WC-Co硬質(zhì)合金（鎢鈷類硬質(zhì)合金）材料是硬質(zhì)合金的一種，具有硬度高、耐磨性好、化學性能穩(wěn)定的特點，主要被用于制造金屬加工刀具、礦山工具、耐磨零件。

傳統(tǒng)WC-Co 硬質(zhì)合金材料內(nèi)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。可見對于傳統(tǒng)WC-Co 硬質(zhì)合金材料來說，硬度和強韌性是難以兩全的。

那么,如何解決硬質(zhì)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(zhì)合金材料穿上堅硬的“盔甲”，也就是在強韌性較佳的硬質(zhì)合金基體表面涂覆高硬度的PVD、CVD涂層。雖然這是一種有效的方法，但是涂層與硬質(zhì)合金基體材料之間是一種物理結(jié)合，在使用過程中外載或熱應力下難免會出現(xiàn)涂層剝落的現(xiàn)象。

然而痛點也是創(chuàng)新的突破點。根據(jù)3D科學谷的市場研究，硬質(zhì)合金材料增材制造-3D打印工藝，在這種工藝中，硬質(zhì)合金-金剛石復合材料中的WC-Co硬質(zhì)合金層和金剛石層通過3D打印的方式實現(xiàn)層與層之間的結(jié)合。這種結(jié)合是通過化學鍵方式所進行的結(jié)合，相比傳統(tǒng)的物理結(jié)合，這種結(jié)合方式更牢固，在使用過程中能夠避免涂層的剝落，同時具有較好的硬度。

增材制造工藝為基于粉末床熔融的電子束熔化（EBM）3D打印技術，并基于這一工藝開展了對WC-Co硬質(zhì)合金層-金剛石復合材料組分以及材料增材制造工藝參數(shù)的研究。

材料的研究包括對WC-Co硬質(zhì)合金中Co的質(zhì)量含量、粒徑，金剛石材料的粒徑、純度，以及兩種材料的質(zhì)量比等方面。在工藝參數(shù)方面，湖南伊澍智能制造探索了這種復合材料的3D打印參數(shù)，例如電子束熔化掃描的掃描速率、電流、熔化溫度等。

通過對以上工藝制造的樣件，能夠得到熱導系數(shù)為500～550W/mK，摩擦系數(shù)為0.3～0.5，熱膨脹系數(shù)為0.9～1.18×10-6，硬度值為4800～5000HV的硬質(zhì)合金-金剛石復合材料，材料具有較好的硬度，沖擊韌性為300～320J，能夠很好的避免涂層的剝落。

3D科學谷

Review

EBM 3D打印技術為硬質(zhì)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(zhì)合金材料中。

據(jù)3D科學谷的市場觀察，材料企業(yè)VBN 開發(fā)了適用于EBM 3D打印的5種硬質(zhì)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。例如其中一種可用于制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，適用于制造滾齒刀、成型刀具，電動切割刀具以及磨損部件。VBN 已經(jīng)證明該材料與增材制造工藝，可制造出具有更高生產(chǎn)效率的機械加工刀具。