Xometry Asia · Oct 14, 2024 腐蝕是指金屬與水或空氣等腐蝕性介質發生反應，從而轉化為不良物質的自然過程。 腐蝕介質會與金屬反應，將其轉化為相應的氧化物、硫化物和氫氧化物（如鐵生銹所示），這一過程從金屬暴露於環境中的部分起始，逐漸導致金屬的損壞和分解，並可能蔓延至整個金屬結構。 耐腐蝕金屬零件能夠有效抵禦這些腐蝕反應，因此在從烹飪到國防等眾多領域中都得到了廣泛應用。為了製造這種零件，我們有兩種主要方案：一是選擇本身就具備耐腐蝕性的金屬材料，這些材料通常可透過 CNC 加工, 板材金屬加工 和 直接金屬激光燒結 (DMLS) 3D 打印技術進行加工， 或是透過後處理選項來增強零件的抗腐蝕性。 方法 1：從常見的抗腐蝕金屬材料中進行選擇 不銹鋼材質 不銹鋼是一個由大約 200 種合金鋼組成的家族，具有很高的耐熱性和耐腐蝕性。不銹鋼的碳含量從 0.03% 到 1.2% 不等，其獨特之處在於含鉻量高。不鏽鋼的鉻含量約為 10.5%，可形成被動氧化層，保護金屬免受腐蝕。 根據微觀結構，不銹鋼可分為三大類： 奥氏体不锈钢：奥氏体不锈钢由至少18% 的铬和8-12%的镍组成。它还混合了氮、碳和许多其他元素。铬具有很强的耐腐蚀性，而氮则是一种硬化剂。这一系列合金被称为300系列不锈钢，常见的牌号包括 不锈钢304 和 不锈钢316 ，后者则是最耐腐蚀的材料。 馬氏體不銹鋼：馬氏體不鏽鋼通常含 11.5-13% 的鉻、0.15% 的碳、0.1% 的錳、鉬和硫或硒。該系列被稱為 400 系列，常見牌號為 420A。碳賦予合金強度，而低鉻含量則使其耐腐蝕性低於 300 系列。 鐵素體不銹鋼： 鐵素體不鏽鋼是指鉻含量在 10.5% 至 30% 之間、碳含量低於 20% 的直鉻非硬化不鏽鋼合金。這類鋼不能透過熱處理硬化，但可以透過冷軋輕微硬化。這些鋼也屬於 400 系列，而 430A 是典型的等級。 雙相不銹鋼 顧名思義，雙相鋼合金由兩種不同的相組成。它融合了鐵素體相與奧氏體相的最佳性能特點，將這些優勢整合成為一類極為先進的抗腐蝕金屬材料。其中，典型的牌號包括含有 25% 鉻、7% 鎳和 4% 鉬的 S32750，以及含有 22% 鉻、5% 鎳和 3% 鉬的 2205。這些合金能夠應對各種具有挑戰性的工作環境。 用金屬板生產不銹鋼組件 超級合金 超級合金是一種高性能金屬合金，在高溫下具有抗腐蝕性和優異的機械性能。因此，在需要高性能和耐腐蝕性的領域（如航空航天和醫療領域），通常會使用這些等級的抗腐蝕金屬。 超級合金是根據主要基體元素來區分的： 镍基超级合金：镍基超级合金不仅具有出色的耐腐蚀性，而且由于热膨胀系数低而具有高强度和耐热性。形状记忆和出色的可加工性等独特性能使这些材料与众不同。以铬镍铁合金 718 为例，它可以进行3D打印。 鈷基超級合金： 與鎳基或鐵基超合金相比，鈷基超合金具有更高的熔點。與鎳基或鐵基合金相比，它們還具有出色的耐熱腐蝕性。與鎳基合金相比，鈷基超合金具有很高的可焊性。鈷鉻粉末可進行 3D 打印。 鐵基超級合金： 鐵基超級合金在常溫下具有很高的強度，並具有很強的抗氧化、抗潛變、耐磨損和抗腐蝕能力。它們比上述兩種合金實惠得多。 鋁 鋁與氧氣之間具有很強的親和力，這使得鋁表面能夠自然形成一層緻密的被動氧化層，賦予其良好的防腐蝕特性。在眾多鋁牌號中，大部分均展現出耐化學腐蝕的能力，而 1xxx、3xxx 和 5xxx 系列的鋁合金尤為突出，它們在韌性方面表現最佳。這些鋁合金在 pH 值介於 4.5 至 8.5（即一般腐蝕性環境）的範圍內展現出了極高的耐腐蝕性。為了進一步增強普通鋁材的防腐性能，陽極氧化處理是一種非常有效的方法，它能在鋁材表面形成一層保護性的氧化膜。 1xxx 系列： 這種級別鋁純度極高（約99%），在正常應用中具有最佳耐腐蝕性。 3xxx 系列： 錳係 3xxx 系列（鋁錳合金-錳含量高達 1.25%）的主要合金元素。因此，同1xxx鋁相比，其抗腐蝕能力稍遜。另一方面，錳令合金具有延展性。例如， Al-Si1Mg鋁具有高應力腐蝕抗裂性。 5xxx 系列：這種鋁的主要合金元素是鎂，其抗腐蝕性幾乎與 3xxx 級鋁相似。它具有高加工硬化率和高耐腐蝕性。它還具有光亮的表面光潔度。 用 CNC 銑床加工的铝制組件 銅合金 銅合金具備卓越的導熱性能、耐腐蝕特性、出色的硬度以及高溫下的高強度。銅本身即擁有良好的耐腐蝕性，而將其與其他金屬合金化能進一步提升其耐腐蝕性能。在銅合金的大家庭中，以下幾種是最為人所熟知的耐腐蝕金屬： 青銅：青銅是已知最古老的材料之一。現代青銅由 88% 的銅和 12% 的錫組成。青銅還可能含有鎳、錳、鋁、矽、鋅或砷。合金中添加的少量矽可提高耐腐蝕性。 黃銅：黃銅是銅和鋅的合金。它們可能還含有少量的錫，以賦予額外的耐腐蝕性能，而鋅可能會降低耐腐蝕性能。黃銅通常具有較高的耐腐蝕性和良好的抗拉強度，熔點低於青銅甚至純銅。 銅質電端 鈦 鈦是一種極為耐用的金屬，在工程領域得到廣泛應用，這得益於其出色的耐腐蝕性和優異的強度與重量比。與鋼相比，鈦的重量輕了 40%，但其強度卻能與高強度鋼相媲美。 與其他抗腐蝕金屬材料一樣，鈦亦會形成被動氧化物，若無這些氧化物，鈦便會立即腐蝕。鈦的獨特性能在於其耐氯特性。鈦 3.7164（鈦 5 級）正是抗腐蝕材料的典範。 鈦合金螺絲 比較使用抗腐蝕材料生產零件的成本 讓我們藉助 Xometry 的即時報價系統，來對比採用不同抗腐蝕金屬材料製造零件所需的成本。 材料生產過程單位成本每 10 件的單位成本每 100 件的單位成本不銹鋼 304 / 1.4301CNC€ 211.61€ 66.41€ 23.74不銹鋼 316L / 1.4404CNC€ 228.58€ 72.75€ 25.68不銹鋼 316L / 1.4404DMLS€ 387.12€ 294.83按需報價鋁 AlSi10mgCNC€ 123.07€ 35.35€ 13.88鋁 AlSi10mgDMLS€ 174.76€ 89.19€ 87.80鈦，T6Al4VCNC€ 705.35€ 215.06€ 55.12鈦，T6Al4VDMLS€ 387.12€ 294.83按需報價鉻鎳鐵合金 718DMLS€ 487.77€ 333.16按需報價鈷合金、鈷鉻合金DMLS€ 522.61€ 619.15按需報價 方法 2：透過後處理提高組件的抗腐蝕能力 數控加工件、鈑金和 3D 打印件的耐腐蝕性能也可以透過各種表面處理方案得到改善： 陽極氧化： 一種機加工金屬（主要為鋁製零件），透過氧化處理令零件表面硬化，以防止磨損。 噴漆加工： 噴漆可防止日用品、電器外殼、管道等組件生銹。 電鍍： 在零件表面鍍上一層其他非腐蝕性金屬，以避免腐蝕。有時會在普通金屬上電鍍下列抗腐蝕金屬，以延長其使用壽命。 表面拋光： 表面毛刺處理應用於數控加工件，目的是去除加工過程中產生的尖銳毛刺。建議將尖角部分磨成光滑面，以免在使用過程中對人體造成傷害。 噴漆加工 結論 Xometry 擇冪提供在線 CNC 加工 及 金屬3D打印 服務，專門滿足按需 3D 打印項目的需求，無論是原型製作還是大規模生產均可勝任。憑藉全球超過 10,000 家的合作夥伴網路，Xometry能夠在 3 天內完成 3D打印組件的交付。您只需將 CAD 檔案上傳至 Xometry 即時報價引擎 即可迅速獲得包括 CNC 加工與 DMLS 3D 打印在內的多種製造選項的即時報價。