CN111836691B - 使用具有Si覆膜的纯铜粉的增材制造产品的制造方法 - Google Patents
使用具有Si覆膜的纯铜粉的增材制造产品的制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111836691B CN111836691B CN201980017920.5A CN201980017920A CN111836691B CN 111836691 B CN111836691 B CN 111836691B CN 201980017920 A CN201980017920 A CN 201980017920A CN 111836691 B CN111836691 B CN 111836691B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- copper powder
- pure copper
- electron beam
- powder
- preheating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 181
- 239000000654 additive Substances 0.000 title claims abstract description 52
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 title claims abstract description 52
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 49
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 43
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims abstract description 61
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 48
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 32
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 9
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 9
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 9
- 238000003475 lamination Methods 0.000 claims description 5
- 238000000465 moulding Methods 0.000 abstract description 27
- 238000005245 sintering Methods 0.000 abstract description 20
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 30
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 23
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 23
- 230000008859 change Effects 0.000 description 10
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 9
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 8
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 8
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 6
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 5
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 5
- 238000000682 scanning probe acoustic microscopy Methods 0.000 description 5
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 3
- AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N N-[3-oxo-3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propyl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C(CCNC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)N1CC2=C(CC1)NN=N2 AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 239000007822 coupling agent Substances 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- KSFBTBXTZDJOHO-UHFFFAOYSA-N diaminosilicon Chemical compound N[Si]N KSFBTBXTZDJOHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000010191 image analysis Methods 0.000 description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- HMUNWXXNJPVALC-UHFFFAOYSA-N 1-[4-[2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]-2-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)ethanone Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)N1CCN(CC1)C(CN1CC2=C(CC1)NN=N2)=O HMUNWXXNJPVALC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VZSRBBMJRBPUNF-UHFFFAOYSA-N 2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)-N-[3-oxo-3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propyl]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)C(=O)NCCC(N1CC2=C(CC1)NN=N2)=O VZSRBBMJRBPUNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZPQAUEDTKNBRNG-UHFFFAOYSA-N 2-methylprop-2-enoylsilicon Chemical compound CC(=C)C([Si])=O ZPQAUEDTKNBRNG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004438 BET method Methods 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001343 alkyl silanes Chemical class 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000004453 electron probe microanalysis Methods 0.000 description 1
- 238000004993 emission spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- -1 epoxysilane Chemical compound 0.000 description 1
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 description 1
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- YWXYYJSYQOXTPL-SLPGGIOYSA-N isosorbide mononitrate Chemical compound [O-][N+](=O)O[C@@H]1CO[C@@H]2[C@@H](O)CO[C@@H]21 YWXYYJSYQOXTPL-SLPGGIOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 1
- FZHAPNGMFPVSLP-UHFFFAOYSA-N silanamine Chemical compound [SiH3]N FZHAPNGMFPVSLP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 1
- IYMSIPPWHNIMGE-UHFFFAOYSA-N silylurea Chemical compound NC(=O)N[SiH3] IYMSIPPWHNIMGE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- TXDNPSYEJHXKMK-UHFFFAOYSA-N sulfanylsilane Chemical compound S[SiH3] TXDNPSYEJHXKMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012756 surface treatment agent Substances 0.000 description 1
- 238000007751 thermal spraying Methods 0.000 description 1
- UKRDPEFKFJNXQM-UHFFFAOYSA-N vinylsilane Chemical compound [SiH3]C=C UKRDPEFKFJNXQM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K15/00—Electron-beam welding or cutting
- B23K15/0046—Welding
- B23K15/0086—Welding welding for purposes other than joining, e.g. built-up welding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/05—Metallic powder characterised by the size or surface area of the particles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/16—Metallic particles coated with a non-metal
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/17—Metallic particles coated with metal
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
- B22F10/30—Process control
- B22F10/34—Process control of powder characteristics, e.g. density, oxidation or flowability
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
- B22F10/30—Process control
- B22F10/36—Process control of energy beam parameters
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/10—Sintering only
- B22F3/105—Sintering only by using electric current other than for infrared radiant energy, laser radiation or plasma ; by ultrasonic bonding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/12—Both compacting and sintering
- B22F3/16—Both compacting and sintering in successive or repeated steps
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y40/00—Auxiliary operations or equipment, e.g. for material handling
- B33Y40/10—Pre-treatment
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
- B33Y50/02—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing
- B33Y70/10—Composites of different types of material, e.g. mixtures of ceramics and polymers or mixtures of metals and biomaterials
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y80/00—Products made by additive manufacturing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
- B22F10/20—Direct sintering or melting
- B22F10/25—Direct deposition of metal particles, e.g. direct metal deposition [DMD] or laser engineered net shaping [LENS]
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
- B22F10/20—Direct sintering or melting
- B22F10/28—Powder bed fusion, e.g. selective laser melting [SLM] or electron beam melting [EBM]
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2301/00—Metallic composition of the powder or its coating
- B22F2301/10—Copper
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2302/00—Metal Compound, non-Metallic compound or non-metal composition of the powder or its coating
- B22F2302/45—Others, including non-metals
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2304/00—Physical aspects of the powder
- B22F2304/10—Micron size particles, i.e. above 1 micrometer up to 500 micrometer
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
一种增材制造产品的制造方法，其为利用电子束方式的增材制造法的增材制造产品的制造方法，其中，铺设纯铜粉，对该纯铜粉进行预热，然后利用电子束进行扫描而使该纯铜粉部分熔融，并使其凝固，从而形成第一层；在该第一层上重新铺设纯铜粉，对该纯铜粉进行预热，然后利用电子束进行扫描而使该纯铜粉部分熔融，并使其凝固，从而形成第二层；反复进行该操作而进行层叠，其特征在于，使用形成有Si覆膜的纯铜粉作为所述纯铜粉，并且将所述预热温度设定为大于等于400℃且小于800℃。本发明的课题在于提供一种使用形成有Si覆膜的纯铜粉的增材制造产品的制造方法、以及对于该形成有Si覆膜的纯铜粉的最佳的增材制造条件，其中，所述制造方法在利用电子束(EB)方式的增材制造中能够抑制由纯铜粉的预热引起的部分烧结，并且在成型时能够抑制由碳(C)引起的成型时的真空度的降低。
Description
技术领域
本发明涉及使用具有Si覆膜的纯铜粉的增材制造产品的制造方法。
背景技术
近年来，在进行利用3D打印技术制作复杂形状、被认为成型困难的立体结构的金属部件的尝试。3D打印也称为增材制造(AM)法，其为如下方法：在基板上薄薄地铺设金属粉而形成金属粉末层，对该金属粉末层利用电子束、激光进行扫描而使其熔融，并使其凝固，再在其上薄薄地铺设新的粉末，同样地使其熔融并使其凝固，反复进行上述操作，由此制作复杂形状的金属成型物。
在利用电子束(EB)方式的增材制造中，在对金属粉照射电子束时，由于金属粉的电阻高，因此有时发生充电。因此，进行如下操作：对金属粉进行预热，从而使相邻的金属粉发生颈缩而形成导电路径。但是，此时由于预热而导致金属粉部分烧结，当进行烧结时存在粉末不易从成型物的孔内部脱离等问题。
鉴于这样的情况，为了抑制烧结并形成尽可能弱的颈缩，在专利文献1中公开了实施了表面处理的金属粉。具体而言，记载了如下技术：在金属粉的表面上使用硅烷偶联剂等形成有机覆膜，由此能够在堆积的状态下对金属粉直接照射电子束而不会因预热而部分烧结。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2017-25392公报
发明内容
发明所要解决的问题
本发明的课题在于提供一种使用形成有Si覆膜的纯铜粉的增材制造产品的制造方法，所述制造方法在利用电子束(EB)方式的增材制造中能够抑制由纯铜粉的预热引起的部分烧结，并且在成型时能够抑制由碳(C)引起的成型时的真空度的降低。另外，本发明的课题在于提供对于该形成有Si覆膜的纯铜粉的最佳的预热温度、增材制造条件。
用于解决问题的手段
作为解决上述问题的手段，本发明提供以下的实施方式。
1)一种增材制造产品的制造方法，其为利用电子束方式的增材制造法的增材制造产品的制造方法，其中，铺设纯铜粉，对该纯铜粉进行预热，然后利用电子束进行扫描而使该纯铜粉部分熔融，并使其凝固，从而形成第一层；在该第一层上重新铺设纯铜粉，对该纯铜粉进行预热，然后利用电子束进行扫描而使该纯铜粉部分熔融，并使其凝固，从而形成第二层；反复进行该操作而进行层叠，其特征在于，使用形成有Si覆膜、并且Si附着量为5重量ppm～200重量ppm、C附着量为15重量ppm以上且重量比率C/Si为3以下的纯铜粉作为所述纯铜粉，并且将所述预热温度设定为大于等于400℃且小于800℃。
2)一种增材制造产品的制造方法，其为利用电子束方式的增材制造法的增材制造产品的制造方法，其中，铺设纯铜粉，对该纯铜粉进行预热，然后利用电子束进行扫描而使该纯铜粉部分熔融，并使其凝固，从而形成第一层；在该第一层上重新铺设纯铜粉，对该纯铜粉进行预热，然后利用电子束进行扫描而使该纯铜粉部分熔融，并使其凝固，从而形成第二层；反复进行该操作而进行层叠，其特征在于，使用形成有Si覆膜、并且特征在于通过WDX分析对Si进行分析时最大信号强度的1/10以上的部分为整个粒子的40％以上、C附着量为15重量ppm以上且C附着量与Si附着量的重量比率C/Si为3以下的纯铜粉作为所述纯铜粉，并且将所述预热温度设定为大于等于400℃且小于800℃。
3)一种增材制造产品的制造方法，其为利用电子束方式的增材制造法的增材制造产品的制造方法，其中，铺设纯铜粉，对该纯铜粉进行预热，然后利用电子束进行扫描而使该纯铜粉部分熔融，并使其凝固，从而形成第一层；在该第一层上重新铺设纯铜粉，对该纯铜粉进行预热，然后利用电子束进行扫描而使该纯铜粉部分熔融，并使其凝固，从而形成第二层；反复进行该操作而进行层叠，其特征在于，使用形成有Si覆膜、并且特征在于Si覆膜的膜厚为5nm以上且300nm以下、C附着量为15重量ppm以上且C附着量与Si附着量的重量比率C/Si为3以下的纯铜粉作为所述纯铜粉，并且将所述预热温度设定为大于等于400℃且小于800℃。
4)如上述1)～3)中任一项所述的增材制造产品的制造方法，其特征在于，所述电子束的成型条件满足关系式(I)：([电压]×[电流])/([束直径]×[扫描速度])＝2.3以上且6.0以下，
其中，各参数的单位如下所述：
电压(kV)
电流(mA)
扫描速度(mm/秒)
束直径(直径)(mm)。
5)如上述1)～3)中任一项所述的增材制造产品的制造方法，其特征在于，所述电子束的成型条件满足关系式(II)：([电压]×[电流])/([束直径]×[扫描速度]×[一层粉体的厚度])＝45以上且90以下，
其中，各参数的单位如下所述：
电压(kV)
电流(mA)
扫描速度(mm/秒)
束直径(直径)(mm)
一层粉体的厚度(mm)。
6)如上述1)～3)中任一项所述的增材制造产品的制造方法，其特征在于，所述纯铜粉的平均粒径D50(中值粒径)为10μm～150μm。
发明效果
根据本发明，在利用电子束(EB)方式的增材制造中能够抑制由预热引起的部分烧结，并且在成型时能够抑制由碳(C)引起的成型时的真空度降低。另外，根据本发明，能够在高温下进行预热，能够抑制由热传导引起的热扩散，因此能够有效地进行之后的利用电子束的熔融。另外，根据本发明，能够制作表面状态良好的纯铜的增材制造产品。
具体实施方式
通常为了抑制充电等而对在利用电子束(EB)方式的增材制造中使用的金属粉进行预热。虽然预热在较低的温度下进行，但是存在如下问题：金属粉部分烧结而发生颈缩，难以将残留在成型品中的金属粉取出，即使取出也无法将其再利用。
鉴于这样的情况，进行如下操作：通过对金属粉实施表面处理而使得即使进行预热也不发生部分烧结。例如，在专利文献1中，关于金属粉的表面处理方法，公开了如下技术：利用二氨基硅烷、氨基钛酸酯等有机物进行表面处理，从而在金属粉的表面上形成Si、Ti的覆膜，这样的覆膜的形成对于抑制由预热引起的部分烧结是有效的。
在通过使用这些有机物的表面处理而形成Si覆膜的情况下，同时还附着有机物(C)，但是在使用这样的附着了有机物的纯铜粉的情况下，在增材制造时真空度降低，从而成型条件变得不稳定。此外，有时在成型时有机物的一部分因热而分解，成为气体而产生异味。
本发明人等对这样的问题进行了深入研究，结果发现，在C相对于Si的比率超出规定的范围的情况下，在成型时真空度降低。此外，得到了如下的见解：通过在一定的条件下对进行了表面处理的纯铜粉进行加热处理，能够将附着在纯铜粉上的C的比率抑制在一定的范围内，能够抑制真空度的降低。
鉴于这样的情况，本发明人等提供一种使用形成有Si覆膜的纯铜粉作为原料、并且最适合于该纯铜粉的增材制造产品的制造方法。
本发明的实施方式的纯铜粉为形成有Si覆膜的纯铜粉，其特征在于，Si附着量为5重量ppm以上且200重量ppm以下，C附着量为15重量ppm以上，并且重量比C/Si为3以下。通过在纯铜粉的表面上形成上述附着量的Si覆膜，能够抑制由预热等引起的部分烧结，能够制作复杂形状的层叠物。
在Si的附着量小于5重量ppm的情况下，无法充分抑制部分烧结。在Si的附着量大于200重量ppm的情况下，有可能引起成型物的电导率、密度的降低，因此Si优选为200重量ppm以下。另外，认为除了在纯铜粉上形成Si覆膜的情况以外，在形成Ti覆膜的情况下也能够得到同样的效果。
在本发明的实施方式中重要的是，C附着量为15重量ppm以上，并且重量比C/Si为3以下。包含C的有机物(覆膜)具有抑制氧化的效果，另一方面，当以重量比C/Si大于3的方式附着时，由于C从纯铜粉中脱离而真空度降低，成型条件不稳定，有时使成型物的密度、强度降低。另外，有时在成型时产生异味。因此，将C附着量和重量比C/Si设定在上述范围内。
在本发明的另一实施方式中，为形成有Si覆膜的纯铜粉，其特征在于，对于形成有Si覆膜的纯铜粉，通过WDX分析对Si进行分析时最大信号强度的1/10以上的部分为粒子的40％以上，C附着量为15重量ppm以上，并且C附着量与Si附着量的重量比率C/Si为3以下。
WDX(波长色散型X射线)分析能够鉴定在纯铜粉的什么位置、以什么程度存在Si元素，因此能够作为包覆纯铜粉的Si的包覆率的指标。在此，最大信号强度的1/10以上的部分是指扣除在利用WDX分析纯铜粉时检测器检测到的小于最大信号强度的1/10的部分后的面积。例如，在扫描整个粒子时的信号强度为15～400的情况下，相应部分为具有40～400的信号强度的部分。
在Si的包覆率小于40％的情况下，在预热时，由部分烧结引起的颈缩部分变大，在EB热喷涂时，热量通过颈缩向周围的纯铜粉逸散，有时纯铜粉的熔融变得困难。
在本发明的另一实施方式中，为形成有Si覆膜的纯铜粉，其特征在于，Si覆膜的膜厚为5nm以上且300nm以下，C附着量为15重量ppm以上，并且C附着量与Si附着量的重量比率C/Si为3以下。
在此，覆膜的膜厚为在以恒定的溅射速率侵蚀粉体表面的同时，通过俄歇电子能谱法(AES)检测俄歇电子，由直至检测不到Si为止所用的时间和溅射速率计算出的值。关于要检测的部位，从一个粒子中随机地选取2个点，实施例的值表示其平均值。
在覆膜的膜厚小于5nm的情况下，在预热时无法抑制部分烧结。在覆膜的膜厚大于300nm的情况下，难以形成颈缩，从而导致充电，因此覆膜的膜厚优选为5nm以上且300nm以下。
另外，在本发明的实施方式中，所述纯铜粉的平均粒径D50(中值粒径)优选为10μm以上且150μm以下。通过平均粒径D50为10μm以上，在成型时粉末不易飞舞，粉末的处理变得容易。另一方面，通过平均粒径D50为150μm以下，粉末的熔融顺利进行，而且能够制造高精细的增材制造产品。需要说明的是，在本发明的实施方式中，平均粒径D50是指在图像分析测定的粒度分布中累积值50％处的平均粒径。
另外，在本发明的实施方式中，纯铜粉的纯度优选为99.9％以上。由于纯铜具有高导电性，因此通过利用增材制造制作以往无法制作的复杂形状，能够制作热传导性优异的成型物。另外，在成型物的密度低的情况下，由于热导率差的物质(空气等)进入成型物内，因此热导率变低，但是在使用本发明的实施方式的纯铜粉的情况下，能够制作相对密度为95％以上的增材制造产品。
接着，对本发明的实施方式的纯铜粉的制造方法进行说明。
首先，准备所需量的纯铜粉。作为纯铜粉，优选使用平均粒径D50(中值粒径)为10μm～150μm的纯铜粉。关于平均粒径，可以通过进行筛分而得到目标粒度的纯铜粉。纯铜粉可以使用雾化法制作，但是本发明的实施方式的纯铜粉也可以通过其它方法制作，不限于此。
接着，对纯铜粉进行预处理。由于在纯铜粉上通常形成有自然氧化膜，因此有时难以形成所期望的结合。因此，优选事先将该氧化膜除去(酸洗)。作为除去方法，例如在铜粉末的情况下，可以通过将铜粉浸渍在稀硫酸水溶液中而除去自然氧化膜。但是，该预处理是在纯铜粉上形成有自然氧化膜的情况下进行的处理，无需对所有的纯铜粉实施该预处理。在酸洗后，可以根据需要利用纯水进行清洗。
接着，为了在纯铜粉的表面上形成Si覆膜，将上述纯铜粉浸渍在包含硅烷偶联剂的溶液中。溶液温度优选设定为5℃～40℃，浸渍时间越长，则附着的Si的附着量越多，因此优选根据Si的目标附着量来调节浸渍时间。
作为硅烷偶联剂，可以使用通常市售的硅烷偶联剂，可以使用氨基硅烷、乙烯基硅烷、环氧基硅烷、巯基硅烷、甲基丙烯酰基硅烷、脲基硅烷、烷基硅烷等。
可以使用将该溶液用纯水稀释后的0.1％～30％的水溶液，但是由于溶液的浓度越高则Si的附着量越多，因此优选根据Si的目标附着量来调节浓度。另外，可以在根据需要搅拌的同时进行上述表面处理。
在浸渍处理后，在真空或大气中进行加热以引起偶联反应，然后使其干燥，由此形成Si覆膜。加热温度根据所使用的偶联剂而不同，例如可以设定为70℃～120℃。
接着，对形成有Si覆膜的纯铜粉进行加热而适度地除去有机物。加热温度可以设定为得到所期望的重量比C/Si的温度，优选在Si多的情况下设定为高加热温度、在Si少的情况下降低加热温度，例如加热温度可以设定为400℃以上且1000℃以下。在加热温度小于400℃的情况下，无法充分除去有机物，会导致成型时的真空度变差、污染。在加热温度大于1000℃的情况下，烧结的进行快，无法保持粉末的状态。另外，加热可以在真空中(约10-3pa)进行。此外，也可以在调节温度的同时调节加热时间以使得得到所期望的重量比C/Si，例如加热时间优选设定为2小时～12小时。
通过以上步骤能够得到形成有Si覆膜、并且具有所期望的Si和C的附着量以及重量比C/Si的纯铜粉。
接着，对本发明的实施方式的增材制造产品的制造方法进行说明。
本实施方式的增材制造产品可以通过电子束(EB)方式的增材制造法来制造。首先，1)铺设纯铜粉，2)对该纯铜粉进行预热，3)利用电子束进行扫描而使该纯铜粉部分熔融，并使其凝固，从而形成第一层。在该第一层上，1)重新铺设纯铜粉，2)对该纯铜粉进行预热，3)利用电子束进行扫描而使该纯铜粉部分熔融，并使其凝固，从而形成第二层。
通过以这样的方式反复进行1)→2)→3)→1)……的操作而进行层叠，能够制造三维的金属成型物。需要说明的是，电子束的照射可以基于与增材制造产品的形状相关的三维数据(设计图)来进行。
在本实施方式中，预热优选在大于等于400℃且小于800℃的温度下进行。这是因为，小于400℃时，在上述工艺中铺设的纯铜粉的电阻高的情况下，由于电子束而使纯铜粉带负电，由于其静电力而产生粉体飞散的所谓的烟尘，从而无法成型，另一方面，大于等于800℃时，预烧结过度进行，无法得到所期望的成型物。
通常，在使用未实施表面处理的纯铜粉的情况下，为了防止充电，需要在约300℃～约400℃的温度下进行预热，但是通过使用本实施方式的纯铜粉，能够进行400℃以上的预热。铜是热导率高的材料，因此由于热扩散而引起成型物的温度降低，使成型条件变得困难，但是通过能够像这样进行高温下的预热，能够抑制这样的温度降低。
为了通过利用电子束对本实施方式的粉体(形成有Si覆膜的纯铜粉)进行扫描而进行成型，对各种参数进行调节以使得满足以下关系式。
关系式(I)：([电压]×[电流])/([束直径]×[扫描速度])＝2.3以上且6.0以下
或者
关系式(II)：([电压]×[电流])/([束直径]×[扫描速度]×[一层粉体的厚度])＝45以上且90以下
其中，各参数的单位如下所述。
电压(kV)
电流(mA)
扫描速度(mm/秒)
束直径(直径)(mm)
一层粉体的厚度(mm)
这表示通过分别调节在单位时间内利用电子束进行扫描时所照射的粉体的面积和电子束的输出功率，能够进行成型。例如，在提高扫描速度的情况下，可以通过相应地提高电子束的输出功率或者相应地减小束直径来调节。在像这样改变任意一种的参数时，只要调节其它的参数以满足上述关系式，就能够进行本实施方式的纯铜粉的成型。需要说明的是，束直径可以通过调节焦点位置的偏移功能来调节。另外，粉体的厚度可以通过载物台的下降幅度来调节。
包括实施例、比较例在内的本发明的实施方式的评价方法等如下所述。
(关于平均粒径D50)
利用以下的装置和条件测定了平均粒径D50(体积基准)。
制造商：Spectris株式会社(Malvern事业部)
装置名称：干法粒子图像分析装置Morphologi G3
测定条件：
粒子引入量：11mm3
注射压力：0.8巴
测定粒径范围：3.5μm～210μm
测定粒子数：20000个
(关于比表面积)
利用以下的装置和条件测定了纯铜粉的比表面积。
制造商：Yuasa Ionics株式会社
装置名称：Monosorb
测定原理：单点BET法
(关于Si附着量)
制造商：SII公司制造
装置名称：SPS3500DD
分析方法：ICP-OES(高频电感耦合等离子体发射光谱法)
测定样品量：1g
测定次数：2次，将其平均值作为附着量。
(关于C附着量、O浓度)
制造商：LECO公司制造
装置名称：TCH600
分析方法：惰性气体熔融法
测定样品量：1g
测定次数：2次，将其平均值作为附着量、浓度。
(关于耐氧化性)
当纯铜粉暴露于大气中时，在表面上形成自然氧化膜。在将这样的形成有氧化膜的纯铜粉用于AM成型的情况下，存在如下问题：电子束、激光的反射率、吸收率发生变化，热吸收与未形成氧化膜的纯铜粉不同，即使在相同条件下进行成型，成型物的密度等物理性质也产生变动而不稳定。通过在纯铜粉的表面上具有包含Si的有机覆膜，不易与大气中的水分反应，能够抑制氧化。作为抑制氧化的验证，研究对形成有Si覆膜的纯铜粉进行加热(150℃、24小时)后的氧浓度的变化量，将氧浓度的变化量(加热后/加热前)为5以下的情况判定为圆(○)，将氧浓度的变化量(加热后/加热前)大于5的情况判定为叉(×)。
(WDX分析)
将在通过WDX分析对Si进行分析时最大信号强度的1/10以上的部分在整个粒子中所占的比例称为“Si包覆率”。对作为样品的一个粒子进行分析，使用WDX内的图像处理功能测定Si包覆率。具体而言，对存在于通过WDX得到的图像上的一个粒子的一个图像全部进行扫描，从而测定Si的信号强度。但是，由于无法扫描粒子的背面侧，因此准确来说，将从一个方向观察粒子的图像的面积设为100％时，将Si(最大信号强度的1/10以上的部分)在该图像中所占的面积比率作为包覆率。
制造商：日本电子制造
装置名称：FE-EPMA
加速电压：15kV
输出电流：15μA
扫描速度：10mm/秒
(Si覆膜的膜厚)
覆膜的膜厚为在以恒定的溅射速率侵蚀粉体表面的同时，通过俄歇电子能谱法(AES)检测俄歇电子，由直至检测不到Si为止所用的时间和溅射速率计算出的值。作为要检测的部位，从一个粒子中随机地选取2个点，实施例的值表示其平均值。
制造商：日本电子株式会社
装置名称：AES(JAMP-7800F)
灯丝电流：2.22A
探针电压：10kV
探针电流：1.0×10-8A
探针直径：约500nm
溅射速率：7.2nm/分钟(按SiO2换算)
(关于预烧结试验后的粉末的状态)
通过加热而进行了烧结的粉末由于粉末彼此结合从而尺寸变大，因此无法通过规定尺寸的筛。因此，如果能够通过筛，则判断为表现出抑制由加热引起的烧结的效果。作为其验证，在φ50mm的氧化铝坩埚中放入50g纯铜粉，在真空度1×10-3Pa以下的气氛中、在500℃下加热4小时，确认加热后的纯铜粉是否通过筛孔尺寸为250μm的筛，将通过的纯铜粉判定为良，将未通过的纯铜粉判定为不良。
(成型时的真空度的变化)
对于C(碳)的比率高的纯铜粉而言，在成型时有机覆膜的一部分因热而分解后的气体会导致异味。另外，分解后的C在装置内飞散，因此真空度暂时降低。在低真空度下，利用EB(电子束)的加热变得不充分，导致在增材制造产品中产生缺陷。作为真空度的变化的验证，将在成型时真空度变化为2.5×10-3Pa以下的情况判定为圆(○)，将真空度变化为大于2.5×10-3Pa的情况判定为叉(×)。
(成型物的表面状态的评价)
通过成型物的表面状态观察成型物的良好、不良，将表面平坦的情况评价为良好，将在表面存在熔化残留、表面的凹凸严重的情况评价为不良。
[实施例]
以下，基于实施例和比较例进行说明。需要说明的是，本实施例仅为一例，不受该例的任何限制。即，本发明仅受权利要求书限制，包含本发明中所含的实施例以外的各种变形。
(实施例1、比较例1：表面处理后的热处理温度)
作为纯铜粉，准备通过雾化法制作的平均粒径(D50)为72μm、比表面积为0.024m2/g的纯铜粉，将该纯铜粉浸渍在稀硫酸水溶液中，从而除去了表面的自然氧化膜。接着，将纯铜粉浸渍在用纯水稀释后的偶联剂水溶液(5％)中60分钟，然后在真空中或大气中、在70℃～120℃下使其干燥。在干燥后，在真空中、在550℃～800℃下对该纯铜粉进行加热处理(实施例1-1、1-2)。另一方面，比较例1-1、1-2未进行加热处理。
将通过以上的处理而形成了覆膜的纯铜粉的Si附着量、Si包覆率、Si膜厚、C附着量和重量比C/Si汇总示于表1中。
对这些形成有覆膜的纯铜粉进行上述“耐氧化性”的验证，结果确认到：实施例的氧浓度的变化量(加热后/加热前)均为5以下，能够抑制氧化。另外，进行了“预烧结试验后的粉末的状态”的验证，结果实施例均显示出良好的结果。接着，使用上述纯铜粉通过电子束(EB)方式制作了增材制造产品。此时，对“成型时的真空度”进行测定，结果在实施例1-1、1-2中均未观察到真空度的变化，但是在比较例1-1中观察到真空度的变化。另外，在比较例1-2中虽然未观察到真空度的变化，但是预烧结试验的结果为不良。将以上的结果示于表1中。
(实施例2：表面处理剂的种类)
作为纯铜粉，准备通过雾化法制作的平均粒径(D50)为72μm、比表面积为0.024m2/g的纯铜粉，将该纯铜粉浸渍在稀硫酸水溶液中，从而除去了表面的自然氧化膜。接着，将纯铜粉浸渍在用纯水稀释后的环氧基硅烷水溶液(5％)中60分钟，然后在真空中或大气中、在70℃～120℃下使其干燥。在干燥后，在真空中、在800℃下对该纯铜粉进行加热处理(实施例2-1)。将通过以上的处理而形成了Si覆膜的纯铜粉的Si附着量、C附着量和重量比C/Si汇总示于表2中。
对这些形成有Si覆膜的纯铜粉进行“预烧结试验后的粉末的状态”的验证，结果显示出良好的结果。将以上的结果示于表2中。
(实施例3：纯铜粉的粒径)
作为纯铜粉，准备通过雾化法制作的平均粒径(D50)为38μm的纯铜粉，将该纯铜粉浸渍在稀硫酸水溶液中，从而除去了表面的自然氧化膜。接着，将纯铜粉浸渍在用纯水稀释后的二氨基硅烷水溶液(5％)中60分钟，然后在真空中或大气中、在70℃～120℃下使其干燥。在干燥后，在真空中、在550℃下对该纯铜粉进行加热处理(实施例3-1)。将通过以上的处理而形成了Si覆膜的纯铜粉的Si附着量、C附着量和重量比C/Si汇总示于表3中。
对这些形成有Si覆膜的纯铜粉进行“预烧结试验后的粉末的状态”的验证，结果显示出良好的结果。将以上的结果示于表3中。
(实施例4：增材制造产品的制造方法)
使用Arcam公司制造的金属增材制造装置A2X制作了35mm见方、厚度为35mm的成型物。使用实施例1-2(形成有Si覆膜的纯铜粉)的纯铜粉作为原料，使用200mm见方、厚度为20mm的铜板作为基板。另外，在基板的背面侧的中央配置热电偶，并监控预热温度。
在实施例4-1～实施例4-13、比较例4-1～比较例4-10中，如表4所示，将预热温度设定为650℃并改变EB的加速电压、束电流、扫描速度而进行成型。其结果是，在实施例4-1～4-13中，在成型物的表面上无熔化残留，得到了平坦的表面。另一方面，在比较例4-1～4-10中，在成型物的表面上产生熔化残留，而且在表面上确认到严重的凹凸。
这是因为成型条件(电子束等条件)不合适。将以上的结果示于表4中。
产业实用性
根据本发明的实施方式，在利用电子束(EB)方式的增材制造中，能够抑制由预热等引起的部分烧结，并且能够抑制由碳(C)引起的成型机的污染、污染物的产生。由此，具有以下优异效果：能够制作复杂形状的增材制造产品，此外，在虽然形成纯铜粉末层但是未照射电子束而残留的情况下，能够再次利用。另外，能够制作表面状态良好的纯铜的增材制造产品。需要说明的是，虽然在利用EB方式的增材制造中特别有用，但是在利用激光方式的增材制造中也能够使用本发明的实施方式的纯铜粉。本发明的实施方式的纯铜粉作为金属3D打印用纯铜粉特别有用。
Claims (6)
1.一种增材制造产品的制造方法，其为利用电子束方式的增材制造法的增材制造产品的制造方法，其中，铺设纯铜粉，对该纯铜粉进行预热，然后利用电子束进行扫描而使该纯铜粉部分熔融，并使其凝固，从而形成第一层；在该第一层上重新铺设纯铜粉，对该纯铜粉进行预热，然后利用电子束进行扫描而使该纯铜粉部分熔融，并使其凝固，从而形成第二层；反复进行该操作而进行层叠，其特征在于，
使用形成有Si覆膜、并且Si附着量为5重量ppm～200重量ppm、C附着量为15重量ppm以上且重量比率C/Si为3以下的纯铜粉作为所述纯铜粉，并且
将所述预热温度设定为大于等于400℃且小于800℃。
2.一种增材制造产品的制造方法，其为利用电子束方式的增材制造法的增材制造产品的制造方法，其中，铺设纯铜粉，对该纯铜粉进行预热，然后利用电子束进行扫描而使该纯铜粉部分熔融，并使其凝固，从而形成第一层；在该第一层上重新铺设纯铜粉，对该纯铜粉进行预热，然后利用电子束进行扫描而使该纯铜粉部分熔融，并使其凝固，从而形成第二层；反复进行该操作而进行层叠，其特征在于，
使用形成有Si覆膜、并且特征在于通过WDX分析对Si进行分析时最大信号强度的1/10以上的部分为整个粒子的40％以上、C附着量为15重量ppm以上且C附着量与Si附着量的重量比率C/Si为3以下的纯铜粉作为所述纯铜粉，并且
将所述预热温度设定为大于等于400℃且小于800℃。
3.一种增材制造产品的制造方法，其为利用电子束方式的增材制造法的增材制造产品的制造方法，其中，铺设纯铜粉，对该纯铜粉进行预热，然后利用电子束进行扫描而使该纯铜粉部分熔融，并使其凝固，从而形成第一层；在该第一层上重新铺设纯铜粉，对该纯铜粉进行预热，然后利用电子束进行扫描而使该纯铜粉部分熔融，并使其凝固，从而形成第二层；反复进行该操作而进行层叠，其特征在于，
使用形成有Si覆膜、并且特征在于Si覆膜的膜厚为5nm以上且300nm以下、C附着量为15重量ppm以上且C附着量与Si附着量的重量比率C/Si为3以下的纯铜粉作为所述纯铜粉，并且
将所述预热温度设定为大于等于400℃且小于800℃。
4.如权利要求1～3中任一项所述的增材制造产品的制造方法，其特征在于，
所述电子束的成型条件满足关系式(I)：([电压]×[电流])/([束直径]×[扫描速度])＝2.3以上且6.0以下，
其中，各参数的单位如下所述：
电压(kV)
电流(mA)
扫描速度(mm/秒)
束直径(直径)(mm)。
5.如权利要求1～3中任一项所述增材制造产品的制造方法，其特征在于，
所述电子束的成型条件满足关系式(II)：([电压]×[电流])/([束直径]×[扫描速度]×[一层粉体的厚度])＝45以上且90以下，
其中，各参数的单位如下所述：
电压(kV)
电流(mA)
扫描速度(mm/秒)
束直径(直径)(mm)
一层粉体的厚度(mm)。
6.如权利要求1～3中任一项所述的增材制造产品的制造方法，其特征在于，
所述纯铜粉的平均粒径D50(中值粒径)为10μm～150μm。
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018244933 | 2018-12-27 | ||
| JP2018-244933 | 2018-12-27 | ||
| JP2019-162390 | 2019-09-05 | ||
| JP2019162390 | 2019-09-05 | ||
| PCT/JP2019/051093 WO2020138274A1 (ja) | 2018-12-27 | 2019-12-26 | Ｓｉの被膜を有する純銅粉を用いた積層造形物の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111836691A CN111836691A (zh) | 2020-10-27 |
| CN111836691B true CN111836691B (zh) | 2023-02-17 |
Family
ID=71128759
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201980017920.5A Active CN111836691B (zh) | 2018-12-27 | 2019-12-26 | 使用具有Si覆膜的纯铜粉的增材制造产品的制造方法 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11872647B2 (zh) |
| EP (1) | EP3722025A4 (zh) |
| JP (1) | JP6722837B1 (zh) |
| KR (1) | KR102330100B1 (zh) |
| CN (1) | CN111836691B (zh) |
| CA (1) | CA3107218C (zh) |
| TW (1) | TWI708855B (zh) |
| WO (1) | WO2020138274A1 (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI765758B (zh) | 2020-06-26 | 2022-05-21 | 日商Ｊｘ金屬股份有限公司 | 具有Ｓｉ被膜之銅合金粉及其製造方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013171745A (ja) * | 2012-02-21 | 2013-09-02 | Jx Nippon Mining & Metals Corp | 銅粉ペースト、及びその製造方法 |
| WO2015106113A1 (en) * | 2014-01-09 | 2015-07-16 | United Technologies Corporation | Material and processes for additively manufacturing one or more parts |
| CN105612014A (zh) * | 2013-08-13 | 2016-05-25 | Ｊｘ金属株式会社 | 金属粉浆料及其制造方法 |
| CN105722625A (zh) * | 2013-08-13 | 2016-06-29 | Ｊｘ金属株式会社 | 经表面处理的金属粉及其制造方法 |
| JP2017025392A (ja) * | 2015-07-24 | 2017-02-02 | Ｊｘ金属株式会社 | 電子ビーム方式の３ｄプリンタ用表面処理金属粉およびその製造方法 |
| WO2018079002A1 (ja) * | 2016-10-25 | 2018-05-03 | 株式会社ダイヘン | 積層造形物の製造方法および積層造形物 |
| JP2018199862A (ja) * | 2017-05-29 | 2018-12-20 | 三菱瓦斯化学株式会社 | 炭素被覆金属紛体、それを含む付加製造用の粉末材料、及び、付加製造物の製造方法 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57155386A (en) | 1981-03-18 | 1982-09-25 | Murata Mfg Co Ltd | Preventing method for oxidation of copper powder |
| JP5246529B2 (ja) | 2006-10-19 | 2013-07-24 | 福田金属箔粉工業株式会社 | 銅系金属粉 |
| KR101319184B1 (ko) * | 2011-07-25 | 2013-10-16 | 성균관대학교산학협력단 | 무기 분말 입자의 표면을 실리콘-탄소 복합체로 코팅하는 방법 및 상기 방법으로 코팅된 무기 분말 입자 |
| CN106064239B (zh) | 2016-05-31 | 2018-01-30 | 贵州理工学院 | 一种高分散度的空心反摇铃型铜/二氧化硅核壳纳米颗粒及其制备方法 |
| JP6716410B2 (ja) | 2016-09-23 | 2020-07-01 | 株式会社ダイヘン | 銅合金粉末、積層造形物の製造方法および積層造形物 |
| JP6532497B2 (ja) | 2017-04-21 | 2019-06-19 | Ｊｘ金属株式会社 | 銅粉末及びその製造方法並びに立体造形物の製造方法 |
| WO2018199110A1 (ja) * | 2017-04-28 | 2018-11-01 | 古河電気工業株式会社 | 銅合金粒子、表面被覆銅系粒子および混合粒子 |
| JP7109222B2 (ja) * | 2018-03-27 | 2022-07-29 | Ｊｘ金属株式会社 | 被膜が形成された金属粉及びその製造方法並びに該金属粉を用いた積層造形物 |
-
2019
- 2019-12-26 KR KR1020207025191A patent/KR102330100B1/ko active IP Right Grant
- 2019-12-26 CA CA3107218A patent/CA3107218C/en active Active
- 2019-12-26 WO PCT/JP2019/051093 patent/WO2020138274A1/ja unknown
- 2019-12-26 CN CN201980017920.5A patent/CN111836691B/zh active Active
- 2019-12-26 US US16/978,822 patent/US11872647B2/en active Active
- 2019-12-26 EP EP19903905.8A patent/EP3722025A4/en active Pending
- 2019-12-26 JP JP2020516928A patent/JP6722837B1/ja active Active
- 2019-12-27 TW TW108148083A patent/TWI708855B/zh active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013171745A (ja) * | 2012-02-21 | 2013-09-02 | Jx Nippon Mining & Metals Corp | 銅粉ペースト、及びその製造方法 |
| CN105612014A (zh) * | 2013-08-13 | 2016-05-25 | Ｊｘ金属株式会社 | 金属粉浆料及其制造方法 |
| CN105722625A (zh) * | 2013-08-13 | 2016-06-29 | Ｊｘ金属株式会社 | 经表面处理的金属粉及其制造方法 |
| WO2015106113A1 (en) * | 2014-01-09 | 2015-07-16 | United Technologies Corporation | Material and processes for additively manufacturing one or more parts |
| JP2017025392A (ja) * | 2015-07-24 | 2017-02-02 | Ｊｘ金属株式会社 | 電子ビーム方式の３ｄプリンタ用表面処理金属粉およびその製造方法 |
| WO2018079002A1 (ja) * | 2016-10-25 | 2018-05-03 | 株式会社ダイヘン | 積層造形物の製造方法および積層造形物 |
| JP2018199862A (ja) * | 2017-05-29 | 2018-12-20 | 三菱瓦斯化学株式会社 | 炭素被覆金属紛体、それを含む付加製造用の粉末材料、及び、付加製造物の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111836691A (zh) | 2020-10-27 |
| JP6722837B1 (ja) | 2020-07-15 |
| EP3722025A1 (en) | 2020-10-14 |
| JPWO2020138274A1 (ja) | 2021-02-18 |
| WO2020138274A1 (ja) | 2020-07-02 |
| TW202031906A (zh) | 2020-09-01 |
| TWI708855B (zh) | 2020-11-01 |
| KR20200111810A (ko) | 2020-09-29 |
| US11872647B2 (en) | 2024-01-16 |
| US20210039192A1 (en) | 2021-02-11 |
| KR102330100B1 (ko) | 2021-12-01 |
| EP3722025A4 (en) | 2021-10-13 |
| CA3107218A1 (en) | 2020-07-02 |
| CA3107218C (en) | 2022-08-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4749502B2 (ja) | ＳｉＯｘならびにこれを用いたバリアフィルム用蒸着材およびリチウムイオン二次電池用負極活物質 | |
| CN111836691B (zh) | 使用具有Si覆膜的纯铜粉的增材制造产品的制造方法 | |
| JP7109222B2 (ja) | 被膜が形成された金属粉及びその製造方法並びに該金属粉を用いた積層造形物 | |
| JP2013542153A5 (zh) | ||
| CN111836692B (zh) | 具有Si覆膜的纯铜粉及其制造方法 | |
| JP7377337B2 (ja) | Ｓｉ被膜を有する銅合金粉及びその製造方法 | |
| US20160324010A1 (en) | Method for forming an electrically conducting structure on a synthetic material substrate | |
| EP3892400A1 (en) | Copper powder for 3d printing, method for producing copper powder for 3d printing, method for producing 3d printed article, and 3d printed article | |
| NL1039815C2 (en) | Atmospheric plasma sintering. | |
| KR102484800B1 (ko) | 금속 분체의 제조 방법 | |
| US11275333B2 (en) | Method for producing a component and manufacturing device | |
| JP2022105150A (ja) | 被膜が形成された金属粉及びその製造方法並びに該金属粉を用いた積層造形物 | |
| JP2010285669A (ja) | 金属粒子の製造方法、金属粒子、及び金属粒子製造装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |