TWI627294B

TWI627294B - 金屬粉末、金屬粉末之用途、積層造形物之製造方法及積層造形物

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Publication number: TWI627294B
Application number: TW105141924A
Authority: TW
Inventors: 坪田龍介; 田中順一; 岡陽平; 岡本啟; 菊川真利; 大久保浩明; 西澤嘉人; 丸山剛史; 西田元紀
Original assignee: 達誼恆股份有限公司; 福田金屬箔粉工業股份有限公司
Priority date: 2015-12-25
Filing date: 2016-12-16
Publication date: 2018-06-21
Also published as: KR20180091083A; EP3184209A3; US20190168302A1; JP6532396B2; TW201726933A; CN106964774B; EP3184209B1; US20170182557A1; US10967431B2; JP2017115220A; US11185924B2; KR102238218B1; WO2017110445A1; US20190168303A1; CN106964774A; EP3184209A2

Abstract

本發明之金屬粉末為積層造形用金屬粉末，含有0.2質量%以上且1.3質量%以下之鋁，其餘部分包含銅及不可避免雜質。

Description

金屬粉末、金屬粉末之用途、積層造形物之製造方法及積層造形物

本發明係關於一種金屬粉末、積層造形物之製造方法及積層造形物。

日本專利特開2011-021218號公報(專利文獻1)中揭示有一種以金屬粉末為對象之雷射積層造形裝置(所謂之[3D印表機])。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2011-021218號公報

以金屬粉末為對象之積層造形法作為金屬製品之加工技術而受到關注。該方法之優點在於能夠創製以切削加工無法完成之複雜形狀。直至目前已報告有使用鐵系合金粉末、鋁合金粉末、鈦合金粉末等之積層造形物之製作例。然而當前情況下可供使用之金屬種類有限，能夠應用之金屬製品亦有一定限制。

本發明之目的在於提供一種由銅合金構成且能夠兼顧機械強度及導電率之積層造形用金屬粉末、積層造形物之製造方法及積層造形物。

[1]金屬粉末為積層造形用金屬粉末。該金屬粉末含有0.2質量%以上且1.3質量%以下之鋁，其餘部分包含銅及不可避免雜質。

[2]積層造形物之製造方法包括：第1步驟，其係形成包含上述[1]之金屬粉末之粉末層；及第2步驟，其係藉由使該粉末層中特定位置之該金屬粉末固化而形成造形層。該製造方法中，藉由依序反覆進行第1步驟與第2步驟而積層造形層，藉而製造積層造形物。

[3]上述[2]之積層造形物之製造方法可進而包括對積層造形物進行熱處理之熱處理步驟。

[4]積層造形物係由銅合金構成者。銅合金含有0.2質量%以上且1.3質量%以下之鋁，其餘部分包含銅及不可避免雜質。積層造形物其相對於銅合金理論密度之相對密度為96%以上且100%以下，導電率為30%IACS以上。

[5]上述[4]之積層造形物中，導電率亦可為50%IACS以上。

根據上述，提供一種由銅合金構成且能夠兼顧機械強度及導電率之積層造形物。

1‧‧‧第1粉末層

2‧‧‧第2粉末層

10‧‧‧積層造形物

10d‧‧‧STL資料

20‧‧‧啞鈴狀試片

21‧‧‧平行部

22‧‧‧抓夾部

23‧‧‧肩部

100‧‧‧雷射積層造形裝置

101‧‧‧活塞

102‧‧‧平台

103‧‧‧雷射輸出部

D1‧‧‧直徑

D2‧‧‧直徑

d‧‧‧厚度

L0‧‧‧全長

L1‧‧‧長度

L2‧‧‧長度

p1‧‧‧第1造形層

p2‧‧‧第2造形層

pn‧‧‧第n造形層

R‧‧‧半徑

圖1係表示本實施形態之積層造形物之製造方法概略之流程圖。

圖2係表示STL資料之一例之概略圖。

圖3係表示切片資料之一例之概略圖。

圖4係圖解積層造形物之製造過程之第1概略圖。

圖5係圖解積層造形物之製造過程之第2概略圖。

圖6係圖解積層造形物之製造過程之第3概略圖。

圖7係圖解積層造形物之製造過程之第4概略圖。

圖8係表示用於拉伸試驗之試片之俯視圖。

以下，對本發明之一實施形態(以下記為[本實施形態])進行說明，但本發明並不限定於此。

首先，本發明者對完成本實施形態之原委進行說明。

必須具有機械強度及導電率之機械零件中多用銅。作為此種機械零件，可列舉例如焊接槍、配電設備零件等。本發明者嘗試使用藉由對純銅錠進行霧化加工所獲得之銅粉末來製作積層造形物。然而根據該方法無法獲得所需之積層造形物。具體而言，造形物多處有空隙，密度相對於原材料而言大幅度降低。進而，導電率亦相對於原材料而言大幅度降低。一般認為若密度降低，則自然機械強度亦降低。本發明者嘗試變更各種條件以改善物性。然而，只要使用純銅，即便條件固定不變，最終物性亦不穩定，無法兼顧機械強度及導電率。

因此，本發明者對銅合金進行研究。結果發現藉由使用具有特定之合金組成之銅合金粉末，而能夠使積層造形物兼顧機械強度及導電率。

此處，所謂[能夠兼顧機械強度及導電率]係表示積層造形物滿足以下(a)~(c)全部條件。

(a)拉伸強度約為130MPa以上。藉此，大致接近作為純銅之無氧銅(JIS合金編號：C1020)錠之拉伸強度值，故而認為能夠用於各種用途中。較佳為拉伸強度約為195MPa以上。藉此，等同於無氧銅錠之拉伸強度或為其以上。

拉伸強度係藉由以下步驟測定。測定中使用基於[JIS B 7721：拉伸試驗機.壓縮試驗機-測力系統之校正方法及驗證方法]之等級1級以上之拉伸試驗裝置。首先，製造啞鈴狀試片20作為試驗對象之積層造形物。如圖8所示，啞鈴狀試片20具有啞鈴般的形狀，該啞鈴般的形狀包括：圓柱狀之平行部21；錐狀之肩部23，其於此平行部21之兩端擴展；圓柱狀之抓夾部22，其延設於此肩部23，成為被拉伸試驗裝置之抓夾裝置或夾具抓夾之部位。

其次，用上述拉伸試驗裝置以2mm/min之速度將此種啞鈴狀試片20拉伸至斷裂。此時，抓夾裝置或夾具使用與啞鈴狀試片20之形狀相適者。又，調整為於啞鈴狀試片20之軸向施加力。測定直至斷裂所表現出之最大拉伸應力。藉由將最大拉伸應力除以平行部21之截面面積而算出拉伸強度。平行部21之截面面積係9.616mm²(=π×3.5mm×3.5mm÷4)。再者，圖8所示之啞鈴狀試片20之各部分之尺寸如下所述。

啞鈴狀試片20之全長L0：36mm

平行部21之長度L1：18±0.5mm

平行部21之直徑D1：3.5±0.05mm

肩部23之半徑R：10mm

抓夾部22之長度L2：4.0mm

抓夾部22之直徑D2：6.0mm。

(b)相對於理論密度之相對密度為96%以上。此處，合金之理論密度係以與該合金具有相同組成之熔製材料之密度表示。相對於理論密度之相對密度係以將積層造形物之實測密度除以合金之理論密度而得之值之百分率表示。因此，相對密度之上限為100%。

(c)將退火標準軟銅(International Annealed Copper Standard：IACS)之導電率定義為100%IACS的導電率為30%IACS以上。又，導電率較佳亦可為50%IACS以上。

[金屬粉末]

本實施形態之金屬粉末為積層造形用金屬粉末。金屬粉末相當於普通二維印表機中之碳粉、墨水。金屬粉末含有0.2質量%以上且1.3質量%以下之鋁(Al)，其餘部分包含銅(Cu)及不可避免雜質。金屬粉末中之Cu含量可為例如98.7質量%以上且99.8質量%以下。

金屬粉末中之Cu含量可藉由依據[JIS H 1051：銅及銅合金中之銅定量方法]之方法而測定。Al含量可藉由依據[JIS H 1057：銅及銅合金中之鋁定量方法]之ICP(Inductively Coupled Plasma，感應耦合電漿)發光分析法而測定。金屬粉末中，Al含量之上限可為1.3質量%。Al含量之下限可為0.23質量%。

金屬粉末存在含有除Al以外之雜質元素之情況。雜質元素為製造時不可避免混入之元素(不可避免雜質)。因此，本實施形態之金屬粉末之其餘部分包含Cu及不可避免雜質。作為雜質元素，可列舉例如氧(O)、磷(P)等。雜質元素之含量可為例如未達0.1質量%、未達0.05質量%。

本實施形態之金屬粉末包括例如以下所示之含鋁銅合金粉末。

(含鋁銅合金粉末)

含鋁銅合金粉末含有0.2質量%以上且1.3質量%以下之Al，其餘部分包含Cu及不可避免雜質。根據具有該化學組成之銅合金粉末，尤其能夠使積層造形物兼顧機械強度及導電率。若Al含量未達0.2質量%，則接近純銅(無氧銅)之粉末之性質。即，若嘗試用其製作積層造形物，則造形物多處有空隙，密度與無氧銅錠相比大幅度降低，且導電率與無氧銅錠相比亦大幅度降低。若Al含量超過1.3質量%，則有變得無法確保導電率30%IACS以上之虞。

含鋁銅合金粉末中，Al含量可為例如0.23質量%以上且1.3質量%以下。該等範圍內時亦存在機械強度與導電率之均衡性變佳之情況。

(粒度分佈)

金屬粉末之粒度分佈係藉由粉末製造條件、分級、篩分等而適當調整。金屬粉末之平均粒徑亦可根據製造積層造形物時之積層間距而調整。金屬粉末之平均粒徑可為例如100~200μm左右、50~100μm左右、5~50μm左右。此處，本說明書中之平均粒徑係指於藉由雷射繞射、散射法所測得之粒度分佈中累計值50%所對應之粒徑(所謂之[d50])。金屬粉末中，粒子形狀並無特別限定。粒子形狀可為例如近似球狀、不規則形狀。

(金屬粉末之製造方法)

本實施形態之金屬粉末藉由例如氣體霧化法或水霧化法而製造。即，一面使熔融狀態之合金成分自喂槽底部落下一面使之接觸高壓氣體或高壓水，使合金成分急冷凝固，藉此將合金成分粉末化。除此之外，亦可藉由例如電漿霧化法、離心力霧化法等製造金屬粉末。藉由使用由該等製造方法獲得之金屬粉末而存在獲得緻密之積層造形物之傾向。

[積層造形物之製造方法]

其次，對使用上述金屬粉末之積層造形物之製造方法進行說明。此處，作為使金屬粉末固化之一方法，對粉末床熔融結合法中使用雷射之態樣進行說明。然而，只要能夠使金屬粉末固化，該方法並不限定於雷射。該方法亦可為例如電子束、電漿等。本實施形態中，除粉末床熔融結合法以外，亦可使用疊加製造法(Additive Manufacturing：AM)。例如本實施形態中亦可使用定向能量沈積法。進而，本實施形態中亦可於造形中實施切削加工。

圖1係表示本實施形態之積層造形物之製造方法概略之流程圖。該製造方法具備資料處理步驟(S10)及造形步驟(S20)。該製造方法亦可於造形步驟(S20)後具備熱處理步驟(S30)。造形步驟(S20)包括第1步驟(S21)及第2步驟(S22)。該製造方法中，藉由依序反覆進行第1步驟(S21)與第2步驟(S22)而製造積層造形物。以下，一面參照圖1~圖7一面說明該製造方法。

1.資料處理步驟(S10)

首先，藉由3D-CAD(Computer Aided Design，計算機輔助設計)等製作三維形狀資料。將三維形狀資料轉換成STL(Standard Template Library，標準模板庫)資料。圖2係表示STL資料之一例之概略圖。STL資料10d中，例如藉由有限要素法進行要素分割(網格化)。

根據STL資料製作切片資料。圖3係表示切片資料之一例之概略圖。STL資料被分割成第1造形層p1~第n造形層pn之n層。切片厚度d為例如10~150μm左右。切片厚度d亦可為例如10~50μm左右。

2.造形步驟(S20)

其次，基於切片資料而造形積層造形物。圖4係圖解積層造形物之製造過程之第1概略圖。圖4所示之雷射積層造形裝置100具備活塞101、由活塞101所支持之平台102、及成為使金屬粉末固化之雷射光之輸出部的雷射輸出部103。為了抑制造形物之氧化，以下步驟係於例如惰性氣體環境下進行。惰性氣體可為例如氬氣(Ar)、氮氣(N₂)、氦氣(He)等。或亦可使用例如氫氣(H₂)等還原性氣體代替惰性氣體。進而，亦可使用真空泵等形成減壓環境。

活塞101係以能夠使平台102升降之方式構成。於平台102上造形積層造形物。

2-1.第1步驟(S21)

第1步驟(S21)中形成包含金屬粉末之粉末層。基於切片資料，活塞101使平台102下降相當於1層粉末層厚度之距離。於平台102上密鋪相當於1層粉末層之量之金屬粉末。藉此形成包含金屬粉末之第1粉末層1。藉由未圖示之擠壓刀片(squeezing blade)等將第1粉末層1之表面擠壓平滑。粉末層除包含金屬粉末以外亦可包含雷射吸收劑(例如樹脂粉末)等。又，粉末層亦存在實質上僅由金屬粉末形成之情況。

2-2.第2步驟(S22)

圖5係圖解積層造形物之製造過程之第2概略圖。第2步驟(S22)中形成應成為積層造形物之一部分之造形層。

雷射輸出部103基於切片資料對第1粉末層1之特定位置照射雷射光。亦可於照射雷射光之前預先加熱粉末層。經雷射光照射過之金屬粉末經過熔融及燒結而固化。如此，藉由使第1粉末層1中特定位置之金屬粉末固化而形成第1造形層p1。

本實施形態之雷射輸出部可採用通用之雷射裝置。雷射光之光源係使用例如光纖雷射、YAG(Yttrium Aluminum Garnet，釔-鋁-石榴石)雷射、CO₂雷射、半導體雷射等。雷射光之輸出可為例如100~1000W左右、200~500W左右、350~450W左右。雷射光之掃描速度可於例如100~1000mm/s之範圍內進行調整，亦可於200~600mm/s之範圍內進行調整。又，雷射光之能量密度可於例如100~1000J/mm³之範圍內進行調整。

此處，雷射光之能量密度係以由下述式(I)：E=P÷(v×s×d)．．．(I)

所算出之值表示。式(I)中，E表示雷射光之能量密度[單位：J/mm³]，P表示雷射之輸出[單位：W]，v表示掃描速度[單位：mm/s]，s表示掃描寬度[單位：mm]，d表示切片厚度[單位：mm]。

圖6係圖解積層造形物之製造過程之第3概略圖。如圖6所示，形成第1造形層p1後，活塞101進而使平台102下降相當於1層粉末層厚度之距離。其後，藉由與上述相同之方式形成第2粉末層2，基於切片資料形成第2造形層p2。此後反覆進行第1步驟(S21)與第2步驟(S22)。圖7係圖解積層造形物之製造過程之第4概略圖。如圖7所示，最後形成第n造形層pn，積層造形物10完成。

3.第3步驟(S30)

較理想為其後對積層造形物進行熱處理。即，積層造形物較理想為於造形後被施予熱處理。藉由熱處理，有望提高積層造形物之機械特性及導電率。熱處理時之環境可為例如氮氣、大氣、氬氣、氫氣、真空等環境。熱處理溫度可為例如300℃以上且400℃以下。熱處理時間可為例如2小時以上且4小時以下。

[積層造形物]

其次，對藉由上述製造方法而獲得之積層造形物進行說明。積層造形物能夠具有無法由切削加工實現之複雜形狀。進而，本實施形態之積層造形物能夠兼具機械強度及導電率。本實施形態之積層造形物作為一例可應用於電漿炬。

於原料中使用本實施形態之金屬粉末時，積層造形物能夠具備以下構成。

即，本實施形態之積層造形物為由特定之銅合金構成者。該銅合金含有0.2質量%以上且1.3質量%以下之Al，其餘部分包含Cu及不可避免雜質。與金屬粉末同樣地，其餘部分亦可包含不可避免雜質。該積層造形物其相對於理論密度之相對密度為96%以上且100%以下，且導電率為30%IACS以上。

銅合金中，Al含量之上限可為1.3質量%。Al含量之下限可為0.23質量%。

積層造形物之密度可藉由例如阿基米德法而測定。採用阿基米德法之密度測定可依據[JIS Z 2501：燒結金屬材料-密度、含油率及開放氣孔率試驗方法]而進行。液體使用水即可。

若相對於理論密度之相對密度為96%以上，則有望實現能夠耐受實際使用之機械強度。相對密度越高越佳。積層造形物之相對密度亦可為96.5%以上、97.0%以上、97.5%以上、98.0%以上、98.5%以上、99.0%以上。

導電率可藉由市售之渦流式導電率計而測定。導電率亦越高越佳。積層造形物之導電率亦可為30%IACS以上、40%IACS以上、50%IACS以上。

(由含鋁銅合金構成之積層造形物)

於原料中使用本實施形態之含鋁銅合金粉末時，積層造形物能夠具備以下構成。

即，積層造形物為由特定之含鋁銅合金構成者。該含鋁銅合金含有0.2質量%以上且1.3質量%以下之Al，其餘部分包含Cu及不可避免雜質。與金屬粉末相同地，其餘部分亦可包含不可避免雜質。該積層造形物其相對於含鋁銅合金理論密度之相對密度為96%以上且100%以下，且導電率為30%IACS以上。該積層造形物於例如Al含量為0.23質量%以上且1.3質量%以下之情形時，有望兼顧基於96.0%以上之相對密度之機械強度及30%IACS以上(較佳為50%IACS以上)之導電率。

[實施例]

以下，使用實施例說明本實施形態，但本實施形態並不限定於該等。

1.金屬粉末之準備

準備具有表1所示之化學成分之金屬粉末E1、E2、E3、E4、X及Y。

該等金屬粉末係藉由特定霧化法而製造。金屬粉末E1、E2、E3及E4相當於實施例。金屬粉末E1、E2、E3及E4中之Cu含量係藉由依據[JIS H 1051：銅及銅合金中之銅定量方法]之銅電解重量法(硝酸、硫酸法)而測定。金屬粉末E1、E2、E3及E4中之Al含量係藉由依據[JIS H 1057：銅及銅合金中之鋁定量方法]之ICP發光分析法而測定。金屬粉末E1、E2、E3及E4中之不可避免雜質中之氧量係藉由[JIS Z 2613：惰性氣體熔化紅外線吸收法]而測定，磷量係藉由[JIS H 1058：分光光度法]而測定。

金屬粉末X係以市售之純銅(所謂之[無氧銅])錠(JIS合金編號：C1020)作為原料。金屬粉末Y係以市售之銅合金(商品名[AMPCO940])錠作為原料。金屬粉末X及Y相當於比較例。

2.雷射積層造形裝置

準備以下規格之雷射積層造形裝置。

雷射：光纖雷射，最大輸出400W

點徑：0.05~0.20mm

掃描速度：~7000mm/s

積層間距：0.02~0.08mm

造形尺寸：250mm×250mm×280mm。

3.積層造形物之製造

使用上述裝置製造圓柱狀之積層造形物(直徑14mm×高度15mm)。

3-1.純銅粉末(金屬粉末X)

依照圖1所示之流程中之造形步驟(S20)，依序反覆進行形成包含金屬粉末之粉末層之第1步驟(S21)、及藉由對粉末層之特定位置照射雷射光而使金屬粉末固化從而形成造形層之第2步驟(S22)。藉此，由以市售純銅錠為原料之純銅粉末(金屬粉末X)而製造No.X-1~40之積層造形物。

將各積層造形物之製造條件、各積層造形物之基於上述方法而測得之相對密度、拉伸強度及導電率之數值示於表2及表3。進而，No.X-41~ 42係另外製造圖8所示之啞鈴狀試片20作為積層造形物，基於上述方法以該試片測定拉伸強度，因此，將其示於表3。

根據表2及表3可知，即便條件固定不變，使用純銅粉末(金屬粉末X)之積層造形物間最終物性之偏差亦非常大。表2中之[無法測定]表示因空隙過多，故無法藉由阿基米德法測得可靠性較高之密度。市售純銅錠之導電率可認為係100%IACS左右。相對於此，使用金屬粉末X之積層造形物其導電率大幅度降低。又，使用金屬粉末X之積層造形物其拉伸強度值相較於市售純銅錠之拉伸強度(約195MPa)亦大幅度降低。基於該等結果，可謂以無氧銅錠為原料之純銅粉末難以製造有實用性之機械零件。

3-2.銅合金粉末(金屬粉末Y)

依照圖1所示之流程中之造形步驟(S20)，依序反覆進行形成包含金屬粉末之粉末層之第1步驟(S21)、及藉由對粉末層之特定位置照射雷射光而使金屬粉末固化從而形成造形層之第2步驟(S22)。藉此，由以市售銅合金(商品名[AMPCO940])錠為原料之銅合金粉末(金屬粉末Y)而製造No.Y-1~7之積層造形物。

將各積層造形物之製造條件、各積層造形物之基於上述方法而測得之相對密度及導電率之數值示於表4。

根據表4可知，相較於使用金屬粉末X之積層造形物，使用銅合金粉末(金屬粉末Y)之積層造形物能夠實現較高之相對密度。然而導電率相較於原材料(45.5%IACS左右)大幅度降低。基於該等結果，可謂與本發明具有不同組成之銅合金粉末亦難以製造有實用性之機械零件。

3-3.含鋁銅合金粉末(金屬粉末E1、E2、E3及E4)

3-3-1. Al=0.23質量%(金屬粉末E1)

依照圖1所示之流程中之造形步驟(S20)，依序反覆進行形成包含金屬粉末之粉末層之第1步驟(S21)、及藉由對粉末層之特定位置照射雷射光而使金屬粉末固化從而形成造形層之第2步驟(S22)。藉此，由含有0.23質量%之鋁之銅合金粉末(金屬粉末E1)而製造No.E1-1~9之積層造形物。

將各積層造形物之製造條件、各積層造形物之基於上述方法而測得之相對密度、拉伸強度及導電率之數值示於表5。進而，No.E1-10~11係另外製造圖8所示之啞鈴狀試片20作為積層造形物，以該試片測定拉伸強度。

根據表5可知，相較於表2及表3之使用純銅粉末(金屬粉末X)之積層造形物，使用含有0.23質量%之鋁之銅合金粉末(金屬粉末E1)的積層造形物能夠抑制最終物性偏差，且能夠實現相對密度超過96%之緻密度。進而，該等積層造形物其拉伸強度亦良好，能夠兼顧超過53%IACS之導電率及機械強度。因此可知含有0.23質量%之鋁之銅合金粉末為能夠兼顧導電率及機械強度之優異之銅合金粉末。

3-3-2. Al=0.58質量%(金屬粉末E2)

依照圖1所示之流程中之造形步驟(S20)，依序反覆進行形成包含金屬粉末之粉末層之第1步驟(S21)、及藉由對粉末層之特定位置照射雷射光而使金屬粉末固化從而形成造形層之第2步驟(S22)。藉此，由含有0.58質量%之鋁之銅合金粉末(金屬粉末E2)而製造No.E2-1~15之積層造形物。

將各積層造形物之製造條件、各積層造形物之基於上述方法而測得之相對密度、拉伸強度及導電率之數值示於表6。進而，No.E2-16~19係另外製造圖8所示之啞鈴狀試片20作為積層造形物，以該試片測定拉伸強度。

根據表6可知，相較於表2及表3之使用純銅粉末(金屬粉末X)之積層造形物，使用含有0.58質量%之鋁之銅合金粉末(金屬粉末E2)的積層造形物能夠抑制最終物性偏差，且能夠實現相對密度超過96%之緻密度。該等積層造形物能夠獲得超過47%IACS、較佳為超過50%IACS之導電率。進而，拉伸強度亦約為219MPa以上，等同於無氧銅錠之拉伸強度或為其以上。因此可知含有0.58質量%之鋁之銅合金粉末亦為能夠兼顧導電率及機械強度之優異之銅合金粉末。

3-3-3. Al=0.81質量%(金屬粉末E3)

依照圖1所示之流程中之造形步驟(S20)，依序反覆進行形成包含金屬粉末之粉末層之第1步驟(S21)、及藉由對粉末層之特定位置照射雷射光而使金屬粉末固化從而形成造形層之第2步驟(S22)。藉此，由含有0.81質量%之鋁之銅合金粉末(金屬粉末E3)而製造No.E3-1~6之積層造形物。

將各積層造形物之製造條件、各積層造形物之基於上述方法而測得之相對密度、拉伸強度及導電率之數值示於表7。進而，No.E3-7~8係另外製造圖8所示之啞鈴狀試片20作為積層造形物，以該試片測定拉伸強度。

根據表7可知，相較於表2及表3之使用純銅粉末(金屬粉末X)之積層造形物，使用含有0.81質量%之鋁之銅合金粉末(金屬粉末E3)的積層造形物能夠抑制最終物性偏差，且能夠實現相對密度超過97%之緻密度。該等積層造形物能夠獲得超過43%IACS、較佳為超過45%IACS之導電率。進而，拉伸強度亦約為226MPa以上，為無氧銅錠之拉伸強度以上。因此可知含有0.81質量%之鋁之銅合金粉末亦為能夠兼顧導電率及機械強度之優異之銅合金粉末。

3-3-4. Al=1.3質量%(金屬粉末E4)

依照圖1所示之流程中之造形步驟(S20)，依序反覆進行形成包含金屬粉末之粉末層之第1步驟(S21)、及藉由對粉末層之特定位置照射雷射光而使金屬粉末固化從而形成造形層之第2步驟(S22)。藉此，由含有1.3質量%之鋁之銅合金粉末(金屬粉末E4)而製造No.E4-1~6之積層造形物。

將各積層造形物之製造條件、各積層造形物之基於上述方法而測得之相對密度、拉伸強度及導電率之數值示於表8。進而，No.E4-7~8係另外製造圖8所示之啞鈴狀試片20作為積層造形物，以該試片測定拉伸強度。

根據表8可知，相較於表2及表3之使用純銅粉末(金屬粉末X)之積層造形物，使用含有1.3質量%之鋁之銅合金粉末(金屬粉末E4)的積層造形物能夠抑制最終物性偏差，且能夠實現相對密度超過97%之緻密度。該等積層造形物能夠獲得超過34%IACS、較佳為超過35%IACS之導電率。進而，拉伸強度亦約為241MPa以上，為無氧銅錠之拉伸強度以上。因此可知含有1.3質量%之鋁之銅合金粉末亦為能夠兼顧導電率及機械強度之優異之銅合金粉末。

再者，含有未達0.2質量%之鋁之銅合金粉末其性質接近純銅粉末。因此，使用其製作之積層造形物多處有空隙，顯示出密度及拉伸強度相較於純銅錠均大幅度降低之機械強度，且導電率相較於純銅錠亦大幅度降低。又，含有超過1.3質量%之鋁之銅合金粉末之情形時會產生無法確保導電率30%IACS以上之擔憂。因此，若嘗試使用含有0.2質量%以上且1.3質量%以下之鋁，其餘部分包含銅及不可避免雜質之銅合金粉末(金屬粉末)製作積層造形物，可獲得能夠兼顧導電率及機械強度之最佳之積層造形物。

應理解此次揭示之實施形態及實施例於所有方面僅為例示而非限制性條件。本發明之範圍並非由上述說明示出，而由申請專利範圍示出，包括等同於申請專利範圍之含義及所有於申請專利範圍內之變更。

Claims

一種金屬粉末，其為積層造形用金屬粉末，含有0.23質量%以上且0.81質量%以下之鋁，其餘部分包含銅及不可避免雜質。
一種含有0.2質量%以上1.3質量%以下之鋁且其餘部分包含銅及不可避免雜質之金屬粉末之用於製造積層造形物之用途。
一種積層造形物之製造方法，其包括：第1步驟，其係形成包含如請求項1之金屬粉末之粉末層；及第2步驟，其係藉由使上述粉末層中特定位置之上述金屬粉末固化而形成造形層；藉由依序反覆進行上述第1步驟與上述第2步驟而積層上述造形層，藉而製造積層造形物。
一種積層造形物之製造方法，其包括：第1步驟，其係形成包含金屬粉末之粉末層，該金屬粉末含有0.2質量%以上1.3質量%以下之鋁且其餘部分包含銅及不可避免雜質；及第2步驟，其係藉由使上述粉末層中特定位置之上述金屬粉末固化而形成造形層；藉由依序反覆進行上述第1步驟與上述第2步驟而積層上述造形層，藉而製造積層造形物。
如請求項3或4之積層造形物之製造方法，其進而包括對上述積層造形物進行熱處理之熱處理步驟。
一種積層造形物，其係由銅合金構成者，上述銅合金含有0.2質量%以上且1.3質量%以下之鋁，其餘部分包含銅及不可避免雜質，相對於上述銅合金理論密度之相對密度為96%以上且100%以下，導電率為30%IACS以上。
如請求項6之積層造形物，其中上述導電率為50%IACS以上。