3D-печать твердого сплава карбида вольфрама: hot-wire laser и твёрдость свыше 1400 HV
Твердый сплав карбида вольфрама WC–Co можно получить аддитивно: Marumoto et al. (IJRMHM, DOI 10.1016/j.ijrmhm.2025.107624; ScienceDaily, 04.08.2026) использовали hot-wire laser со спечённым стержнем WC–16%Co и Ni-прослойкой и достигли твёрдости свыше 1400 HV без разложения WC и дефектов. Лабораториям и производителям режущего инструмента такой маршрут может снизить потери дорогих W и Co по сравнению с классическим прессованием и спеканием порошков.
Hot-wire laser: два режима облучения и роль Ni-прослойки
При изготовлении WC–Co пористость и фаза W₂C — продукт разложения WC — ухудшают механические свойства изделия. Авторы проверили лазерное аддитивное производство методом hot-wire laser со спечённым стержнем WC–16%Co: материал подаётся стержнем, лазер и подогрев проволоки работают вместе. Это вариант 3d печати металлом без порошковой подачи.
Сравнивали два режима направления облучения. В rod-leading лазер бьёт прямо в верх стержня — в верхней части объекта наблюдалось разложение WC и множество дефектов. В laser-leading лазер облучает зону между низом стержня и основанием: разложение WC подавлялось, но железо из основания проникало в структуру и снижало твёрдость.
Промежуточный слой на основе Ni-сплава ограничил влияние материала основания. С буфером авторы удержали фазу WC и вышли на уровень твёрдости, зафиксированный в abstract. В аддитивном производстве металлов исход часто зависит не только от состава стержня, но и от геометрии облучения и буферного слоя.
Порошковая металлургия WC+Co и результат >1400 HV
Классическое производство твердого сплава опирается на порошковую металлургию. ScienceDaily описывает привычный маршрут так: тонкие порошки WC и Co прессуют под высоким давлением и спекают при повышенной температуре без полного расплавления всех компонентов. Порошок карбида вольфрама здесь остаётся базовым сырьём, а не «запасным» вариантом для лаборатории.
Из работы Marumoto et al. и пересказа ScienceDaily:
- с Ni-прослойкой — WC–Co без W₂C и дефектов, твёрдость >1400 HV (abstract S1);
- rod-leading: разложение WC в верхней части объекта и множество дефектов;
- laser-leading: W₂C подавлен, но Fe из основания снижает твёрдость;
- классика: прессование порошков WC+Co и спекание без полного расплавления — основной промышленный путь сегодня.
Цифры HV, режимы облучения и эффект Ni-слоя взяты из abstract статьи; полный PDF на этапе подготовки новости недоступен. Промышленный масштаб и сложные формы авторы относят к дальнейшей работе — пока это лабораторный и инженерный результат, не готовая линия.
Порошковая подготовка WC+Co в лаборатории — где уместна планетарная мельница
Даже при развитии AM порошковая подготовка WC+Co остаётся нужной: размол и смешивание компонентов требуются до спекания, для сравнения с аддитивными образцами и для R&D по составу связки.
Для размола и смешивания порошков WC+Co в лаборатории подойдёт планетарная шаровая мельница с воздушным охлаждением cool1. Опционально см. также обзор планетарной шаровой мельницы с охлаждением для порошков.
Нужна планетарная мельница для размола и смешивания порошков WC+Co?
Если вы готовите или исследуете порошки WC–Co перед спеканием или сравнением с AM-образцами, смотрите планетарную шаровую мельницу с воздушным охлаждением cool1: объём 1 л, конечная тонкость <0,1 мкм, охлаждение до +1 ℃. Это не AM-установка и не замена лазерного аддитивного изготовления — только лабораторный размол и смешивание.
Нужна другая конфигурация — напишите Александре, техническому специалисту по подбору лабораторного оборудования: подскажем, с чего начать подбор под ваш протокол.
- Тел.: 8 (499) 490-02-72
- Email: blog@assa-group.ru
Итог
Hot-wire laser с Ni-прослойкой показал, что WC–Co можно наплавлять аддитивно — пока на уровне исследования, с оглядкой на abstract. Материаловедческим лабораториям рядом остаётся привычный этап: контролируемый размол и смешивание порошков WC+Co перед спеканием или сравнением с AM.
- Effect of the hot-wire laser irradiation method and a Ni-based alloy middle layer on mechanical properties and microstructure in additive manufacturing of WC–Co cemented carbide. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2025.107624
- Scientists just 3D printed one of the hardest metals on Earth. ScienceDaily. URL: https://www.sciencedaily.com/releases/2026/08/260801094053.htm
