Bayerische Metallwerke为新型3D 打印钨合金生产技术申请专利

Wolfram Industrie 的子公司Bayerische Metallwerke GmbH，一个位于德国的金属加工公司开发了一种专门用于新材料生产的钨合金生产技术并获得了专利。

该工艺的特殊之处在于它能够以粉末形式生产高浓度钨合金混合物（WNiFe 和 WNiCu），使这些材料能够用于 3D 打印和涂层工艺。在为期两年的开发阶段的支持下，该公司相信其钨合金生产技术将为更复杂的钨制成的零件几何形状铺平道路，为工具制造和 3D 打印辐射屏蔽等应用提供新的选择。

“我们的钨镍铁合金的特殊之处在于我们以预合金粉末的形式获得它，”Bayerische Metallwerke 的研发经理 Hany Gobran 博士解释说。“这项新发明适合作为 3D 打印和涂层工艺的起始产品。”

钨合金以其优异的耐腐蚀性和高导热性而闻名，使其成为铝零件冷模铸造的理想选择。同时钨合金也非常致密，密度为 19.3 g/cm³。钨的密度与黄金相当，广泛用于工具制造以及医疗保健中的 alpha 和 gamma 辐射屏蔽。

Bayerische Metallwerke 的研发工程师 Nabil Gdoura 表示：“由于钨具有抗熔融金属腐蚀和侵蚀的能力，以及出色的导热性，因此成为铸铝领域的首选材料。它的纯净形式和极高密度也使其成为有害铅的良好替代品，例如，铅仍用于医学中的辐射屏蔽。”

但是，同时钨的熔点也是所有化学元素中最高的（3,400°C），莫氏硬度为 7.5，因此很难被加工。因此，具有更复杂几何形状（例如曲线和孔）的钨零件通常仅由热工具钢制成，用作简单的设备或者在3D技术中使用。

据 Bayerische Metallwerke 称，迄今为止，所有市售的钨 3D 打印合金都是用相对高浓度的铁和镍生产的，通常没有任何预合金化。由于这些金属的熔点明显低于钨，因此粉末床熔融等高温增材制造工艺通常会导致其无法控制的蒸发。

新的 Bayerische Metallwerke 工艺通过在加工前对粉末混合物进行预合金化来解决这个问题。通过将所有三种元素组合为每个单独粉末颗粒中的多相材料，可以非常严格地控制最终合金的成分和分布。因此，金属可以在高温下加工而不会损失任何铁、镍或铜。

该公司表示，其新工艺能够生产含 80% – 98.5%（重量）钨、0.1% – 15% 镍和 0.1% – 10% 铁和/或铜的合金，具体取决于所需的应用。合金材料的密度为 17 – 18.8 g/cm3，非常适合钨在铝铸造、工具制造和辐射屏蔽方面的传统使用。此外，该钨合金生产技术还可以确定粉末颗粒的流动行为和粒度。

“最终产品中钨的比例越高，它对熔融铝的抵抗力就越强，导热性就越好，”Gobran 总结道。“另一方面，如果良好的延展性和机械加工性发挥更大的作用，合金中钨的比例也可以相应减少。因此，该组合物始终可以适应特定应用和形状的相应复杂性。”

粉末生产部门对于工业增材制造的成功至关重要。在今年的早些时候，等离子体雾化技术专家 Pyrogenesis 宣布成功测试其增材制造 NexGen 粉末生产线。在做出推迟商业生产的战略决定后，这家总部位于蒙特利尔的公司得以实施改进，现在已经在其生产线上测试了各批次间的一致性。

此外，加拿大矿业和金属公司力拓最近使用水雾化技术开发了一种新型钢 3D 打印粉末。虽然人们普遍认为只有高成本的气体和等离子雾化器才能生产工业级粉末，但该公司的新型钢粉表明，水雾化是一种更为经济的 3D 打印粉末生产途径。

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