JP2019183199A - 金属粉末材料および金属粉末材料の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
まず、本発明の一実施形態にかかる金属粉末材料の構成について説明する。
本実施形態にかかる金属粉末材料は、下記のような特性を有することが好ましい。
上記実施形態にかかる金属粉末材料は、以下のような製造方法によって、好適に製造することができる。図2に、製造方法の各段階における粒子の状態を模式的に示す。
Ti−6Al−4V合金(6質量%のAlと4質量%のVを含有し、残部がTiと不可避的不純物よりなる合金)よりなる金属粒子を、Arガスを用いたガスアトマイズ法にて作成した。そして、気流分級機を用いて、室温、Ar雰囲気中にて、解粒を行った。さらに、同じ気流分級機を用いて、分級を行った。分級の条件は、+15/−45μm、または+45/−105μmとした。
表1に、各試料について、製造時の条件とともに、評価結果をまとめる。また、図3〜5に、試料10(処理前)、試料11(解粒のみ)、試料19(酸化被膜形成後)について、状態および特性の評価の結果を比較して示す。なお、図5において、試料10(処理前)および試料11(解粒のみ)については、それぞれ6試料、3試料に対して特性評価を行った平均値を掲載している。さらに、図6,7に、酸化被膜の厚さと総酸素量の関係、および酸化被膜厚さと剪断付着力との関係を示す。
図3のSEM像に基づき、各状態における粒子の形状を比較する。図3(a)の、解粒も酸化被膜の形成も行っていない処理前の状態(試料10)においては、大径の粒子の表面に、小径のサテライト粒子が複数凝集している。これに対して解粒を行った、図3(b)の状態(試料11)においては、サテライト粒子が除去され、球形に近い粒子形状となっている。さらに、熱処理によって酸化被膜を形成した、図3(c)の状態(試料19)においても、その球形に近い粒子形状が維持されている。
次に、図4に示した、オージェ電子分光による元素濃度の深さ分布に基づき、粒子表面の酸化物層の状態を比較する。なお、図4(a),(b)においては、全含有元素の分布を掲載しているが、図4(c)においては、酸素の分布のみを拡大して掲載している。
次に、図5(b)に示した、剪断付着力の計測結果を比較する。処理前の状態から、解粒を行うと、剪断付着力が増大して、0.6kPaを超えている。これは、解粒による金属面の露出に対応付けることができる。
最後に、酸化被膜の状態と、金属粉末材料の特性との相関に関して検討する。
2 内部領域
3 被覆層(酸化被膜)
10 原料金属粒子
11 (解粒後の)金属粒子
12 自然酸化膜
13 金属面
Claims (9)
- 平均粒径が500nm以上であり、
金属よりなる内部領域と、
絶縁性無機金属化合物よりなり、前記内部領域の表面を被覆する、厚さ15nm以上の被覆層と、を有する粒子よりなることを特徴とする金属粉末材料。 - 前記被覆層が、前記内部領域を構成する金属種の少なくとも1種を含有する絶縁性無機金属化合物よりなることを特徴とする請求項1に記載の金属粉末材料。
- 前記被覆層が、前記内部領域を構成する金属種の少なくとも1種を含有する金属酸化物よりなることを特徴とする請求項1または2に記載の金属粉末材料。
- 前記粒子の円形度が、0.80以上であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の金属粉末材料。
- 前記粒子間の剪断付着力が、予圧密応力を9kPaとして、0.6kPa以下であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の金属粉末材料。
- 内部摩擦角が、23°以下であることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の金属粉末材料。
- 前記内部領域が、チタン合金よりなることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の金属粉末材料。
- アトマイズ法にて原料金属粒子を作成する工程と、
前記原料金属粒子に対して解粒を行い、前記原料金属粒子の凝集を解消する工程と、
解粒を経た金属粒子の表層部に、絶縁性無機金属化合物よりなる厚さ15nm以上の被覆層を形成する工程と、をこの順に実行することを特徴とする金属粉末材料の製造方法。 - 解粒を経た前記金属粒子を、酸素を含む雰囲気中で熱処理して、前記金属粒子の表層部に、前記被覆層として、厚さ15nm以上の酸化膜を形成することを特徴とする請求項8に記載の金属粉末材料の製造方法。
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