| カテゴリ | パラメータ／アイテム | 仕様／価格 |
|---|---|---|
| 代表的な用途 | – | ロケットエンジンのノズルライナー、集積回路の放熱基板、誘導コイル、真空装置の電極、金型内の精密冷却チャネルなどの製造に適しています。 |
| 適用可能なプロセス | – | SLM （選択的レーザー溶融） |
| 化学組成（重量％） | 銅 | バランス（残高） |
| 鉄 | ≤0.005 | |
| S | ≤0.005 | |
| Pb | ≤0.005 | |
| Sb | ≤0.002 | |
| O | ≤0.05 | |
| 他の | ≤0.1 | |
| 物理的性質 | 粒子径範囲（μm） – D10 | 10以上 |
| 粒子径範囲（μm） – D50 | 25～35歳 | |
| 粒子径範囲（μm） – D90 | ≤60 | |
| 球形度 | ≥0.9 | |
| 見かけ密度（g/cm³） | ≥5.0 | |
| タップ密度（g/cm³） | ≥5.2 | |
| 流動性（s/50g） | ≤22 | |
| 機械的特性 | 試験温度 | 室温 |
| 引張強度（MPa） | 240以上 | |
| 降伏強度（MPa） | 165歳以上 | |
| 伸長 （％） | 30歳以上 |
1. この純銅粉末の利点と特徴
この純銅粉末は、 SLM （選択的レーザー溶融）プロセスは、以下の重要な利点と特徴を備えています。
1.1 優れた物理的および機械的特性
- 高密度化の可能性粉末は、高い見かけ密度（≥5.0 g/cm³）とタップ密度（≥5.2 g/cm³）を示し、良好な流動性（≤22 s/50g）も備えています。これにより、均一な粉末層の形成が容易になります。 SLM 拡散プロセスにより、高密度な印刷部品の製造が可能となる。
- 優れた機械的強度成形された部品は、室温において非常に高い引張強度（240 MPa以上）と降伏強度（165 MPa以上）を示し、同時に良好な延性（伸び率30%以上）を維持します。これは、この材料が「硬い」だけでなく「靭性」も備えていることを示しており、脆性破壊に対する耐性が高く、複雑な応力を受ける構造部品に適しています。
1.2 優れたプロセス適応性
- 最適化済み SLM: 適用可能なプロセスは明示的に指定されています SLMまた、粒子径分布（D50：25～35μm）は金属3Dプリンティングに最適な範囲内に収まっています。この微細で集中した粒子径分布は、レーザー吸収を効果的に高め、溶融不良を最小限に抑え、印刷精度を向上させます。
- 高い球形度球形度0.9の粉末粒子は、ほぼ完全な球形です。これにより、粉末の流動性と充填密度が大幅に向上し、印刷プロセスの安定性と最終製品の表面品質を確保するための重要な指標となります。
1.3 幅広いアプリケーションシナリオに対応する汎用性
複雑な構造物の製造: 従来の切削加工では純銅は加工が非常に難しいことで知られています (工具の固着や変形しやすいなどの問題があるため)。 SLM この粉末を利用した技術を用いることで、従来の方法では実現不可能な複雑な内部チャネルや一体構造を容易に作製できる。
極限環境耐性代表的な用途としては、ロケットエンジンのノズルライナーや真空装置の電極などがあり、高温、高圧、真空条件下での材料の優れた安定性が実証されています。
効率的な熱管理集積回路の放熱基板や精密冷却チャネルの材料として、純銅の優れた熱伝導性を継承し、高出力電子機器の熱的なボトルネックを効果的に解消します。
2. 銅粉 材料概要
銅粉末 SLM は、選択的レーザー溶融（SLM）用に特別に設計された高純度銅金属粉末です。SLM) 積層造形プロセス。純銅の優れた電気伝導性、熱伝導性、延性を継承しており、ロケットエンジンのノズルライナー、集積回路の放熱基板、誘導コイル、真空デバイスの電極、金型内の精密冷却チャネルなどの主要部品の製造に理想的な材料です。純銅は、 SLM 高い反射率と高い熱伝導率を持つこのプロセスにより、粉末特性とプロセスパラメータを最適化することで、高密度かつ高性能な部品の製造に成功している。
2.1 化学組成特性
この粉末の化学組成は、銅（Cu）を基質とし、残余成分（Bal.）を含み、不純物元素を厳密に管理することで最終的な性能を確保しています。代表的な化学組成（重量％）は以下のとおりです。
- 鉄（Fe）：≤0.005
- 硫黄（S）：≤0.005
- 鉛（Pb）：≤0.005
- アンチモン（Sb）：≤0.002
- 酸素（O）：≤0.05
- その他の要素: ≤0.1
酸素含有量が低いことは重要な指標です。なぜなら、酸化銅は電気伝導率と熱伝導率を低下させ、印刷工程中に気孔や飛散物を発生させ、成形品質に影響を与える可能性があるからです。
2.2 粉末の特性
粉末の散布と溶解の要件を満たすために SLM この製法により、粉末は以下の主要な物理的特性を有する。
- 粒子径分布：D10 ≥10 μm、D50 25-35 μm、D90 ≤60 μm。この微細で集中した粒子径分布は、レーザー吸収率と印刷精度の向上に役立ちます。
- 球形度: ≥0.9。高い球形度は優れた流動性と充填密度を保証し、均一な粉末層と高密度部品を得るための基礎となります。
- 見かけ密度: ≥5.0 g/cm³
- タップ密度: ≥5.2 g/cm³
- 流動性：≤22秒/50g。良好な流動性により、自動粉体散布プロセスの安定性と一貫性が保証されます。
3．技術的な利点
- 究極の熱伝導率と電気伝導率成形部品の熱伝導率は442 W/(m·K)を超え、純銅の従来の理論限界をはるかに上回るため、効率的な熱管理用途におけるゴールドスタンダードとなります。
- 優れた機械的特性室温において、引張強度は240MPa以上、降伏強度は165MPa以上、伸びは30%以上であり、高強度と高靭性を兼ね備えている。
- 複雑構造物の製造能力: その SLM このプロセスを用いることで、従来の切削加工では実現不可能な複雑な幾何学的形状、例えば内部のコンフォーマル冷却チャネルやトポロジー最適化構造などを容易に製造できる。
- 高密度化の可能性粉末と製造プロセスを最適化することで、100%に近い密度を実現でき、部品の安定した信頼性の高い性能を確保できます。
4. SLM プロセスパラメータに関する推奨事項
銅粉末のプロセスパラメータ SLM 特定の装置や粉末バッチに応じて、微調整が必要です。一般的には、レーザーエネルギー入力と溶融プールの安定性を高めるために、高出力レーザー（例えば600W以上）、低速スキャン（例えば1000mm/秒程度）、最適化されたスキャン戦略（ストライプスキャンやアイランドスキャンなど）の使用が推奨されます。これにより、銅の高い反射率の問題を克服し、緻密で欠陥のない成形部品を得ることができます。さらに、短波長レーザー（緑色光や青色光など）を使用すると、レーザー吸収率が大幅に向上し、純銅印刷の課題に対する効果的な解決策となります。
5. 後処理技術
印刷後、純銅は延性が高いため、サポート構造や未溶融粉末の除去は困難であり、振動ふるい分け、サンドブラスト、化学洗浄などの方法が必要となる場合が多い。性能をさらに向上させるには、熱処理（焼きなましなど）によって内部応力を緩和し、結晶粒構造を改善したり、熱間等方圧プレス（HIP）を用いて内部の微細孔を塞ぎ、密度と機械的特性を向上させたりすることができる。極めて高い熱伝導率が求められる用途では、表面研磨や電気めっきなどの後処理も検討できる。
6. パフォーマンス指標
- 物理的性質:
- 粒子径分布：D10 ≥10 μm、D50 25-35 μm、D90 ≤60 μm
- 球形度：0.9以上
- 見かけ密度：≥5.0 g/cm³
- タップ密度：≥5.2 g/cm³
- 流動性：≤22秒/50g
- 機械的特性（室温）:
- 引張強度：240 MPa以上
- 降伏強度：165 MPa以上
- 伸び率：30％以上
- 機能特性:
- 熱伝導率：最大442 W/(m·K)（特定の条件下）
- 電気伝導率：標準的な純銅の値に近いか、それと同等
7．他の銅合金粉末との比較
- 対 CuCrZr (C18150)純銅粉末は、CuCrZrに比べて熱伝導率と電気伝導率がはるかに優れていますが、強度と硬度は劣ります。CuCrZrは析出硬化によって高い強度を実現しており、強度と適度な伝導率のバランスが求められる用途に適しています。一方、純銅は究極の熱伝導率と電気伝導率に特化しています。
- 対 錫 青銅/真鍮これらの鋳造銅合金は、加工が容易です。 SLM しかし、純銅に比べて熱伝導率と電気伝導率が著しく低い。そのため、主に装飾用部品や、性能要件がそれほど厳しくない一般的な構造部品に使用される。
8. 注意事項 行うとき SLM プロセス
- 機器の互換性従来の1064nm赤外線レーザーは純銅に対する吸収率が低い。専用のレーザーを使用することをお勧めします。 SLM 緑色または青色のレーザー光を搭載した機器。
- 粉末貯蔵湿気の吸収や酸化を防ぐため、乾燥した不活性雰囲気（アルゴンなど）で保管する必要があります。
- プロセスデバッグ初めて使用する際は、エネルギー不足による溶融不良やエネルギー過剰によるスパッタを避けるため、プロセスパラメータの範囲を十分に探索する必要があります。
- 安全上の注意銅粉は可燃性です。粉塵爆発や吸入の危険を防ぐため、保護具の着用を含め、作業中は厳格な金属粉安全手順を遵守する必要があります。
9. まとめ
銅粉末 SLM は、高性能かつ高度な積層造形材料です。その核心的な価値は、ほぼ完璧な熱伝導性と電気伝導性を維持しながら、複雑な純銅構造部品の統合製造を可能にする点にあります。高い反射率や高い熱伝導率といったプロセス上の課題に直面しながらも、高品質の低酸素粉末の選定、プロセスパラメータの最適化、さらには新しいレーザー光源の採用などにより、航空宇宙、電子機器冷却などの厳しい要求を満たすハイエンド部品を安定して製造することが可能です。材料とプロセスの継続的な進歩に伴い、積層造形分野におけるその応用範囲はさらに拡大していくでしょう。
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Forgecise 標準配合から顧客固有の高性能銅合金まで、あらゆる範囲を網羅する包括的な銅合金粉末カスタマイズソリューションを提供します。当社は、以下を含む主要な銅合金グレードをサポートしています。 CuSn10、 CuAl10Fe3、 CuNi30、 純銅（Cu≧99.9％）、 そして CuCrZr化学組成、粒度分布、球形度、酸素含有量をお客様の用途要件に合わせて精密に調整する機能を備えています。当社の銅合金粉末は、以下のような要求の厳しい積層造形プロセス向けに最適化されています。 SLM、 デッド、 BJT、 そして EBMこれにより、最終製品において、安定した印刷性、高密度、そして優れた機械的特性が保証されます。
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