一种金属粉，其特征在于，在铜或铜合金粉的表面上形成有包含Gd、Ho、Lu、Mo、Nb、Os、Re、Ru、Tb、Tc、Th、Tm、U、V、W、Y、Zr、Cr、Rh、Hf、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm中的任意一种以上的覆膜，所述覆膜的膜厚为5nm以上且500nm以下。本发明专利技术的课题在于提供一种金属粉以及使用该金属粉制作的成型物，该金属粉为用于基于激光方式的金属增材制造的金属粉，所述金属粉能够保持铜或铜合金的高导电性，并且能够有效地利用激光进行熔融。
Metal powder for manufacturing metal additives and mouldings made from the metal powder
A metal powder is characterized in that on the surface of copper or copper alloy powder, a film covering more than one of Gd, Ho, Lu, Mo, Nb, Os, Re, Ru, Tb, Tc, Th, Tm, U, V, W, Y, Zr, Cr, Rh, Hf, La, Ce, Pr, Nd, Pm and Sm is formed, and the film thickness is more than 5 nm and less than 500 nm. The subject of the present invention is to provide a metal powder and a forming product made of the metal powder, which is a metal powder for laser-based metal additives. The metal powder can maintain high conductivity of copper or copper alloy and can effectively melt by laser.
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】金属增材制造用金属粉以及使用该金属粉制作的成型物
本专利技术涉及适合于金属增材制造的金属粉以及使用该金属粉制作的成型物。
技术介绍
近年来，在进行利用金属3D打印技术制作形状复杂、被认为成型困难的立体结构的金属部件的尝试。3D打印也称为增材制造法(AM)，为如下方法：在板上薄薄地铺上金属粉而形成金属粉末层，利用电子束或激光扫描该金属粉末层而使其熔融、凝固，再在其上薄薄地铺上新的粉末，同样地利用激光使规定的部分熔融、凝固，反复进行该工序，由此制作复杂形状的金属成型物。作为用于金属增材制造的金属粉，专利文献1中公开了实施了表面处理的金属粉。该技术中，在铜粉等金属粉的表面上使用硅烷偶联剂等形成有机覆膜，由此能够在堆积的状态下直接对金属粉照射电子束(EB)而不会因预加热而部分烧结。作为在EB方式中使用的粉末，实施如上所述的表面处理而在金属粉的表面上形成覆膜对于提高粉体的特性是有效的。现有技术文献专利文献1：日本特开2017-25392号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题另一方面，在激光方式的情况下，使用激光作为热源，另外，由于不需要像EB方式那样的预加热，因而金属粉所要求的特性不同于使用电子束的EB方式。在激光方式的金属增材制造中，也考虑对金属粉实施表面处理从而改善特性，但是需要考虑与EB不同的激光特有的问题。因此，本专利技术的课题在于提供一种金属粉以及使用该金属粉制作的成型物，该金属粉为用于基于激光方式的金属增材制造的金属粉，所述金属粉能够保持铜或铜合金的高导电性，并且能够有效地利用激光进行熔融。用于解决问题的手段为了解决上述问题，本专利技术人进行了深入研究，结果发现通过利用激光的吸收率高并且不固溶于铜或难以固溶于铜的金属材料在铜或铜合金粉的表面上形成覆膜，能够解决上述问题，即，能够保持铜或铜合金的高导电性，并且能够有效地利用激光进行熔融。本申请基于该发现提供以下专利技术。1)一种金属粉，其特征在于，在铜或铜合金粉的表面上形成有包含Gd、Ho、Lu、Mo、Nb、Os、Re、Ru、Tb、Tc、Th、Tm、U、V、W、Y、Zr、Cr、Rh、Hf、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm中的任意一种以上的覆膜，所述覆膜的膜厚为5nm以上且500nm以下。2)如所述1)所述的金属粉，其特征在于，铜或铜合金粉的粒径d50为20μm以上且100μm以下。3)如所述1)或2)所述的金属粉，其特征在于，铜或铜合金粉的氧浓度为1000重量ppm以下。4)一种金属层叠成型物，其为使用上述1)～3)中任一项所述的金属粉得到的金属成型物，其特征在于，所述成型物的电导率为90％IACS以上。5)如上述4)所述的金属层叠成型物，其特征在于，所述成型物的相对密度为97％以上。专利技术效果在铜或铜合金的表面上形成的覆膜(金属材料)几乎不固溶于铜或铜合金内，因此能够保持铜或铜合金的高导电性，并且由于金属增材制造中所使用的激光的吸收率高，因此能够有效地利用激光进行熔融，能够提高作业效率。此外，由于在铜或铜合金的表面上形成的覆膜的组成的热导率比铜小，因此能够更有效地利用激光的热量。另外，作为附带的效果，由于构成覆膜的上述金属材料的熔点比铜或铜合金高，因此不易发生由激光的热量引起的变质，即使在无助于成型、进行回收、再利用的情况下，也能够保持粉末的性状。具体实施方式铜具有高导电性(电导率：95％IACS)，但是构成覆膜的金属材料固溶于铜或铜合金中时，产生无法保持其优良的导电性的问题。因此，作为用于覆膜的金属材料，选择不固溶于铜或铜合金、或者难以固溶于铜或铜合金的材料。在此，铜中的固溶量是金属元素的固有性质，可以从通常称为相图的、表示两种元素的相对于温度的相关系的图中抽取材料。本专利技术使用在相图中参照铜侧的固溶量在液相以下的温度下的最大固溶量为0.2原子％以下的金属材料。作为铜中的固溶量为0.2原子％以下的金属材料，优选使用Gd、Ho、Lu、Mo、Nb、Os、Re、Ru、Tb、Tc、Th、Tm、U、V、W、Y、Zr、Cr、Rh、Hf、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm中的任意一种以上。另外，该金属材料对于通常用于激光方式的金属增材制造的Nd：YAG激光(波长：1064nm)显示出高吸收率。具体而言，铜单独的吸收率为约13％，与此相对，在利用这些金属材料形成覆膜的情况下，即使在低吸收率的情况下也显示出20％以上的吸收率，在高吸收率的情况下显示出30％以上的吸收率，在更高吸收率的情况下显示出40％以上的吸收率。通过利用这样的金属材料覆盖铜或铜合金的表面，能够保持铜的高电导率，并且能够有效地利用激光进行熔融。用于金属增材制造的铜或铜合金粉通常使用数微米至数百微米的铜或铜合金粉。对于这样的铜或铜合金粉而言，上述覆膜的膜厚优选为5nm以上且500nm以下。覆膜的膜厚小于5nm时，有时无法充分获得作为表面覆膜的上述效果。另一方面，在膜厚为500nm的情况下，在进行了表面处理的铜或铜合金粉中，表面覆膜的比例为约10重量％，如果是该程度，则能够保持低的铜中的固溶量，在成型物中保持铜的高导电性。在铜粉上形成的表面覆膜的膜厚可以利用AES(俄歇电子能谱法)通过深度方向的分析进行测定。(AES分析)分析装置：AES(日本电子株式会社制造、型号：JAMP-7800F)极限真空度：2.0×10-8Pa试样倾斜角：30度灯丝电流：2.22A探针电压：10kV探针电流：2.8×10-8A探针直径：约500nm溅射速率：1.9nm/分钟(以SiO2换算)作为铜或铜合金粉，优选使用平均粒径d50为20μm以上且100μm以下的铜或铜合金粉。通过将平均粒径d50设定为20μm以上，在成型时粉末不易飞舞，粉末的处理变得容易。另外，通过将平均粒径d50设定为100μm以下，容易制造高精细的层叠成型物。需要说明的是，平均粒径d50是指在图像分析测定得到的粒度分布中累计值50％处的粒径。铜或铜合金粉中的氧浓度优选为1000重量ppm以下。更优选为500重量ppm以下。进一步优选为250重量ppm以下。这是因为，如果在铜或铜合金粉的内部氧含量少，则可以避免在内含氧的状态下得到成型物，可以减小对成型物的导电性带来不良影响的可能性。氧浓度可以利用LECO公司制造的TCH600通过惰性气体熔解法进行测定。在本专利技术中，使用铜或铜合金作为金属增材制造用金属粉的基底金属，作为铜合金，优选使用含有12原子％以下的Cr、Bi、W、Y、Zr、Nd中的任意一种以上作为合金成分的铜合金。另外，这些金属的铜中的固溶量小于0.2原子％，如上所述，是不损害铜的导电性的成分。另外，通过添加这些元素，激光的吸收率变高，可以更有效地利用激光进行熔融。对本专利技术的铜或铜合金粉的表面处理方法进行说明。首先，准备所需量的铜或铜合金粉。粉末优选使用平均粒径d50为20μm～100μm的粉末。对于粒径而言，可以通过进行筛分而得到目标粒度。另外，铜或铜合金粉可以使用雾化法制作，另外，通过调节制作雾化粉时气氛的氧浓度，可以将铜或铜合金粉所含的氧浓度调节为1000重量ppm以下。接着，对铜或铜合金粉进行表面处理。表面处理可以使用镀敷法或滚筒式溅射法来实施。镀敷法中，将铜或铜合金粉浸渍在镀液中，在铜或铜合金粉的表面上形成金属镀层。此时，可以根据形成覆膜的金属种类本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种金属粉，其特征在于，在铜或铜合金粉的表面上形成有包含Gd、Ho、Lu、Mo、Nb、Os、Re、Ru、Tb、Tc、Th、Tm、U、V、W、Y、Zr、Cr、Rh、Hf、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm中的任意一种以上的覆膜，所述覆膜的膜厚为5nm以上且500nm以下。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.09.29 JP 2017-1902181.一种金属粉，其特征在于，在铜或铜合金粉的表面上形成有包含Gd、Ho、Lu、Mo、Nb、Os、Re、Ru、Tb、Tc、Th、Tm、U、V、W、Y、Zr、Cr、Rh、Hf、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm中的任意一种以上的覆膜，所述覆膜的膜厚为5nm以上且500nm以下。2.如权利要求1所...
【专利技术属性】
技术研发人员：涩谷义孝，佐藤贤次，
申请(专利权)人：捷客斯金属株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP
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