月産10トンの生産能力を持つ中力新材料は、3Dプリント用の純銅および銅クロムジルコニウム合金粉末の研究開発で新たな進歩を遂げました。

はじめに：材料特性の改善とプロセスの最適化により、3Dプリント純銅および銅合金粉末の応用がさらに拡大しました。銅クロムジルコニウム（CuCrZr）合金は、3Dプリントされた高強度、高伝導性の銅合金の典型です。この合金システムでは、ジルコニウム（Zr）元素の含有量が材料の全体的な性能に重要な役割を果たします。結晶粒の成長を効果的に抑制し、高温条件下でも材料が良好な機械的強度、硬度、伝導性を維持できるようにします。しかし、ジルコニウムは材料加工中に燃えやすいため、合金中の組成比を正確に制御することが業界では課題となっています。

2024年12月23日、南極熊は、3Dプリント金属材料の分野で根を張り続けている革新企業である中力新材料がこのボトルネックを突破し、安定した精密なZr組成制御技術を開発したことを知りました。この技術は、Zr含有量を0.1～1％の範囲で制御できます。同時に、Zr組成の偏差は0.1％以内に厳密に制限されています。正確な組成制御により、銅クロムジルコニウム粉末の各バッチの一貫性を確保できます。

中衞新素材銅クロムジルコニウム合金粉末
CNPC-CuCrZr 15-53um

中衞新材料が発売した最新の3Dプリント銅・クロム・ジルコニウム合金粉末は、優れた流動性（ホール流量<20S/50g）を備えており、レーザー粉末床溶融の印刷要件を満たすことができると報告されています。さらに、良好な焼結活性により、印刷された部品の機械的特性が向上します。

△3Dプリントされた銅-クロム-ジルコニウム合金の試験サンプル△金属組織ブロックの光学画像△サンプル密度試験△熱処理後の引張性能試験試験の結果、サンプルの平均ビッカース硬度は175.3、平均密度は99％以上でした。熱処理後の引張強度は584Mpa、降伏強度は487Mpa、伸びは20％でした。

現在、中衞新材料は、毎月数トンの銅クロムジルコニウム（CuCrZr）合金粉末を安定的に生産する能力を備えており、タイムリーかつ継続的に高品質の銅クロムジルコニウム合金粉末を提供することができます。

中衞新素材球状純銅粉末

同時に、中衞新材料研究開発部門が発表した球状純銅粉の抗酸化技術は、純銅粉が極めて酸化しやすいという問題をうまく解決しました。純銅粉の製造、保管、輸送、3Dプリントの全プロセスで安定した効果的な保護膜を形成し、酸素含有量を極めて低いレベルに厳密に制御できます。 3Dプリントプロセス全体が完了すると、純銅プリントの酸素含有量を[1000] ppm以内に制御できるため、純銅粉末プリント部品の優れた導電性と良好な機械的特性を確保し、導電性に対する要求が極めて高い電子や電気などの分野で安定して機能することができます。同時に、純銅部品の耐用年数を延ばし、酸化による性能低下や材料損失を減らし、メンテナンスコストや材料交換コストを節約できます。

同時に、中衞新材料が独自に開発したAMP製造プロセスにより、3Dプリント純銅粉末の大規模生産を実現できます。中力新材料は、噴霧プロセスの慎重な最適化と継続的な革新を通じて、毎月10トン以上の3Dプリント純銅粉末を安定的に生産することができ、大規模生産のための確実な供給保証を提供します。

多様なフィールドアプリケーション

航空宇宙分野では、3D プリントされた銅合金粉末を使用して、複雑な航空機エンジン部品や衛星構造などを製造できます。例えば、銅合金の高い熱伝導率を利用して、高温環境下でも電子機器の安定した動作を確保し、高性能な放熱要件を備えた航空電子機器の筐体を製造したり、軽量の衛星アンテナ構造を製造したり、最適化された設計によりアンテナの精度と性能を向上させ、衛星の打ち上げコストを削減したりします。

自動車製造の分野では、3D プリントされた銅合金部品を使用して、エンジンブロック、ラジエーター、ブレーキシステムなどの主要部品を製造できます。銅合金の優れた熱伝導性は、エンジンからの熱を放散するのに役立ち、エンジンの作業効率と信頼性を向上させます。その高い強度と軽量特性は、車両の重量を軽減し、燃費と車両性能を向上させるのに役立ちます。

金型製造の分野では、3Dプリント銅合金金型により複雑な冷却チャネルの統合製造が実現され、金型の冷却効率と耐用年数が向上します。熱伝導率が優れているため、成形プロセス中に金型が熱を素早く放散できます。3D プリントにより、成形サイクルを効果的に短縮し、生産効率を向上させることができます。

医療分野では、3D プリントにより、患者の特定の解剖学的構造と生理学的ニーズに応じて、人工関節、脊椎固定器などの高精度の銅合金インプラントが製造されます。銅合金の抗菌性と優れた生体適合性により、患者はより優れた治療効果と回復体験を得ることができます。

将来的には、材料革新、プロセスの最適化、用途の拡大が、3Dプリント銅合金粉末開発の3つの主要な原動力となるでしょう。中鉄新材料は、新たな銅合金元素の組み合わせや比率をさらに研究・探求し、合金元素の添加量や表面改質のプロセスパラメータを精密に制御することで、銅合金粉末のレーザー吸収率や成形品質を向上させ、強度、電気・熱伝導性、耐熱性を高めた銅合金材料を開発し、3Dプリント銅合金部品をより多くの分野に応用するための強固な材料基盤を築きます。

月産10トンの生産能力を持つ中力新材料は、3Dプリント用の純銅および銅クロムジルコニウム合金粉末の研究開発で新たな進歩を遂げました。

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