JP6756994B1 - 積層造形用粉末、積層造形物の製造方法及び積層造形物焼結体の製造方法 - Google Patents
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前記のようにして作製した積層造形用粉末を用いて粉末造形物を作製した。粉末の組成が表1に示す値となるように球状合金粒子をスプレードライヤーによる造粒及び真空焼結により作製し、球状合金粒子の組成に対応する質量比で原料粉末を混合してセラミックス粒子及び金属粒子の混合粉末を作製し、それらを表1に示す比率に配合して積層造形用粉末を得た。これらに用いた原料粉末は、WC(1.5μm),Cr3C2(1.1μm),Co(1.7μm),Ni(2.5μm),TaC(1.6μm),TiC(1.4μm),ZrCN(2.0μm),TiC0.5N0.5(1.3μm),TiC0.8N0.2(1.3μm),NbC(1.6μm),ZrC(2.3μm),Fe(3.9μm)である(括弧内は平均粒径を示す。)。表1中の発明品1〜4及び比較品1〜4に使用した球状合金粒子の外観及び断面を株式会社日立ハイテクノロジーズ製S-4800にて撮影したSEM写真を図4(a) 及び図4(b) に示し、セラミックス粒子・金属粒子混合粉末の外観のSEM写真を図5に示す。
※1: 加圧焼結時の圧力。
※2: 薄層を敷設できないため、試料作製せず。
※3: 加圧焼結なし。
粒径がそれぞれ1.5μm,1.1μm及び1.7μmであるWC粒子,Cr3C2粒子及びCo粒子を用いて、組成がWC-0.4Cr3C2-12Co(質量%)となるように種々の温度で焼結して気孔率の異なる3種類の球状合金粒子A1,A2及びA3を作製した。球状合金粒子A1は気孔率0.5体積%及び平均粒径28μmであり、球状合金粒子A2は気孔率4.6体積%及び平均粒径35μmであり、球状合金粒子A3は気孔率38体積%及び平均粒径40μmであった。さらに、球状合金粒子A1,A2及びA3と同組成のセラミックス粒子の粉末(WC粒子粉末及びCr3C2粒子粉末)と金属粒子の粉末(Co粒子粉末)の混合粉末Bを調製した。
〇・・・欠けや破損(割れ)がない。
△・・・一部の素材に欠けがある。
×・・・一部の素材に破損(割れ)がある。
〇・・・残存率が10%未満
△・・・残存率が10%以上30%未満
×・・・残存率が30%以上
さらに実施例1と同様に各発明品及び比較品の焼結体相対密度及び抗折力を求めた。評価結果を表2に示す。
表3に示す平均粒径の球状合金粒子(平均粒径A),WC粒子(平均粒径Bc)及びCo粒子(平均粒径Bm)を用いて積層造形用粉末を作製し、実施例1と同様に通常焼結及び加圧焼結を行って試料を作製した。発明品19〜21に用いた積層造形物用粉末の組成をWC−1.0Cr3C2−0.3VC−12Co(質量%)とし、その他の積層造形物用粉末の組成をWC−12Co(質量%)とした。また、発明品21はセラミックス粒子を平均粒径0.45μmのWC、金属粒子を平均粒径0.8μmのCoとしてボールミルで粉砕混合した混合粉末をプレス成形したのち、粉砕・分級して得た混合粉末の小塊をセラミックス粒子・金属粒子混合粉末として用いた。その分級で得た粉末の平均粒径をBcmとする。各発明品及び比較品の積層造形用粉末における球状合金粒子の含有割合を75質量%とし、セラミックス粒子・金属粒子の混合粉末の含有割合を25質量%とし、実施例1及び2と同様に、球状合金粒子の組成とセラミックス粒子・金属粒子混合粉末の組成を同じにした。球状合金粒子の平均粒径Aに対するセラミックス粒子・金属粒子の混合粉末の平均粒径(Bc+Bm)の比(Bc+Bm)/Aと、得られた焼結体の相対密度及び抗折力を表3に示す。
※2:積層造形時に良好な粉末薄層を形成できず。
Claims (9)
- 気孔率が5体積%未満の粒子が70質量%以上である超硬合金又はサーメットの球状合金粒子を70〜95質量%含み、
残部が周期律表第4〜6族の金属の炭化物,窒化物及び炭窒化物からなる群より選ばれる少なくとも1種のセラミックス粒子と、Co,Ni及びFeからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属粒子とからなり、
前記球状合金粒子の平均粒径に対する前記セラミックス粒子及び前記金属粒子の平均粒径の比率が0.2より小さいことを特徴とする積層造形用粉末。 - 前記球状合金粒子の平均粒径が10〜50μmであることを特徴とする請求項1に記載の積層造形用粉末。
- 前記セラミックス粒子の平均粒径が0.35〜7μmであることを特徴とする請求項1又は2に記載の積層造形用粉末。
- 前記金属粒子の平均粒径が0.6〜3μmであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の積層造形用粉末。
- 前記セラミックス粒子が前記球状合金粒子の硬質相の少なくとも主成分からなり、前記金属粒子が前記球状合金粒子の結合相の少なくとも主成分からなることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の積層造形用粉末。
- Co,Ni及びFeの元素の合計の含有割合が6〜30質量%であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の積層造形用粉末。
- 前記セラミックス粒子及び前記金属粒子の混合粉末の粒径分布が単独のピークを有するか、最大ピークの頻度に対する二番目のピークの頻度の比率が0.2未満であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の積層造形用粉末。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の積層造形用粉末を使用して積層造形法により作製することを特徴とする積層造形物の製造方法。
- 請求項8に記載の方法により積層造形物を製造し、前記積層造形物を焼結し、必要に応じて加圧焼結を行うことを特徴とする積層造形物焼結体の製造方法。
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