可應用於高密度3D造型之銅合金粉末,具優異導電性、熱傳導性且強度提升

 

刊登日期:2020/9/24
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日本山陽特殊製鋼公司發表開發了一項可以利用於高密度3D造型的銅合金粉末,並已經達到商品化。由於利用雷射方式的3D列印就可以執行具有優異的導電性、熱傳導性、強度的高密度造型,因此能夠因應既有鑄造或延伸等工法難以應付的複雜形狀,今後利用新開發的銅合金粉末,可望促進實現電氣、電子機器或熱交換器等的零組件形狀的最佳化,並且進一步在汽車、航太、醫療等領域創造出新市場。

純銅擁有極佳的導電性或熱傳導性,可應用於電氣、電子機器的零組件或熱交換器等複雜形狀的加工,因此被期望能應用於3D列印製作。但是將純銅應用於雷射方式的3D列印,會因為高熱傳導性讓雷射照射的熱能立即擴散,進而產生無法給予材料熔融所需熱能的問題。

山陽特殊製鋼在開發3D列印用銅合金粉末之際,注意到若使用氣體霧化法(Gas Atomization),以氬氣或氮氣等高壓氣體將熔融金屬細粒化成球狀後凝固的的方式,能讓更多的固溶溶解限(Solid Solubility Limit)較小的合金元素固溶於銅基材(Matrix)之內。利用合金元素大量固溶的方法,除了可以大幅提高雷射吸收率之外,過飽和的固溶合金元素可以透過造型後的熱處理從銅基材排出,導電性與熱傳導性就可以回復到接近純銅的等級,而且也能增加強度。

山陽特殊製鋼利用上述條件,找出適用於3D造型的合金元素與合適的混合量,進而開發出擁有高雷射吸收率與接近純銅的導電性、熱傳導性,強度也在純銅以上的銅合金粉末。

今後山陽特殊製鋼將依用途需求,提供具有優異導電性/熱傳導性型、高密度/高強度型等2種類商品。高導電性類的商品擁有純銅鑄造品約9成的導電性與熱傳導性,而高密度/高強度型的商品則具有純銅1.5倍以上的強度。

今後該公司也將展開銅合金以外,適用於3D造型之金屬粉末的成分開發,並確立能夠大幅提升材料特性的造型條件,以及進一步建置造型後的評估開發體制,期藉此協助顧客推動3D造型開發。


資料來源: http://www.sanyo-steel.co.jp/system/upload/news/20200824.pdf
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