金屬增材製造-3D打印是替代傳統塗層，使硬質合金材料兼具硬度和強韌性的新途徑。
"金屬增材製造-3D打印是替代傳統塗層，使硬質合金材料兼具硬度和強韌性的新途徑。
硬質合金刀具，來源：搜狗百科
實現複合材料組分化學結合
WC-Co硬質合金（鎢鈷類硬質合金）材料是硬質合金的一種，具有硬度高、耐磨性好、化學性能穩定的特點，主要被用於製造金屬加工刀具、礦山工具、耐磨零件。
傳統WC-Co 硬質合金材料內外組織均勻，機械性能一致，當材料的硬度較高時，耐磨性較好，但同時材料的強韌性會明顯較低。反之，當強韌性較好時，材料的硬度則有所下降，材料的耐磨性將會因此而降低。可見對於傳統WC-Co 硬質合金材料來說，硬度和強韌性是難以兩全的。
那麼,如何解決硬質合金材料硬度和強韌性之間的矛盾呢？常見的方式是給硬質合金材料穿上堅硬的“盔甲”，也就是在強韌性較佳的硬質合金基體表面塗覆高硬度的PVD、CVD塗層。雖然這是一種有效的方法，但是塗層與硬質合金基體材料之間是一種物理結合，在使用過程中外載或熱應力下難免會出現塗層剝落的現象。
然而痛點也是創新的突破點。根據3D科學谷的市場研究，湖南伊澍智能製造有限公司研發了一種硬質合金材料增材製造-3D打印工藝，在這種工藝中，硬質合金-金剛石複合材料中的WC-Co硬質合金層和金剛石層通過3D打印的方式實現層與層之間的結合。這種結合是通過化學鍵方式所進行的結合，相比傳統的物理結合，這種結合方式更牢固，在使用過程中能夠避免塗層的剝落，同時具有較好的硬度。
湖南伊澍智能製造採用的增材製造工藝為基於粉末床熔融的電子束熔化（EBM）3D打印技術，並基於這一工藝開展了對WC-Co硬質合金層-金剛石複合材料組分以及材料增材製造工藝參數的研究。
材料的研究包括對WC-Co硬質合金中Co的質量含量、粒徑，金剛石材料的粒徑、純度，以及兩種材料的質量比等方面。在工藝參數方面，湖南伊澍智能製造探索了這種複合材料的3D打印參數，例如電子束熔化掃描的掃描速率、電流、熔化溫度等。
通過對以上工藝製造的樣件，能夠得到熱導係數為500～550W/mK，摩擦係數為0.3～0.5，熱膨脹係數為0.9～1.18×10-6，硬度值為4800～5000HV的硬質合金-金剛石複合材料，材料具有較好的硬度，衝擊韌性為300～320J，能夠很好的避免塗層的剝落。
3D科學谷Review
EBM 3D打印技術為硬質合金類耐磨材料零部件的加工提供了全新可行性，這一技術的應用可被拓展至更多類型的硬質合金材料中。
據3D科學谷的市場觀察，材料企業VBN 開發了適用於EBM 3D打印的5種硬質合金材料，針對不同細分領域的是應用，這些材料的硬度、鉻含量或碳化物含量各有不同。例如其中一種可用於製造機械加工刀具的材料，具有非常高含量細小、分散良好的碳化物，適用於製造滾齒刀、成型刀具，電動切割刀具以及磨損部件。VBN 已經證明該材料與增材製造工藝，可製造出具有更高生產效率的機械加工刀具。
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硬質合金刀具，來源：搜狗百科
實現複合材料組分化學結合
WC-Co硬質合金（鎢鈷類硬質合金）材料是硬質合金的一種，具有硬度高、耐磨性好、化學性能穩定的特點，主要被用於製造金屬加工刀具、礦山工具、耐磨零件。
傳統WC-Co 硬質合金材料內外組織均勻，機械性能一致，當材料的硬度較高時，耐磨性較好，但同時材料的強韌性會明顯較低。反之，當強韌性較好時，材料的硬度則有所下降，材料的耐磨性將會因此而降低。可見對於傳統WC-Co 硬質合金材料來說，硬度和強韌性是難以兩全的。
那麼,如何解決硬質合金材料硬度和強韌性之間的矛盾呢？常見的方式是給硬質合金材料穿上堅硬的“盔甲”，也就是在強韌性較佳的硬質合金基體表面塗覆高硬度的PVD、CVD塗層。雖然這是一種有效的方法，但是塗層與硬質合金基體材料之間是一種物理結合，在使用過程中外載或熱應力下難免會出現塗層剝落的現象。
然而痛點也是創新的突破點。根據3D科學谷的市場研究，湖南伊澍智能製造有限公司研發了一種硬質合金材料增材製造-3D打印工藝，在這種工藝中，硬質合金-金剛石複合材料中的WC-Co硬質合金層和金剛石層通過3D打印的方式實現層與層之間的結合。這種結合是通過化學鍵方式所進行的結合，相比傳統的物理結合，這種結合方式更牢固，在使用過程中能夠避免塗層的剝落，同時具有較好的硬度。
湖南伊澍智能製造採用的增材製造工藝為基於粉末床熔融的電子束熔化（EBM）3D打印技術，並基於這一工藝開展了對WC-Co硬質合金層-金剛石複合材料組分以及材料增材製造工藝參數的研究。
材料的研究包括對WC-Co硬質合金中Co的質量含量、粒徑，金剛石材料的粒徑、純度，以及兩種材料的質量比等方面。在工藝參數方面，湖南伊澍智能製造探索了這種複合材料的3D打印參數，例如電子束熔化掃描的掃描速率、電流、熔化溫度等。
通過對以上工藝製造的樣件，能夠得到熱導係數為500～550W/mK，摩擦係數為0.3～0.5，熱膨脹係數為0.9～1.18×10-6，硬度值為4800～5000HV的硬質合金-金剛石複合材料，材料具有較好的硬度，衝擊韌性為300～320J，能夠很好的避免塗層的剝落。
3D科學谷Review
EBM 3D打印技術為硬質合金類耐磨材料零部件的加工提供了全新可行性，這一技術的應用可被拓展至更多類型的硬質合金材料中。
據3D科學谷的市場觀察，材料企業VBN 開發了適用於EBM 3D打印的5種硬質合金材料，針對不同細分領域的是應用，這些材料的硬度、鉻含量或碳化物含量各有不同。例如其中一種可用於製造機械加工刀具的材料，具有非常高含量細小、分散良好的碳化物，適用於製造滾齒刀、成型刀具，電動切割刀具以及磨損部件。VBN 已經證明該材料與增材製造工藝，可製造出具有更高生產效率的機械加工刀具。
機械加工刀具是硬質合金材料的其中一個應用領域，3D科學谷將在8月份發佈《3D打印與金屬切削刀具白皮書1.0》，白皮書將對刀具市場、3D打印技術與硬質合金等刀具製造領域的結合、應用發展情況進行剖析，敬請關注。
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