ผง AlSiCu(AlSi10)

AlSi10 เป็นผงอลูมิเนียมอัลลอยที่ประกอบด้วยซิลิคอน 10% และอลูมิเนียมที่เหลือ ผงโลหะชนิดนี้ให้คุณสมบัติที่โดดเด่นทั้งในด้านความแข็งแรง ความหนาแน่นต่ำ คุณสมบัติทางความร้อน ความต้านทานการกัดกร่อน และเชื่อมได้ง่าย

องค์ประกอบผง AlSi10

ส่วนประกอบทั่วไปของผงโลหะผสม AlSi10 คือ:

องค์ประกอบ	องค์ประกอบ
อลูมิเนียม (Al)	สมดุล
ซิลิคอน (Si)	9-11%

• อลูมิเนียมเป็นองค์ประกอบหลักที่ช่วยลดความหนาแน่น ให้ความยืดหยุ่น และเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อน
• ซิลิคอนให้การเสริมความแข็งแรงของสารละลายที่เป็นของแข็งและช่วยปรับปรุงการหล่อได้

การควบคุมสัดส่วนอลูมิเนียมต่อซิลิกอนอย่างเข้มงวด มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการบรรลุความแข็งแรงและคุณสมบัติทางกายภาพที่เหมาะสม ธาตุโลหะผสมรองอื่นๆ เช่น แมกนีเซียม เหล็ก ทองแดง หรือสังกะสีอาจมีอยู่ในเกรดบางประเภทด้วยเช่นกัน

คุณสมบัติของผง AlSi10

ผง AlSi10 มีคุณสมบัติที่โดดเด่นหลายอย่างที่เข้ากันได้อย่างลงตัว ซึ่งทำให้เหมาะสมกับการใช้งานที่ท้าทายต่างๆ ดังนี้

ทรัพย์สิน	มูลค่า
ความหนาแน่น	2.7 กรัม/ซม3
จุดหลอมเหลว	~600¡ãC
การนำความร้อน	150-180 วัตต์/เมตร-K
การนำไฟฟ้า	35-40% IACS
สัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน	21-23 x 10<sup>-6</sup>? ¡«C
โมดูลัสของความยืดหยุ่น	80-85 GPa
ความแข็งแรงเชิงดึง	240-300 MPa
การยืด	1-5%
ความแข็ง	80-90 Brinell
ความต้านทานการกัดกร่อน	ยอดเยี่ยม

• ความหนาแน่นต่ำ?- เบาขึ้นถึง 65% เมื่อเปรียบเทียบกับโลหะผสมทองแดงและเหล็ก
• การนำความร้อนสูง?- ช่วยกระจายความร้อนออกอย่างรวดเร็วในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์
• อัตราความแข็งแรงต่อน้ำหนักที่สูง- ความแข็งแรงเปรียบเทียบได้กับไทเทเนียมอัลลอย แต่มีความหนาแน่นน้อยกว่า
• เชื่อมได้ดีเยี่ยมหล่อได้ดีเยี่ยม- มีความลื่นไหลสูงเมื่อหลอมเหลว ทำให้หล่อและเชื่อมง่าย
• มีความต้านทานต่อการกัดกร่อนและออกซิไดซ์ชั้นออกไซด์ป้องกันการเกิดสนิมในสภาวะแวดล้อมต่าง ๆ มากมาย

ลักษณะสมบัติพิเศษของ AlSi10 ทำให้เหมาะสำหรับการผลิตส่วนประกอบที่มีโครงสร้างน้ำหนักเบาสำหรับการบิน อวกาศ ยานยนต์ และอุตสาหกรรมอื่นๆ

การใช้งานของผง AlSi10

เนื่องจากลักษณะที่มีน้ำหนักเบา แข็งแรง และทนความร้อน ผง AlSi10 จึงเหมาะสมสำหรับ:

แอปพลิเคชัน	ประโยชน์
ส่วนประกอบอากาศยาน	ความหนาแน่นต่ำเมื่อเทียบกับความแข็งแรงสูง
อะไหล่รถยนต์	ลดน้ำหนักโดยไม่กระทบกับสมรรถนะของเครื่องยนต์
โครงที่ตั้งเครื่องอิเล็กทรอนิกส์	การจัดการความร้อนเพื่อระบายความร้อนเมื่อรวมกับน้ำหนักเบา
อุปกรณ์ทางการแพทย์	มีความเข้ากันได้ทางชีวภาพ ปลอดสารพิษ ทนทานต่อการกัดกร่อน
การจัดการทางความร้อน	การนำความร้อนสูงเพื่อระบายความร้อน

• มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในส่วนประกอบของอากาศยานและจรวดเช่นตัวยึดเครื่องยนต์เพื่อลดน้ำหนัก
• อุตสาหกรรมยานยนต์ใช้ AlSi10 สำหรับลูกสูบ ตัวเรือนเกียร์ ชิ้นส่วนระบบกันสะเทือน เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้น้ำมันเชื้อเพลิงผ่านงานที่มีน้ำหนักเบา
• กล่องห่อหุ้มอิเล็กทรอนิกส์และฮีทซิงก์ใช้ประโยชน์จากการนำความร้อนสูงเพื่อการระบายความร้อนที่มีประสิทธิภาพ
• ให้ความแข็งแรงต่อน้ำหนักที่ดีเยี่ยม โดยมีความหนาแน่นต่ำกว่าเมื่อเทียบกับโลหะผสมไททาเนียม
• ให้ความเข้ากันได้ทางชีวภาพที่ยอดเยี่ยม การทนทานต่อการกัดกร่อนสำหรับอุปกรณ์การแพทย์ เช่น อุปกรณ์ออร์โธปิดิกส์

AlSi10 ให้ประสิทธิภาพสูงสุด ในงานที่มีความท้าทายและต้องการความแข็งแรงสูงและน้ำหนักเบา

ข้อมูลจำเพาะของผง AlSi10

ผงอลูมิเนียมซิลิกอน 10% มีให้เลือกหลายขนาด รูปร่าง และระดับความบริสุทธิ์:

พารามิเตอร์	ตัวเลือก
ขนาดอนุภาค	5-150 ไมครอน
รูปร่างของอนุภาค	ทรงกลม, รูปร่างไม่สมมาตร
ความหนาแน่นปรากฏ	มากถึง 2.7 กรัม/ซม.
อัตราการไหล	สูงสุดถึง 25 วินาที / 50 กรัม
ความบริสุทธิ์	สูงสุดถึง 99.7%
การเปลี่ยนรูปของโลหะผสม	AlSi12, AlSi5

• อนุภาคขนาดเล็กจะช่วยเพิ่มการสุกของผงที่มีคุณภาพสูงกว่า ในขณะที่อนุภาคขนาดใหญ่จะช่วยให้ไหลได้ดีกว่า
• รูปทรงกลมช่วยเพิ่มความไหลและความหนาแน่นของบรรจุภัณฑ์ อนุภาคที่ไม่สม่ำเสมอช่วยลดค่าใช้จ่าย
• ความหนาแน่นที่ชัดเจนสูงขึ้นจะเพิ่มการบรรทุกที่มีประสิทธิภาพในการผลิตวัสดุผสม
• อัตราการไหลที่สูงขึ้นจะช่วยในการจัดการและการประมวลผงได้ง่ายขึ้น
• ความบริสุทธิ์สูงลดปัญหาการปนเปื้อนระหว่างการประมวลผลและปรับปรุงคุณสมบัติขั้นสุดท้าย
• ช่วงของระดับซิลิคอนระหว่าง 5-12% สามารถปรับสมดุลความคล่องไหลและความแข็งแรง

ลักษณะของผงนั้นมีการปรับเปลี่ยนตามข้อกำหนดของแอปพลิเคชันเฉพาะและวิธีการผลิต

วิธีการรวมเม็ด AlSi10

ผง AlSi10 สามารถแปลงให้เป็นชิ้นส่วนตามความหนาแน่นทั้งก้อนโดยใช้เทคนิคดังนี้:

วิธีการ	ประโยชน์
การผลิตแบบเติมเนื้อ	ความอิสระทางเรขาคณิตที่ยอดเยี่ยมสำหรับรูปร่างที่ซับซ้อน
การฉีดขึ้นรูปโลหะ	ความสามารถขึ้นรูปสุทธิความแม่นยำสูง
การกดและการซินเตอริง	คุ้มค่าสำหรับเรขาคณิตที่ง่ายกว่าในปริมาณมาก
การอัดรีด	การผลิตแท่งและท่ออย่างต่อเนื่อง
การกดแบบ Isostatic	มีคุณสมบัติเต็มความหนาแน่นและพัฒนาคุณสมบัติ

• วิธีการผลิตแบบเติมวัตถุมาเป็นผงอย่าง Powder bed fusion เช่น selective laser melting ได้รับความนิยมสำหรับต้นแบบหรือการผลิตปริมาณต่ำ
• แม่พิมพ์ฉีดโลหะให้ความทนทานที่ดีที่สุดและพื้นผิวสำเร็จที่ยอดเยี่ยม
• พิมพ์ต่อไปด้วยการเผาผนึกในสภาพของเหลวใช้ทั่วไปแต่ต้องมีการประมวลผลรอง เช่น การรีดขึ้นรูป
• การรีดขึ้นรูปใช้ประโยชน์จากการหล่อที่เป็นเยี่ยมในการผลิตแกน ท่อ และโครง
• การอัดขึ้นรูปแบบการกดแบบไอโซสแตติกทั้งร้อนและเย็นจะช่วยลดรูพรุนและเพิ่มความหนาแน่น

เทคนิคการหลอมรวมมีผลต่อโครงสร้างจุลภาค คุณสมบัติปลายทาง ความสามารถทางเรขาคณิต และประสิทธิภาพการผลิต

การอบความร้อนของชิ้นส่วน AlSi10

การบำบัดความร้อนแบบละลายและการทำให้มีอายุขัยทางการใช้งานแบบเทียมนั้นใช้เพื่อปรับให้วัสดุส่วนประกอบ AlSi10 แข็งแรงขึ้น

การอบชุบด้วยความร้อน	รายละเอียด	จุดประสงค์
เซอร์ราวเซนไนซิ่ง	530-550¡«C, ดับ	ละลายเฟสที่ละลายได้
ความแก่เทียม	150-180¡«C, 5-10 ชั่วโมง	การทำให้แข็งตัวด้วยการเร่งการตกตะกอน
Annealing	ระบายความร้อนช้าที่ 350¡«C	คืนความสามารถในการยืดได้

• การอบชุบด้วยความร้อนเพื่อปรับสภาพโครงสร้างจะทำให้ธาตุโลหะผสม เช่น ซิลิกอน ละลายในโครงสร้างอะลูมิเนียม ตามด้วยขั้นตอนการทำให้เย็นตัวอย่างรวดเร็ว หรือการชุบแข็ง
• การรักษาเพื่อชะลอความแก่ในภายหลังก่อให้เกิดการตกตะกอนอย่างประณีตซึ่งทำให้เกิดความแข็งอย่างเห็นได้ชัด
• Annealing ช่วยฟื้นฟูความเหนียวหลังจากการตีขึ้นรูปเย็นล่วงหน้าที่กว้างขวาง

การควบคุมเวลาและอุณหภูมิของการทำละลายและการทำให้เก่าแก่เป็นอย่างระมัดระวังช่วยให้สามารถกำหนดคุณสมบัติทางกลได้ตามข้อกำหนดเฉพาะ

การเปรียบเทียบของผง AlSi10 กับทางเลือกต่างๆ

นี่คือการเปรียบเทียบ AlSi10 กับผงโลหะผสมอลูมิเนียมอื่นๆ:

โลหะผสม	AlSi10	AlSi12	Al6061	Al7075
ความแข็งแรง	สูง	สูงที่สุด	กลางๆ	สูงมาก
ความสามารถในการเชื่อม	ยอดเยี่ยม	จน	ดี	จน
ความต้านทานการกัดกร่อน	ยอดเยี่ยม	ยอดเยี่ยม	ยอดเยี่ยม	ดี
การนำความร้อน	สูง	กลางๆ	กลางๆ	ต่ำ
ความหนาแน่น	ต่ำ	ต่ำ	ต่ำ	ต่ำ
ค่าใช้จ่าย	ต่ำ	สูง	กลางๆ	สูง

• AlSi12 มีความแข็งแรงที่สูงที่สุด แต่มีความแข็งแกร่งในการเชื่อม และการนำความร้อนที่ต่ำกว่า
• 6061 เป็นโลหะผสมอเนกประสงค์ยอดนิยมที่มีความแข็งปานกลางและทนทานต่อการกัดกร่อนได้ดี
• 7075 มีความแข็งแรงสูงมาก แต่สามารถเชื่อมได้ไม่ดีและมีความต้านทานการกัดกร่อนที่ปานกลางเท่านั้น
• AlSi10 ให้คุณสมบัติรอบด้านที่ดีที่สุด พร้อมกับประโยชน์ด้านต้นทุนที่เพิ่มขึ้น

สำหรับการใช้งานส่วนใหญ่ AlSi10 จะมอบสมดุลที่เหมาะสมของประสิทธิภาพ การเชื่อม และต้นทุน

ผู้ผลิต AlSi10 Powder

ในฐานะผงโลหะผสมที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย ผง AlSi10 ผลิตโดยซัพพลายเออร์ระดับโลกหลักๆ:

ผู้ผลิต	ประเทศ
บริษัท Hoeganaes	สหรัฐอเมริกา
Sandvik Osprey	สหราชอาณาจักร
ผง CNPC	ประเทศจีน
ผงโลหะ Rio Tinto	แคนาดา
Toyal America	สหรัฐอเมริกา
ECKA Granules	เยอรมนี

ผู้ผลิตที่มีชื่อเสียงจะควบคุมคุณภาพอย่างเคร่งครัดและเป็นไปตามข้อกำหนดขององค์กรมาตรฐานสากล นอกจากนี้ ยังปรับแต่งลักษณะของผงตามความต้องการของแอปพลิเคชันอีกด้วย

ราคาผง AlSi10

ในฐานะที่เป็นผงโลหะผสมที่มีประสิทธิภาพสูง AlSi10 จึงครองส่วนแบ่งราคาที่สูงกว่าผงอลูมิเนียมธรรมดา ราคาที่ระบุคือ:

แบบผง	ขนาดอนุภาค	ราคา ($/กก.)
สำหรับการกด	ต่ำกว่า 150 แอมแปร์	$12-18
เพื่อการเผาผนึก	45-150 ไมโครเมตร	$15-22
สำหรับ AM	15-45 ซม	$22-35
ความบริสุทธิ์สูง	สูงสุดถึง 10 Ã×m	$30-50

• เศษหยาบสำหรับ AM และการเผานั้นมีค่าใช้จ่ายมากกว่า เกรดการกดที่หยาบ
• ปริมาณคำสั่งซื้อที่มีขนาดเล็กกว่า 100 กก.จะมีราคาสูงกว่า
• ระดับความบริสุทธิ์สูงออกซิเจนต่ำ ไนโตรเจนต่ำ แพงกว่า 50%
• ลดปริมาณซิลิคอนให้เป็น AlSi5 ลดต้นทุนลงประมาณ 15%

ส่วนลดปริมาณ ส่วนลดตามสัญญาในระยะยาว และข้อกำหนดสำหรับอนุภาคที่ง่ายขึ้น สามารถช่วยลดค่าใช้จ่ายได้

ข้อควรพิจารณาด้านสุขภาพและความปลอดภัยสำหรับผง AlSi10

เหมือนผงโลหะชนิดอื่น ผง AlSi10 ต้องได้รับการจัดการอย่างปลอดภัย:

อันตราย	ข้อควรระวัง	PPE
สัมผัสผิวหนัง/ดวงตา	หลีกเลี่ยงการสัมผัสโดยตรง ล้างออกหากสัมผัส	ถุงมือ แว่นตาคลุมตา
การสูดดม	หลีกเลี่ยงการหายใจเอาฝุ่นเข้าไป ให้มีการระบายอากาศ	เครื่องช่วยหายใจ
การกลืน	หลีกเลี่ยงการนำมือสัมผัสปาก ล้างมือ	–
ไฟ	ใช้น้ำทราย อย่าใช้น้ำ	ชุดป้องกัน

• สวมถุงมือ แว่นตา และหน้ากากอนามัย เมื่อจัดการกับผง
• อย่าให้ถูกผิวหนัง ล้างหลังจากสัมผัส
• เก็บในที่เย็นและแห้ง ห่างจากประกายไฟและเปลวไฟ
• ดูแลการหมุนเวียนอากาศและการกำจัดฝุ่นอย่างถูกต้อง
• ดูที่คู่มือวัสดุและกฎระเบียบท้องถิ่นเพื่อดูระเบียบปฏิบัติที่สมบูรณ์

ด้วยมาตรการป้องกันที่เหมาะสมและอุปกรณ์ป้องกัน PPE ผง AlSi10 จึงสามารถจัดการได้อย่างปลอดภัยระหว่างการจัดเก็บ การประมวลผล และการปฏิบัติงาน

การตรวจสอบและทดสอบผง AlSi10

เพื่อให้มั่นใจว่าเป็นไปตามข้อกำหนดด้านคุณภาพ ผง AlSi10 ควรได้รับการทดสอบ:

พารามิเตอร์	วิธีการ	สเปก
ส่วนประกอบทางเคมี	OES, XRF, เคมีเปียก	เป็นไปตามมาตรฐานด้านปริมาณ Al, Si, Mg
การกระจายขนาดของอนุภาค	เลเซอร์กระจายตัว ตะแกรง	อยู่ในช่วง D10, D50, D90
สัณฐานผง	ภาพถ่าย SEM	รูปทรงกลมกลึงและการไหลลื่น
ความหนาแน่นปรากฏ	การทดสอบเครื่องวัดอัตราการไหลแบบฮอลล์	ความหนาแน่นขั้นต่ำที่ระบุ
อัตราการไหล	การทดสอบเครื่องวัดอัตราการไหลของฮอลล์	วินาทีที่ไหลสูงสุด
ระดับความไม่บริสุทธิ์	การวิเคราะห์ ICP หรือ การวิเคราะห์ LECO	ออกซิเจนต่ำ ความชื้น

การทดสอบเป็นประจำตามมาตรฐาน ASTM เป็นการรับประกันความสม่ำเสมอและผงคุณภาพสูงที่เหมาะกับการใช้งานที่สำคัญ

คำถามที่พบบ่อย

ถาม. อะไรคือระบบโลหะผสม AlSi10?

A. AlSi10 ใช้ในอุตสาหกรรมการบิน ยานยนต์ และอิเล็กทรอนิกส์อย่างกว้างขวาง ในบริเวณที่มีน้ำหนักเบาและความแข็งแรงสูงเป็นสิ่งสำคัญ เช่น ขาตั้งเครื่องยนต์ ลูกสูบ Housing แผ่นระบายความร้อน

Q. AlSi10 ต้องใช้การอบชุบความร้อนหรือไม่

A. ขึ้นอยู่กับวิธีการ คำตอบมีได้หลายอย่าง ใช่ การให้ความร้อนในสารละลาย ตามด้วยการอบ ก็สามารถเพิ่มความแข็งแรง ให้สูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ โดยการตกผลึกของโลหะผสม เช่น ซิลิคอน

Q. วิธีใดที่สามารถรวมผง AlSi10 เข้าไว้ด้วยกัน

ผง AlSi10 สามารถทำให้ได้ความหนาแน่นเต็มที่ได้โดยใช้การผลิตสารเติมแต่ง การฉีดขึ้นรูปโลหะ การอัดขึ้นรูป และการตีขึ้นรูปผง

ถาม AlSi10 เชื่อมได้หรือไม่

ใช่ AlSi10 มีคุณสมบัติในการเชื่อมที่ดีเยี่ยมเนื่องจากการเติมโลหะผสมซิลิคอนซึ่งช่วยเพิ่มความลื่นไหลในสถานะหลอมเหลว ทำให้สามารถเชื่อมแบบหลอมได้ง่าย

ถาม AlSi10 Powder ปลอดภัยในการใช้งานหรือไม่

ก. เช่นเดียวกับผงโลหะละเอียดมาตรฐาน ควรปฏิบัติตามมาตรการความปลอดภัยมาตรฐานในระหว่างการจัดเก็บ การจัดการ และการประมวลผลผง AlSi10 เพื่อลดความเสี่ยงต่อสุขภาพและความปลอดภัยให้น้อยที่สุด