3D打印材料是3D打印技術發展的重要物質基礎,在某種程度上,材料的發展決定著3D打印能否有更廣泛的應用。近年來,3D打印技術已經被逐漸應用于實際產品的制造當中,其中,金屬材料的3D打印技術發展尤其迅速。在國防領域,歐美發達國家非常重視3D打印技術的發展,不惜投入巨資加以研究,而3D打印金屬零部件一直是研究和應用的重點。3D打印所使用的金屬粉末一般要求純凈度高、球形度好、粒徑分布窄、氧含量低等。目前,應用于3D打印的金屬粉末材料主要有鈷鉻合金、不銹鋼和鋁合金材料等。
鈷是具有光澤的鋼灰色金屬,比較硬而脆,有鐵磁性,加熱到1150℃時磁性消失。自然界已知含鈷礦物近百種,但沒有單獨的鈷礦物,大多伴生于鎳、銅、鐵、鉛、鋅、銀、錳、等硫化物礦床中,且含鈷量較低。全世界已探明鈷金屬儲量148萬噸,中國已探明鈷金屬儲量僅47萬噸。
鈷的物理、化學性質決定了它是生產耐熱合金、硬質合金、防腐合金、磁性合金和各種鈷鹽的重要原料。鈷基合金或含鈷合金鋼用作燃汽輪機的葉片、葉輪、導管、噴氣發動機、火箭發動機、導彈的部件和化工設備中各種高負荷的耐熱部件以及原子能工業的重要金屬材料。鈷作為粉末冶金中的粘結劑能保證硬質合金有一定的韌性。磁性合金是現代化電子和機電工業中不可缺少的材料,用來制造聲、光、電和磁等器材的各種元件。鈷也是永久磁性合金的重要組成部分。在化學工業中,鈷除用于高溫合金和防腐合金外,還用于有色玻璃、顏料、琺瑯及催化劑、干燥劑等。
據英國《金屬導報》報道,來自硬質金屬部門和超合金方面對鈷的需求較為強勁。另外,鈷在電池部門消費量增長率最高。國內有關報道講,鈷在蓄電池行業、金剛石工具行業和催化劑行業的應用也將進一步擴大,從而對金屬鈷的需求呈上升趨勢。
鈷鉻合金是一種以鈷和鉻為主要成分的高溫合金,它的抗腐蝕性能和機械性能都非常優異,用其制作的零部件強度高、耐高溫。采用3D打印技術制造的鈷鉻合金零部件,強度非常高,尺寸精確,能制作的最小尺寸可達1mm,而且其零部件機械性能優于鍛造工藝。
申銀萬國研報稱,未來3D打印在制造業中占比將達到2%,全球產業規模將達到2100億美元,內地3D打印市場每年則至少以1倍以上增速成長,規模或將達到百億元,相關稀有金屬的發展也將受益。(作者:戴文疾) |