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銅合金是什么材質(zhì)

云知道銅合金


銅合金是什么材質(zhì)


用銅及銅合金材料發(fā)展現(xiàn)狀概述
銅及銅合金是一類有重要應(yīng)用的關(guān)鍵材料 。由于具有優(yōu)良的導(dǎo)熱、導(dǎo)電、延展、耐腐蝕等特性 ， 銅在航空航天、武器裝備某些應(yīng)用場合是必選材料 。在增材制造中 ， 銅材料應(yīng)用較晚 ， 但近年來呈現(xiàn)快速發(fā)展趨勢 ， 尤其國防軍工領(lǐng)域銅合金增材制造應(yīng)用不斷取得重要進(jìn)展 ， 更促進(jìn)了銅材料增材制造的發(fā)展 。近兩年增材制造行業(yè)能夠明顯感受到銅合金需求的增長 ， 不斷有新用戶著手開發(fā)銅合金增材制造應(yīng)用，材料也從早期易于成型的鑄造錫青銅轉(zhuǎn)向純銅和各類高強(qiáng)高導(dǎo)銅 。有研究報告稱，2019-2027年期間，全球銅增材制造市場將以51%的年復(fù)合增長率增長 。盡管當(dāng)前銅合金打印還存在諸多工藝和材料問題，但可以預(yù)見，銅在金屬增材制造中將占有一席之地 。

2020年按市場分布的銅粉出貨量占比（公斤）（來源：SmarTech）
目前許多國外知名增材制造廠家已經(jīng)將銅材料納入到自己的產(chǎn)品目錄當(dāng)中 。比較有代表性的是EOS在2020年公布了純Cu和CuCrZr的數(shù)據(jù)手冊，2021年又推出兩類材料的AMCM（EOS旗下子公司 ， 生產(chǎn)定制設(shè)備 ， Additive Manufacturing Customized Machine）版本 。SLM Solutions陸續(xù)上線CuSn10、CuCrZr產(chǎn)品數(shù)據(jù)，2019年該公司推出兼顧強(qiáng)度和導(dǎo)電導(dǎo)熱性的CuNi2SiCr產(chǎn)品，可用于模具和電氣領(lǐng)域，成為增材制造銅合金材料中一項重磅產(chǎn)品 。材料廠家TLS Technik、m4p、Sandvik、Makin等公司都公布有自己的增材制造銅合金產(chǎn)品 。目前增材制造用銅及銅合金材料集中于純Cu、CuSn10、CuCrZr和CuNi2SiCr，雖然CuNiSn、CuCr、CuCrNb、CuAlFeNi等材料也有相關(guān)增材制造研究與應(yīng)用，但應(yīng)用程度還不及前四類產(chǎn)品 。有研粉末新材料股份有限公司（簡稱“有研粉材”，股票代碼688456）是國內(nèi)最大的銅粉供應(yīng)商，年銷售各類銅及銅合金粉末超3萬噸，旗下子公司北京康普錫威在國內(nèi)較早開展了增材制造用銅及銅合金粉末的研究與應(yīng)用，目前已形成較全系列的增材制造專用銅及銅合金粉末產(chǎn)品 ， 包括純Cu、CuSn10、CuCrZr、CuNi2SiCr、CuAlFeNi等，在航空航天、模具、電氣等領(lǐng)域取得了重要應(yīng)用 。
01
純Cu
相對于銅合金，純Cu的優(yōu)勢是其導(dǎo)電和導(dǎo)熱性 ， 因為各類銅合金在銅中添加元素后必然會損失導(dǎo)電導(dǎo)熱 。由于純銅在常規(guī)1064nm波長即所謂紅光波長下吸收率較低 ， 不易實現(xiàn)致密，因此純Cu打印一直是一個難題 。目前的解決方法一是利用短波長激光，如TRUMPF的515nm綠光激光設(shè)備，另一個是提高功率，如EOS的AMCM設(shè)備搭載了1Kw激光器用于純銅打印 。無論是哪種類型設(shè)備打印 ， 想要獲得高致密度或者說高導(dǎo)電導(dǎo)熱純銅制件都需要原料粉末保持高純凈度的同時還具有更易實現(xiàn)致密化的粉末特性，如粒徑分布合理 ， 流動性好，松裝密度高等特點 。就純銅粉末制備而言，保持材料高純度同時保持高球形度是追求目標(biāo) 。

02
CuSn10
CuSn10作為一種鑄造錫青銅易于成型 ， 很多涉及銅材料的模型或工藝品打印選用CuSn10材料 。CuSn10合金強(qiáng)度較高，耐磨和耐腐蝕性能優(yōu)良 ， 可以用于制造葉片、齒輪等耐磨零件，但其導(dǎo)電導(dǎo)熱性能不高，因此對于有導(dǎo)電或?qū)嵋笠话悴贿x用CuSn10 。CuSn10屬于目前增材制造銅合金材料中的常規(guī)產(chǎn)品 。

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