Aluminium legering laat zich spuitgieten

Gecompliceerde metaaldelen worden vaak met spuitgietmethoden geproduceerd. Deze techniek werkt als volgt: Metaalpoeder wordt samen met een kunststof in een vorm geperst en bij hoge temperaturen tot een vast metaalwerkstuk samen ‘gebakken’, ook wel sinteren genoemd. Bij staal en titanium producten werkt dit proces al voor lange tijd goed. Voor aluminium legering was deze techniek nog niet alledaags. De TU Wenen heeft een poedermetallurgische procedure ontwikkeld waarmee op een materiaalbesparende manier complexe onderdelen geproduceerd kunnen worden.

Het probleem bij aluminium is dat de oxidehuid zich alleen bij zeer hoge temperaturen laat verwijderen. Tegelijkertijd heeft aluminium maar een relatief laag smeltpunt wat de maximale sintertemperatuur beperkt. Het is dan ook onmogelijk om de oxidelaag te verwijderen voordat het complete metalen onderdeel is gesmolten. Daarnaast kan het bindmiddel waarin het metaalpoeder is gebonden alleen worden verwijderd door verhoogde temperaturen. Hierdoor ontstaat een overlapping in temperatuurbereik dat er voor kan zorgen dat het bindmiddel in het gesinterde werkstuk wordt ingebouwd.

Atmosfeer is sleutel

De sleutel is om de juiste atmosfeer in de sinteroven te maken. Gewoonlijk gebruikt men een zuurstofarme omgeving om volledige oxidatie van een metaalpoeder te voorkomen. Voor aluminium is echter een zuurstofrijke atmosfeer nuttig: De aluminium oxidelaag van de deeltjes is zo dicht dat het beschermt tegen de volledige oxidatie van het deeltje. Tegelijkertijd helpt zuurstof bij het verbranden van het koolstofgehalte van het bindmiddelmateriaal. Na deze eerste stap wordt de zuurstof vervangen door stikstof en de temperatuur wordt verder verhoogd. Met behulp van magnesium wordt de aluminiumoxidelaag tenslotte gebroken, een vloeibare fase wordt gevormd en de aluminiumdeeltjes worden gesinterd tot een massief metalen werkstuk. Voor deze werkwijze, waarbij de twee processtappen worden gescheiden, heeft de TU Wenen een octrooi aangevraagd.

Lichte constructies

Volgens TU Wenen zijn er veel industriële toepassingen voor de nieuwe aluminium-sintertechniek. Door de geringe dichtheid van aluminium is het materiaal voor veel toepassingen interessant. Met name daar waar materiaal en massa moet worden bespaard, zoals bijvoorbeeld in de lucht-, ruimtevaart- en de automobielindustrie het geval is. Daarnaast zijn ook voor bewerkingscentra mogelijkheden volgens TU Wenen.