| 鋁粉末冶金製品應用在汽車零組件可減少汽車重量,降低燃油消耗和廢氣排放。現在多數結構鋁粉末冶金製品的成分是鍛造或鑄造合金的成分,大多是以2000或6000系鋁合金為基本成分,含銅、鎂和矽,已有一些可用於生產精密鋁粉末冶金製品的合金粉被開發出來。近年鋁粉末冶金開發的一個方向是近、過共晶成分的Al-Si合金,這種成分的鋁合金具有良好的機械性能和耐磨耗能力。
減少汽車重量 降低燃油消耗、廢氣排放
鋁粉末最早是使用搗碎機將鋁箔粉碎而得到薄片狀的粉末,就像杵和臼一樣,以錘狀的東西機械式地將原料加以粉碎,這種方法所得到的粉末呈撕碎的薄片狀是其特徵。之後,美國開發將熔湯利用噴霧器的原理而直接得到粉末的噴霧法(atomize),此法係讓原料熔湯與壓縮空氣同時噴出以製造出微細的噴霧液滴,並使其在飛行中瞬間凝固而得到合金粉末,即使到現在,大量生產的鋁粉末幾乎都還是以這種氣體噴霧法來生產。
日本的鋁粉末需求量約為14,000噸/年,其中用途最多的是塗料用約35%,其次是冶金用途約15%。至於在鋁粉末用途中生產量最多的塗料用顏料的製造方法,一般是以噴霧粉的粒狀粉末為原料,再與礦物油及脂肪酸同時在球磨機中粉碎及研磨成薄片狀。利用這種形狀粒子在塗膜中的配列,可得到金屬性塗料特有的光澤與方向性,且透過所使用原料的形狀、粒度分布與粉碎條件等的搭配,就可控制薄片的形狀與粒度分布,有可能變化金屬性塗膜的色調。
不同於直接成形為塊材的鑄造法或鍛造法,此係由熔湯作成粉末之後,再將粉末進行冷均壓(Cold Isostatic Pressing,CIP)(將粉末封入橡膠等容器中,再利用液壓等方向加壓以形成壓粉體)或是熱均壓成形(Hot
Isostatic Pressing,HIP)(將粉末或壓粉體封入金屬等容器中,再利用氬氣等惰性氣體於高溫下一邊進行等方向加壓,一邊進行成形與燒結),然後經過擠壓出等製程而作成製品。噴霧法製造的鋁合金粉末由於凝固速度快,因而有:過飽和度大、固溶範圍廣、組織均勻微細而無偏析等特點。
有助汽車、電子、航太工業發展潛力
鋁有重量輕的特點,但也有耐熱性差的缺點。急冷凝固的鋁粉末除了添加有用以提升耐熱性的Si外,高溫強度所必須的Fe、Ni等過渡金屬也可以比鑄造合金更大量被固溶進去,因此有可能製造出高溫強度優異的胚料。雖然降伏強度與抗拉強度有隨試驗溫度而下降的趨勢,但與同一溫度下試驗的鑄造材和鍛造材比,還是可以得到較高的值,這種特性的材料可以用於活塞等用途。
採用急冷凝固與粉末冶金技術相結合,製備之高矽鋁合金材料具有低密度、高熱導、低熱膨脹及高比強度等特性,在汽車、電子及航太工業等領域有很大發展潛力,是生產過共晶高矽鋁合金應用最多之方法之一。鋁粉末冶金製品在汽車零組件另一個潛在應用方向是油泵轉子,油泵轉子在工作環境中要承受很重的負荷,如果以鋁粉末冶金取代原鑄鐵件,可減重約1
kg。(本文作者:金屬中心ITIS計畫產業分析師劉文海) 【資料來源:經濟日報】
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