Bayerische Metallwerke、3D プリンティング用の新しいタングステン合金製造技術の特許を取得

Wolfram Industrie の子会社であるドイツに本拠を置く金属加工会社 Bayerische Metallwerke GmbH は、タングステン合金に特化した新しい材料製造プロセスを開発し、特許を取得しました。

このプロセスは、高濃度のタングステン プレアロイ混合物 (WNiFe および WNiCu) を粉末状で生成できるという点で特殊であり、材料を 3D プリンティングとコーティング プロセスの両方で使用できるようになります。 2年間の開発段階に裏付けられた同社は、その新しいプロセスがタングステン製のより複雑な部品形状への道を切り開き、工具製造や3Dプリントによる放射線遮蔽などの用途に新たなオプションを提供すると信じている。

「当社のタングステン - ニッケル - 鉄合金の特別な特徴は、事前に合金化された粉末の形で得られることです」と、Bayerische Metallwerke の研究開発マネージャーである Hany Gobran 博士は説明します。 「これは、3D プリンティングおよびコーティング プロセスの開始製品として適しています。」

タングステン合金: 便利だが頑固

タングステン合金は優れた耐食性と高い熱伝導率でよく知られており、アルミニウム部品のチルモールド鋳造に最適です。 重金属も非常に密度が高く、19.3 g/cm になります。³ 。 金に匹敵する密度を持つタングステンは、工具の製造や医療分野でのアルファ線とガンマ線の遮蔽に広く使用されています。

「タングステンは、溶融金属からの耐腐食性と侵食性、および優れた熱伝導性により、鋳造アルミニウムの分野で選ばれる材料です」と、バイエルン金属ベルケ社の研究開発エンジニア、ナビル・グドゥーラ氏は述べています。 「純粋な形での密度が非常に高いため、医療などで放射線を遮蔽するために今も使用されている有害な鉛の優れた代替品にもなります。」

残念ながら、タングステンはすべての化学元素の中で最も高い融点（3,400°C）とモース硬度 7.5 を持っているため、加工が非常に困難です。 そのため、曲線や穴などのより複雑な形状を備えたタングステン部品は、その使いやすさと 3D 印刷適性により、代わりに熱間加工工具鋼で作られることがよくあります。

3Dプリント用タングステン合金の製造

Bayerische Metallwerke によると、これまで市販されているすべてのタングステン 3D プリンティング合金は、比較的高濃度の鉄とニッケルを使用して製造されており、多くの場合、事前合金化は行われていません。 これらの金属の融点はタングステンの融点よりも大幅に低いため、粉末床溶融などの高温積層造形プロセスでは、制御不能な蒸発が発生することがよくあります。

Bayerische Metallwerke の新しいプロセスでは、処理前に粉末混合物を事前に合金化することでこの問題に対処しています。 3 つの要素すべてを個々の粉末粒子の多相材料として組み合わせることで、最終的な合金の組成と分布を非常に厳密に制御できます。 そのため、金属は鉄、ニッケル、銅を失うことなく高温で処理できます。

同社は、その新しいプロセスでは、目的の用途に応じて、80% ～ 98.5% (重量) のタングステン、0.1% ～ 15% のニッケル、0.1% ～ 10% の鉄および/または銅を含む合金を製造できると述べています。 密度が 17 ～ 18.8 g/cm3 のこの合金材料は、アルミニウム鋳造、工具製造、および放射線遮蔽におけるタングステンの従来の使用例に十分以上に適しています。 さらに、特許取得済みのプロセスにより、粉末粒子の流動挙動と粒径を測定することもできます。

「最終製品中のタングステンの割合が高くなるほど、溶融アルミニウムに対する耐性が増し、熱伝導率が向上します」とゴブラン氏は結論づけています。 「一方で、良好な延性と機械加工性がより大きな役割を果たす場合、それに応じて合金中のタングステンの割合も減らすことができます。 したがって、組成は特定の用途や形状のそれぞれの複雑さに常に適合させることができます。」