用于产生粉末的方法和装置以及用于制造成形物体的方法制造方法及图纸

公开了用于产生粉末的方法和装置以及用于制造成形物体的方法。该用于产生粉末的方法包括形成原料粉末的层，以及执行以下操作中的一个：在包含氮的气氛中氮化所述层的原料粉末的操作或者在包含碳的气氛中碳化所述层的原料粉末的操作。

Method and device for producing powder and method for producing shaped object

Methods and apparatus for producing powders and methods for making shaped objects are disclosed. The method for producing powder includes forming powder layer, and perform the following operations in an atmosphere containing nitrogen in the nitriding powder layer operation or raw material powder containing carbon carbonization in the atmosphere of the layer operation.

【技术实现步骤摘要】
用于产生粉末的方法和装置以及用于制造成形物体的方法
本公开涉及通过使原料粉末氮化或碳化而产生粉末的方法和装置。
技术介绍
正在开发通过粉末床熔融制造成形物体的技术。在粉末床熔融法中，由原料粉末形成的薄层的一部分通过用能量束照射而固化，并且这些层被沉积以形成成形物体。日本专利特开No.2005-67998公开了用于提高通过粉末床熔融产生的成形物体的硬度的方法。在该方法中，其中分散有陶瓷粉末的光可固化树脂被形成为三维形状，并且在高温气氛中烧结该形状。遗憾的是，该方法使用将在该处理中通过燃烧移除的树脂粘合剂。因此，所得成形物体的密度降低至约85％，因此，成形物体不能具有所需的硬度。日本专利特开No.2011-506761公开了用于产生三维物体的技术，其中金属粉末被氮化以提高硬度。在该技术中，在将氮气馈送到减压室中的同时，通过使用电子束的粉末床熔融而在室中使原料粉末的薄层固化。在日本专利特开No.2011-506761的粉末床熔融中，当用电子束照射时，该层被瞬时氮化。因此，不能充分地提高所得成形物体中的氮含量。因此，该技术不能产生如氮化陶瓷那样硬的成形物体。
技术实现思路
因此，本公开提供了用于产生粉末的方法，包括：形成原料粉末的层；以及执行以下操作中的一个：在包含氮的气氛中氮化所述层的原料粉末的操作或在包含碳的气氛中碳化所述层的原料粉末的操作。本公开还提供了用于制造成形物体的方法，包括：形成原料粉末的层；执行以下操作中的一个：在包含氮的气氛中氮化所述层的原料粉末的操作和在包含碳的气氛中碳化所述层的原料粉末的操作；以及通过用能量束照射经受所述操作中的所述一个的所述层来固化所述层。还提供了用于产生粉末的装置。该装置包括室、能够在所述室中形成原料粉末的层的形成设备、能够将包含氮和碳中的一种的材料馈送到所述室的馈送设备以及能够向层施加电压的电源设备。根据本公开，可以产生包含增加含量的氮或碳的粉末，并且该粉末的使用增加了通过例如粉末床熔融产生的成形物体的硬度。本公开的另外特征根据参考附图对示例性实施例的以下描述将变得清楚。附图说明图1是根据本公开的一个或多个实施例的成形物体制造装置的例示性表示。图2是根据本公开的一个或多个实施例的成形容器的例示性表示。图3是根据本公开的一个或多个实施例的用于制造成形物体的处理的流程图。图4A至图4F是根据本公开的一个或多个实施例的成形物体制造装置中的沉积的例示性表示。图5是根据本公开的一个或多个实施例的等离子体氮化/等离子体碳化的流程图。图6是根据本公开的一个或多个实施例的激光束加热形成的流程图。图7是根据本公开的一个或多个实施例的成形物体制造装置的例示性表示。具体实施方式现在将参照附图描述本公开的示例性实施例。第一实施例在第一实施例中，用等离子体氮化原料粉末层，并且通过用激光束加热来立即熔化氮化粉末的薄层，然后使之固化。这样的层的堆叠限定成形物体301。成形物体制造装置图1是第一实施例中使用的成形物体制造装置的例示性表示。图2是成形容器的例示性表示。如图1所示，成形物体制造装置100是所谓的粉末床熔融型的3D打印机。室101由不锈钢制成并且可以被密封。真空计208被连接到室101。作为一种测量设备的真空计208测量室101中的压强。作为一种减压设备的抽空机构103可以减小室101中的压强。抽空机构103抽空室101以主要减少氧。抽空机构103包括干式泵和串联连接到干式泵的涡轮分子泵，并且可以将室101抽空到例如1×10-4Pa的真空。抽空机构103设置有能够调节与室101的接合处的开口尺寸的开口调节阀。控制器200可以在从气体馈送机构102向室101馈送气体的同时通过根据真空计208的输出控制开口调节阀来将室101的内部控制为期望的气氛和真空水平。作为一种馈送器的气体馈送机构102将包含氮和氢的氮-氢混合气体馈送到室101中。气体馈送机构102可以将具有所需比例的氮气和氢气馈送到室101中。两个气体馈送机构可以分别馈送氮气和氢气。转向图2，作为一种粉末容器的成形容器107包括成形部109，并且沉积基板112可垂直移动地设置在成形部109内。降低机构111可以按照根据粉末层的厚度的间距逐步降低沉积基板112。在成形部109中，各自通过氮化由层104转换的氮化层104'构成堆叠。作为一种加热器的电阻器加热器137嵌入在成形部109的壁中，使得层104可以被加热。另外，沉积基板112在其表面上设置有温度传感器209。控制器200根据温度传感器209的输出控制用于给电阻器加热器137通电的电流的通/断，从而加热层104，以便将该层保持在恒定温度。作为一种形成设备的层形成机构105在设置在室101中的成形容器107中形成原料粉末的层104。由于由层形成机构105形成的原料粉末层的厚度小至5μm至200μm，故在本公开中层104被称为薄层。薄层形成机构105包括移动部分133，该移动部分133在引导件132的引导下沿着成形容器107的顶部平面在由箭头R105所指示的方向上移动，从而在成形部109中形成薄层104。原料粉末135存储在原料部130中，并且通过致动提升机构114以升高底板134而提升至高于成形容器107的顶部平面的位置。薄层形成机构105通过在使金属辊131相对于成形容器107的顶部平面在反方向上旋转的同时使成形容器107的顶部平面处的原料粉末平整，而在成形部109的顶部平面处将原料粉末135的高致密薄层104形成为均匀的厚度。薄层形成机构105进一步在氮化薄层104'上形成原料粉末的另一薄层104，该氮化薄层104'由在成形部109中先前形成的薄层104转换而来。在成形部109中这样形成的薄层104和氮化薄层104'的堆叠与室101电分离。成形容器如图1所示，成形容器107与室101电隔离。成形容器107和沉积基板112由绝缘材料制成，以避免在其表面生成等离子体。因此，成形容器107的将与薄层104接触的表面由绝缘材料制成。通过电极108(电源设备)从电源113向原料粉末的薄层104施加电压。电极108被由绝缘材料制成的盖108a覆盖，以避免在其表面生成等离子体。在第一实施例中，通过使用绝缘成形容器107和电极108将交流电压施加到原料粉末的薄层104。该结构对于薄层104的等离子体氮化是有效的。通常，因为粉末的表面被钝化膜覆盖，所以即使是金属粉末，原料粉末的导电性也较差。因此，传统上认为诸如线圈或扁平电极之类的构件必须靠近原料粉末设置以用于等离子体生成。然而，在成形物体制造装置100中，由于必须确保用于激光束照射的光路，因此难以将诸如扁平电极之类的构件设置在薄层104的正上方。此外，如果诸如扁平电极之类的构件被设置在薄层104的正上方，为了避免干扰在水平方向上移动的薄层形成机构105，则每当形成薄层104时，该构件必须物理地缩回。由于对于制造一个成形物体301薄层的形成被重复几百至几千次，因此物理地缩回该构件是低效的。因此，在第一实施例中，在保持薄层104的成形容器107与室101电隔离的状态下，交流电压被施加到与薄层104接触的电极108。该配置使得能够在不使用扁平电极等的情况下在薄层104的整个表面上均匀地生成包含氮的等离子体，使得原料粉末能够被均匀且快速地氮化。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于产生粉末的方法，其特征在于，包括：形成原料粉末的层；以及执行以下操作中的一个：在包含氮的气氛中氮化所述层的原料粉末的操作，以及在包含碳的气氛中碳化所述层的原料粉末的操作。

【技术特征摘要】
2015.12.10 JP 2015-241006;2015.12.10 JP 2015-241001.一种用于产生粉末的方法，其特征在于，包括：形成原料粉末的层；以及执行以下操作中的一个：在包含氮的气氛中氮化所述层的原料粉末的操作，以及在包含碳的气氛中碳化所述层的原料粉末的操作。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述操作中的一个是在所述层的原料粉末的表面上的覆膜被移除之时或之后执行的。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述覆膜是氧化膜并且通过在包含氢的气氛中的还原反应而被移除。4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述覆膜是在包含氢和惰性元素中的至少一种的气氛中通过向所述层施加电压以生成等离子体而被移除的。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述层是在能够减压的室中形成的，并且所述操作中的一个是在所述室中产生的具有比大气压低的压强的气氛中执行的。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述室中的气氛具有在1Pa至小于20kPa范围内的压强。7.根据权利要求5所述的方法，还包括通过将所述室抽空至第一压强并随后将包含氮和碳中的一种的物质馈送至所述室来产生所述室中的气氛，其中所述气氛具有比第一压强大且比大气压小的第二压强。8.根据权利要求5所述的方法，其中，所述层在设置在所述室中并与所述室电隔离的粉末容器中形成，并且然后经受所述操作中的一个。9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述层通过形成和操作所述操作中的一个的步骤而被形成在原料的层上，所述原料的层形成在所述粉末容器的底部上。10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述操作中的一个是在利用加热器、能量束和惰性气体等离子体中的至少一种来加热所述层的状态下执行的。11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述原料粉末包括通过水雾化产生的金属颗粒。12.一种用于制造成形物体的方法，其特征在于，所述方法包括：形成原料粉末的层；执行以下操作中的一个：在包含氮的气氛中氮化所述层的原料粉末的操作，以及在包含碳的气氛中碳化所述层的原料粉末的操作；以及通过用能量束照射经受所述操作中的一个的所述层来固化所述层。13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述操作中的一个是在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒲池康，木谷耕治，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP