擺脫稀土風險！金屬3D列印新王牌

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2025/12/31 擺脫稀土風險！金屬3D列印新王牌

英國金屬積層製造(AM)材料商Metalysis近日宣佈，已正式在英國展開鋁鈧合金(Al-Sc)粉末的生產，成為少數能夠在亞洲以外地區把供應高鈧含量鋁合金規模化的製造商之一。此舉不僅回應全球對高性能輕量材料的需求，也切中半導體與航太產業對關鍵材料供應鏈去風險化的迫切趨勢。

Metalysis金屬粉末流動示範

Metalysis目前於英國南約克郡的兩個生產基地運作，透過固態製程生產Al₃Sc鋁鈧合金，鈧含量高達36wt.%。該材料可提供粉末或燒結圓盤形式，氧含量約500ppm、碳含量約50ppm，並具備完全均質的合金結構，符合半導體濺鍍靶材的嚴格規範。

供應鏈壓力升高，Al-Sc需求加速浮現
近年來，稀土元素供應鏈面臨高度不確定性，中國在中游加工領域(包括鈧)佔據主導地位。今年初實施的出口管制政策，以及未來可能擴大的限制範圍，進一步推升市場對「非中國製程」材料來源的關注度。

Metalysis因此選擇從多個中國以外的供應商取得氧化鈧原料，降低地緣政治風險。執行長指出相關出口管制「加速了鋁鈧合金的迫切採用」，公司正積極擴產，預計從現有第二代設備，於未來數月內升級至第三代系統，實現噸級產能。

Al-Sc合金的關鍵應用場景
在半導體製造領域，Al-Sc合金主要用於薄膜濺鍍，沉積鋁鈧氮化物(AlScN)薄膜則應用於射頻元件中的體聲波濾波器與諧振器，是5G與高頻通訊不可或缺的核心材料。

此外，該合金也可作為高鈧母合金，再與鋁進行稀釋，形成較低鈧含量的鋁鈧合金，正被評估用於航太與國防應用，作為傳統鋁合金，甚至鈦合金的替代方案，在強度重量比要求嚴苛的場景中具備高度潛力。

Metathesis Gen 1裝置

FFC Cambridge製程，突破傳統熔煉限制
Metalysis採用專利的FFC Cambridge電解法，在650–950°C的氯化鈣熔鹽中，同步還原氧化鋁與氧化鈧，直接生成鋁鈧合金。相較傳統的熔融製程，此固態還原路徑能實現更高鈧含量，同時維持均勻的合金結構，解決熔煉法在高鈧比例下的製程瓶頸。

目前，Metalysis透過四套第二代設備支撐產出，每套設備年產能最高可達350公斤。在全球年需求約3–4噸的情況下，公司表示後續的設備將把單機產能提升至數噸，甚至數十噸，以此因應未來市場成長。

從粉末到致密零件，完整材料能力驗證
除粉末供應外，Metalysis也與德國RHP-Technology GmbH合作，透過放電電漿燒結(SPS)與熱壓技術進行致密化測試。結果顯示，36wt.%鈧含量粉末可製得相對密度超過98%的燒結圓盤，成分分佈均勻；同時也成功驗證經鋁稀釋後，可製得10 wt.%鈧含量的合金，進一步拓展實際應用的彈性。

鋁鈧合金的產業版圖持續擴張
過去幾年，Al-Sc合金已在產業界累積多項成果。2020年，金屬AM業者Amaero推出專為積層製造設計的HOT Al鋁鈧合金，可在高達約260°C的工作溫度下維持機械強度。

同時，Airbus旗下APWORKS所開發的Scalmalloy，已成功應用於熱交換器、引擎歧管與Light Rider機車車架，證明鋁鈧合金在高階3D列印應用中快速提升成熟度。

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