Bayerische Metallwerke, 3D 프린팅을 위한 새로운 텅스텐 합금 생산 기술 특허 획득

Wolfram Industrie의 자회사인 독일 소재 금속 가공 회사인 Bayerische Metallwerke GmbH는 특별히 텅스텐 합금을 위한 새로운 재료 생산 공정을 개발하고 특허를 받았습니다.

이 공정은 고농도 텅스텐 사전 합금 혼합물(WNiFe 및 WNiCu)을 분말 형태로 생산할 수 있어 해당 재료를 3D 프린팅 및 코팅 공정 모두에 사용할 수 있다는 점에서 특별합니다. 2년의 개발 단계를 통해 회사는 새로운 프로세스가 텅스텐으로 만들어진 보다 복잡한 부품 형상을 위한 길을 열어 도구 제조 및 3D 인쇄 방사선 차폐와 같은 응용 분야에 대한 새로운 옵션을 제공할 것이라고 믿습니다.

Bayerische Metallwerke의 연구 개발 관리자인 Hany Gobran 박사는 "텅스텐-니켈-철 합금의 특별한 특징은 사전 합금된 분말 형태로 얻을 수 있다는 것입니다."라고 설명합니다. “3D 프린팅 및 코팅 공정의 시작 제품으로 적합합니다.”

텅스텐 합금: 유용하지만 완고함

텅스텐 합금은 뛰어난 내식성과 높은 열 전도성으로 잘 알려져 있어 알루미늄 부품의 냉각 성형 주조에 완벽한 후보입니다. 중금속도 밀도가 매우 높아 19.3g/cm2로 들어옵니다.³ . 밀도가 금과 비슷한 텅스텐은 도구 제조와 의료 분야의 알파 및 감마 방사선 차폐에 광범위하게 사용됩니다.

Bayerische Metallwerke의 연구 개발 엔지니어인 Nabil Gdoura는 “용융 금속으로 인한 부식 및 침식에 대한 저항성과 우수한 열 전도성으로 인해 텅스텐은 알루미늄 주조 분야에서 선택되는 재료입니다.”라고 말합니다. "순수한 형태의 매우 높은 밀도는 예를 들어 의학에서 방사선 차폐에 여전히 사용되는 유해한 납에 대한 좋은 대안이 됩니다."

불행하게도 텅스텐은 모든 화학 원소 중 녹는점이 가장 높으며(3,400°C) 모스 경도가 7.5이므로 작업하기가 매우 어렵습니다. 따라서 곡선 및 보어와 같은 더 복잡한 형상을 가진 텅스텐 부품은 사용 편의성과 3D 인쇄 가능성으로 인해 열간 공구강으로 만들어지는 경우가 많습니다.

3D 프린팅용 텅스텐 합금 생산

Bayerische Metallwerke에 따르면, 현재까지 상업적으로 이용 가능한 모든 텅스텐 3D 프린팅 합금은 사전 합금 없이 상대적으로 높은 농도의 철과 니켈을 사용하여 생산되었습니다. 이러한 금속의 녹는점은 텅스텐의 녹는점보다 훨씬 낮기 때문에 분말층 융합과 같은 고온 적층 제조 공정에서는 종종 제어할 수 없는 증발이 발생합니다.

새로운 Bayerische Metallwerke 공정은 가공 전에 분말 혼합물을 사전 합금함으로써 이 문제를 해결합니다. 각 개별 분말 입자에 세 가지 요소를 다상 재료로 결합함으로써 최종 합금의 조성과 분포를 매우 면밀하게 제어할 수 있습니다. 따라서 철, 니켈, 구리의 손실 없이 금속을 고온에서 가공할 수 있습니다.

회사는 새로운 공정을 통해 원하는 용도에 따라 텅스텐 80%~98.5%(중량), 니켈 0.1%~15%, 철 및/또는 구리 0.1%~10%로 합금을 생산할 수 있다고 밝혔습니다. 밀도가 17 – 18.8 g/cm3인 합금 소재는 알루미늄 주조, 공구 제조 및 방사선 차폐 분야에서 텅스텐의 기존 사용 사례에 매우 적합합니다. 보너스로, 특허받은 공정을 통해 분말 입자의 흐름 거동과 입자 크기도 결정할 수 있습니다.

Gobran은 “최종 제품에서 텅스텐의 비율이 높을수록 알루미늄 용융에 대한 저항력이 높아지고 열전도율도 좋아집니다.”라고 결론지었습니다. “반면에 우수한 연성 및 기계적 가공성이 더 큰 역할을 한다면 합금 내 텅스텐의 비율도 그에 따라 줄어들 수 있습니다. 따라서 구성은 항상 특정 용도와 모양의 복잡성에 맞게 조정될 수 있습니다.”