一种兼顾强度与导电性的打印铜合金材料CuNi2SiCr

纯铜及铜合金由于极好的导电、导热、耐腐蚀性及韧性等特点，被广泛应用于电力、散热、管道、装饰等领域，有的铜合金材料因具有良好的导电、导热性和较高强度，被广泛应用于制造航空、航天发动机燃烧室部件。但是随着应用端对于复杂结构零部件的需求增多，传统加工工艺已逐渐无法满足需求。

选区激光熔化金属3D打印技术具有可成形复杂结构零部件，材料利用率高，无需模具等优点，该技术在制备复杂结构的铜合金热交换器、尾喷管等零部件方面具有巨大的应用潜力。但由于铜的导热性和反射性极佳，铜金属在激光熔化的过程中，吸收率低，激光难以持续熔化铜金属粉末，从而导致成形效率低，冶金质量难以控制等问题。

通过热处理进一步提高强度与电导率

铜合金CuNi2SiCr 材料能够的所有激光熔化3D打印系统兼容，是一种可热硬化的合金，具有高刚度以及电导率和导热率的平衡组合的特征。该合金中包括镍和硅成分，具有很高的耐腐蚀性和耐磨性。

不过，铜基合金3D打印材料与新型3D打印激光器正在推动着铜金属3D打印技术的发展。近日，金属3D就验证通过了一种用于选区激光熔化3D打印的铜合金材料-CuNi2SiCr ，并确立了这款材料的理想打印参数。

铜合金材料的电导率会随着合金元素数量的增加而降低，但其他性能（例如强度）可以得到改善，CuNi2SiCr 材料的强度优于纯铜。通过实施热处理工艺能够提高CuNi2SiCr 3D打印部件的性能，例如通过沉淀强化使零件具有更高的强度和电导率。

CuNi2SiCr 铜合金3D打印材料适合应用于模具制造、电气工程的导电触点、焊接喷嘴、阀等领域。CuNi2SiCr 材料的强度、电阻和导电性能使其非常适合于制造在机械、热和摩擦应力环境中的导电性零件。

相对于传统制造工艺，CuNi2SiCr 材料与金属3D打印技术在实现设计自由度方面的优势相结合，能够解锁更多传统工艺无法实现的新应用，包括设计和制造具有复杂内部几何形状和拓扑优化的铜合金零部件，最终得到轻量化的，更具成本效益的零部件。

CuNi2SiCr属于德标铬镍硅青铜，高性能沉淀硬化镍硅青铜，可以做时效处理。

CuNi2SiCr高的导电性和导热性，具有良好的强度和硬度，耐热耐磨，防变形能力强。

CuNi2SiCr广泛用于汽车，宇宙飞船的模板及不锈钢的点焊。密封焊机的理想电极材料，高压开关焊接材料和断路器材料，连续结晶装置用的高强度，高导电性，高熔点材料在冶金行业中，广泛用于IC框架导线材料。螺柱焊接夹头和尖头，浇道衬套，电阻焊轮和夹具，电阻焊尖头和注塑模，吹芯和型腔。

CuNi2SiCr化学成分如下图：

CuNi2SiCr 铜合金材料进行了鉴定与参数验证，并确立这款材料的理想打印参数。在测试这些参数时，铜合金突出的主要问题是对氧气的敏感性，为了解决这个问题，建议在使用该材料时，其系统中的氧气最大含量为500 ppm。

3D打印铜合金材料导电性通常低于纯铜（IACS值为100％），CuNi2SiCr材料在经过热处理后，IACS值由打印完成时的14%，提升至40％，导电性虽然低于纯铜，但仍适用于部分导电应用。