver

Som ett högpresterande legeringspulver har AlSi10 ett högre pris än vanliga aluminiumpulver. Indikativ prissättning är:

Typ av pulver	Partikelstorlek	Pris ($/kg)
För pressning	Under 150 μm	$12-18
För sintring	45-150 μm	$15-22
För AM	15-45 μm	$22-35
Hög renhet	Upp till 10 μm	$30-50

• Finare fraktioner för AM och sintring kostar mer än grövre pressningskvaliteter.
• Mindre orderkvantiteter under 100 kg ger högre priser.
• Högrenhetskvaliteter med lägre syre- och kvävehalt är över 50% dyrare.
• En minskning av kiselinnehållet till AlSi5 sänker kostnaden med cirka 15%.

Volymrabatter, längre avtalstider och enklare specifikationer för partiklar kan bidra till att sänka kostnaderna.

Hälso- och säkerhetsaspekter för AlSi10-pulver

Som alla metallpulver kräver AlSi10-pulver säker hantering:

Fara	Försiktighetsåtgärder	PPE
Kontakt med hud/ögon	Undvik direktkontakt. Skölj vid exponering.	Handskar, skyddsglasögon
Inandning	Undvik att andas in damm. Sörj för god ventilation.	Andningsskydd
Förtäring	Undvik överföring från hand till mun. Tvätta händerna.	–
Brand	Använd sand. Använd inte vatten.	Skyddsutrustning

• Använd handskar, skyddsglasögon och mask vid hantering av pulver.
• Undvik hudkontakt. Tvätta efter exponering.
• Förvaras svalt, torrt och skyddat från gnistor och lågor.
• Säkerställ korrekt ventilation och dammuppsamling.
• Se säkerhetsdatablad och lokala föreskrifter för fullständiga riktlinjer.

Med rätt försiktighetsåtgärder och PPE kan AlSi10-pulver hanteras säkert under lagring, bearbetning och drift.

Inspektion och provning av AlSi10-pulver

För att säkerställa att kvalitetskraven uppfylls bör AlSi10-pulver testas för:

Parameter	Metod	Specifikation
Kemisk sammansättning	OES, XRF, våtkemi	Överensstämmelse med Al-, Si-, Mg-innehåll
Fördelning av partikelstorlek	Laserdiffraktion, siktning	D10, D50, D90 inom intervallet
Morfologi för pulver	SEM-avbildning	Sfärisk form och flytbarhet
Skenbar densitet	Test av Hall-flödesmätare	Minsta specificerade densitet
Flödeshastighet	Test av hallflödesmätare	Maximalt flöde sekunder
Föroreningsnivåer	ICP- eller LECO-analys	Låg syre- och fukthalt

Rutinmässiga tester enligt ASTM-standarder garanterar ett jämnt och högkvalitativt pulver som lämpar sig för kritiska tillämpningar.

Vanliga frågor

Q. Vad används AlSi10-legeringen till?

A. AlSi10 används ofta i flyg-, bil- och elektroniktillämpningar där låg vikt och hög hållfasthet är avgörande, t.ex. i motorfästen, kolvar, höljen och kylflänsar.

Q. Kräver AlSi10 värmebehandling?

A. Ja, värmebehandling med lösning följt av åldring kan avsevärt förbättra draghållfastheten genom utfällning av legeringselement som kisel.

Q. Vilka metoder kan konsolidera AlSi10-pulver?

A. AlSi10-pulver kan konsolideras till full densitet med hjälp av additiv tillverkning, formsprutning av metall, strängpressning och kompaktsmide med pulver.

Q. Är AlSi10 svetsbart?

A. Ja, AlSi10 har utmärkt svetsbarhet på grund av kisellegeringstillsatsen som förbättrar flytförmågan i smält tillstånd. Detta möjliggör enkel smältsvetsning.

Q. Är AlSi10-pulver säkert att hantera?

A. Som med alla fina metallpulver bör standardmässiga säkerhetsåtgärder vidtas under lagring, hantering och bearbetning av AlSi10-pulver för att minimera hälso- och säkerhetsrisker.