粉末层叠造形中使用的粉末材料和使用其的粉末层叠造形法制造技术

[课题]提供流动性良好的用于粉末层叠造形的粉末材料。[解决手段]本发明专利技术的粉末材料为用于粉末层叠造形的粉末材料，该粉末材料由具有二次颗粒的形态的颗粒构成，所述二次颗粒是一次颗粒隔着间隙以三维方式结合而成的。另外，构成粉末材料的二次颗粒的平均粒径优选为1μm以上且100μm以下。另外，构成粉末材料的二次颗粒优选为造粒颗粒。另外，本发明专利技术的粉末层叠造形方法使用前述粉末材料来进行。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及粉末层叠造形中使用的粉末材料和使用其的粉末层叠造形法。本申请要求基于2014年6月20日申请的日本专利申请2014-127767号的优先权，该申请的全部内容作为参照引入至本说明书中。
技术介绍
粉末层叠造形法为如下方法：使用粉末材料作为造形原料，将该粉末材料制成与应造形的造形物的规定截面相对应的形状的薄层并进行接合或烧结，依次进行层叠，从而造形为目标三维形状。该方法由于无需成形模，因此，有可以迅速且简易地得到作为形状模型等的三维造形物这样的优点。该粉末层叠造形法中，对由粉末材料形成薄层的方法大致分类，有二种方式。其之一为如下的光束照射方式：使粉末材料以薄层状堆积，然后将作为热源的光束(指向性能量光束、例如激光)等以目标截面形状照射，使粉末颗粒烧结从而形成烧结层(例如参照专利文献1)。光束照射方式根据作为热源的光束的种类，包括选择性激光熔融法、电子束熔融法等。而且，另一个为如下的喷墨方式：使粉末材料以薄层状堆积后，通过喷墨，以目标截面形状对该堆积层喷射粘结剂(粘合剂)，使粉末颗粒接合从而形成接合层(例如参照专利文献2)。作为在这些喷墨方式与光束照射方式中共通的工序，有使原料粉末以薄层状堆积的工序。即如下的工序：将粉末材料接合或烧结前，向特定的区域(例如层叠区域)供给粉末材料，将所供给的粉末材料的薄层用辊、刮刀形部位进行平坦化。该工序中，粉末材料的流动性差时，难以均匀且平坦地形成粉末材料的薄层。光束照射方式中的激光粉体堆积法中，包括对激光的照射区域喷射供给粉末材料的工序。该工序中，粉末材料的流动性差时，无法准确地控制堆积的厚度等。如此，粉末材料的流动性不充分时，可能产生对所制造的三维造形物的品质例如所制造的三维造形物的表面精度、表面品质造成影响的问题。因此，这些粉末层叠造形法中，使用流动性良好且均质的粉末材料，根据想要制作的三维造形物而采用适当的薄层的形成方法。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利申请公开2003-245981号公报专利文献2：日本专利申请公开1994年第218712号公报专利文献3：日本专利申请公开2001-152204号公报专利文献4：日本专利申请公开2004-277877号公报专利文献5：日本专利申请公开2006-321711号公报专利文献6：日本专利申请公开2008-050671号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题然而，现有的粉末层叠造形法中，由于上述利用热源的熔接、利用粘结剂的接合性良好，因此一直使用由树脂材料形成的粉末材料。树脂材料由于轻量且容易获得球形的粉末，因此容易制备流动性较良好的均质的粉末材料。例如，专利文献5中公开了：一种粉末材料，其为粉末烧结层叠造形法中使用的微小球体，其中，由热塑性树脂形成的平均粒径为1至100μm的微小球体的表面的一部分或全部被防聚集颗粒所覆盖。然而，近年来，想要利用粉末层叠造形法来直接制作更实用的试制品、产品的期望提高。因此，制作置于高温环境或要求高强度的造形物时，除了树脂材料之外，要求提供由金属材料、陶瓷材料形成的粉末层叠造形用粉末材料。因此，例如，专利文献3中提出了包含铁系粉末(铬钼钢、合金工具钢)与选自由镍、镍系合金、铜和铜系合金组成的组中的1种以上的非铁系粉末的金属光造形用金属粉末。另外，专利文献4中提出了包含铁系粉末(铬钼钢)、镍或/和镍系合金的粉末、铜或/和铜系合金的粉末、以及石墨粉末的金属光造形用的混合粉末。这些技术试图通过改良粉末材料的组成来解决三维造形物的强度、韧性和加工性、以及粉末材料熔融时的湿润性、其流动性等课题。另外，从均匀性这样的观点出发，专利文献6中公开了一种金属光造形用金属粉末，其是以镍粉末、铜粉末和石墨碳粉末为组成粉末，通过机械合金化法将该组成粉末合金化而得到的。然而，该金属光造形用金属粉末中，虽然通过进行合金化而使粉末颗粒的粒径和比重较为均匀化，但是流动性不充分，需要进一步改良。特别是在要求表面精度和表面品质的用途中，对于现有技术的粉末材料而言难以满足该期望。本专利技术是鉴于上述方面而作出的，其目的在于，提供粉末层叠造形中使用的流动性良好的粉末材料。另外，本专利技术的其他目的在于，提供使用该粉末材料的三维造形物的形成方法。用于解决问题的方案为了解决上述课题，此处公开的技术提供一种粉末材料。上述粉末材料的特征在于，其用于粉末层叠造形，由具有二次颗粒的形态的颗粒构成，所述二次颗粒是一次颗粒隔着间隙以三维方式结合而成的。专利技术的效果根据本专利技术，可以提供粉末层叠造形中使用的流动性优异的粉末材料。附图说明图1为一个实施方式的用于粉末层叠造形的装置的简图。图2为示例一个实施方式的构成粉末材料的二次颗粒的扫描型电子显微镜(SEM)图像的图。具体实施方式＜定义＞首先，作为前提，本说明书中的以下术语定义如下。本说明书中，“粉末材料”是指，粉末层叠造形中使用的粉末状的材料。粉末材料典型的是后述的二次颗粒集合而构成的，当然也允许后述的一次颗粒的混入。本说明书中，“一次颗粒”是指，构成上述粉末材料的形态的构成要素中，从外观上能够以粒状物的形式识别的最小单元。特别是指，构成后述的二次颗粒的一个颗粒(一个粒状物)。本说明书中，“二次颗粒”是指，上述一次颗粒以三维方式结合而成为一体且以一个颗粒的方式行动的颗粒状物(呈颗粒形态的物体)。需要说明的是，此处所述的“结合”是指，2个以上的一次颗粒直接地或间接地结成一体，例如包括：基于化学反应的一次颗粒彼此的结合；一次颗粒彼此通过单纯吸附而互相吸引的结合；利用使粘接材料等进入至一次颗粒表面的凹凸的锚固效果的结合；利用通过静电的吸引效果的一次颗粒彼此的结合；一次颗粒的表面熔融而一体化的结合等。本说明书中，“原料颗粒”是指，构成用于形成粉末材料的原料粉末的颗粒。通过利用适当的方法使原料颗粒以三维方式结合，从而可以制造二次颗粒。另外，将构成如此制造的二次颗粒的颗粒称为一次颗粒。该一次颗粒可以为与原料颗粒基本相同的形态，或者也可以为2个以上的原料颗粒发生反应等而以形态上无法区分的程度进行一体化等从而与原料颗粒不同的形态。另外，一次颗粒可以与原料颗粒为同一组成，或者也可以2种以上的原料颗粒发生反应等而成为与原料颗粒不同的组成。本说明书中，粉末层叠造形中的“平坦化工序”是指如下工序：将粉末材料供给至任意粉末层叠造形装置的层叠区域，使其以一定的厚度均匀且薄地堆积。一般来说，粉末层叠造形以如下那样的工序进行。工序(1)：向粉末层叠造形装置的层叠区域供给粉末材料工序(2)：将该供给的粉末材料以在层叠区域均匀且薄地堆积的方式利用刮擦器(wiper)等进行平坦化而形成薄层工序(3)：对形成的粉末材料的薄层施加将粉末材料接合并烧结等的手段，使粉末材料固化工序(4)：向固化了的粉末材料上供给新的粉末材料(上述工序(1))以后重复工序(2)～(4)，由此进行层叠，得到目标三维造形物。即，此处所述的“平坦化工序”主要是指，上述工序(2)中使粉末材料均匀且薄地堆积在层叠区域整体而得到薄层的工序。需要说明的是，上述“固化”包括：使构成粉末材料的二次颗粒彼此通过熔融·凝固而直接结合、或者借助粘结剂而间接结合，从而将形状固定化为规定的截面形状。＜粉末材料的平均粒径的测定方法＞本说明书中，粉末材料(典型地为二次颗粒)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种粉末材料，其用于粉末层叠造形，所述粉末材料由具有二次颗粒的形态的颗粒构成，所述二次颗粒是一次颗粒隔着间隙以三维方式结合而成的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.20 JP 2014-1277671.一种粉末材料，其用于粉末层叠造形，所述粉末材料由具有二次颗粒的形态的颗粒构成，所述二次颗粒是一次颗粒隔着间隙以三维方式结合而成的。2.根据权利要求1所述的粉末材料，其中，所述二次颗粒的平均粒径为1μm以上且100μm以下。3.根据权利要求1～3中任一项或2所述的粉末材料，其中，所述二次颗粒为将所述一次颗粒造粒为球形而成的造粒颗粒。4.根据权利要求1～3中任一项所述的粉末材料，其中，所述二次颗粒为将所述一次颗粒造粒为球形并烧结而成的造粒烧结颗粒。5.根据权利要求1～4中任一项所述的粉末材料，其中，所述一次颗粒的平均粒径为1nm以上且10μm以下。6.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊部博之，
申请(专利权)人：福吉米株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP