Poröses Aluminium im Vergleich zu Sintermetall und Metallschaum

(openPR) Poröses Aluminium im Vergleich zu Sintermetall:

Poröses Aluminium und Sintermetalle sind beide offenzellig und deswegen durchlässig, aber die Herstellungstechnologien und damit auch die Struktur der Materialien unterscheiden sich.

Bei der Herstellung von porösem Aluminium wird flüssiges Aluminium mit Kristallsalz zusammen gegossen. Nach Abkühlung und mechanischer Bearbeitung wird das Salz ausgewaschen. An Stelle der Salzkörnchen und deren Kontaktstellen treten die Poren. Bei Sintermetallen werden Metallkörnchen zusammengebacken. Die Leerräume zwischen den Körnchen werden in diesem Fall zu den Poren. Es ist also gerade umgekehrt. Bei porösem Aluminium entstehen die Poren an Stelle der Salzkörnchen und die Leerräume im körnigen Salz werden mit Metall ausgefüllt.

Poröse Metalle spielen in der modernen Technik eine bedeutende Rolle. Filter und Filterelemente, Zapfenläger, Schalldämpfer, Feuersperren usw. werden aus verschiedenen Metallpulvern nach der Methode der Pulvermetallurgie (Pulvermetallurgische Werkstoffe), so genannte Sintertechnologie (Sintermetalle), hergestellt.

Wenn man durchlässige Werkstoffe mit hoher Stabilität und hoher Volumenporosität nach der Sintermethode benötigt, verwendet man meist Bronze, Kupfer oder Stahl. Aluminium hat durch seine geringe Dichte, die gute Korrosionsbeständigkeit sowie die vergleichsweise hohe Wärme- und elektrischen Leitfähigkeit etliche Vorteile gegenüber Bronze, Stahl und Kupfer. Es ist jedoch schwierig, poröse Werkstoffe aus Aluminium nach der Sintertechnologie herzustellen.

Folgende Schwierigkeiten ergeben sich bei der Herstellung von gesintertem Aluminium: Aluminiumpulver reagiert schnell und die Aluminiumkörnchen oxydieren zu dem nicht schmelzbaren Oxyd Al2O3. Die Temperatur bei welcher die Oxydumhüllung sich auflösen würde, ist einiges höher als die Schmelztemperatur des Aluminiums. Diese Temperatur hängt auch von der Grösse der Aluminiumkörnchen und der Dicke der Oxydschicht ab. Theoretisch gibt es einige Ansätze um dieses Problem zu lösen, praktisch ist es aber noch nicht realisiert worden, Produkte aus Aluminium mit hoher Volumenporosität und genügender Festigkeit nach der Sintertechnologie herzustellen. Nun bieten wir eine Lösung an – poröses Aluminium!
Vorteile gegenüber Sintermetalle:

– Gesintertes Aluminium ist heute nicht herstellbar
– Volumenporosität des porösen Aluminiums kann bis 55% hoch sein. Volumenporosität von Sintermetallen liegt bei ca. 30-35%
– Dank gegossener Struktur hat poröses Aluminium eine hohe Stabilität und bröckelt nicht ab, im Gegenteil zu Sintermetallen.


Poröses Aluminium im Vergleich zu Metallschaum:
Offenzellige Metallschäume und poröses Aluminium sind beide für gasförmige und flüssige Medien durchlässig, unterscheiden sich aber in der Herstellungstechnologie und in den Eigenschaften voneinander.

Aluminium wird mit Kristallsalz zusammen gegossen, danach wird das Salz ausgewaschen und an Stelle der Salzkörnchen und deren Kontaktstellen treten die Poren – so entsteht poröses Gussaluminium.

Dank hoher Bruchfestigkeit und geringem Gewicht gewinnen heute geschäumte Metalle zunehmend als industrierelevante Werkstoffe an Bedeutung. Vor allem als Leichtbaukomponenten im Fahrzeugbau aber auch in der Wärmetechnik, dank grosser innerer Oberfläche und der guten Wärmeleitfähigkeit.

Metallschäume bestehen meist aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen obwohl die Möglichkeit besteht, Kupfer, Zink oder auch Blei aufzuschäumen.
Herstellungstechnologien von Metallschaum:

– Metallpulver oder Metallspäne werden mit Titandihydrid oder anderen Treibmitteln vermischt und über den Schmelzpunkt des Metalls erhitzt. Dadurch wird gasförmiger Wasserstoff freigesetzt, der das Gemisch aufschäumt.

– In geschmolzenes Metall wird Gas eingeblasen, nach der Abkühlung bleibt die poröse Struktur.

Schwierigkeiten bei der Herstellung von Metallschäumen sind hauptsächlich die richtige Kombination aus Metall und Treibmittel zu finden und diese in der richtigen Zeitspanne auf die korrekte Temperatur zu erhitzen. Nur so entsteht das gewünschte Resultat. Dabei ist die Steuerung der Porenanteile, Porengrösse, aber auch die Verteilung der Poren praktisch nicht berechenbar.

Aus diesen Gründen ist poröses, gegossenes Aluminium mit seiner einfachen Herstellungstechnologie eine wertvolle Alternative. Das breite Spektrum genau definierter Porengrößen von 0,1 mm bis 3,0 mm macht es möglich, die optimale Porosität für die gewünschte Anwendung zu produzieren. Die untrennbare Verbindung von porösen und nicht porösen Teilen eröffnet auf einfachstem Weg ein breites Einsatzgebiet.
Poröses Aluminium hat folgende Haupt-Vorteile gegenüber Metallschaum:

– Steuerung der Volumenporosität
– Steuerung der Porengrösse
– Steuerung der Porenverteilung / homogene Struktur