JP2018090841A - エネルギー線焼結用粉末、エネルギー線焼結用粉末の製造方法および焼結体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明のエネルギー線焼結用粉末は、複数の金属粒子と、
前記金属粒子同士を結着するバインダーと、
を有し、
前記金属粒子の真密度に対するかさ密度の比率が30.5%以上45%以下であり、
流動度が15[秒/50g]以上28[秒/50g]以下であることを特徴とする。
前記仮粒子を加熱する工程と、
を有することを特徴とする。
これにより、本発明のエネルギー線焼結用粉末を効率よく製造することができる。
前記粉末層にエネルギー線を照射し前記金属粒子を焼結させる工程と、
を有することを特徴とする。
これにより、高品質な焼結体を効率よく製造することができる。
まず、本発明のエネルギー線焼結用粉末の実施形態について説明する。
図1は、本発明のエネルギー線焼結用粉末の実施形態を模式的に示す斜視図である。
そして、造粒粒子1は、金属粒子2の真密度に対するかさ密度(造粒粒子1のかさ密度)の比率が30.5%以上45%以下であり、流動度が15[秒/50g]以上28[秒/50g]以下であることを特徴とするものである。
次に、本実施形態に係るエネルギー線焼結用粉末の焼結時の挙動について説明する。
図2〜6は、それぞれ本実施形態に係るエネルギー線焼結用粉末が焼結する様子を説明するための模式図である。
次に、本発明のエネルギー線焼結用粉末の製造方法の実施形態について説明する。
本実施形態に係るエネルギー線焼結用粉末の製造方法は、バインダー3を含むバインダー溶液を用い、金属粒子2同士を結着し、仮粒子を得る工程と、仮粒子を加熱する工程と、を有する。この方法によれば、エネルギー線焼結用粉末を効率よく製造することができる。
まず、図7は、本実施形態に係るエネルギー線焼結用粉末を製造するスプレードライ装置の構造を示す模式図である。図7に示すように、スプレードライ装置5は第1容器6を備えている。第1容器6の天井6aには、円板回転部7、原料滴下部8、および熱風送風部9が設置されている。円板回転部7はモーター10を備えており、モーター10の回転軸10aには円錐状の回転板11が設置されている。回転板11はモーター10により回転する。
以上のようにして造粒粒子1が製造される。
次に、上述したエネルギー線焼結用粉末を用いて焼結体を製造する装置の一例として、レーザー焼結装置について説明する。
次に、本発明の焼結体の製造方法の実施形態について説明する。
図9〜18は、それぞれ、エネルギー線焼結用粉末を用いて構造物を形成する方法(本発明の焼結体の製造方法の実施形態)を説明するための模式図である。以下、図9〜18に基づいて、構造物を形成する方法を説明する。この方法では上述したレーザー焼結装置25を用いる。
まず、図9に示すように、レーザー焼結装置25のホッパー34に造粒粒子1を含むエネルギー線焼結用粉末を設置する。このとき、電磁弁35が閉じられて排出口34aを閉鎖する。これにより、エネルギー線焼結用粉末はホッパー34内に保持される。そして、容器30の底30aと均し板36との間隔をエネルギー線焼結用粉末の平均粒径にする。次に、図10に示すように、電磁弁35を開いて排出口34aを開放する。これにより、排出口34aから容器30の底30aにエネルギー線焼結用粉末が供給される。排出口34aが開放されたまま、移動ステージ33はホッパー34および均し板36を移動する。これにより、底30aにエネルギー線焼結用粉末が供給される。そして、エネルギー線焼結用粉末が容器30の底30aに順次敷き詰められるとともに、エネルギー線焼結用粉末の表面が均される。これにより、エネルギー線焼結用粉末の1層目の粉末層1aが形成される。すなわち、移動ステージ33、ホッパー34および均し板36等により構成される粉末層形成手段により、1層目の粉末層1aが形成される。1層目の粉末層1aの厚みはエネルギー線焼結用粉末の平均粒径と異なっていてもよいが、好ましくは平均粒径と同じ長さに設定される。これにより、1層目の粉末層1aでは造粒粒子1が厚み方向に重ならないように敷き詰められる。次に、電磁弁35が閉じられて排出口34aを閉鎖することにより、排出口34aからエネルギー線焼結用粉末が流出しないようにする。
1.エネルギー線焼結用粉末の製造
(実施例1)
<1>まず、金属粉末として、水アトマイズ法により製造された平均粒径7μmのステンレス鋼粉末(エプソンアトミックス(株)製、SUS630)を用意した。
加熱処理における加熱条件を表1に示すように変更した以外は、それぞれ実施例1と同様にしてエネルギー線焼結用粉末を得た。なお、ステンレス鋼粉末の平均粒径は5μm以上10μm以下、エネルギー線焼結用粉末の平均粒径はステンレス鋼粉末の平均粒径の3倍以上10倍以下であった。
加熱処理を省略した以外は、実施例1と同様にして仮粒子からなる造粒粉末を得た。
加熱処理における加熱条件を表1に示すように変更した以外は、それぞれ実施例1と同様にしてエネルギー線焼結用粉末を得た。
2.1 流動度の測定
各実施例および各比較例で得られたエネルギー線焼結用粉末または比較例1の造粒粉末について、JIS Z 2502:2012に規定の金属粉の流動性試験方法により、流動度を測定した。
測定結果および算出結果を表1に示す。
各実施例および各比較例で得られたエネルギー線焼結用粉末または比較例1の造粒粉末について、JIS Z 2504:2012に規定の金属粉の見掛密度測定方法により、かさ密度(見掛密度)を測定した。
測定結果および算出結果を表1に示す。
各実施例および各比較例で得られたエネルギー線焼結用粉末または比較例1の造粒粉末を、レーザー焼結装置にセットした。
そして、得られた焼結体を目視にて観察し、金属光沢の程度を評価した。なお、この評価は、以下の評価基準に照らして行った。
◎:金属光沢が特に強い
○:金属光沢がやや強い
△:金属光沢がやや弱い
×:金属光沢が特に弱い
評価結果を表1に示す。
得られた焼結体に荷重を加え、焼結体が破壊するときの最大荷重(破壊荷重)を比較した。具体的には、比較例1の造粒粉末を用いて製造した焼結体の破壊荷重を1とし、各実施例および各比較例で得られたエネルギー線焼結用粉末を用いて製造した焼結体の破壊荷重の相対値を算出した。
算出結果を表1に示す。
Claims (7)
- 複数の金属粒子と、
前記金属粒子同士を結着するバインダーと、
を有し、
前記金属粒子の真密度に対するかさ密度の比率が30.5%以上45%以下であり、
流動度が15[秒/50g]以上28[秒/50g]以下であることを特徴とするエネルギー線焼結用粉末。 - 前記金属粒子の主成分は、鉄、ニッケルおよびコバルトのうちのいずれかである請求項1に記載のエネルギー線焼結用粉末。
- 前記バインダーは、ポリビニルアルコールまたはポリビニルピロリドンを含む請求項1または2に記載のエネルギー線焼結用粉末。
- 前記金属粒子の平均粒径は、2μm以上20μm以下である請求項1ないし3のいずれか1項に記載のエネルギー線焼結用粉末。
- さらに、前記バインダーの加熱物を有する請求項1ないし4のいずれか1項に記載のエネルギー線焼結用粉末。
- バインダーを含むバインダー溶液を用い、金属粒子同士を結着し、仮粒子を得る工程と、
前記仮粒子を加熱する工程と、
を有することを特徴とするエネルギー線焼結用粉末の製造方法。 - 請求項1ないし5のいずれか1項に記載のエネルギー線焼結用粉末を含む粉末層を形成する工程と、
前記粉末層にエネルギー線を照射し前記金属粒子を焼結させる工程と、
を有することを特徴とする焼結体の製造方法。
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