JP2019084824A - セラミックス造形用粉体およびそれを用いたセラミックスの造形方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明における、レーザー光の照射部の粉体を逐次熔融、凝固させることを繰り返すことで構造物を得るセラミックス造形手法について、図1および図2を用いて説明する。上述のSLSやSLMがこれに該当する。使用するレーザー光の波長に制限はないが、一般的にSLSまたはSLMに用いられるレーザーは小型高出力で比較的安価なものが用いられる。
本発明において粉体とは、孤立した粒の集合体を指す。それぞれの孤立した粒の一部または全部は、無機化合物からなる粒子と、その表面に設けられた有機化合物から構成される。
無機化合物粒子として、平均粒子径20μmの酸化アルミニウム(Al2O3)粒子を用意した。Al2O3粒子は肉眼観察では白色であったが、100倍以上の光学顕微鏡観察では各粒子が透明であった。
無機化合物粒子として、平均粒子径20μmの酸化アルミニウム(Al2O3)粒子の他に、平均粒子径30μmの酸化ジルコニウム(ZrO2)を用意した。ZrO2粒子は肉眼観察では白色であったが、100倍以上の光学顕微鏡観察では各粒子が透明であった。これらのAl2O3粒子とZrO2粒子を質量比で6対4の比率で混合した。
無機化合物粒子として、実施例1および2で用いたものと同様の平均粒子径20μmの酸化アルミニウム(Al2O3)粒子を用意した。有機化合物としては、シアニン色素のひとつである、2−[(1E)−3−[(1E)−5,5−ジメチル−3−[(1E)−3−[(2E)−1,3,3−トリメチル−2,3−ジヒドロ−1H−インドール−2−イリデン]プロパ−1−エン−1−イル]シクロヘキサ−2−エン−1−イリデン]プロパ−1−エン−1−イル]−1,3,3−トリメチル−3H−インドール−1−イウム(2−[(1E)−3−[(1E)−5,5−dimethyl−3−[(1E)−3−[(2E)−1,3,3−trimethyl−2,3−dihydro−1H−indol−2−ylidene]prop−1−en−1−yl]cyclohex−2−en−1−ylidene]prop−1−en−1−yl]−1,3,3−trimethyl−3H−indol−1−ium); トリフルオロ[(トリフルオロメタンスルホニルアザニジル)スルホニル]メタン(trifluoro[(trifluoromethanesulfonylazanidyl)sulfonyl]methane)(組成式 C38H43F6N3O4S2、Spectro Info社製S09441)を用意した。
無機化合物粒子として、実施例1および2で用いたものと同様の平均粒子径20μmの酸化アルミニウム(Al2O3)粒子を用意した。有機化合物としては、実施例4および5で用いたものと同じシアニン色素(Spectro Info社製S09441)を用意した。このシアニン色素を100mg秤量し、30gのクロロホルムに溶解させた。さらに300mgのポリビニルブチラール(PVB)を溶液に投入し溶解させた。この溶液を底面積の大きな容器に入れ、そこに前記Al2O3粒子10gを投入して溶液に浸漬し、よく攪拌した上でクロロホルムを揮発させ、乾燥させた。得られた粒子のうち200個を光学顕微鏡で観察したところ、半数以上の粒子には緑色のシアニン色素がその表面積のほぼ全面を覆うように付置されていた。得られた粉体をレーザー造形用原料粉体として用い、表1に示す条件でレーザーを照射することにより、実施例1および2と同様にして、実施例6の造形物を形成した。
無機化合物粒子として、実施例1および2で用いたものと同様の平均粒子径20μmの酸化アルミニウム(Al2O3)粒子を用意した。このAl2O3粒子を、有機化合物を付置させることなく、レーザー造形用原料粉体として用い、表1に示す条件でレーザーを照射することにより、実施例1および2と同様にして、比較例1および2の造形物を形成した。
無機化合物粒子として、実施例3で用いたものと同様の平均粒子径20μmの酸化アルミニウム(Al2O3)粒子と平均粒子径30μmの酸化ジルコニウム(ZrO2)を用意した。これらのAl2O3粒子とZrO2粒子を質量比で6対4の比率で混合した。このAl2O3−ZrO2混合粒子に有機化合物を付置させることなく、レーザー造形用原料粉体として用い、表1に記載の条件でレーザーを照射することにより、実施例3と同様にして、比較例3の造形物を形成した。
造形物の精細さの指標として、図6で示すようにレーザー照射部42と未照射部41の境界の顕微鏡写真から縦幅(レーザー照射方向に垂直な方向の幅)100μmの画像を切り出し、境界部の輪郭振れ幅の最大値を評価した。この輪郭振れ幅の値が小さいほうが、高精細な描画となる。図6に示すとおり、本発明の原料粉体を用いた実施例2では、比較例2および3と比べて輪郭振れ幅の小さい、高精細な造形物が得られた。
これまでは粉体1層のみの造形物について説明してきたが、以降、積層造形物について説明する。
図1に示すSLS装置を用いて、レーザー光を照射し、セラミックス造形用粉体を熔解、凝固させることを繰り返すことによるセラミックスの構造物の製造を実施した。原料粉体は実施例1および2で用いた平均粒子径20μmの酸化アルミニウム(Al2O3)粒子および市販のジイモニウム系化合物である、日本化薬(株)製KAYASORB IRG−069を用いて、実施例1と同様の製法で作製したものを用いた。レーザーパワーおよびレーザースキャン速度などの造形条件は実施例2と同様の条件を用いた。
得られた造形物の精細さの指標として、図6で示したのと同様に、最上層のレーザー照射部42と未照射部41の境界の顕微鏡写真から幅100μmの画像を切り出し、境界部の輪郭振れ幅を評価した。この輪郭振れ幅の値が小さいほうが、高精細な造形となる。この輪郭振れ幅の他に、造形物の凹凸や加工ムラなどを総合的に見て、造形の良し悪しを、良いほうから順番に、A、B、C、Dの4段階で評価した。具体的には光学顕微鏡観察による評価により、輪郭振れ幅20μm以下、造形部分の凹凸が未加工の原料粉体粒子の平均粒子径の半分以下、およびレーザー照射した部分に造形に影響を与える程度の原料粉体粒子形状を残した部分がない、という3条件を評価対象とした。そのうち、すべてを満たすものをA、2条件を満たすものをB、1条件のみ満たすものをC、1条件も満たさないものをDとした。
実施例7と同じSLS装置および積層造形プロセスを用い、比較例1および2で用いた有機化合物の付置のない平均粒子径20μmの酸化アルミニウム(Al2O3)粒子を造形用原料粉体として用いたセラミックスの構造物の製造を実施した。レーザーパワーおよびレーザースキャン速度などの造形条件は比較例2と同様の条件を用いた。また積層工程および積層条件は上記実施例7と同様にして実施した。
無機化合物粒子として、実施例1と同様の平均粒子径20μmの酸化アルミニウム(Al2O3)粒子を用意した。有機化合物としては、実施例1と同様に日本化薬(株)製KAYASORB IRG−069を用いた。このジイモニウム化合物を10mg、500mg、および1000mg秤量し、それぞれを30gのクロロホルムに溶解させた。これらの溶液を底面積の大きな容器に入れ、そこに前記Al2O3粒子10gをそれぞれ投入して溶液に浸漬し、よく攪拌した上でクロロホルムを揮発させ、乾燥させた。これにより、実施例1の原料粉体の無機化合物に対する有機化合物の質量比(以下、有機/無機質量比と記載)が1質量%であるのに対して、有機/無機質量比が0.1質量%、5質量%、および10質量%である実施例8から10の原料粉体を作製した。
実施例8から10の作製に用いた粉体と造形条件とその結果を表3に示す。
得られた造形物の精細さの指標として、実施例1と同様の評価を行った。具体的には、図6で示したのと同様に、最上層のレーザー照射部42と未照射部41の境界の顕微鏡写真から幅100μmの画像を切り出し、境界部の輪郭振れ幅を評価した。この輪郭振れ幅の値が小さいほうが、高精細な造形となる。この輪郭振れ幅の他に、造形物の凹凸や加工ムラなどを総合的に見て、造形の良し悪しを、良いほうから順番に、A、B、C、D、の4段階で評価した。具体的には光学顕微鏡観察による評価により、輪郭振れ幅20μm以下、造形部分の凹凸が未加工の原料粉体粒子の平均粒子径の半分以下、およびレーザー照射した部分に造形に影響を与える程度の原料粉体粒子形状を残した部分がない、という3条件を評価対象とした。そのうち、すべてを満たすものをA、2条件を満たすものをB、1条件のみ満たすものをC、1条件も満たさないものをDとした。
これらの条件を満たさないものは、精細さの低下により見た目を損なうばかりでなく、機械強度の低下の原因になりうるので、2条件以上満たすことが望ましく、3条件とも満たしたものが最も望ましい。
12 造形ステージ部
13 リコーター部
14 スキャナ部
15 レーザー
21 クラッディングノズル
22 粉体供給孔
23 レーザー
41 未照射部
42 レーザー照射部
Claims (12)
- レーザー光の照射により粉体の逐次熔融および凝固を繰り返して構造物を得るためのセラミックス造形用粉体であって、
前記粉体は無機化合物粒子および有機化合物を含み、
前記有機化合物は前記無機化合物粒子の表面に設けられており、
前記有機化合物は前記レーザー光の波長に重なる吸収帯を有する、
ことを特徴とするセラミックス造形用粉体。 - 前記無機化合物粒子が、金属酸化物を主成分とすることを特徴とする、請求項1に記載のセラミックス造形用粉体。
- 前記金属酸化物が、酸化アルミニウムを含有することを特徴とする、請求項2に記載のセラミックス造形用粉体。
- 前記金属酸化物が、さらに酸化ジルコニウムを含有することを特徴とする、請求項2または3に記載のセラミックス造形用粉体。
- 前記レーザー光の波長が、700nmから1200nmの範囲にあることを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載のセラミックス造形用粉体。
- 前記有機化合物が、前記無機化合物粒子の0.1質量%以上10質量%以下含まれていることを特徴とする、請求項1から5のいずれか一項に記載のセラミックス造形用粉体。
- 前記有機化合物が、ジイモニウム系化合物またはシアニン色素を含有することを特徴とする、請求項1から6のいずれか一項に記載のセラミックス造形用粉体。
- 前記無機化合物粒子の表面に設けられた前記有機化合物が、高分子化合物中に分散していることを特徴とする、請求項1から7のいずれか一項に記載のセラミックス造形用粉体。
- 前記セラミックス造形用粉体の平均粒子径が5μmから100μmであることを特徴とする、請求項1から8のいずれか一項に記載のセラミックス造形用粉体。
- 請求項1から9のいずれか一項に記載のセラミックス造形用粉体に、前記有機化合物のレーザー光の吸収帯と波長が重なるレーザー光を照射して、前記セラミックス造形用粉体を熔解、凝固させることを繰り返すことでセラミックスの構造物を得ることを特徴とする、セラミックスの造形方法。
- 前記レーザー光の波長が、700nmから1200nmの範囲にあることを特徴とする、請求項10に記載の方法。
- 前記レーザー光のビーム径が10μm以上200μm以下であることを特徴とする、請求項10または11に記載の方法。
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020195183A1 (ja) * | 2019-03-26 | 2020-10-01 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 複合部材、並びにそれを用いた発熱装置、建築部材及び発光装置 |
CN112441834A (zh) * | 2020-11-22 | 2021-03-05 | 西北工业大学 | 选择性激光熔化制备Al2O3-GdAlO3-ZrO2三元共晶陶瓷的方法 |
KR20210097908A (ko) * | 2020-01-31 | 2021-08-10 | 한양대학교 산학협력단 | 광 소결용 세라믹 페이스트 및 세라믹의 광 소결 방법 |
CN116332636A (zh) * | 2023-03-29 | 2023-06-27 | 常州大学 | 一种碳掺杂氧化铋粉末注射成型专用料及其激光辐照烧结制备氧化铋陶瓷的方法 |
Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5727976A (en) * | 1980-06-13 | 1982-02-15 | Feldmuehle Ag | Ceramic formed body having eutectic structure ingredient and manufacture thereof |
JP2001294480A (ja) * | 2000-04-10 | 2001-10-23 | Chokoon Zairyo Kenkyusho:Kk | セラミックス複合材料 |
JP2001328871A (ja) * | 2000-05-17 | 2001-11-27 | Univ Osaka | 高融点材料からなる成形体の製造方法 |
JP2004091271A (ja) * | 2002-08-30 | 2004-03-25 | Rikogaku Shinkokai | 透明もしくは透光性セラミックスおよびその製造方法 |
WO2010058745A1 (ja) * | 2008-11-18 | 2010-05-27 | 東ソー株式会社 | 高靭性且つ高透光性の着色アルミナ焼結体及びその製造方法並びに用途 |
JP2011143615A (ja) * | 2010-01-14 | 2011-07-28 | Asahi Kasei E-Materials Corp | 3次元形状を有する構造体の製造方法及び3次元形状を有する構造体 |
JP2014518589A (ja) * | 2011-04-12 | 2014-07-31 | ダイパワー | 金属酸化物系配合物の焼結法 |
JP2016223005A (ja) * | 2015-03-18 | 2016-12-28 | 株式会社リコー | 立体造形用粉末材料、立体造形用キット、立体造形用グリーン体、立体造形物及び立体造形用グリーン体の製造方法、立体造形物及び立体造形用グリーン体の製造装置 |
WO2017015241A1 (en) * | 2015-07-18 | 2017-01-26 | Vulcanforms Inc. | Additive manufacturing by spatially controlled material fusion |
JP2017113952A (ja) * | 2015-12-22 | 2017-06-29 | 株式会社フジミインコーポレーテッド | 粉末積層造形に用いるための造形用材料 |
CN108516805A (zh) * | 2018-06-21 | 2018-09-11 | 西北工业大学 | 共晶组分氧化物陶瓷球形颗粒的制备方法 |
JP2018154039A (ja) * | 2017-03-17 | 2018-10-04 | 株式会社リコー | 立体造形物の製造方法、立体造形材料セット、及び立体造形物の製造装置 |
-
2018
- 2018-10-31 JP JP2018206036A patent/JP7256630B2/ja active Active
Patent Citations (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5727976A (en) * | 1980-06-13 | 1982-02-15 | Feldmuehle Ag | Ceramic formed body having eutectic structure ingredient and manufacture thereof |
JP2001294480A (ja) * | 2000-04-10 | 2001-10-23 | Chokoon Zairyo Kenkyusho:Kk | セラミックス複合材料 |
JP2001328871A (ja) * | 2000-05-17 | 2001-11-27 | Univ Osaka | 高融点材料からなる成形体の製造方法 |
JP2004091271A (ja) * | 2002-08-30 | 2004-03-25 | Rikogaku Shinkokai | 透明もしくは透光性セラミックスおよびその製造方法 |
WO2010058745A1 (ja) * | 2008-11-18 | 2010-05-27 | 東ソー株式会社 | 高靭性且つ高透光性の着色アルミナ焼結体及びその製造方法並びに用途 |
JP2011143615A (ja) * | 2010-01-14 | 2011-07-28 | Asahi Kasei E-Materials Corp | 3次元形状を有する構造体の製造方法及び3次元形状を有する構造体 |
JP2014518589A (ja) * | 2011-04-12 | 2014-07-31 | ダイパワー | 金属酸化物系配合物の焼結法 |
JP2016223005A (ja) * | 2015-03-18 | 2016-12-28 | 株式会社リコー | 立体造形用粉末材料、立体造形用キット、立体造形用グリーン体、立体造形物及び立体造形用グリーン体の製造方法、立体造形物及び立体造形用グリーン体の製造装置 |
WO2017015241A1 (en) * | 2015-07-18 | 2017-01-26 | Vulcanforms Inc. | Additive manufacturing by spatially controlled material fusion |
JP2018524476A (ja) * | 2015-07-18 | 2018-08-30 | ヴァルカンフォームズ インコーポレイテッド | 空間制御された材料の溶融による付加製造 |
JP2017113952A (ja) * | 2015-12-22 | 2017-06-29 | 株式会社フジミインコーポレーテッド | 粉末積層造形に用いるための造形用材料 |
JP2018154039A (ja) * | 2017-03-17 | 2018-10-04 | 株式会社リコー | 立体造形物の製造方法、立体造形材料セット、及び立体造形物の製造装置 |
CN108516805A (zh) * | 2018-06-21 | 2018-09-11 | 西北工业大学 | 共晶组分氧化物陶瓷球形颗粒的制备方法 |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020195183A1 (ja) * | 2019-03-26 | 2020-10-01 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 複合部材、並びにそれを用いた発熱装置、建築部材及び発光装置 |
KR20210097908A (ko) * | 2020-01-31 | 2021-08-10 | 한양대학교 산학협력단 | 광 소결용 세라믹 페이스트 및 세라믹의 광 소결 방법 |
KR102414881B1 (ko) | 2020-01-31 | 2022-06-30 | 한양대학교 산학협력단 | 광 소결용 세라믹 페이스트 및 세라믹의 광 소결 방법 |
CN112441834A (zh) * | 2020-11-22 | 2021-03-05 | 西北工业大学 | 选择性激光熔化制备Al2O3-GdAlO3-ZrO2三元共晶陶瓷的方法 |
CN116332636A (zh) * | 2023-03-29 | 2023-06-27 | 常州大学 | 一种碳掺杂氧化铋粉末注射成型专用料及其激光辐照烧结制备氧化铋陶瓷的方法 |
CN116332636B (zh) * | 2023-03-29 | 2024-04-02 | 常州大学 | 一种碳掺杂氧化铋粉末注射成型专用料及其激光辐照烧结制备氧化铋陶瓷的方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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