JP2020147785A - 金属３ｄプリンタによる溶着積層造形用の金属ワイヤ - Google Patents
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Abstract
【課題】金属の溶着、積層による３次元造形による金属部品１０の製造に使用したとき、造形した部品の熱変形，内部割れ、内部空隙を抑制して均一な材質・金属組織が得られる金属３Ｄプリンタ用の素材として好適で安価なステンレス鋼系の金属ワイヤを提供する。【解決手段】質量％でＣ：０．３５％以下、Ｓｉ：３．０％以下、Ｍｎ：５．０％以下、Ｓ：０．０００２〜０．４％、Ｐ：０．１％以下、Ｎｉ：０．０５〜６，０％、Ｃｒ：５．０〜１８．０％、Ｍｏ＋Ｗ：０．０５〜５．０％、Ｎ：０．１％以下、Ｏ：０．０３％以下、Ａｌ：２．０％以下であり、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる化学成分を有し、（ａ）式で表されるＭｓ点が５０℃以上で、且つ、（ｂ）式で表されるＡｃ１点が８００℃以下であることを特徴とする金属３Ｄプリンタによる溶着積層造形用の金属ワイヤである。【選択図】図１
Description
本発明は、金属３Ｄプリンタによる溶着積層造形用の金属ワイヤに関し、金属３Ｄプリンタ用素材として、積層による繰り返しの溶着・加熱・冷却においても十分な耐熱変形特性，均一な材料特性，耐内部割れ性に優れた信頼性の高い高耐久部品用とすることができる、ステンレス鋼系の金属ワイヤに関するものである。
近年、金属３Ｄプリンタは革新的な生産技術として期待され、様々な技術が提案されている。主な技術方式として金属粉末を使用する場合と、金属ワイヤを使用する場合が提案されている。
金属粉末を使用する場合、例えば、ＳＵＳ６３０の粉末を用いて電子ビームで照射して溶融固化させて３次元に積層する製造方法が開示されている（特許文献１）。また、ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３１６系の金属粉末とバインダーを３次元プリンティングし、その後、脱脂、焼結熱処理を行って部品を成型する製造方法が開示されている（特許文献２）。しかしながら、金属粉末を使用する場合、素材の価格が高く、空隙率が高いため部品の信頼性が低くなる。更に、バインダーを使用する場合、脱脂、焼結工程が必要になるばかりか焼結により大きな体積変化を生じるため部品寸法精度に誤差を生じ易い。
一方、金属ワイヤを使用する場合、例えば、金属ワイヤによる溶着ビードを積層して３次元部品に造形する方法が開示されている（特許文献３）。また、ステンレス鋼の金属ワイヤをアークやプラズマを制御して溶着し、３次元に積層させる製造方法が開示されている（特許文献４）。更に、ステンレス鋼の金属ワイヤを２つの堆積装置で溶着・積層させて堆積時の高熱による熱変形や応力、内部割れを低減する製造方法が開示されている（特許文献５）。加えて、複数のマルチワイヤによるアーク溶接による高効率な３次元積層造形に関する製造方法が開示されている（特許文献６）。金属ワイヤを溶着して３次元に積層する場合、寸法変動は抑制されるが、方法制御のみでは熱変形、内部割れや内部空隙を十分には低減できない。更に、繰り返し積層による加熱・冷却により金属組織が変化し、材質が不均一になるという課題もある。特に、炭窒化物が析出し、鋭敏化を生じて耐食性（耐久性）劣化を引き起こす。
このように従来の３次元積層技術では、部品の寸法変動，熱変形，内部割れ、空隙、材質の均一性、金属組織の安定性のすべてを抑制でき、耐久性・信頼性の高い部品を得ることは難しい。
本発明の解決すべき課題は、金属の溶着、積層による３次元造形による金属部品の製造方法において、寸法変動を抑制できる金属ワイヤによる造形をベースとして、部品の耐久性・信頼性を向上し、部品の熱変形，内部割れ、内部空隙を抑制して均一な材質・金属組織が得られる、金属３Ｄプリンタによる溶着積層造形用の金属ワイヤであって、金属３Ｄプリンタ用の素材として好適で安価なステンレス鋼系の金属ワイヤを提供することである。
本発明者等は、上記課題を解決するために種々検討した結果、金属ワイヤによる溶着、積層で３次元造形する３Ｄプリンタの製造方法において、金属組織の変態温度を制御して低Ｃ，Ｎのマルテンサイト組織が常に現れるように成分調整され、耐熱性（耐熱変形性）、材質・金属組織均一性，耐内部割れ性、耐内部空隙性に優れたステンレス鋼系の金属ワイヤを使用することで上記課題を解決する知見を得た。本発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、その要旨とするところは以下の通りである。
（１）質量％で、
Ｃ：０．３５％以下、
Ｓｉ：３．０％以下、
Ｍｎ：５．０％以下、
Ｓ：０．０００２〜０．４％、
Ｐ：０．１％以下、
Ｎｉ：０．０５〜６．０％、
Ｃｒ：５．０〜１８．０％、
Ｍｏ、Ｗの１種又は２種を合計で０．０５〜５．０％、
Ｎ：０．１％以下、
Ｏ：０．０３％以下、
Ａｌ：２．０％以下
であり、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる化学成分を有し、（ａ）式で表されるＭｓ点が５０℃以上で、且つ、（ｂ）式で表されるＡｃ１点が８００℃以下であることを特徴とする金属３Ｄプリンタによる溶着積層造形用の金属ワイヤ。
Ｍｓ（℃）＝６００−６００Ｃ−６００Ｎ−１３Ｍｎ−３０Ｎｉ−１２Ｃｒ−５４Ｃｕ−４６Ｍｏ・・（ａ）
Ａｃ１（℃）＝７００−７０Ｎｉ−２５Ｍｎ＋１０Ｃｒ＋２５Ｓｉ＋３０Ａｌ ・・・（ｂ）
上記式中の元素記号は、当該元素の含有量（質量％）を意味する。
（２）更に質量％で、
Ｃｕ：５．０％以下、
Ｃｏ：５．０％以下、
Ｂ：１．０％以下の内、１種類以上を含有することを特徴とする前記（１）に記載の金属３Ｄプリンタによる溶着積層造形用の金属ワイヤ。
（３）更に質量％で、
Ｓｎ：０．５％以下、
Ｓｂ：０．５％以下、
Ａｕ：０．５％以下、
Ｉｎ：０．５％以下の内、１種類以上を含有することを特徴とする前記（１）または（２）に記載の金属３Ｄプリンタによる溶着積層造形用の金属ワイヤ。
（４）更に質量％で、
Ｍｇ：０．０２％以下、
Ｃａ：０．０２％以下、
Ｈｆ：０．０２％以下、
ＲＥＭ：０．０２％以下の内、１種類以上を含有することを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１つに記載の金属３Ｄプリンタによる溶着積層造形用の金属ワイヤ。
（５）更に質量％で、
Ｔｉ：２．０％以下、
Ｎｂ：２．０％以下、
Ｖ：２．０％以下、
Ｔａ：２．０％以下、
Ｚｒ：２．０％以下の内、１種類以上を含有することを特徴とする（１）〜（４）のいずれか１つに記載の金属３Ｄプリンタによる溶着積層造形用の金属ワイヤ。
（６）更に質量％で、
Ｂｉ：０．４％以下、
Ｐｂ：０．４％以下、
Ａｇ：０．４％以下、
Ｓｅ：０．４％以下、
Ｔｅ：０．４％以下、
Ｚｎ：０．１％以下の内、１種類以上を含有することを特徴とする（１）〜（５）のいずれか１つに記載の金属３Ｄプリンタによる溶着積層造形用の金属ワイヤ。
Ｃ：０．３５％以下、
Ｓｉ：３．０％以下、
Ｍｎ：５．０％以下、
Ｓ：０．０００２〜０．４％、
Ｐ：０．１％以下、
Ｎｉ：０．０５〜６．０％、
Ｃｒ：５．０〜１８．０％、
Ｍｏ、Ｗの１種又は２種を合計で０．０５〜５．０％、
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Ａｌ：２．０％以下
であり、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる化学成分を有し、（ａ）式で表されるＭｓ点が５０℃以上で、且つ、（ｂ）式で表されるＡｃ１点が８００℃以下であることを特徴とする金属３Ｄプリンタによる溶着積層造形用の金属ワイヤ。
Ｍｓ（℃）＝６００−６００Ｃ−６００Ｎ−１３Ｍｎ−３０Ｎｉ−１２Ｃｒ−５４Ｃｕ−４６Ｍｏ・・（ａ）
Ａｃ１（℃）＝７００−７０Ｎｉ−２５Ｍｎ＋１０Ｃｒ＋２５Ｓｉ＋３０Ａｌ ・・・（ｂ）
上記式中の元素記号は、当該元素の含有量（質量％）を意味する。
（２）更に質量％で、
Ｃｕ：５．０％以下、
Ｃｏ：５．０％以下、
Ｂ：１．０％以下の内、１種類以上を含有することを特徴とする前記（１）に記載の金属３Ｄプリンタによる溶着積層造形用の金属ワイヤ。
（３）更に質量％で、
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Ｓｂ：０．５％以下、
Ａｕ：０．５％以下、
Ｉｎ：０．５％以下の内、１種類以上を含有することを特徴とする前記（１）または（２）に記載の金属３Ｄプリンタによる溶着積層造形用の金属ワイヤ。
（４）更に質量％で、
Ｍｇ：０．０２％以下、
Ｃａ：０．０２％以下、
Ｈｆ：０．０２％以下、
ＲＥＭ：０．０２％以下の内、１種類以上を含有することを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１つに記載の金属３Ｄプリンタによる溶着積層造形用の金属ワイヤ。
（５）更に質量％で、
Ｔｉ：２．０％以下、
Ｎｂ：２．０％以下、
Ｖ：２．０％以下、
Ｔａ：２．０％以下、
Ｚｒ：２．０％以下の内、１種類以上を含有することを特徴とする（１）〜（４）のいずれか１つに記載の金属３Ｄプリンタによる溶着積層造形用の金属ワイヤ。
（６）更に質量％で、
Ｂｉ：０．４％以下、
Ｐｂ：０．４％以下、
Ａｇ：０．４％以下、
Ｓｅ：０．４％以下、
Ｔｅ：０．４％以下、
Ｚｎ：０．１％以下の内、１種類以上を含有することを特徴とする（１）〜（５）のいずれか１つに記載の金属３Ｄプリンタによる溶着積層造形用の金属ワイヤ。
本発明によれば、金属３Ｄプリンタの成型において、熱変形、内部割れの抑制が可能で、材質・金属組織均一性に優れ、部品の信頼性を向上させてコストを大幅に低減できる効果を発揮できる、金属３Ｄプリンタによる溶着積層造形用のステンレス鋼系の金属ワイヤを提供できる。
以下に本発明の各要件について説明する。なお、以下の説明における（％）は特に断りがない限り、質量（％）である。
本発明は、金属３Ｄプリンタによる溶着積層造形用の金属ワイヤを対象とする。金属３Ｄプリンタにより溶着積層造形を行って３次元造形を行う際、耐寸法変動と基本的な耐熱性（耐熱変形性）を確保することが必要である。金属ワイヤとしてステンレス鋼系ワイヤを用い、当該ワイヤによる溶着、積層造形をベースに考え、空隙を抑制するために適度な湯流れ性を制御し、内部割れ、材質均一性の確保のため変態点やＣ，Ｎ等の成分を調整して、繰り返し溶着、加熱、冷却されても安定的なマルテンサイト組織が得られるように成分設計されたものであり、金属３Ｄプリンタ用の素材として好適である。
まず、本発明の金属ワイヤの必須成分組成について説明する。
Ｃ、Ｎは、内部割れを抑制し、材質均一性を確保するためにＣは０．３５％以下、Ｎは０．１％以下に限定する。Ｃが０．３５％を超え、あるいはＮが０．１％を超えると、繰り返しの溶着、加熱、冷却工程で内部割れが発生し易く、また、炭窒化物系析出物を析出促進させ硬さや金属組織がばらつき、鋭敏化により耐食性も劣化する。好ましくは、Ｃは０．２０％以下、Ｎは０．０５％以下である。更に、好ましくは、Ｃは０．０８％以下、Ｎは０．０３％以下である。Ｃ、Ｎは低いほど好ましく、下限を設けない。
Ｃ、Ｎは、内部割れを抑制し、材質均一性を確保するためにＣは０．３５％以下、Ｎは０．１％以下に限定する。Ｃが０．３５％を超え、あるいはＮが０．１％を超えると、繰り返しの溶着、加熱、冷却工程で内部割れが発生し易く、また、炭窒化物系析出物を析出促進させ硬さや金属組織がばらつき、鋭敏化により耐食性も劣化する。好ましくは、Ｃは０．２０％以下、Ｎは０．０５％以下である。更に、好ましくは、Ｃは０．０８％以下、Ｎは０．０３％以下である。Ｃ、Ｎは低いほど好ましく、下限を設けない。
Ｓｉは、溶着時の脱酸に有効であるが、過剰に添加すると繰り返しの溶着、加熱、冷却工程で炭窒化物等の金属間化合物の析出を促進して内部割れを助長し、材質均一性や金属組織均一性が劣化する。そのため、３．０％以下に限定する。好ましくは、０．０５％以上、２．０％以下である。
Ｍｎは、溶着時の脱酸に有効であるが、過剰に添加すると繰り返しの溶着、加熱、冷却工程でマルテンサイト組織が安定的に得られない。そのため、５．０％以下に限定する。好ましくは、０．０５％以上、３．０％以下である。
Ｓは、溶着時の湯流れ性を適度に確保して空隙率を低減させ、また、必要に応じてその後の機械加工時の切削加工性を向上させるため、０．０００２％以上添加する。しかしながら、０．４％を超えて添加すると逆に湯流れ性が加速されて溶着時に変形し易いばかりか、内部割れが発生しやすくなるため、上限を０．４％とする。好ましくは、０．０００４〜０．１０％である。
Ｐは、溶着時の内部割れを抑制するため０．１％以下に限定する。好ましくは、０．０５％以下である。Ｐは低いほど好ましく、下限を設けない。
Ｎｉは、繰り返しの溶着、加熱、冷却工程でマルテンサイト組織を安定的に得て材質・金属組織の均一性を確保するために０．０５％以上添加する。しかしながら、６．０％を超えて添加するとオーステナイト組織が主体となり、主にマルテンサイト組織が得られなくなり、材質が不均一となる。そのため、上限を６．０％とする。好ましくは、０．２〜５．０％である。
Ｃｒは、マトリックスに固溶することで耐熱性（耐熱変形）と耐食性（耐久性）を確保するために５．０％以上添加する。しかしながら、１８．０％を超えて添加するとフェライト組織が主体となり、主にマルテンサイト組織が得られなくなり、材質・金属組織が不均一となる。そのため、上限を１８．０％に限定する。好ましくは、６．０〜１６．５％である。
Ｍｏ、Ｗは、マトリックスに固溶することで耐熱性（耐熱変形）を確保するために、Ｍｏ、Ｗの１種又は２種を合計で０．０５％以上添加する。しかしながら、合計で５．０％を超えて添加するとフェライト組織が主体となり、主にマルテンサイトが得られなくなり、材質・金属組織が不均一となる。そのため、上限を４．０％に限定する。好ましくは、Ｍｏ、Ｗの１種又は２種の合計が０．１〜３．０％である。
Ｏは、溶着時の湯流れ性を適度に確保して空隙率を低減させるため、０．０３％以下で含有させる。０．０３％を超えて添加すると空隙率が高く、また、内部割れが発生しやすくなるため、上限を０．０３％にする。好ましくは、０．００１〜０．０２％である。
Ａｌは、溶着時の脱酸に有効であるが、過剰に添加すると繰り返しの溶着、加熱、冷却工程でマルテンサイト組織が安定的に得られず、材質均一性が劣化するばかりか、粗大な酸化物を形成して内部割れを助長する。そのため、上限を２．０％にする。好ましくは、０．００１〜１．２％である。
前記（ａ）式で表されるＭｓ点は、高温から冷却した時にオーステナイトからマルテンサイトに変態する開始温度を表し、前記（ｂ）式で表されるＡｃ１点は、低温から高温に加熱された時のマルテンサイトがオーステナイトに変態する開始温度を表す。繰り返し高温に加熱される際に材質・金属組織の均一性を確保するためには常にマルテンサイト変態して焼きが入り、低温で加熱される際にはマルテンサイト組織が軽微に焼き戻されて軟化が進まないことが必要となる。後述の実施例で記載するように種々検討した結果、低Ｃ，低Ｎと合わせてＭｓ点が５０℃以上、且つ、Ａｃ１点が８００℃以下となるように成分調整することで硬さのばらつきΔＨｖが８０以下となり、鋭敏化もなく金属組織の均一性が得られることがわかった。Ｍｓ点が５０℃未満の場合、マルテンサイト変態による焼きが進行せずにオーステナイトが残留し易くなり硬さがばらつく。一方、Ａｃ１点が８００℃を超える場合、８００℃直下に加熱された部位の軟化が著しくなり、硬さがばらつくばかりか、炭窒化物が析出して鋭敏化特性も劣化する。そのため、Ｍｓ点を５０℃以上、且つ、Ａｃ１点を８００℃以下に限定する。好ましくは、Ｍｓ点が８０℃以上、Ａｃ１点が７６０℃以下である。更に、好ましくはＭｓ点が１００℃以上、Ａｃ１点が７００℃以下である。
本発明の金属ワイヤは、選択的に以下の成分を含有すると好ましい。
Ｃｕ、Ｃｏ、Ｂは、マトリックスの靭性を向上させるため、必要に応じて添加してもよい。しかしながら、ＣｕやＣｏがそれぞれ５．０％を超えて含有すると、繰り返しの溶着、加熱、冷却工程でマルテンサイト組織が安定的に得られず、材質均一性が劣化する。そのため、ＣｕやＣｏの上限を５．０％にする。また、Ｂが１．０％を超えて含有すると内部割れが発生し易くなる。そのため、Ｂの上限を１．０％に限定する。好ましくは、Ｃｕ：４．０％以下、Ｃｏ：４．０％以下、Ｂ：０．３％以下である。
Ｃｕ、Ｃｏ、Ｂは、マトリックスの靭性を向上させるため、必要に応じて添加してもよい。しかしながら、ＣｕやＣｏがそれぞれ５．０％を超えて含有すると、繰り返しの溶着、加熱、冷却工程でマルテンサイト組織が安定的に得られず、材質均一性が劣化する。そのため、ＣｕやＣｏの上限を５．０％にする。また、Ｂが１．０％を超えて含有すると内部割れが発生し易くなる。そのため、Ｂの上限を１．０％に限定する。好ましくは、Ｃｕ：４．０％以下、Ｃｏ：４．０％以下、Ｂ：０．３％以下である。
Ｓｎ，Ｓｂ、Ａｕ、Ｉｎは、マトリックスの耐食性を向上させるため、必要に応じて添加してもよい。しかしながら、それぞれ０．５％を超えて添加すると内部割れが発生し易くなる。そのため、上限を０．５％にする。好ましくは、０．４％以下である。
Ｍｇ、Ｃａ，Ｈｆ、ＲＥＭは、溶着時の脱酸に有効であるため、必要に応じて添加してもよい。しかしながら、過剰に添加すると繰り返しの溶着工程で粗大な酸化物が形成して内部割れが発生し易くなる。そのため、それぞれ０．０２％以下に限定する。好ましくは、０．０１％以下である。
Ｔｉ，Ｎｂ，Ｖ，Ｔａ、Ｚｒは、繰り返しの溶着、加熱、冷却工程でマトリクスに微細な析出物を形成して耐熱性（耐熱変形性）を高めるため、必要に応じて添加してもよい。しかしながら、それぞれ２．０％を超えて添加すると粗大な析出物を形成して、内部割れを助長する。そのため、上限を２．０％にする。好ましくは、１．０％以下である。
Ｂｉ、Ｐｂ、Ａｇ，Ｓｅ、ＴｅやＺｎは、３Ｄ造形後の切削加工性を付与するために、必要に応じて添加してもよい。しかしながら、Ｂｉ，Ｐｂ，Ａｇ，Ｓｅ，Ｔｅはそれぞれ０．４％を超えて、Ｚｎは０．１％を超えて含有すると、内部割れを助長する。そのため、Ｂｉ、Ｐｂ、Ａｇ，Ｓｅ、Ｔｅの上限を０．４％、Ｚｎの上限を０．１％にする。好ましくは、Ｂｉ，Ｐｂ，Ａｇ，Ｓｅ，Ｔｅは０．３％以下、Ｚｅは０．１％以下である。
本発明の金属ワイヤの成分組成は、上述してきた元素以外は、Ｆｅおよび不可避的不純物からなる化学成分から構成される。即ち、本発明の金属ワイヤはステンレス鋼系の金属ワイヤである。
代表的な不可避的不純物としては、Ｇｅ，Ｎａ、Ｂｅ、Ｆ、Ｇａ等が挙げられ、通常、鉄鋼の製造プロセスで不可避的不純物として、０．０１％以下の範囲で混入する場合がある。
また、任意添加元素について、代表的なものを上記（２）〜（６）で規定しているが、本明細書中に記載されていない元素であっても、本発明の効果を損なわない範囲で含有させることができる。
代表的な不可避的不純物としては、Ｇｅ，Ｎａ、Ｂｅ、Ｆ、Ｇａ等が挙げられ、通常、鉄鋼の製造プロセスで不可避的不純物として、０．０１％以下の範囲で混入する場合がある。
また、任意添加元素について、代表的なものを上記（２）〜（６）で規定しているが、本明細書中に記載されていない元素であっても、本発明の効果を損なわない範囲で含有させることができる。
本発明の金属ワイヤは、金属３Ｄプリンタによる溶着積層造形用の用途に用いられる。即ち、金属３Ｄプリンタにより、金属ワイヤの溶着ビードを積層して３次元部品に造形する際に材料として用いる金属ワイヤを意味する。
以上説明した本発明によれば、寸法変動、熱変形、内部割れ、内部の空隙抑制を抑制し、材質・金属組織均一性に優れた金属３Ｄプリンタによる溶着積層造形用の金属ワイヤであってステンレス鋼系のワイヤを安価に提供できる。
４５ｋｇの真空溶解炉にて表１〜表３に示す化学組成の鋼を溶解し、熱間鍛造と熱間押し出しにより直径１１ｍｍの棒鋼に加工した。その後、伸線と焼鈍を繰り返し、直径１．０ｍｍの金属ワイヤに試作した。
そして、ロボットのＭＩＧのアーク溶接機を使用して、上記試作した金属ワイヤを渦巻き状に連続して積層しつつ繰り返し溶着し、図１に示す積層方向２に積層することにより３次元造形し、図１に示すような、中空の四角柱１（金属部品１０）（１辺；５０ｍｍ、高さ５０ｍｍ）を製造した。アークによる溶着条件として、Ａｒ＋３％酸素のシールドガスを用い、溶接電流２００Ａ、アーク電圧３０Ｖ、溶接速度：２００ｃｍ／分とした。
その後、製造した四角柱１について、熱変形（耐熱性）、内部割れ、内部空隙および材質・金属組織均一性を調査した。表４、表５に調査結果について示す。
熱変形（耐熱性）は、繰り返し積層時の熱変形で発生する四角柱１の側面の最大凹凸量を測定した。最大凹凸量が５ｍｍ以下であれば◎、５ｍｍ超１０ｍｍ以下であれば〇、１０ｍｍを超える場合は×とした。本発明の金属ワイヤを使用した場合、評価結果は◎および〇であり、耐熱変形性に優れていた。
内部割れと内部空隙は、四角柱１の任意の１０か所で積層方向に垂直な断面を検査対象面とし、切り出した試料を樹脂に埋め込み、検査対象面を研磨し、光学顕微鏡観察にて内部割れおよび空隙を観察した。検査対象面に内部割れ、空隙が存在する場合を×、存在しない場合を〇として評価した。本発明の金属ワイヤを使用した場合、評価結果は〇であり、耐内部割れ性や耐内部空隙性に優れていた。
材質均一性は、前記埋め込み・研磨した試料のうち、積層造形の最下面、１／４、１／２、３／４高さ、最上面の５か所において、Ｈｖ硬さ（加重１ｋｇｆ）を測定した。５か所のＨＶの最大と最小の差を硬さのばらつきΔＨｖとし、ΔＨｖが４０以下であれば◎、４０超８０以下であれば〇とし、８０を超える場合を×とした。
金属組織の均一性について、耐食性（耐久性）に悪影響を及ぼす炭窒化物および鋭敏化の存在を確認するため、前記埋め込み・研磨した試料について、ＪＩＳ Ｇ ０５７１のエッチテストを行った。溝状組織が認められない場合を〇、溝状組織が認められる場合を×として評価した。
本発明の金属ワイヤを使用した場合、材料均一性、金属組織の均一性はともに評価結果は〇であり、材質・金属組織の均一性に優れていた。
金属組織の均一性について、耐食性（耐久性）に悪影響を及ぼす炭窒化物および鋭敏化の存在を確認するため、前記埋め込み・研磨した試料について、ＪＩＳ Ｇ ０５７１のエッチテストを行った。溝状組織が認められない場合を〇、溝状組織が認められる場合を×として評価した。
本発明の金属ワイヤを使用した場合、材料均一性、金属組織の均一性はともに評価結果は〇であり、材質・金属組織の均一性に優れていた。
一方、比較鋼である実施例４６〜８４では、本発明の規定範囲を満たしておらず、所要の特性を満足していないことがわかる。
耐寸法変動性に優れる金属ワイヤによる金属３Ｄプリンタを用いた３次元部品の成型において、以上の各実施例から明らかなように、金属ワイヤの溶着ビードを積層して３次元部品に造形する際に、材料として本発明の金属ワイヤを用いることにより、熱変形、内部割れ、内部空隙を安定的に抑制でき、材質・金属組織を均一化でき、部品の信頼性を高めることができ、産業上極めて有用である。
１ 四角柱
２ 積層方向
１０ 金属部品
２ 積層方向
１０ 金属部品
Claims (6)
- 質量％で、
Ｃ：０．３５％以下、
Ｓｉ：３．０％以下、
Ｍｎ：５．０％以下、
Ｓ：０．０００２〜０．４％、
Ｐ：０．１％以下、
Ｎｉ：０．０５〜６．０％、
Ｃｒ：５．０〜１８．０％、
Ｍｏ、Ｗの１種又は２種を合計で０．０５〜５．０％、
Ｎ：０．１％以下、
Ｏ：０．０３％以下、
Ａｌ：２．０％以下
であり、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる化学成分を有し、（ａ）式で表されるＭｓ点が５０℃以上で、且つ、（ｂ）式で表されるＡｃ１点が８００℃以下であることを特徴とする金属３Ｄプリンタによる溶着積層造形用の金属ワイヤ。
Ｍｓ（℃）＝６００−６００Ｃ−６００Ｎ−１３Ｍｎ−３０Ｎｉ−１２Ｃｒ−５４Ｃｕ−４６Ｍｏ ・・・（ａ）
Ａｃ１（℃）＝７００−７０Ｎｉ−２５Ｍｎ＋１０Ｃｒ＋２５Ｓｉ＋３０Ａｌ ・・・（ｂ）
上記式中の元素記号は、当該元素の含有量（質量％）を意味する。 - 更に質量％で、
Ｃｕ：５．０％以下、
Ｃｏ：５．０％以下、
Ｂ：１．０％以下の内、１種類以上を含有することを特徴とする請求項１に記載の金属３Ｄプリンタによる溶着積層造形用の金属ワイヤ。 - 更に質量％で、
Ｓｎ：０．５％以下、
Ｓｂ：０．５％以下、
Ａｕ：０．５％以下、
Ｉｎ：０．５％以下の内、１種類以上を含有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の金属３Ｄプリンタによる溶着積層造形用の金属ワイヤ。 - 更に質量％で、
Ｍｇ：０．０２％以下、
Ｃａ：０．０２％以下、
Ｈｆ：０．０２％以下、
ＲＥＭ：０．０２％以下の内、１種類以上を含有することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の金属３Ｄプリンタによる溶着積層造形用の金属ワイヤ。 - 更に質量％で、
Ｔｉ：２．０％以下、
Ｎｂ：２．０％以下、
Ｖ：２．０％以下、
Ｔａ：２．０％以下、
Ｚｒ：２．０％以下の内、１種類以上を含有することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の金属３Ｄプリンタによる溶着積層造形用の金属ワイヤ。 - 更に質量％で、
Ｂｉ：０．４％以下、
Ｐｂ：０．４％以下、
Ａｇ：０．４％以下、
Ｓｅ：０．４％以下、
Ｔｅ：０．４％以下、
Ｚｎ：０．１％以下の内、１種類以上を含有することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の金属３Ｄプリンタによる溶着積層造形用の金属ワイヤ。
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