JP2019044248A - 金属作製物の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
1.1.金属作製物
先ず、図1に、本発明に係る金属作製物の製造方法により製造される金属作製物1を模式的に示す。図1に示すように、金属製作物1は、略リング形状を有し、その断面形状にて、第1金属素材からなる造形物3と、第2金属素材の層5とを備える。また、金属作製物1は、その使用中の発熱を除去するために、水等の冷媒を流通させるための中空部7を有する。金属作製物の大きさ及び形状は、高周波誘導加熱、高周波アンテナ等の高周波を利用した用途に用いることができる大きさ及び形状であればよい。金属作製物は、高周波誘導加熱用のコイルに好適に用いることができる。
次いで、上記構成を有する金属作製物1の製造方法について、図2を参照して説明する。図2に示すように、本実施の形態に係る金属作製物の製造方法では、積層造形工程により造形物3を積層造形し、その後、メッキ工程により第2金属素材の層5を形成して、金属作製物1を製造する。
次いで、図4を参照して本発明に係る金属作製物の第二実施の形態について説明する。図4に示すように、本実施の形態に係る金属製作物10は、その断面形状にて、第1金属素材からなる造形物13Aと、第2金属素材の層15とを備える。また、金属作製物10は、その使用中の発熱を除去するために、水等の冷媒を流通させるための中空部17を有する。本実施の形態に係る金属作製物の製造方法は、積層造形工程後かつ研磨工程前に、切削工程を更に含む点において第一実施の形態と主に相違する。第1実施の形態と同様の構成については、説明を省略する。
積層造形工程では、付加製造技術を用いて、第1金属素材からなる造形物13を造形する。図中の造形物13の4つの外表面は、3次元形状の造形物13の外表面に相当する。本工程では、所定の3次元形状を有する造形物13の寸法を、所望の3次元形状の寸法(D)の金属作製品10となるように、造形条件を調整する。すなわち、本工程では、第一実施の形態にて説明した、メッキ工程後の金属作製品の寸法が所望の寸法となるように造形条件を調整することを省略する。造形物13の寸法は、少なくとも金属作製品10の寸法(D)であればよく、金属作製品10の寸法(D)以上としてもよい。
切削工程では、積層造形工程後の造形物13の外表面を、第2金属素材の層の厚さ(d)分だけ薄くなるように切削する。図4に示す例では、断面形状において、造形物13の4つの外表面を、第2金属素材の層15の厚さ(d)分だけ薄くなるように切削する。これにより、造形物13Aが形成される。本工程での切削厚さは、第一実施の形態の積層造形工程と同様に、メッキ工程後の金属作製品の寸法が所望の寸法(D)となるような厚さであればよく、例えば、0.2mm以上とすることができる。切削工程は、バイト、フライス、砥粒を含むバフ等の工具や、それらを備えた旋盤、フライス盤等装置を用いて造形物の外表面を切削することにより、実施できる。切削工程は、旋盤を用いて、実施することが好ましい。
[試験例1]
試験例1の非磁性の第1金属素材として、5.0質量%のクロムを含有するクロム銅合金を準備した。試験例1の第1金属素材について、3Dプリンタ(EOS社製、型番:EOS M 290)を用いて積層造形し、リング形状(直径82mm×高さ10mm)を有する3次元形状の造形物を造形した。得られた造形物を、試験例1の金属作製物とした。
試験例2の非磁性の第1金属素材として、試験例1と同様のクロム銅合金を準備した。試験例2の第1金属素材について、3Dプリンタを用いて積層造形し、リング形状(直径82mm×高さ10mm)を有する3次元形状の造形物を造形した。次いで、メッキ処理として、3Dプリンタにより得られた造形物を、50〜80g/Lの硫酸銅と160〜250g/Lの硫酸を含有する硫酸銅浴中にて、浴温を20〜27℃とし、陰極電流密度を1〜3A/dm2とした条件下でメッキすることにより、銅厚メッキを施した。これにより、造形物の外面に第2金属素材の層として純銅の層(メッキ層)を形成した。試験例2の金属作製物とした。試験例2の相対密度は95%であった。
3Dプリンタにて造形した試験例1及び2の金属作製物ついて、それらの高周波導電性を、IACS単位を基準として計測した。導電率の計測には、過電流導電率計を用いた。
3、13、13A 造形物
5、15 第2金属素材の層(メッキ層)
7、17 中空部
Claims (7)
- 高周波電流を通電するための金属作製品の製造方法であって、
第1金属素材の造形物を積層造形する積層造形工程と、
前記造形物にメッキ処理を施すことにより第2金属素材の層を形成するメッキ工程と
を少なくとも含み、
前記第2金属素材の高周波電流に対する導電率が、前記第1金属素材よりも高く、
前記造形物が、前記第2金属素材の層の厚さによって前記金属作製品の寸法をなすように形成されていることを特徴とする金属作製品の製造方法。 - 前記メッキ工程前に、前記造形物の外表面を前記第2金属素材の層の厚さ分だけ切削する切削工程を更に含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の金属作製品の製造方法。
- 前記メッキ工程では、前記造形物に、50〜80g/Lの硫酸銅と160〜250g/Lの硫酸を含有する硫酸銅浴中にて、浴温を20〜27℃とし、陰極電流密度を1〜3A/dm2とした条件下で厚メッキを施すことにより、前記第2金属素材の層を形成することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の金属作製品の製造方法。
- 前記積層造形工程が、前記第1金属素材の粉末を含有する粉末層を形成する粉末層形成工程と、
前記粉末層の所定の位置にレーザを照射して前記粉末を固化させることにより、造形層を形成する造形層形成工程と、
を含み、
前記粉末層形成工程と前記造形層形成工程とを順次繰り返すことにより、前記第1金属素材の造形物を積層造形することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の、金属作製品の製造方法。 - 前記高周波電流が10kHz以上100kH未満の周波数であり、
前記第1金属素材は、銅、アルミニウム、チタン、鉄、炭素、珪素、燐、硫黄、クロム、ニッケル、モリブデン、タングステン、バナジウム、マンガン、ジルコニウム、錫、タンタル、ニオブ及びコバルトからなる群より選択される2種以上の金属元素からなる非磁性の合金であり、
前記第2金属素材が、純銅であり、
前記第2金属素材の層の厚さが、0.66mm以上であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の金属作製品の製造方法。 - 前記高周波電流が100kHz以上の周波数であり、
前記第1金属素材が、クロムを0.1質量%以上5質量%以下含有するクロム銅合金であり、
前記第2金属素材が、純銅であり、
前記第2金属素材の層の厚さが、0.2mm以上であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の金属作製品の製造方法。
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