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Bereich
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Pulver für Metallurgie, das eine Vielzahl von Sekundärpartikeln umfasst, die durch Kombinieren einer Vielzahl von Primärpartikeln mit einem Binder, der ein Bindemittel ist, erhalten werden, und ein Verfahren zur Herstellung eines Formprodukts unter Verwendung des Pulvers für Metallurgie.
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Hintergrund
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Ein Verfahren zur Herstellung eines Formprodukts umfasst ein Pulver-Metallurgie-Verfahren zur Herstellung eines Formprodukts durch Verfestigung von Pulvern. Das Pulver-Metallurgie-Verfahren umfasst ein Gesenkpressformungsverfahren zur Herstellung eines Formprodukts durch Ausführen von Sintern, nachdem die Pulver in eine Form gefüllt und Komprimiert und durch eine Formungsmaschine geformt wurden.
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Des Weiteren umfasst das Pulver-Metallurgie-Verfahren ein Pulverlaminierungsformungsverfahren. Als ein Verfahren des Pulverlaminierungsformungsverfahrens werden ein Powder-Bed-Fusion-Verfahren und ein Bindemittel-Sprühverfahren beispielhaft dargestellt. Das Powder-Bed-Fusion-Verfahren ist ein Verfahren zur Herstellung eines Formprodukt durch wiederholtes emittieren eines Lasers oder elektrischen Strahls auf die Pulver, die auf einem Tisch verteilt sind, und Sintern oder Schmelzen der Pulver. Das Bindemittel-Sprühverfahren ist ein Verfahren zur Herstellung eines Formprodukts durch wiederholtes Sprühen eines Bindemittels auf die Pulver, die auf dem Tisch verteilt sind, und Kombinieren der Pulver.
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Hierbei ist bei dem Gesenkpressformungsverfahren eine hohe Füllrate der Pulver, die in die Form gefüllt werden, erforderlich. Des Weiteren ist selbst bei dem Pulverlaminationsformungsverfahren, wie es beispielhaft anhand des Powder-Bed-Fusion-Verfahrens und des Bindemittel-Sprühverfahrens dargestellt wurde, eine hohe Füllrate der Pulver, die auf dem Tisch verteilt werden, erforderlich. Um die Füllrate der Pulver zu verbessern, ist es wichtig die Fließfähigkeit der Pulver zu erhöhen.
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Des Weiteren wird, als ein Verfahren des Pulverlaminationsformungsverfahren, ein Energie-Richtverfahren beispielhaft dargestellt. Das Energie-Richtverfahren ist ein Verfahren zur Herstellung eines Formprodukts durch Sprühen von Pulvern auf eine Stelle, die mit einem Laser oder Bogen bestrahlt wird, der eine Wärmequelle ist, und Schmelzen und Verfestigen der Pulver an der bestrahlten Stelle. Selbst bei dem Pulverlaminationsformungsverfahren, wie es beispielhaft anhand das Energie-Richtverfahren dargestellt wurde, ist die hohe Fließfähigkeit der Pulver wichtig, um ein Verstopfen in einem Flusspfad zu verhindern, den die gesprühten Pulver passieren.
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In Patentliteratur 1 wird ein Sekundärpartikel, das erhalten wird, indem Primärpartikel mit Zwischenräumen dreidimensional Kombiniert werden, für ein Pulver genutzt, das in dem Pulver-Metallurgie-Verfahren genutzt wird. In Patentliteratur 1 wird, indem das Sekundärpartikel genutzt wird, das durch Kombination der Primärpartikel erhalten wurde, eine Partikelgröße des Sekundärpartikels größer gemacht als die das Primärpartikel und die Fließfähigkeit des Pulvers wird verbessert. Man beachte, dass, zusätzlich zu einem metallischen Pulver, ein nichtmetallisches Pulver als das in dem Pulver-Metallurgie-Verfahren genutzte Pulver beispielhaft beschrieben werden kann. Das nichtmetallische Pulver, das in dem Pulver-Metallurgie-Verfahren genutzt wird, umfasst ein Keramikpulver.
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Zi tierungsliste
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Patentliteratur
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Patentliteratur 1: Internationale Veröffentlichung Nr. 2015/194678
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Überblick
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Technisches Problem
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Auch wenn bei dem Pulver, das in Patentliteratur 1 offenbart wird, der Zwischenraum zwischen den Sekundärpartikeln durch die Verbesserung der Fließfähigkeit verringert ist und eine Füllrate der Sekundärpartikel verbessert ist, gibt es jedoch einen Fall, in dem eine Füllrate der Primärpartikel in den gesamten Pulvern, die in die Form gefüllt werden oder die Füllrate der Primärpartikel in den gesamten Pulvern, die auf dem Tisch verteilt werden, durch die Zwischenräume, die zwischen den Primärpartikeln bestehen, verschlechtert ist.
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Die vorliegende Erfindung wurde in Hinblick auf das oben Beschriebene getätigt. Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Pulver für Metallurgie zu erhalten, das in der Lage ist die Füllrate in einer Form oder auf einem Tisch in der Pulver-Metallurgie zu verbessern.
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Lösung des Problems
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Um die oben beschriebenen Probleme zu Lösen und das Ziel zu erreichen, umfasst ein Pulver für Metallurgie gemäß der vorliegenden Erfindung: Eine Vielzahl von Sekundärpartikeln, die durch Kombinieren einer Vielzahl von Primärpartikeln mit einem Binder erhalten werden. Die Vielzahl von Primärpartikeln umfasst erste Primärpartikel und zweite Primärpartikel, die voneinander verschiedene Formen aufweisen, und das zweite Primärpartikel tritt in einen Zwischenraum zwischen der Vielzahl von ersten Primärpartikeln ein.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Ein Pulver für Metallurgie gemäß der vorliegenden Erfindung hat eine Wirkung der Verbesserung einer Füllrate des Pulvers für Metallurgie in einer Form oder auf einem Tisch in der Pulver-Metallurgie.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Diagramm, das einen Zusammenhang zwischen Formen und Fließfähigkeit eines Sekundärpartikels, das für ein Pulver für Metallurgie gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung genutzt wird, und eines Primärpartikels, das in dem Sekundärpartikel enthalten ist, zeigt.
- 2 ist ein Diagramm, das ein Sekundärpartikel, das für das Pulver für Metallurgie genutzt wird, gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
- 3 ist ein Diagramm, das ein Sekundärpartikel gemäß eines Vergleichsbeispiels zeigt.
- 4 ist ein Diagramm, das einen Zusammenhang zwischen den Formen und der Fließfähigkeit eines Sekundärpartikels, das für ein Pulver für Metallurgie gemäß einer ersten Modifikation der ersten Ausführungsform genutzt wird, und eines Primärpartikels, das in dem Sekundärpartikel enthalten ist, zeigt.
- 5 ist ein Diagramm, das das Sekundärpartikel, das für das Pulver für Metallurgie genutzt wird, gemäß der ersten Modifikation der ersten Ausführungsform zeigt.
- 6 ist ein Diagramm, das das Sekundärpartikel, das für das Pulver für Metallurgie genutzt wird, gemäß einer zweiten Modifikation der ersten Ausführungsform zeigt.
- 7 ist ein Diagramm, das eine Partikelgrößenverteilung eines ersten Primärpartikels und eines zweiten Primärpartikels gemäß der zweiten Modifikation der ersten Ausführungsform zeigt.
- 8 ist ein Diagramm, das einen Zustand zeigt, in dem die Sekundärpartikel, die für das Pulver für Metallurgie genutzt werden, gemäß einer dritten Modifikation der ersten Ausführungsform gefüllt sind.
- 9 ist ein Diagramm, das eine Partikelgrößenverteilung des ersten Sekundärpartikels und des zweiten Sekundärpartikels gemäß der dritten Modifikation der ersten Ausführungsform zeigt.
- 10 ist ein Flussdiagramm, das eine Prozedur zur Herstellung eines Formprodukts über ein Gesenkpress-Formungsverfahren unter der Verwendung des Pulvers für Metallurgie gemäß der ersten Ausführungsform erläutert.
- 11 ist ein Diagramm, das eine schematische Konfiguration einer nach dem Powder-Bed-Fusion-Verfahren arbeitenden Pulverlaminierungs-Formungsvorrichtung, die zur Herstellung des Formprodukts unter Verwendung des Pulvers für Metallurgie gemäß der ersten Ausführungsform dient, zeigt.
- 12 ist ein Flussdiagramm, das eine Prozedur zur Herstellung des Formprodukts durch ein Pulverlaminierungs-Formungsverfahren unter Verwendung des Pulvers für Metallurgie gemäß der ersten Ausführungsform und der nach dem Powder-Bed-Fusion-Verfahren arbeitenden Pulverlaminierungs-Formungsvorrichtung erläutert.
- 13 ist ein Diagramm, das eine schematische Konfiguration einer nach einem Energie-Richtverfahren arbeitenden Pulverlaminierungs-Formungsvorrichtung zeigt, die zur Herstellung des Formprodukts unter Verwendung des Pulvers für Metallurgie gemäß der ersten Ausführungsform dient.
- 14 ist ein Flussdiagramm, das eine Prozedur zur Herstellung des Formprodukts über ein Pulverlaminierungs-Formungsverfahren unter Verwendung des Pulvers für Metallurgie gemäß der ersten Ausführungsform und der nach dem Energie-Richtverfahren arbeitenden Pulverlaminierungs-Formungsvorrichtung erläutert.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Im Folgenden werden ein Pulver für Metallurgie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und ein Verfahren zur Herstellung eines Formprodukts unter Verwendung des Pulvers für Metallurgie im Detail unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Ausführungsform beschränkt.
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Erste Ausführungsform.
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In der ersten Ausführungsform ist eine Vielzahl von Sekundärpartikeln, die durch Kombinieren einer Vielzahl von Primärpartikeln mit einem Binder erhalten werden, ein Pulver für Metallurgie, das für Pulver-Metallurgie verwendet wird. Zunächst wird das für das Pulver für Metallurgie verwendete Primärpartikel beschrieben.
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1 ist ein Diagramm, das einen Zusammenhang zwischen Formen und Fließfähigkeit des Sekundärpartikels, das für das Pulver für Metallurgie gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung genutzt wird, und des Primärpartikels, das in dem Sekundärpartikel enthalten ist, zeigt. Als ein Material des Primärpartikels wird Metall, Keramik oder Cermet genutzt.
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Wie in 1 gezeigt, weisen die Primärpartikel verschiedene Formen auf, wie etwa eine Kugelform, eine elliptische Forme, eine eckige Form und eine Flockenform. Die elliptische Form und die eckige Form zeigen eine Querschnittsform des Primärpartikels an und das Primärpartikel weist eine dreidimensionale Form auf.
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Das Primärpartikel mit einer Kugelform weist eine hohe Fließfähigkeit auf, und zwar unabhängig von der Größe des Primärpartikels. Daher ist es möglich eine Füllrate in eine Form zu verbessern, selbst wenn das Primärpartikel als das Pulver für Metallurgie verwendet wird. Hierfür kann das kugelförmige Primärpartikel durch ein Plasma-Atomisierungsverfahren oder ein Gas-Atomisierungsverfahren hergestellt werden. Allerdings erhöht die Herstellung des Primärpartikels über das Plasma-Atomisierungsverfahren und das Gas-Atomisierungsverfahren die Herstellungskosten.
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Andererseits können das elliptisch, eckige und flockenförmige Primärpartikel, das heißt ein nicht kugelförmiges Primärpartikel, durch das Wasser-Atomisierungsverfahren oder Zerkleinern hergestellt werden, was die Herstellungskosten im Vergleich zum Plasma-Atomisierungsverfahren und dem Gas-Atomisierungsverfahren senken kann. Allerdings weist das nicht kugelförmige Primärpartikel eine niedrigere Fließfähigkeit auf, als das kugelförmige Primärpartikel. Daher ist für den Fall, dass das Primärpartikel als das Pulver für Metallurgie genutzt wird, die Füllrate in die Form verringert und es besteht die Möglichkeit, dass die Qualität des Formprodukts abnimmt.
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Man beachte, dass ein Verfahren zur Bewertung der Fließfähigkeit des Pulvers einen Vergleich der Größen von Schüttwinkeln umfasst. Der Schüttwinkel ist ein Winkel, der zwischen der Neigung eines Pulverberges und einer horizontalen Ebene ausgebildet wird, und zwar für einen Zustand, in dem der Berg stabil erhalten bleibt, ohne zusammenzustürzen, wenn Pulver herabfällt und sich auftürmt. Je kleiner der Schüttwinkel ist, desto größer ist die Fließfähigkeit.
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Als nächstes wird ein Sekundärpartikel beschrieben, das durch Kombinieren der Primärpartikel erhalten wird. In der ersten Ausführungsform wird das Sekundärpartikel erhalten, indem nicht kugelförmige Primärpartikel kombiniert werden und das Sekundärpartikel wird als das Pulver für Metallurgie verwendet. 2 ist ein Diagramm, das das Sekundärpartikel, das für das Pulver für Metallurgie gemäß der ersten Ausführungsform genutzt wird, zeigt. Wie in 2 gezeigt, ist das Pulver für Metallurgie gemäß der ersten Ausführungsform ein Sekundärpartikel 1, das durch Kombinieren einer Vielzahl von Primärpartikeln 2 mit einem Binder 3 und dem Formen der Primärpartikel in eine Kugelform oder eine kugelähnliche Form erhalten wird. Man beachte, dass angenommen wird, dass ein einzelnes Sekundärpartikel 1 drei oder mehr Primärpartikel 2 umfasst. Beispiele des Binders 3 umfassen Carboxymethylzellulose und Polyvinylpyrrolidon. Ferner ist in 2 ein Beispiel gezeigt, das das eckige Primärpartikel 2 als das nicht kugelförmige Primärpartikel 2 verwendet. Allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt und das elliptische oder flockenförmige Primärpartikel 2 oder ein Primärpartikel 2, das eine andere Form aufweist kann verwendet werden.
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In dem Sekundärpartikel 1 ist die Vielzahl von Primärpartikeln 2 derart kombiniert, dass ein Zwischenraum zwischen den Primärpartikeln 2 minimiert ist. In der folgenden Beschreibung wird ein Zustand, in dem die Vielzahl der Primärpartikel 2 so kombiniert ist, dass der Zwischenraum minimiert ist, als dichtester Packzustand bezeichnet. Des Weiteren kann der dichteste Packzustand als ein Zustand beschrieben werden, in dem der Anteil der Primärpartikel 2 in einer Volumeneinheit der Sekundärpartikel 1 am höchsten ist. Die Primärpartikel 2 sind im dichtesten Packzustand derart kombiniert, dass das kugelförmige Sekundärpartikel 1 einfach hergestellt werden kann. Das Verfahren zum Kombinieren der Primärpartikel 2 umfasst ein Rollgranulationsverfahren zur Granulierung in einem rotierenden Behälter, ein Sprühgranulationsverfahren zur Granulierung durch Sprühen eines Materials in einen Luftstrom und dergleichen.
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3 ist ein Diagramm, das ein Sekundärpartikel gemäß einem Vergleichsbeispiel zeigt. Bei einem Sekundärpartikel 51 gemäß dem Vergleichsbeispiel ist ein Zwischenraum zwischen den Primärpartikeln 52 größer als bei dem dichtesten Packzustand, obwohl mehrere nicht kugelförmige Primärpartikel 52 mit einem Binder 3 kombiniert sind. Bei dem Sekundärpartikel 51 gemäß dem Vergleichsbeispiel existiert, selbst wenn die Füllrate des Sekundärpartikels 51 erhöht ist, ein Fall, in dem die Füllrate des Primärpartikels 52 durch den Zwischenraum zwischen den Primärpartikeln 52 verringert ist. Ferner variiert die Anordnung der Primärpartikel 52, da der Zwischenraum groß ist, und das Sekundärpartikel 51 weist kaum eine Kugelform auf.
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Dem gegenüber sind bei dem Sekundärpartikel 1, das das Pulver für Metallurgie gemäß der ersten Ausführungsform ist, die Primärpartikel miteinander im dichtesten Packzustand kombiniert. Daher ist es möglich, die Füllrate der Primärpartikel 2 in der Pulver-Metallurgie zu verbessern. Folglich ist es möglich, die Qualität des durch Pulver-Metallurgie hergestellten Formprodukts zu verbessern.
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Außerdem kann die Fließfähigkeit des Sekundärpartikels 1 verbessert werden, da das Sekundärpartikel 1, wie in 1 gezeigt, in eine Kugelform oder eine kugelähnliche Form geformt ist. Daher ist es möglich, die Füllrate der Sekundärpartikel 1 in der Pulver-Metallurgie zu verbessern.
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Des Weiteren ist das Sekundärpartikel 1, selbst wenn das nicht kugelförmige Primärpartikel 2 bei dem Sekundärpartikel 1 genutzt wird, in eine Kugelform oder kugelähnliche Form geformt. Daher ist die Fließfähigkeit des Sekundärpartikels 1, das das Pulver für Metallurgie ist, verbessert. Daher kann das Pulver für Metallurgie aus dem nicht kugelförmigen Primärpartikel 2 hergestellt werden, was im Vergleich mit dem kugelförmigen Primärpartikel 2 die Produktionskosten senkt, und die Herstellungskosten für das Pulver für Metallurgie können gesenkt werden. Ferner ist es möglich, durch das Formen des kugelförmigen Sekundärpartikels 1 oder Sekundärpartikels mit einer kugelähnlichen Form, die Fließfähigkeit zu verbessern, und zwar unabhängig von der Form und Größe des Primärpartikels 2. Damit wird das Maß an Freiheit in der Auswahl von Pulver für das Primärpartikel 2 vergrößert. Dies macht es möglich, in Hinblick auf Form und Größe das Primärpartikel 2 mit einem günstigeren Preis zu nutzen und die Herstellungskosten für das Pulver für Metallurgie können weiter gesenkt werden.
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Ferner kann durch das Formen des Sekundärpartikels 1 durch Kombinieren der Vielzahl von Primärpartikeln 2 eine Partikelgröße des Sekundärpartikels 1, das das Pulver für Metallurgie ist, vergrößert werden. Daher kann die Sicherheit bei der Ausführung von Pulver-Metallurgie im Vergleich zu einem Fall verbessert werden, in dem das Sekundärpartikel 2 mit einer kleinen Größe als das Pulver für Metallurgie genutzt wird. Man beachte, dass durch das Anwenden eines antistatischen Mittels auf das Primärpartikel 2 die Sicherheit bei der Formung des Sekundärpartikels 1 verbessert werden kann.
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Ferner kann die Größe des Sekundärpartikels 1 durch Änderung der Anzahl der in dem Sekundärpartikel 1 enthaltenen Primärpartikel 2 geändert werden. Daher können Sekundärpartikel 1 mit verschiedenen Größen einfach hergestellt werden.
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Ein Sekundärpartikel, das für das Pulver für Metallurgie gemäß einer ersten Modifikation der ersten Ausführungsform genutzt wird, wird im Folgenden beschrieben. 4 ist ein Diagramm, das einen Zusammenhang zwischen den Formen und der Fließfähigkeit des Sekundärpartikels, das für ein Pulver für Metallurgie gemäß der ersten Modifikation der ersten Ausführungsform genutzt wird, und des Primärpartikels, das in dem Sekundärpartikel enthalten ist, zeigt. 5 ist ein Diagramm, das das Sekundärpartikel 1, das für das Pulver für Metallurgie gemäß der ersten Modifikation der ersten Ausführungsform genutzt wird, zeigt. Das für das Pulver für Metallurgie gemäß der ersten Modifikation der ersten Ausführungsform genutzte Sekundärpartikel 1 wird durch Kombinieren der nicht kugelförmigen Primärpartikel 2, die verschiedene Formen aufweisen, mit dem Binder 3 geformt.
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In 5 ist ein Beispiel dargestellt, in dem eckige erste Primärpartikel 2a und flockenförmige zweite Primärpartikel 2b in dem Sekundärpartikel 1 umfasst sind. Wie in 5 gezeigt, tritt das flockenförmige Primärpartikel 2b einen Zwischenraum zwischen den ersten Primärpartikeln 2a ein, die im dichtesten Packzustand sind, so dass der Anteil der Primärpartikel 2 im gesamten Sekundärpartikel 1 verbessert werden kann. Mit dieser Struktur kann die Füllrate der Primärpartikel 2 in der Pulver-Metallurgie weiter verbessert werden.
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Ferner füllen die zweiten Primärpartikel 2b unebene Abschnitte auf, die an der Oberfläche des Sekundärpartikels 1 durch die ersten Primärpartikel 2a ausgebildet sind, und die Oberfläche wird glatter als die Oberfläche des Sekundärpartikels 1, das die Primärpartikel 2 umfasst, die die gleiche Größe aufweisen. Mit dieser Struktur wird eine Form, in die das Pulver für Metallurgie in der Metallurgie gefüllt wird und ein Teil, auf dem die Pulver für Metallurgie verteilt werden, von dem Primärpartikel 1 kaum verkratzt. Das heißt, es ist möglich, die Lebensdauer der Form, in die das Pulver für Metallurgie in der Metallurgie gefüllt wird und des Teils, auf dem die Pulver für Metallurgie verteilt werden, zu verlängern.
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Zusätzlich kann eine Kombination der Formen der ersten Primärpartikel 2a und der zweiten Primärpartikel 2b eine Kombination der elliptischen Form und der eckigen Form sein, wie in 4 gezeigt, eine Kombination der elliptischen Form und der Flockenform oder eine Kombination von anderen Formen. Die Anzahl an Formen der Primärpartikel 2, die in dem Sekundärpartikel 1 umfasst sind, ist nicht auf zwei beschränkt und drei oder mehr Arten von Formen von Primärpartikeln 2 können umfasst sein.
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Ferner kann ein Material des ersten Primärpartikels 2a von einem Material des zweiten Primärpartikels 2b verschieden sein. Wenn das Material des ersten Primärpartikels 2a von dem Material des zweiten Primärpartikels 2b verschieden gewählt ist, und die ersten Primärpartikel 2a und die zweiten Primärpartikel 2b in einem Formungsprozess geschmolzen werden, kann ein Formprodukt, das aus einer Legierung ausgebildet ist, erhalten werden. Das heißt, dass es möglich ist, einfach ein Formprodukt, das aus einer Legierung ausgebildet ist, zu erhalten, ohne, dass das Primärpartikel 2 im Voraus als eine Legierung hergestellt wurde. So kann beispielsweise, wenn für das erste Primärpartikel 2a Eisen genutzt wird und für das zweite Primärpartikel 2b Chrom genutzt wird, ein Formprodukt erlangt werden, das aus einer Eisen-Chrom Legierung ausgebildet ist. Man beachte, dass als ein Formprodukt ein Sinterobjekt geformt werden kann, das aus Sintern der ersten Primärpartikel 2a und der zweiten Primärpartikel 2b erhalten wird.
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Außerdem kann durch Verändern des Mischungsverhältnisses der ersten Primärpartikel 2a und der zweiten Primärpartikel 2b mit verschiedenen Materialien ein Legierungsverhältnis leicht angepasst werden. Wenn das Formprodukt ein Sinterobjekt ist, kann ein Verhältnis der Vielzahl von Materialien, die in dem Sinterobjekt umfasst sind, einfach angepasst werden.
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Ein Sekundärpartikel, das für das Pulver für Metallurgie gemäß einer zweiten Modifikation der ersten Ausführungsform genutzt wird, wird im Folgenden beschrieben. 6 ist ein Diagramm, das das Sekundärpartikel 1, das für das Pulver für Metallurgie gemäß der zweiten Modifikation der ersten Ausführungsform genutzt wird, zeigt. Das für das Pulver für Metallurgie gemäß der zweiten Modifikation der ersten Ausführungsform genutzte Sekundärpartikel 1 wird durch Kombinieren von ersten Primärpartikeln 2c und zweiten Primärpartikeln 2d mit dem Binder 3 geformt.
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7 ist ein Diagramm, das eine Partikelgrößenverteilung des ersten Primärpartikels 2c und des zweiten Primärpartikels 2d gemäß der zweiten Modifikation der ersten Ausführungsform zeigt. Wie in 7 gezeigt ist eine Spitze der Partikelgröße in der Partikelgrößenverteilung des ersten Primärpartikels 2c von einer Spitze der Partikelgröße in der Partikelgrößenverteilung des zweiten Primärpartikels 2d verschieden. In der Partikelgrößenverteilung bezeichnet die die horizontale Achse die Partikelgröße (µm) und die vertikale Achse ein Existenzverhältnis (Prozent) relativ zu den gesamten Pulvern. Für ein Verfahren zur Messung der Partikelgrößenverteilung sind ein Laserbeugungsverfahren, ein bildgebendes Verfahren und ein Gravitations-Sedimentationsverfahren beispielhaft genannt. Die Spitze der Partikelgröße ist ein Durchmesser der das höchste Vorkommen in der Partikelgrößenverteilung hat und wird als Modalwert des Durchmessers des Pulvers dessen Partikelgröße gemessen wird bezeichnet. Ferner ist in der Partikelgröße, die aus der Partikelgrößenverteilung erhalten wird, ein Wert umfasst, der als D50 bezeichnet wird. Im Speziellen wird eine Partikelgröße als ein Wert von D50 bezeichnet für den Wert an dem die Pulver in zwei Teilmengen geteilt werden, das heißt, in ein Partikel, das eine Partikelgröße größer als die eines einen Partikels aufweist und in ein Partikel, das eine Partikelgröße kleiner als die eines einen Partikels aufweist und eine Menge der Partikel, die eine Partikelgröße größer als die eines einen Partikels aufweisen gleich einer Menge der Partikel, die eine Partikelgröße kleiner als die eines einen Partikels aufweisen, ist. In dem in 7 gezeigten Beispiel ist ein Beispiel dargestellt, in dem die Spitze der Partikelgröße des ersten Primärpartikels 2c und der D50 beide 10 µm betragen und zusammenfallen und die Spitze der Partikelgröße des zweiten Primärpartikels 2d und der D50 beide zwei µm betragen und zusammenfallen. Allerdings müssen die Spitze und der D50 nicht notwendigerweise übereinstimmen.
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Man beachte, dass in der folgenden Beschreibung die Spitze der Partikelgröße in der Partikelgrößenverteilung einfach als eine Partikelgröße ausgedrückt wird.
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Wie in 7 gezeigt ist die Partikelgröße des zweiten Primärpartikels 2d kleiner als die Partikelgröße des ersten Primärpartikels 2c. Wie in 6 gezeigt, tritt das zweite Primärpartikel 2d, das eine kleine Partikelgröße aufweist, in einen Zwischenraum zwischen den ersten Primärpartikeln 2c ein, die im dichtesten Packzustand kombiniert sind, so dass der Anteil der Primärpartikel 2 in dem Sekundärpartikel 1 verbessert werden kann. Mit dieser Struktur kann die Füllrate des Primärpartikels 2 in der Pulver-Metallurgie weiter verbessert werden.
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Ferner füllen die zweiten Primärpartikel 2d unebene Abschnitte auf, die an der Oberfläche des Sekundärpartikels 1 durch die ersten Primärpartikel 2c ausgebildet sind, und die Oberfläche wird glatter als die Oberfläche des Sekundärpartikels 1, das nur die ersten Primärpartikel 2c umfasst. Mit dieser Struktur wird eine Form, in die das Pulver für Metallurgie in der Metallurgie gefüllt wird und ein Teil, auf dem die Pulver für Metallurgie verteilt werden, von dem Primärpartikel 1 kaum verkratzt. Das heißt, es ist möglich, die Lebensdauer der Form, in die das Pulver für Metallurgie in der Metallurgie gefüllt wird und des Teils, auf dem die Pulver für Metallurgie verteilt werden, zu verlängern.
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Ferner kann das Material des ersten Primärpartikels 2c von dem Material des zweiten Primärpartikels 2d verschieden sein. Wenn das Material des ersten Primärpartikels 2c von dem Material des zweiten Primärpartikels 2d verschieden gewählt ist, und das erste Primärpartikel 2c und das zweite Primärpartikel 2d in einem Formungsprozess geschmolzen werden, kann ein Formprodukt, das aus einer Legierung ausgebildet ist, erhalten werden. Das heißt, dass es möglich ist, einfach ein Formprodukt, das aus einer Legierung ausgebildet ist, zu erhalten, ohne, dass das Primärpartikel 2 im Voraus als eine Legierung hergestellt wurde. So kann beispielsweise, wenn für das erste Primärpartikel 2c Eisen genutzt wird und für das zweite Primärpartikel 2d Chrom genutzt wird, ein Formprodukt erlangt werden, das aus einer Eisen-Chrom Legierung ausgebildet ist. Man beachte, das als ein Formprodukt ein Sinterobjekt geformt werden kann, das aus Sintern der ersten Primärpartikel 2c und der zweiten Primärpartikel 2d erhalten wird.
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Außerdem kann durch Verändern des Mischungsverhältnisses der ersten Primärpartikel 2c und der zweiten Primärpartikel 2d mit verschiedenen Materialien ein Legierungsverhältnis leicht angepasst werden. Wenn das Formprodukt ein Sinterobjekt ist, kann ein Verhältnis der Vielzahl von Materialien, die in dem Sinterobjekt umfasst sind, einfach angepasst werden.
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Ferner ist in der zweiten Modifikation ein Beispiel aufgezeigt in der die Anzahl der Arten von Partikelgrößen der Primärpartikel 2, die in dem Sekundärpartikel 1 umfasst sind, zwei beträgt. Allerdings können auch drei oder mehr Arten der Partikelgröße des Primärpartikels 2, die in dem Sekundärpartikel 1 umfasst sind, genutzt werden.
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Ein Sekundärpartikel, das für die Pulver für Metallurgie gemäß einer dritten Modifikation der ersten Ausführungsform genutzt wird, wird im Folgenden beschrieben. 8 ist ein Diagramm, das einen Zustand zeigt, in dem die Sekundärpartikel, die für das Pulver für Metallurgie genutzt werden, gemäß der dritten Modifikation der ersten Ausführungsform gefüllt sind. Das Sekundärpartikel 1, das für Pulver für Metallurgie gemäß der dritten Modifikation genutzt wird, umfasst erste Sekundärpartikel 1a und zweite Sekundärpartikel 1b, die unterschiedliche Größen aufweisen.
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9 ist ein Diagramm, das eine Partikelgrößenverteilung des ersten Sekundärpartikels 1a und des zweiten Sekundärpartikels 1b in der dritten Modifikation der ersten Ausführungsform zeigt. Wie in 9 gezeigt, sind eine Spitze der Partikelgröße des ersten Sekundärpartikels 1a in der Partikelgrößenverteilung und eine Spitze der Partikelgröße des zweiten Sekundärpartikels 1b voneinander verschieden. In dem in 9 gezeigten Beispiel ist ein Beispiel dargestellt, in dem die Spitze der Partikelgröße des ersten Sekundärpartikels 1a und der D50 beide 100 µm betragen und zusammenfallen und die Spitze der Partikelgröße des zweiten Sekundärpartikels 1b und der D50 beide 20 µm betragen und zusammenfallen. Indem die Anzahl der Primärpartikel 2, die in dem ersten Sekundärpartikel 1a umfasst sind, von der Anzahl der Primärpartikel 2, die in dem zweiten Sekundärpartikel 1b umfasst sind, verschieden gewählt ist, sind die Partikelgrößen voneinander unterschiedlich.
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Wie in 9 gezeigt, ist die Partikelgröße des zweiten Sekundärpartikels 1b kleiner als die Partikelgröße des ersten Primärpartikels 1a. Wie in 9 gezeigt, tritt das zweite Sekundärpartikel 1b, das eine kleine Partikelgröße aufweist in einen Zwischenraum zwischen den ersten Sekundärpartikeln 1a ein, so dass eine Füllrate der Sekundärpartikel 1 in der Pulver-Metallurgie verbessert werden kann. Mit dieser Struktur ist die Füllrate der Primärpartikel 2 in der Pulver-Metallurgie verbessert und die Qualität des Formprodukts kann verbessert werden.
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Ferner kann das Material des Primärpartikels 2, das in dem ersten Sekundärpartikel 1a umfasst ist, von dem Material des Primärpartikels 2, das in dem zweiten Sekundärpartikel 1b umfasst ist, verschieden sein. Wenn die Sekundärpartikel 2, die unterschiedliche Materialien aufweisen, in dem Formungsprozess geschmolzen werden, kann ein Formprodukt, das aus einer Legierung ausgebildet ist, erhalten werden. Das heißt, dass es möglich ist, einfach ein Formprodukt, das aus einer Legierung ausgebildet ist, zu erhalten, ohne, dass das Primärpartikel 2 im Voraus als eine Legierung hergestellt wurde. So kann beispielsweise, unter Verwendung eines Eisen-Primärpartikels 2 und eines Chrom-Primärpartikels 2, ein Eisen-Chrom-Formprodukt erhalten werden. Man beachte, dass ein Sinterobjekt erhalten werden kann, indem durch Sintern die Primärpartikel 2 als ein Formprodukt ausgebildet werden.
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Außerdem kann durch Verändern des Mischungsverhältnisses der ersten Primärpartikel 2 mit verschiedenen Materialien ein Legierungsverhältnis leicht angepasst werden. Wenn das Formprodukt ein Sinterobjekt ist, kann ein Verhältnis der Vielzahl von Materialien, die in dem Sinterobjekt umfasst sind, einfach angepasst werden.
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Ferner ist in der dritten Modifikation ein Beispiel dargestellt, in dem die Anzahl der Partikelgrößen der Sekundärpartikel 1 zwei beträgt. Allerdings kann die Anzahl der Arten von Partikelgrößen der Sekundärpartikel 1 gleich oder größer drei sein. Ferner ist das Primärpartikel 2 in 8 für die einfache Darstellung kugelförmig dargestellt. Allerdings wird in der dritten Modifikation, wie das Primärpartikel 2, das für das zuvor beschriebene Sekundärpartikel 1 verwendet wird, ein nicht kugelförmiges Primärpartikel 2 verwendet. Ferner ist es anzustreben, dass die Primärpartikel 2 im dichtesten Packzustand in dem Sekudärpartikel 1 kombiniert werden.
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Als nächstes wird ein Prozess zur Herstellung eines Formprodukts durch Pulver-Metallurgie unter Verwendung des oben beschriebenen Pulvers für Metallurgie beschrieben. 10 ist ein Flussdiagramm, das eine Prozedur zur Herstellung eines Formprodukts über ein Gesenkpress-Formungsverfahren unter der Verwendung des Pulvers für Metallurgie gemäß der ersten Ausführungsform erläutert.
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In dem Gesenkpress-Formungsverfahren werden zuerst die Pulver für Metallurgie in die Form gefüllt (Schritt S1). Als nächstes werden die Pulver für Metallurgie, die in die Form gefüllt sind, komprimiert und geformt (Schritt S2). Als nächstes werden die Pulver für Metallurgie, die in die Form gefüllt sind, in einem Sinterofen gesintert um ein Formprodukt als ein Sinterobjekt auszubilden (Schritt S3). Durch Entfernen des Formprodukts aus der Form und dem Ausführen von notwendigen Nachbearbeitungen, wird das Formprodukt hergestellt (Schritt S4).
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Als nächstes wird eine Prozedur zur Herstellung eines Formprodukts durch ein nach dem Powder-Bed-Fusion-Verfahren arbeitenden Pulverlaminierungs-Formungsverfahren unter Verwendung der Pulver-Metallurgie beschrieben. 11 ist ein Diagramm, das eine schematische Konfiguration einer nach dem Powder-Bed-Fusion-Verfahren arbeitenden Pulverlaminierungs-Formungsvorrichtung, die zur Herstellung des Formprodukts unter Verwendung des Pulvers für Metallurgie gemäß der ersten Ausführungsform dient, zeigt.
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Eine Pulverlaminier-Formungsvorrichtung 21 umfasst eine Bühne 22, einen Tisch 23, einen Tank 24, einen Abzieher 25 und eine Laser-Bestrahlungseinheit 26. Die Bühne 22 umfasst eine Platzierungsoberfläche 22a, auf der das Sekundärpartikel 1, das ein Pulver für Metallurgie ist, horizontal ausgebildet platziert wird. Eine Aussparung 22b, in der der Tisch 23 gefasst ist, um vertikal bewegt zu werden, ist in der Platzierungsoberfläche 22a auf der Bühne 22 ausgebildet.
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Durch vertikales Bewegen des Tisches 23 in der Aussparung 22b wird eine Höhe einer Stufe zwischen einer oberen Oberfläche 23a des Tisches 23 und der Bühne 22 verändert. In dem Tank 24 werden die Sekundärpartikel 1 welche die Pulver für Metallurgie sind, aufbewahrt. Die Pulver für Metallurgie werden an die Platzierungsoberfläche 22a geliefert, und zwar von einem Lieferanschluss 24a, der in dem Tank 24 ausgebildet ist.
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Der Abzieher 25 ist ein platten-artiges oder stangen-artiges Teil, welches sich entlang der Platzierungsoberfläche 22a bewegen kann. Durch Bewegung des Abziehers 25 entlang der Plazierungsoberfläche 22a werden die Pulver für Metallurgie, die auf der Platzierungsoberfläche 22a platziert sind, von dem Abzieher 25 geschoben und bewegt. Durch Bewegung des Abziehers 25 über die Aussparung 22b werden die Pulver für Metallurgie auf einen Stufenabschnitt zwischen der Plazierungsoberfläche 22a und der oberen Oberfläche 23a verteilt, das heißt, auf einen inneren Raum, der von Aussparung 22b und der oberen Oberfläche 23a umgeben ist.
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Die Laser-Bestrahlungseinheit 26 bestrahlt die Pulver für Metallurgie, die auf dem Stufenabschnitt verteilt sind mit dem Laserlicht 28. In einem Abschnitt, der mit dem Laserlicht 28 bestrahlt wird, werden die Pulver für Metallurgie gesintert oder geschmolzen und verfestigt. Das heißt, ein Teil der Pulver für Metallurgie, die in den Stufenabschnitt gefüllt sind, können selektiv durch das Laserlicht 28 verfestigt werden.
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12 ist ein Flussdiagramm, das eine Prozedur zur Herstellung des Formprodukts durch ein Pulverlaminierungs-Formungsverfahren unter Verwendung des Pulvers für Metallurgie gemäß der ersten Ausführungsform und der nach dem Powder-Bed-Fusion-Verfahren arbeitenden Pulverlaminierungs-Formungsvorrichtung erläutert. Zuerst wird eine Stufe zwischen der Platzierungsoberfläche 22a und der oberen Oberfläche 23a ausgebildet, indem der Tisch 23 abgesenkt wird (Schritt S11). Als nächstes werden die Pulver für Metallurgie an die Platzierungsoberfläche 22a bereitgestellt (Schritt S12). Als nächstes wird der Abzieher 25 bewegt und die Pulver für Metallurgie werden auf dem Stufenabschnitt verteilt (Schritt S13). Als nächstes wird ein Teil der verteilten Pulver mit dem Laserlicht 28 bestrahlt und eine Bestrahlungsposition wird bewegt, sodass die Pulver für Metallurgie an einer gewünschten Stelle verfestigt werden (Schritt S14).
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Hier wird für den Fall, dass die Pulver für Metallurgie nicht in einer notwendigen Anzahl von Schichten laminiert sind um ein Formprodukt auszubilden, das die gewünschte Form an der Oberfläche 23a aufweist (Nein in Schritt S15), wird der Tisch 23 um eine Stufe abgesenkt (Schritt S16) und eine Stufe zwischen der oberen Oberfläche 23a der Pulver für Metallurgie, die zuvor in eine Stufe eingefügt wurden, und der Platzierungsoberfläche 22a wird ausgebildet. Danach kehrt die Prozedur zu Schritt S12 zurück und die Bereitstellung und Verfestigung der Pulver für Metallurgie werden wiederholt.
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Für den Fall, dass die Pulver für Metallurgie in Schritt S15 in einer notwendigen Anzahl von Schichten laminiert wurden (Ja in Schritt S15), wird der verfestigte Abschnitt der Pulver für Metallurgie von dem Tisch 23 entfernt (Schritt S17), so dass ein Formprodukt hergestellt ist. Man beachte, dass die Bestrahlungsposition des Laserlichts 28 bewegt werden kann indem das Laserlicht 28 mit einem Spiegel, der nicht dargestellt ist gerastert wird, oder bewegt wird, indem ein Bewegungsmechanismus für die Laserbestrahlungseinheit 26 bereitgestellt wird.
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Man beachte, dass die in 11 gezeigte Pulverlaminier-Formungsvorrichtung 21 als eine Pulverlaminier-Formungsvorrichtung vom dem Typ ausgebildet sein kann, die ein Bindemittel versprüht, indem anstatt der Laser-Bestrahlungseinheit 26 eine Bindemittel-Sprüheinheit zum Sprühen des Binders, der das Bindemittel ist, bereitgestellt wird. In diesem Falle wird ein Formprodukt hergestellt, indem in Schritt S14 auf einen Teil der Pulver für Metallurgie das Bindemittel gesprüht wird und die Pulver für Metallurgie an dem Teil, auf den das Bindemittel gesprüht wurde, verfestigt werden.
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Als nächstes wird eine andere Prozedur zu Herstellung eines Formprodukts über ein Pulverlaminierungsformungsverfahren unter Verwendung des Pulvers für Metallurgie beschrieben. 13 ist ein Diagramm, das eine schematische Konfiguration einer nach einem Energie-Richtverfahren arbeitenden Pulverlaminierungs-Formungsvorrichtung zeigt, die zur Herstellung des Formprodukts unter Verwendung des Pulvers für Metallurgie gemäß der ersten Ausführungsform dient.
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Eine Pulverlaminierungsformungsvorrichtung 31 umfasst einen Tisch 33, eine Laserbestrahlungseinheit 36, und eine Düse 37. Die Laserbestrahlungseinheit 36 bestrahlt den Tisch 33 mit Laserlicht 38. Die Düse 37 sprüht die Pulver für Metallurgie auf eine Stelle, die mit dem Laserlicht 38 bestrahlt wird.
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An der Stelle, die mit dem Laserlicht 38 bestrahlt wird, werden die Pulver für Metallurgie geschmolzen oder gesintert und verfestigt. Durch Bewegen der Bestrahlungsposition mit dem Laserlicht 38 und der Position, an welche die Pulver für Metallurgie gesprüht werden, ist es möglich, die Pulver für Metallurgie an der gewünschten Stelle zu verfestigen und ein Formprodukt in der gewünschten Form zu formen.
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14 ist ein Flussdiagramm, das eine Prozedur zur Herstellung des Formprodukts über ein Pulverlaminierungsformungsverfahren unter Verwendung des Pulvers für Metallurgie gemäß der ersten Ausführungsform und der Pulverlaminierungsformungsvorrichtung 31 mittels eines Energie-Richtverfahrens erläutert. Zuerst wird das Laserlicht 38 auf den Tisch 33 emittiert (Schritt S21). Als nächstes werden die Pulver für Metallurgie auf eine Stelle gesprüht, die mit dem Laserlicht 38 bestrahlt wird (Schritt S22). Als nächstes wird es durch miteinander übereinstimmende Bewegung der mit dem Laserlicht 38 bestrahlten Position und der Position an welche die Pulver für Metallurgie gesprüht werden,(Schritt S23) möglich, die Pulver für Metallurgie an einer gewünschten Position zu verfestigen und ein Formprodukt herzustellen. Man beachte, dass die Bestrahlungsposition des Laserlichts 38 bewegt werden kann, indem das Laserlicht 38 mit dem Spiegel, der nicht dargestellt ist gerastert wird, oder bewegt wird, indem die Laserbestrahlungseinheit 36 bewegt wird. Ferner kann die Position, an welche die Pulver für Metallurgie gesprüht werden, bewegt werden, indem ein Sprühwinkel der Düse 37 geändert wird, oder kann bewegt werden, indem ein Bewegungsmechanismus zur Bewegung der Düse 37 bereitgestellt wird. Ferner kann, da die Fließfähigkeit des Pulvers für Metallurgie gemäß der ersten Ausführungsform verbessert ist, das Auftreten von Verstopfen des Pulvers in der Düse 37 verhindert werden.
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Die Strukturen, die in der oben beschriebenen Ausführungsform beschrieben werden, stellen beispielhafte Inhalte der vorliegenden Erfindung dar und können mit anderen bekannten Technologien kombiniert werden. Des Weiteren können die Strukturen die in der Ausführungsform beschrieben werden teilweise weggelassen werden und abgeändert werden, ohne vom Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Bezugszeichenliste
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1 Sekundärpartikel; 1a erstes Sekundärpartikel; 1b zweites Sekundärpartikel; 2 Primärpartikel; 2a, 2c erstes Primärpartikel; 2b, 2d zweites Primärpartikel; 3 Binder; 31, 31 Pulverlaminierungs-Formungsvorrichtung; 22 Bühne, 22a Platzierungsoberfläche; 22b Aussparung; 23, 33 Tisch; 23a obere Oberfläche; 24 Tank; 24a Lieferanschluss; 25 Abzieher; 26, 36 Laser-Bestrahlungseinheit; 37 Düse; 28, 38 Laserlicht; 51 Sekundärpartikel; 52 Primärpartikel.
