CN111315507A - 粉末材料、增材制造用粉末材料和粉末材料的制造方法 - Google Patents

粉末材料、增材制造用粉末材料和粉末材料的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种与现有技术相比能够提高流动性、并且提高颗粒的破碎强度的粉末材料。本发明的粉末材料是具有树枝状组织(1)的粉末材料。树枝状组织(1)具有超硬合金组成或金属陶瓷组成。

Description

粉末材料、增材制造用粉末材料和粉末材料的制造方法
技术领域
本发明涉及例如用于增材制造的粉末材料、增材制造用粉末材料和粉末材料的制造方法。
背景技术
在现有技术中，已知最适合通过向铺设为规定厚度的WC基超硬合金颗粒照射电子射线使其部分熔融后凝固，从而形成WC基超硬合金的叠层造型体(WC基超硬合金的烧结体)的叠层造型用颗粒及其制造方法的发明(参照下述专利文献1)。
专利文献1所记载的叠层造型用颗粒通过将WC基超硬合金用的原料粉末造粒和烧结而形成，用于使用电子射线的叠层造型，平均粒径为60～130μm，并且至少低于150μm，基于JISZ2502测得的流动性为10～25sec/50g(参照专利文献1的权利要求1等)。
并且，公开了涉及高硬度、且高温强度优异、能够抑制制造时变形的WC系超硬合金及其制造方法的发明(参照下述专利文献2)。
专利文献2所记载的WC系超硬合金中，碳化钨颗粒利用钴或钴合金的结合相结合而成。该WC系超硬合金的硬度为400～800HV。并且，该WC系超硬合金中钴或钴合金所占的含量为35～50质量％。另外，该WC系超硬合金的截面组织中碳化钨颗粒的平均粒径以相当于圆的直径计为0.4～1.0μm。并且，该WC系超硬合金的截面组织中能够在钴或钴合金的结合相中画出的、不含碳化钨颗粒的区域的最大内切圆的直径为5～30μm(参照专利文献2的权利要求1等)。
另外，专利文献2所记载的制造方法是上述的WC系超硬合金的制造方法。该现有的制造方法中，对在累积值为50％时的平均粒径D50为1～50μm的钴或钴合金的原料粉末的表面附着有D50为0.4～1.0μm的碳化钨的原料粉末的混合粉末进行固化处理(参照专利文献2的权利要求2等)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016－172904号公报
专利文献2：日本特开2016－160500号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
上述专利文献1所记载的叠层造型用颗粒和上述专利文献2的制造方法中使用的混合粉末中，在颗粒或粉末的颗粒表面形成有凹凸。因此，在将这些现有的颗粒或混合粉末用作例如粉末床熔融结合(powder bed fusion)方式的增材制造(additivemanufacturing)的材料时，由于流动性低，材料的铺设不均匀，可能导致增材制造制得的造型物的形状精度降低。
另外，在上述现有的颗粒或混合粉末中，颗粒中的钴(Co)与WC的结合力存在问题。因此，在将这些现有的颗粒或混合粉末用作上述的增材制造的材料时，可能在铺设材料时颗粒被粉碎。
本发明提供一种与现有技术相比能够提高流动性、并且提高颗粒的破碎强度的粉末材料、增材制造用粉末材料、以及粉末材料的制造方法。
用于解决技术问题的技术手段
本发明的粉末材料是具有树枝状组织的粉末材料，上述树枝状组织具有超硬合金组成或金属陶瓷组成。
另外，本发明的粉末材料是具有超硬合金组成或金属陶瓷组成的粉末材料，在最表面具有含有50at％以上碳的膜。
发明效果
根据本发明，提供一种与现有技术相比能够提高流动性、并且提高颗粒的破碎强度的粉末材料、增材制造用粉末材料、以及粉末材料的制造方法。
附图说明
图1A是本发明的实施方式1所涉及的粉末材料的颗粒截面的放大照片图。
图1B是本发明的实施方式1所涉及的粉末材料的颗粒截面的放大照片图。
图2A是本发明的实施方式2所涉及的粉末材料的颗粒截面的放大照片图。
图2B是本发明的实施方式2所涉及的粉末材料的颗粒截面的放大照片图。
图3是比较例1的粉末材料的放大照片图。
图4A是比较例1的粉末材料的颗粒截面的放大照片图。
图4B是比较例1的粉末材料的颗粒截面的放大照片图。
图5是说明粉末材料的部分制造工序的说明图。
图6A是本发明的实施例3所涉及的粉末材料的放大照片图。
图6B是表示图6A所示的粉末材料的第一方式的颗粒的外观的放大照片图。
图6C是表示图6A所示的粉末材料的第二方式的颗粒的外观的放大照片图。
图6D是表示图6A所示的粉末材料的第三方式的颗粒的外观的放大照片图。
图7A是表示图6B所示的第一方式的颗粒的表面组织的一例的放大照片图。
图7B是表示图6B所示的第一方式的颗粒的表面组织的一例的放大照片图。
图8A是表示图6B所示的第一方式的颗粒的表面组织的另一例的放大照片图。
图8B是表示图6B所示的第一方式的颗粒的表面组织的另一例的放大照片图。
图9A是表示图6C所示的第二方式的颗粒的表面组织的一例的放大照片图。
图9B是表示图6C所示的第二方式的颗粒的表面组织的一例的放大照片图。
图10是表示图6D所示的第三方式的颗粒的表面组织的一例的放大照片图。
图11是表示实施例2的粉末材料的第一方式的颗粒截面的一例的照片图。
图12是表示实施例2的粉末材料的第二方式的颗粒截面的一例的照片图。
图13A是表示实施例2的粉末材料的第四方式的颗粒截面的一例的照片图。
图13B是表示实施例2的粉末材料的第四方式的颗粒截面的一例的照片图。
图14A是实施例2的粉末材料的第四方式所涉及的粉末材料的TEM图像。
图14B是图14A所示的粉末材料的颗粒的最外层的高分辨率TEM图像。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的粉末材料、增材制造用粉末材料以及粉末材料的制造方法的实施方式进行说明。
(实施方式1)
图1A和图1B是本发明的实施方式1所涉及的粉末材料的颗粒截面的放大照片图。图1A的照片图的放大倍率是1000倍，图1B的照片图的放大倍率是5000倍。其中，对于粉末材料的颗粒截面，例如通过研磨埋入了粉末材料的树脂，使颗粒的截面在树脂表面露出而进行观察。
本实施方式的粉末材料具有树枝状组织1。粉末通常是颗粒聚集而形成的，但在此有时也指构成粉末的颗粒。即，本实施方式的粉末材料包括具有树枝状组织1的颗粒。该树枝状组织1例如是分成多枝的树枝状的结晶、即树枝状晶(树枝晶，dentrite)。在图1A和图1B所示的示例中，颗粒截面的亮度高的亮色部分是树枝状组织1。该树枝状组织1具有超硬合金组成或金属陶瓷组成。
本实施方式的粉末材料例如由具有超硬合金组成或金属陶瓷组成的树枝状组织构成。在此，本实施方式的超硬合金组成表示：含有W和碳，剩余部分由选自Fe、Ni、Co、Cr中的至少一种构成。另外，金属陶瓷组成表示：含有第4族过渡金属、第5族过渡金属、除W外的第6族过渡金属、Al和Si中的至少一种、以及氧、碳和氮中的至少一种，剩余部分由选自Fe、Ni、Co和Cr中的至少一种构成。优选的粉末材料的组成含有W、Ti、Si中的至少一种。在粉末材料中添加的材料的组成由金属元素单质的情况、或碳化物等化合物的形态，为了调整粉末材料的材料组成而添加。其中，在粉末材料中添加的材料没有特别限定。
粉末材料的树枝状组织1例如含有选自第4族过渡金属、第5族过渡金属和第6族过渡金属中的至少一种至少5at％以上。第4族过渡金属、第5族过渡金属和第6族过渡金属的含有率的上限没有特别限定，例如可以设为60at％以下。粉末材料的组成例如可以利用使用X射线光电子分光法(XPS：X-ray Photoelectron Spectroscopy)的测定装置进行测定。
关于本实施方式的粉末材料，例如粒径(粒径的分布范围)为10μm以上200μm以下，基于JIS Z 2502的流动性为25sec/50g以下。通过这样的粒径范围，能够将粉末材料过筛以达到适当的平均粒径。粉末材料的粒径和粒径范围例如可以利用激光衍射/散射式粒径分布测定装置进行测定。在基于JIS Z 2502的试验中，测定50g粉末通过漏斗的时间，评价粉末材料的流动性。
另外，粉末材料的粒径例如优选为30μm以上，更优选为45μm以上。并且，粉末材料的粒径的上限例如更优选为130μm。
本实施方式的粉末材料例如能够用作增材制造用粉末材料。换言之，本实施方式的增材制造用粉末材料包含上述的粉末材料。具体而言，增材制造用粉末材料中含有本实施方式的粉末材料例如整体的30vol％以上、更优选40vol％以上时，能够在叠层造型时获得有利的效果。增材制造是根据材料三维形状的数值表达通过使材料附着来制作物体的工艺，大多情况下，通过在层上叠加层来实现，是与去除式制造方法相反的方法(ASTMF2792－12a)。增材制造是材料需要的精加工少，是能够加工成接近最终形状的近净形加工的一种。
本实施方式的增材制造用粉末材料例如能够用作粉末床熔融结合方式的增材制造用的材料。粉末床熔融结合方式是利用热能使铺设有材料粉末的某些区域选择性熔融结合的方式，作为代表例，可以列举激光烧结法、选择性激光熔融法、电子射线熔融法。
图5是说明粉末材料的制造方法的部分工序的说明图。本实施方式的粉末材料例如通过包括以下各工序的制造方法制造。首先，在原料准备工序S1中，作为原料，根据制造的粉末材料的组成，准备例如陶瓷的微粒、金属或合金的微粒、和添加材料。
在此，上述的陶瓷的微粒选自第4、第5、第6族过渡金属、Si、Al中的至少一种的氧化物、碳化物、氮化物、碳氧化物、氮氧化物、碳氮化物、碳氧氮化物。优选的陶瓷的微粒选自碳化钨(WC)、碳化钛(TiC)、碳化硅(SiC)、碳化钒(VC)、氧化铝(Al2O3)、氧化钛(TiO2)、氧化锆(ZrO2)、氮化硅(Si3N4)、氮化铝(AlN)中的至少一种。关于陶瓷的微粒的粒径，例如累积值为50％时的平均粒径D50为5μm以下，优选为0.1μm以上1.0μm以下。另外，优选的金属或合金的微粒选自Fe、Ni、Co和Cr的至少一种。金属或合金的微粒的粒径例如上述D50为1.0μm以上50.0μm以下，添加材料的粒径例如上述D50为0.1μm以上1.0μm以下。添加材料例如为Be、B、Mg、Al、Si、Ti、Mn、Cu、Zn等。
接着，在原料混合工序S2中，将原料准备工序S1中准备的原料与石蜡等蜡湿式混合。接着，在造粒工序S3中，利用喷雾干燥器将原料混合工序中混合的原料与蜡的混合物喷雾并使其干燥，将混合物颗粒造粒。
接着，在烧制工序S4中，将造粒工序S3中经过造粒的混合物的粉末10投入干燥炉内，进行脱脂之后，以1000℃以上的烧制温度进行烧制。该脱脂温度优选为400℃以上600℃以下。脱脂温度是能够将所使用的蜡除去的温度，烧制温度是用于使混合物的粉末颗粒固化的温度。
烧制工序S4中的脱脂温度和烧制温度可以根据原料的组合选择适当的条件。通过在烧制工序S4中对混合物的粉末10进行脱脂处理，能够防止在制造增材时产生缺陷。但是，经过脱脂的混合物的粉末10不能直接用于增材制造。其理由是因为在供给粉末10时粉末颗粒被破碎的缘故。因此，在烧制工序S4中，在升温至脱脂温度之后，再升温至烧制温度，将混合物的粉末颗粒固化，并且在烧制工序S4后进一步实施省略图示的高温处理工序。
在高温处理工序中，利用在等离子体等高温区域通过的热等离子体液滴精炼(PDR：thermal plasma-droplet-refining)，对在烧制工序S4中固化后的混合物的粉末10进行高温处理，使粉末颗粒的全部或部分瞬间熔融并凝固。
通过以上工序，能够制造具有树枝状组织1的本实施方式的粉末材料。这样一来，将经过烧制工序S4除去了蜡并固化后的混合物的粉末10瞬间加热，使其熔融并凝固，由此，由于表面张力，粉末材料的颗粒形状形成为接近正球的球状，颗粒表面变得光滑。
其中，在制造具有树枝状组织1的本实施方式的粉末材料时，在高温处理工序中，优选例如在以10kW以上40kW以下的高功率使混合物的粉末熔融的条件下，进行PDR。PDR时的输入功率的下限优选为15kW。更优选将高温处理工序中的PDR的功率设定为25kW以上35kW以下。
以下，对本实施方式的粉末材料和增材制造用粉末材料的作用进行说明。
如上所述，本实施方式的粉末材料具有树枝状组织1。并且，粉末材料的树枝状组织1具有超硬合金组成或金属陶瓷组成。这样的具有树枝状组织1的粉末材料与现有的粉末材料相比，颗粒表面的凹凸少，具有光滑的颗粒表面，具有更接近正球状的颗粒形状。因此，在将本实施方式的粉末材料、或包含该粉末材料的本实施方式的增材制造用粉末材料用于例如粉末床熔融结合方式的增材制造时，能够获得比现有的粉末材料更高的流动性，能够更均匀地铺设粉末材料。
并且，具有树枝状组织1的本实施方式的粉末材料和包含该粉末材料的增材制造用粉末材料，粉末颗粒的内部形成比较均匀的组成。因此，在利用增材制造来制造造型物时，能够使粉末材料均匀地熔融，能够抑制由于粉末材料熔融而形成的熔融池大幅变动，能够使熔融池的形成稳定。结果，能够使通过增材制造制得的造型物形状精度提高并使表面平滑化。因此，本实施方式的粉末材料和增材制造用粉末材料能够获得利用增材制造高精度地制造造型物的优异的效果。
另一方面，不具有树枝状组织1的现有的材料粉末与本实施方式的粉末材料相比，在颗粒表面形成更大的凹凸。因此，在将现有的材料粉末用作例如粉末床熔融结合方式的增材制造的材料时，由于颗粒表面的凹凸而不能够均匀地铺设材料粉末，可能导致通过增材制造制得的造型物的形状精度下降。
另外，在将由WC和Co两相构成的现有的材料粉末用作粉末床熔融结合方式的增材制造的材料时，在材料粉末熔融而形成熔融池的过程中，熔点不同的材料粉末溶合，之后，形成具有比较均匀的组成的树枝状组织的造型物。由于该工序因极短时间的受热和放热而发生，因而，通过增材制造制得的造型物在微小的区域内出现组成不匀，这使得通过材料粉末熔融而形成的熔融池的大小不均，妨碍熔融池的稳定形成。结果，通过增材制造制得的造型物存在形状精度下降和表面凹凸的问题。
另外，现有的材料粉末在颗粒中的Co与WC的结合力方面存在问题。因此，如果将现有的材料粉末用作上述的粉末床熔融结合方式的增材制造的材料，则在铺设材料粉末时，可能导致材料粉末的颗粒被粉碎。并且，在将现有的材料粉末用于增材制造后的造型物的吹沙处理时，可能导致颗粒被粉碎。因此，一旦材料粉末的颗粒被粉碎，就会出现微粒飞散的问题。
相对于此，本实施方式的粉末材料由于具有树枝状组织1，因而与现有的材料粉末相比，颗粒的强度提高。进一步详细而言，粉末材料的树枝状组织1例如经过PDR等高温且瞬时的熔融凝固工艺而形成。通过该工艺，粉末材料的颗粒的全部或颗粒的一部分熔融凝固，除了使上述那样的颗粒形状的球状化和颗粒表面的平滑化之外，颗粒的破碎强度也提高。因此，根据本实施方式，流动性比现有技术提高，能够提供可提高颗粒的破碎强度的粉末材料和增材制造用粉末材料。
另外，本实施方式的粉末材料具有超硬合金组成或金属陶瓷组成。因此，通过用于例如粉末床熔融结合方式的增材制造，能够使由陶瓷和金属的材料构成的模具等造型物的制造变得更加容易。
进一步具体而言，在现有技术中，具有超硬合金或金属陶瓷(cermet)等的材料组成的模具等的造型物例如通过将陶瓷和金属的材料粉末烧结而制造。但是，通过在增材制造中使用包含具有超硬合金或金属陶瓷组成的本实施方式的粉末材料的增材制造用粉末材料，能够使具有超硬合金或金属陶瓷等的材料组成的造型物的制造变得更容易，能够提高形状的自由度。其中，金属陶瓷是将金属的碳化物或氮化物等硬质化合物的粉末与金属的结合材混合而成的材料。
并且，本实施方式的粉末材料的超硬合金组成或金属陶瓷组成优选含有W、Ti和Si中的至少一种、以及碳，剩余部分由选自Fe、Cr、Ni和Co中的至少一种构成。由此，如上所述，能够使这些由具有超硬合金组成或金属陶瓷组成的材料形成的模具等的造型物的制造比现有技术更加容易。
另外，本实施方式的粉末材料的超硬合金组成或金属陶瓷组成优选含有第4族过渡金属、第5族过渡金属、第6族过渡金属和Si、Al中的至少一种、以及氧、碳和氮中的至少一种至少5at％以上。由此，如上所述，能够使由具有超硬合金组成或金属陶瓷组成、并且具有包含这些陶瓷的构成元素至少5at％以上的混合组成的材料形成的模具等的造型物的制造比现有技术更加容易。
另外，本实施方式的粉末材料的粒径为10μm以上200μm以下，基于JIS Z 2502的流动性为25sec/50g以下。本实施方式的粉末材料具有这样的特性，因而特别适合用作粉末床熔融结合方式的增材制造用的材料。粉末材料的粒径例如在45μm以上时，即使将粉末材料用于利用电子射线熔融法的粉末床熔融结合方式的增材制造，也能够防止粉末材料因电子射线的照射能而被弹飞。并且，通过使粉末材料的粒径例如在45μm以上130μm以下，能够形成适合于利用电子射线熔融法的粉末床熔融结合方式的增材制造的粉末材料。
另外，通过使粉末材料的粒径例如在10μm以上130μm以下，能够形成适合于激光烧结法或选择性激光熔融法等以激光束为热源的粉末床熔融结合方式的增材制造用的粉末材料。并且，通过使粉末材料的粒径例如在30μm以上200μm以下，能够形成适合于指向性能量堆积方式的增材制造的粉末材料。
如上述的说明，根据本实施方式，能够提供与现有技术相比提高流动性、并且提高颗粒的破碎强度的粉末材料、增材制造用粉末材料、和粉末材料的制造方法。
(实施方式2)
图2A和图2B是本发明的实施方式2所涉及的粉末材料的颗粒截面的放大照片图。图2A的照片图的放大倍率是1000倍，图2B的照片图的放大倍率约为5000倍。
本实施方式的粉末材料包含树枝状组织1和由陶瓷组成形成的陶瓷颗粒2，这一点与上述实施方式1中说明的粉末材料不同。另外，本实施方式的粉末材料的制造方法除了受热条件以外与上述实施方式1的粉末材料的制造方法相同。就倾向来看，减小PDR的输入功率时，本实施方式的粉末材料容易制造。本实施方式的粉末材料的其他方面与上述实施方式1中说明的粉末材料相同，因而对于相同点适当省略说明。
本实施方式的粉末材料与上述实施方式1中说明的粉末材料同样具有树枝状组织1，该树枝状组织1具有超硬合金组成或金属陶瓷组成。陶瓷颗粒2的形状如图2A和图2B所示，为各种形状的多边形。进一步详细而言，树枝状组织1包括三角形、四边形、以及它们的组合形状等、多样形状的多边形的陶瓷颗粒2。另外，在陶瓷颗粒2的组成中，在上述的原料准备工序中准备的陶瓷微粒的组成成为主体。并且，树枝状组织1的超硬合金组成或金属陶瓷组成含有至少5at％以上的陶瓷的构成元素。
根据本实施方式的粉末材料，与实施方式1中说明的粉末材料同样，能够提供与现有技术相比提高流动性、并且提高颗粒的破碎强度的粉末材料、和增材制造用粉末材料。
(实施方式4)
图14A是本发明的实施方式4所涉及的粉末材料的颗粒的截面透射型电子显微镜(TEM：Transmission Electron Microscope)图像。图14B是图14A所示的颗粒的最外层的高分辨率TEM图像。图14A的照片图的放大倍率是3000倍，图14B的照片图的放大倍率是700000倍。
其中，在图14A和图14B中，图的上侧是颗粒的表面侧，图的下侧是颗粒的中心侧。图14A和图14B所示的颗粒的试样通过在颗粒表面形成碳保护膜，利用使用Ga离子束的溅射加工薄片化至100nm的程度而制作。
本实施方式的粉末材料如图14A所示具有超硬合金组成或金属陶瓷组成，在最表面具有最外层3，该最外层3是含有50at％以上碳的膜。最外层所含的碳优选为60at％以上，更优选为70at％以上。粉末表面的保护膜和最外层3的组成例如可以利用能量分散型X射线分析(EDX：Energy Dispersive X-ray spectroscopy)进行测定。其中，本实施方式的粉末材料的制造方法与上述实施方式1的粉末材料的制造方法相同。本实施方式的粉末材料的其他方面与上述实施方式1中说明的粉末材料相同，因而对于相同点适当省略说明。
在本实施方式的粉末材料中，在颗粒最表面形成的最外层3是含有50at％以上碳的膜，是以碳为主体的膜。其中，作为以碳为主体的颗粒表面的膜的最外层3中，碳在50at％以上的范围内，可以根据预期的特性适当改变碳量。例如，在想要进一步提高滚动特性等的粉末性状的情况下，碳优选含有60at％以上，更优选含有70at％以上，进一步优选含有80at％以上，特别优选含有90at％以上。并且，最优选最外层3例如基本由100at％的碳构成。
如图14B所示，作为含有50at％以上碳的膜的最外层3，例如具有沿着表面的切线方向的层状的结晶结构。此时，粉末材料可以具有被上述膜包覆的树枝状组织1，上述超硬合金组成或上述金属陶瓷组成例如含有第4族过渡金属、第5族过渡金属、第6族过渡金属、Si和Al中的至少一种、以及碳至少5at％以上。其中，上述超硬合金组成或上述金属陶瓷组成例如可以含有至少5at％以上的氧或氮，WC颗粒可以为利用Co或Co合金的结合层结合而成的组成。
如上所述，本实施方式的粉末材料是具有超硬合金组成或金属陶瓷组成的粉末材料，在最表面具有最外层3，该最外层3是含有50at％以上碳的膜。该最外层3的表面是平滑的，因而与不具有最外层3的情况相比，能够降低颗粒的最表面的摩擦系数。并且，与粉末材料不具有最外层3的情况相比，能够提高粉末材料的颗粒的破碎强度。因此，根据本实施方式，即使在粉末材料具有最外层3的情况下，也能够提供与现有技术相比提高流动性、并且提高颗粒的破碎强度的粉末材料、和增材制造用粉末材料。其中，最外层3的厚度没有特别限定，为了稳定地发挥上述的碳膜的效果，也可以规定为20nm～5000nm。另外，具有最外层3的粉末材料的含量优选为增材制造用粉末材料整体的50vol％以上，更优为60vol％以上，进一步优选为70vol％以上，特别优选为80vol％以上，由此能够发挥上述的碳膜的效果。
另外，在本实施方式的粉末材料中，在最表面的作为含有50at％以上碳的膜的最外层3具有沿着表面的切线方向的层状的结晶结构的情况下，能够进一步降低颗粒的最表面的摩擦系数，进一步提高粉末材料的流动性。可以认为这是因为作为含有50at％以上碳的膜的最外层3中，虽然碳彼此之间在构成最外层3的各层的面内以较强的共价键结合，但层间的结合力较弱而在层间劈开的缘故。
并且，在本实施方式的粉末材料中，在具有最外层3包覆的树枝状组织1，并且最外层为含有50at％以上碳的膜的情况下，如上所述，与现有的材料粉末相比，能够实现更高的流动性和更高的颗粒强度。
另外，在粉末材料具有最外层3的情况下，树枝状组织可以如上所述具有超硬合金组成或金属陶瓷组成，超硬合金组成或金属陶瓷组成可以含有第4族过渡金属、第5族过渡金属、第6族过渡金属、Si、和Al中的至少一种、以及碳至少5at％以上。并且，超硬合金组成或金属陶瓷组成可以含有至少5at％以上的氧或氮，WC颗粒可以为利用Co或Co合金的结合层结合而成的组成。由此，能够使由具有这些组成的材料构成的模具等的造型物的制造比现有技术更加容易。
以上利用附图对本发明的实施方式进行了详细说明，但具体的构成并不限定于这些实施方式，只要是不脱离本发明要点的范围内的设计变更等，也够包括在本发明内。以下，对于本发明的粉末材料的实施例、和作为其比较对象的比较例进行说明。
[实施例和比较例]
使用上述实施方式中说明的制造方法，制造实施例1～实施例3的粉末材料。具体而言，首先，作为原料，准备平均粒径D50为0.4μm以上1.0μm以下的WC的微粒、和在Co中添加有Cr的平均粒径D50为5μm以上30μm的Co合金的微粒。接着，在原料混合工序中，在通过原料准备工序准备的原料中添加作为蜡的2.0mass％的石蜡系化合物正十四烷，利用立式球磨机进行混合。
接着，在造粒工序中，利用喷雾干燥机将原料混合工序中混合的原料与蜡的混合物喷雾，并使其干燥，制造混合物颗粒。利用XPS测定装置测定造粒得到的混合物颗粒的粉末的组成，组成为Co41mass％、Cr 3.4mass％、剩余部分为WC的组成。
接着，在烧制工序中，将造粒工序中造粒得到的混合物颗粒的粉末投入干燥炉内，以500℃的脱脂温度进行脱脂后，以1040℃的烧制温度进行烧制，为了提高粉末颗粒的结合力，进一步以1260℃的烧制温度进行烧制。接着，利用PDR，使高温处理工序中利用烧制工序烧制后的混合物的粉末颗粒瞬时熔融并凝固，制造本发明所涉及的实施例1～实施例3的粉末材料。
其中，关于实施例1的粉末材料，将高温处理工序中的PDR的输入功率设为15kW，在投入粉末量100g、处理时间37分钟、等离子体气体Ar：76L/min、H2：3L/min、载气Ar：4L/min、处理压力：0.02MPa的条件下进行制造。另外，关于实施例2的粉末材料，将高温处理工序中的PDR的输入功率设为18kW进行制造。另外，关于实施例3的粉末材料，将高温处理工序中的PDR的输入功率设为25kW进行制造。另外，将烧制工序后高温处理工序前的混合物颗粒的粉末作为比较例1的粉末材料，构成实施例1～实施例3的粉末材料的比较对象。
下面，对于比较例1的粉末材料、和实施例1～实施例3的粉末材料，分别进行基于JIS Z 2502的流动性的评价。以下的表1表示比较例1的粉末材料和实施例1～实施例3的粉末材料的流动性的评价结果。
[表1]
流动性[sec/50g]
比较例1 27.59
实施例1 11.99
实施例2 11.33
实施例3 10.07
如表1所示，比较例1的粉末材料的流动性超过25[sec/50g]，是不适合粉末床熔融结合方式的增材制造的值。而本发明所涉及的实施例1～3的粉末材料的流动性在25[sec/50g]以下，具体在10[sec/50g]以上12[sec/50g]以下的范围内，是适合粉末床熔融结合方式的增材制造的值。
图3是比较例1的粉末材料900的放大照片，放大倍率是500倍。比较例1的粉末材料900在颗粒表面形成有较大的凹凸，具有正球度较低的变形的颗粒形状，颗粒表面的平滑性也较低。可以认为通过这样的粉末颗粒的状态，比较例1的粉末材料900的流动性是不适合粉末床熔融结合方式的增材制造的值。
接着，对埋入有比较例1的粉末材料的树脂进行研磨，使颗粒截面露出，利用电子显微镜观察截面组织。图4A和图4B是比较例1的粉末材料900的颗粒截面的照片图，放大倍率分别是800倍和5000倍。比较例1的粉末材料在截面组织中具有来自原料的陶瓷的微粒c和金属的微粒m，但不具有树枝状组织1。
另外，利用电子显微镜对实施例1～实施例3的粉末材料进行观察，发现包含以下说明的三种不同形态的颗粒。
图6A是实施例3的粉末材料300的放大照片图，放大倍率是100倍。图6B是表示实施例3的粉末材料300所含的第一方式的颗粒301的外观的放大照片图，放大倍率是1000倍。图6C是表示实施例3的粉末材料300所含的第二方式的颗粒302的外观的放大照片图，放大倍率是1000倍。图6D是表示实施例3的粉末材料300所含的第三方式的颗粒303的外观的放大照片图，放大倍率是500倍。
图6A所示实施例3的粉末材料300包含图6B所示的第一方式的颗粒301、图6C所示的第二方式的颗粒302、和图6D所示的第三方式的颗粒303这三种不同形态的颗粒。
图7A和图7B是表示图6B所示的第一方式的颗粒301的表面组织的一例的放大照片图。图7A的放大倍率是2000倍，图7B的照片图的放大倍率是5000倍。第一方式的颗粒301具有树枝状组织1。该树枝状组织1虽然具有超硬合金组成或金属陶瓷组成，但不具有由陶瓷组成构成的陶瓷颗粒2。在图示例中，第一方式的颗粒301不仅具有树枝状组织1，还具有包覆树枝状组织1的最外层3。
最外层3可以认为是例如由于陶瓷的熔融和凝固而形成的玻璃质的膜。最外层3在表面具有形成不规则的网格状图案的线状部4。线状部4在最外层3的表面形成不规则的多边形的网络，比最外层3的表面的其他部分隆起，从而在最外层3的表面形成褶皱。
图8A和图8B是表示图6B所示的第一方式的颗粒301的表面组织的另一例的放大照片图。图8A的放大倍率是2000倍，图8B的照片图的放大倍率是5000倍。在图示例中，第一方式的颗粒301不仅具有树枝状组织1，还具有微小的颗粒状组织5、以及包覆这些颗粒状组织5和树枝状组织1的最外层3。
微小的颗粒状组织5中，不仅各个组织具有不规则的多边形的形状，并且多个颗粒状组织5形成不规则的多边形的网格状的图案，以沿着晶界的方式排列。可以认为该颗粒状组织5是例如陶瓷颗粒的核成长而形成的。在该例中，第一方式的颗粒301也具有与图7A和图7B所示的示例同样的最外层3和线状部4。
图6C所示的第二方式的颗粒302具有树枝状组织1。该树枝状组织1具有超硬合金组成或金属陶瓷组成，还具有由陶瓷组织形成的陶瓷颗粒2。该陶瓷颗粒2具有多边形的形状。
图9A和图9B是表示图6C所示的第二方式的颗粒302的表面组织的一例的放大照片图，放大倍率分别是5000倍。第二方式的颗粒302的表面组织在树枝状组织1中具有作为陶瓷颗粒2的WC颗粒。第二方式的颗粒302也几乎在全部粉末表面观察到膜样的物质。
图6D所示的第三方式的颗粒303具有在金属中分散有微细的陶瓷颗粒2的组织形态。图10是表示图6D所示的第三方式的颗粒303的表面组织的一例的放大照片图，放大倍率是5000倍。在图示例中，第三方式的颗粒303的表面组织具有在表面分散的作为微细的陶瓷颗粒2的WC颗粒、和在基质生成的粒界生成物6。
下面，利用XPS测定装置测定上述实施例2的粉末材料的组成。进一步具体而言，首先，对埋入有实施例2的粉末材料的树脂进行研磨，使粉末材料的颗粒截面露出。
图11使实施例2的粉末材料所含的上述第一方式的颗粒的截面的一例的照片图，放大倍率是10000倍。在图示例中，粉末材料具有树枝状组织1，在树枝状晶的界面和间隙，存在二次电子图像(SEI)中亮度低的暗色的相。将图中的第1测定点P1、第2测定点P2、第3测定点P3处的组成分析结果示于以下表2。
[表2]
测定点 W[at％] Co[at％] O[at％] C[at％] Cr[at％]
P1 24.1 45.5 0.1 27.1 3.1
P2 12.1 58.7 0.2 25.9 3.0
P3 15.8 59.7 0.2 20.7 3.4
第1测定点P1的树枝状组织1是由Co－C－W－Cr构成的组织，第2测定点P2和第3测定点P3的树枝状晶的界面和间隙中W和C减少，Co增加。从第1测定点P1至第3测定点，即，在树枝状组织1、树枝状晶的界面和间隙，都含有10[at％]以上的作为陶瓷成分元素的W和C。即，树枝状组织1的化学组成形成为陶瓷成分与金属成分混合的组成。
图12是表示实施例2的粉末材料所含的上述第二方式的颗粒的截面的一例的照片图，放大倍率是10000倍。在图示例中，粉末材料具有树枝状组织1，树枝状组织1中具有作为陶瓷颗粒2的WC颗粒。即，树枝状组织1包含由陶瓷组成形成的陶瓷颗粒2。在图示例中，粉末材料在二次电子图像(SEI)中存在亮度低的暗色的相。将图中的第4测定点P4、第5测定点P5、第6测定点P6、第7测定点P7处的组成分析结果示于以下的表3。
[表3]
测定点 W[at％] Co[at％] O[at％] C[at％] Cr[at％]
P4 49.4 3.9 0.0 45.6 1.0
P5 21.0 48.9 0.2 26.6 3.1
P6 11.8 55.3 0.0 29.9 2.9
P7 7.2 82.4 0.1 7.5 2.6
第二方式的第4测定点P4处的陶瓷颗粒2，W和C几乎以1∶1检出，可以确认是WC颗粒。树枝状组织1的亮度之差是由W量之差引起的。按照亮度由高到低的顺序，分别在第5测定点P5检测出W 21.0[at％]、C 26.6[at％]，在第6测定点P6检测出W11.8[at％]、C 29.9[at％]。这些测定点P5、P6的树枝状组织1中W和C的含量分别为10[at％]以上。在树枝状晶的间隙的亮度低的第7测定点P7处的组织中，检测出82.4[at％]的Co，金属或合金的成分为主体。
图13A和图13B是表示实施例2的粉末材料所含的第四方式的颗粒截面的一例的照片图，放大倍率分别为10000倍和5000倍。在图示例中，粉末材料的组织在Co主体的基质中具有作为陶瓷颗粒2的WC颗粒。图中的黑色的组织是游离碳7。在图示例中，粉末材料在组织中不具有明确的树枝状组织1，作为陶瓷颗粒2的WC颗粒比图3、图4A和图4B所示的实施例1的粉末材料放大。将图13A所示的第8测定点P8和第9测定点P9处的组成分析结果示于表4。
[表4]
测定点 W[at％] Co[at％] O[at％] C[at％] Cr[at％]
P8 43.3 14.2 0.5 40.0 1.9
P9 12.3 73.2 0.3 11.0 2.9
图13A中，第四方式的亮度高的第8测定点P8的陶瓷颗粒2的组织中，W和C几乎以1∶1检出，可以确认是WC颗粒。在图13A中，第四方式的颗粒的亮度低的第9测定点P9处的组织中，检测出73.2[at％]的Co，金属或合金的成分为主体。这些测定点P8、P9的组织中W和C分别含有10[at％]以上。
其中，对于实施例1～实施例3的粉末材料而言，如果不制造比较例1的粉末材料、而仅将原料粉末投入等离子体处理装置内是无法得到的。由此可以确认本发明的实施例1～实施例3的粉末材料具有不同于现有的粉末材料的新的结构。并且，在增大PDR中的输入功率(受热)时，第一方式和第二方式的颗粒的比例比第三方式的颗粒的比例增高。
从上述的实施例2的粉末材料中选择具有最外层3的颗粒(第四方式)，如图14A、图14B所示，得到TEM图像。图14A的照片图的放大倍率是3000倍，图14B的照片图的放大倍率是700000倍。并且，利用EDX分析测定图14A所示的测定点P10处的最外层3的组成。将最外层3的组成分析结果示于表5。
[表5]
测定点 W[at％] Co[at％] O[at％] C[at％] Cr[at％]
P10 0.6 0.3 0.6 98.4 0.1
通过EDX分析的结果可以确认，图7A和图7B、图8A和图8B、以及图14A所示的实施例3的粉末材料300所含的第一方式的颗粒301的作为最表面膜的最外层3，如表5所示，是含有50at％以上碳的膜。并且，根据图14B还可以确认具有沿着表面的切线方向的层状的结晶结构，能够期待显现比现有的粉末材料更高的流动性。
符号说明
1：树枝状组织；
2：陶瓷颗粒；
300：粉末材料；
S1：原料准备工序；
S2：原料混合工序；
S3：造粒工序；
S4：烧制工序。

Claims (12)

1.一种粉末材料，其是具有树枝状组织的粉末材料，该粉末材料的特征在于，
所述树枝状组织具有超硬合金组成或金属陶瓷组成。
2.如权利要求1所述的粉末材料，其特征在于，
所述粉末材料包含树枝状组织和陶瓷颗粒。
3.如权利要求2所述的粉末材料，其特征在于，
所述陶瓷颗粒的形状为多边形。
4.如权利要求1～3中任一项所述的粉末材料，其特征在于，
所述超硬合金组成或所述金属陶瓷组成含有第4族过渡金属、第5族过渡金属、第6族过渡金属和Si、Al中的至少一种、以及氧、碳、和氮中的至少一种至少5at％以上。
5.如权利要求1～4中任一项所述的粉末材料，其特征在于，
所述超硬合金组成或所述金属陶瓷组成含有W、Ti和Si中的至少一种以及碳，剩余部分为选自Fe、Cr、Ni和Co中的至少一种。
6.如权利要求1所述的粉末材料，其特征在于，
在最表面具有含有50at％以上碳的膜。
7.如权利要求6所述的粉末材料，其特征在于，
所述膜具有沿表面的切线方向的层状的结晶结构。
8.如权利要求6或7所述的粉末材料，其特征在于，
所述膜覆盖所述树枝状组织。
9.如权利要求1～8中任一项所述的粉末材料，其特征在于，
粒径为10μm以上200μm，基于JIS Z 2502的流动性为25sec/50g以下。
10.一种增材制造用粉末材料，其特征在于，
含有权利要求1～9中任一项所述的粉末材料。
11.一种粉末材料的制造方法，用于制造权利要求1～9中任一项所述的粉末材料，该制造方法的特征在于，包括：
将作为原料的陶瓷的微粒、金属或合金的微粒、和蜡湿式混合，得到混合物的原料混合工序；
将所述混合物喷雾并使其干燥，制造混合物颗粒的造粒工序；
将所述混合物颗粒的粉末脱脂之后，以1000℃以上的烧制温度进行烧制的烧制工序；和
通过热等离子体液滴精炼，使所述烧制工序中固化后的所述混合物颗粒的粉末的全部或一部分瞬间熔融、凝固的高温处理工序。
12.一种粉末材料，其特征在于，
其是具有超硬合金组成或金属陶瓷组成的粉末材料，该粉末材料在最表面具有含有50at％以上碳的膜。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220290276A1 (en) * 2019-08-27 2022-09-15 Hitachi Metals, Ltd. WC-Based Cemented Carbide Powder, WC-Based Cemented Carbide Member, and Manufacturing Method for WC-Based Cemented Carbide Member
CN112122607B (zh) * 2020-10-10 2023-05-09 哈尔滨工程大学 适用于海洋震荡工况下增材修复材料及熔池稳定-形性调控方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4395279A (en) * 1981-11-27 1983-07-26 Gte Products Corporation Plasma spray powder
JPS61261406A (ja) * 1985-05-14 1986-11-19 Keiichiro Shoji 粉末冶金用原料粉の製造方法
CN1290581A (zh) * 1999-09-22 2001-04-11 硬质合金投资有限公司 球化硬质材料粉末的制备方法
CN1377857A (zh) * 2002-03-08 2002-11-06 湖南百富瑞材料有限责任公司 大颗粒球形纳米陶瓷粉末的生产方法和应用方法
US20070087205A1 (en) * 2005-10-13 2007-04-19 William Jarosinski Thermal spray coated rolls for molten metal bath
CN101003092A (zh) * 2006-11-27 2007-07-25 北京矿冶研究总院 一种高钴含量钴－碳化钨热喷涂粉末及其制备技术
CN101244937A (zh) * 2007-02-16 2008-08-20 宝山钢铁股份有限公司 耐熔融金属浸蚀用纳米复合金属陶瓷粉体及其制造方法
CN104043821A (zh) * 2014-06-21 2014-09-17 上海君山表面技术工程股份有限公司 耐腐蚀喷涂用粉末及其制备方法
CN106270493A (zh) * 2016-08-03 2017-01-04 成都锦钛精工科技有限公司 一种金属陶瓷复合合金球形粉末及其制备方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS53127382A (en) * 1977-04-12 1978-11-07 Sumitomo Electric Ind Ltd Wear resistant, corrosion resistant ball and production thereof
JP2001181776A (ja) * 1999-12-21 2001-07-03 Ngk Spark Plug Co Ltd 超硬合金焼結体及びその製造方法
JP2009066741A (ja) * 2007-09-18 2009-04-02 Mitsubishi Materials Corp 耐欠損性に優れた表面被覆ｗｃ基超硬合金製切削工具
EP3134222B1 (en) 2014-04-24 2018-05-23 Sandvik Intellectual Property AB A method of making cermet or cemented carbide powder
TWI530570B (zh) * 2014-11-25 2016-04-21 Nation Tsing Hua University 耐火金屬膠結之熔融碳化物
JP2016160500A (ja) 2015-03-03 2016-09-05 日立金属株式会社 Ｗｃ系超硬合金およびその製造方法
JP6410150B2 (ja) 2015-03-17 2018-10-24 三菱日立ツール株式会社 積層造形用顆粒及びその製造方法並びにそれを用いたインサートの製造方法
WO2017130283A1 (ja) * 2016-01-26 2017-08-03 株式会社 ティクスＴｓｋ ダイヤモンド超硬複合材料
US20170251713A1 (en) * 2016-03-07 2017-09-07 Telamens, Inc. 3d printer and method for printing an object using a curable liquid
ES2916273T3 (es) * 2016-05-11 2022-06-29 Hitachi Metals Ltd Método de fabricación de material compuesto y material compuesto

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4395279A (en) * 1981-11-27 1983-07-26 Gte Products Corporation Plasma spray powder
JPS61261406A (ja) * 1985-05-14 1986-11-19 Keiichiro Shoji 粉末冶金用原料粉の製造方法
CN1290581A (zh) * 1999-09-22 2001-04-11 硬质合金投资有限公司 球化硬质材料粉末的制备方法
CN1377857A (zh) * 2002-03-08 2002-11-06 湖南百富瑞材料有限责任公司 大颗粒球形纳米陶瓷粉末的生产方法和应用方法
US20070087205A1 (en) * 2005-10-13 2007-04-19 William Jarosinski Thermal spray coated rolls for molten metal bath
CN101003092A (zh) * 2006-11-27 2007-07-25 北京矿冶研究总院 一种高钴含量钴－碳化钨热喷涂粉末及其制备技术
CN101244937A (zh) * 2007-02-16 2008-08-20 宝山钢铁股份有限公司 耐熔融金属浸蚀用纳米复合金属陶瓷粉体及其制造方法
CN104043821A (zh) * 2014-06-21 2014-09-17 上海君山表面技术工程股份有限公司 耐腐蚀喷涂用粉末及其制备方法
CN106270493A (zh) * 2016-08-03 2017-01-04 成都锦钛精工科技有限公司 一种金属陶瓷复合合金球形粉末及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
上海交通大学主编: "《机电词典》", 31 October 1991 *

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