Bayerische Metallwerke為新型3D 列印鎢合金生產技術申請專利

Wolfram Industrie 的子公司Bayerische Metallwerke GmbH，一個位於德國的金屬加工公司開發了一種專門用於新材料生產的鎢合金生產技術並獲得了專利。

該工藝的特殊之處在於它能夠以粉末形式生產高濃度鎢合金混合物（WNiFe 和 WNiCu），使這些材料能夠用於 3D 列印和塗層工藝。在為期兩年的開發階段的支援下，該公司相信其鎢合金生產技術將為更複雜的鎢製成的零件幾何形狀鋪平道路，為工具製造和 3D 列印輻射遮罩等應用提供新的選擇。

“我們的鎢鎳鐵合金的特殊之處在於我們以預合金粉末的形式獲得它，”Bayerische Metallwerke 的研發經理 Hany Gobran 博士解釋說。“這項新發明適合作為 3D 列印和塗層工藝的起始產品。”

鎢合金以其優異的耐腐蝕性和高導熱性而聞名，使其成為鋁零件冷模鑄造的理想選擇。同時鎢合金也非常緻密，密度為 19.3 g/cm³。鎢的密度與黃金相當，廣泛用於工具製造以及醫療保健中的 alpha 和 gamma 輻射遮罩。

Bayerische Metallwerke 的研發工程師 Nabil Gdoura 表示：“由於鎢具有抗熔融金屬腐蝕和侵蝕的能力，以及出色的導熱性，因此成為鑄鋁領域的首選材料。它的純淨形式和極高密度也使其成為有害鉛的良好替代品，例如，鉛仍用於醫學中的輻射遮罩。”

但是，同時鎢的熔點也是所有化學元素中最高的（3,400°C），莫氏硬度為 7.5，因此很難被加工。因此，具有更複雜幾何形狀（例如曲線和孔）的鎢零件通常僅由熱工具鋼製成，用作簡單的設備或者在3D技術中使用。

據 Bayerische Metallwerke 稱，迄今為止，所有市售的鎢 3D 列印合金都是用相對高濃度的鐵和鎳生產的，通常沒有任何預合金化。由於這些金屬的熔點明顯低於鎢，因此粉末床熔融等高溫增材製造工藝通常會導致其無法控制的蒸發。

新的 Bayerische Metallwerke 工藝通過在加工前對粉末混合物進行預合金化來解決這個問題。通過將所有三種元素組合為每個單獨粉末顆粒中的多相材料，可以非常嚴格地控制最終合金的成分和分佈。因此，金屬可以在高溫下加工而不會損失任何鐵、鎳或銅。

該公司表示，其新工藝能夠生產含 80% – 98.5%（重量）鎢、0.1% – 15% 鎳和 0.1% – 10% 鐵和/或銅的合金，具體取決於所需的應用。合金材料的密度為 17 – 18.8 g/cm3，非常適合鎢在鋁鑄造、工具製造和輻射遮罩方面的傳統使用。此外，該鎢合金生產技術還可以確定粉末顆粒的流動行為和細微性。

“最終產品中鎢的比例越高，它對熔融鋁的抵抗力就越強，導熱性就越好，”Gobran 總結道。“另一方面，如果良好的延展性和機械加工性發揮更大的作用，合金中鎢的比例也可以相應減少。因此，該組合物始終可以適應特定應用和形狀的相應複雜性。”

粉末生產部門對於工業增材製造的成功至關重要。在今年的早些時候，等離子體霧化技術專家 Pyrogenesis 宣佈成功測試其增材製造 NexGen 粉末生產線。在做出推遲商業生產的戰略決定後，這家總部位於蒙特利爾的公司得以實施改進，現在已經在其生產線上測試了各批次間的一致性。

此外，加拿大礦業和金屬公司力拓最近使用水霧化技術開發了一種新型鋼 3D 列印粉末。雖然人們普遍認為只有高成本的氣體和等離子霧化器才能生產工業級粉末，但該公司的新型鋼粉表明，水霧化是一種更為經濟的 3D 列印粉末生產途徑。

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