陶瓷制造用粉体、陶瓷制造物及其制造方法技术

提供用于激光制造的粉体及其使用方法，该用于激光制造的粉体可稳定地制造并且可由其可获得确保制造精度的三维制造物。陶瓷制造用粉体和其中使用了该粉体的粉体使用方法，该粉体用于通过在使用激光的照射部中重复地依次烧结或熔融并凝固粉体而获得制造物，其中该粉体包括多种组合物，所述多种组合物中至少一种组合物是与其它组合物相比相对强地吸收激光的吸收体，并且该吸收体的至少一部分通过用激光照射而改变为相对弱地吸收激光的不同组合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】陶瓷制造用粉体、陶瓷制造物及其制造方法[
]本专利技术涉及在通过激光照射来形成陶瓷制造物时使用的粉体和使用该粉体的制造方法。[
技术介绍
]近些年，增材制造技术已广泛传播，并且特别在金属领域中，在粉体床熔融方法中已实现了致密且多样的制造物。致密性归因于有效熔融且作为凝固组织群得到的制造物。在这样的状况下，还讨论了开发用于陶瓷制造的增材制造技术的可能性，并且报道了许多努力。为了采用与金属相同的方式熔融陶瓷，有必要注入相称的能量，但是与金属不同，状况是在粉体中发生光扩散，不可得到均匀的熔融，并且难以获得制造精度。因此，不熔融而简单地烧结陶瓷，并且因此追求确保制造精度来形成制造物，但是缺少致密性。在这样的状况下，例如NPL1提出了使用了Al2O3-ZrO2共晶系的方法，由此熔点降低，并且当共晶系熔融和凝固时，形成共晶系特有的细微结构，并且也实现了高的机械强度。然而，尽管事实是成功地满足了制造物的致密性改进，但是在制造物的表面上产生许多突起，状况是未能得到足够的制造精度。[引用列表][非专利文献]NPL1:PhysicsProcedia5(2010)587至594[
技术实现思路
][技术问题]激光的波长是Nd:YAG(大约1μm)，并且即使当共晶系中沸点降低时，Al2O3和ZrO2都没有明显地吸收光，需要相称的能量以便熔融和凝固材料体系。在这样的体系中，粉体中发生光散射，并且存在的问题是期望的制造部分不均匀地熔融，在期望的制造部分周围广泛产生不均匀的烧结区域等。<br>此外，存在如下情况：通过吸收激光再次加工在激光扫描过程中已经加工的位置例如附近区域或层叠方向上的位置，存在不利地影响制造精度的问题。因此，为了改进制造精度，需要能够抑制粉体中的光扩散、吸收激光波长并且具有在制造位置降低或消失的吸收效果从而防止激光的再吸收及其影响的材料。[问题解决方案]本专利技术的陶瓷制造用粉体是用于通过在使用激光的照射部中重复地依次烧结或熔融并凝固粉体而获得制造物的陶瓷制造用粉体，其中该粉体包括多种组合物，所述多种组合物中的至少一种组合物是与其它组合物相比相对强地吸收激光的吸收体，并且该吸收体的至少一部分通过用激光照射而改变为相对弱地吸收激光的不同组合物。另外，用于通过在使用激光的照射部中重复地依次烧结或熔融并凝固粉体而获得制造物的陶瓷制造物的制造中，具有(i)在激光照射部中配置陶瓷制造用粉体的步骤，(ii)基于三维制造数据通过使用激光照射陶瓷制造用粉体来烧结或熔融并然后凝固该陶瓷制造用粉体的步骤，和(iii)通过重复步骤(i)和(ii)制造制造物的步骤。[专利技术有益效果]当使用本专利技术的陶瓷制造用粉体时，吸收体的一部分通过用激光照射而改变为相对弱地吸收激光的不同组合物，由此在随后的制造过程中激光照射不容易影响烧结或熔融区域。另外，吸收体与形成粉体的其它组合物相比相对强地吸收激光并因此也能够降低光扩散。结果是，能够实现具有高制造精度的陶瓷制造物的制造。[附图说明]图1是说明可应用本专利技术粉体的制造机的实例的示图。图2是说明可应用本专利技术粉体的制造机的另一实例的示图。图3是说明本专利技术的含有吸收体的粉体和不含有该吸收体的参照粉体的温度上升过程的概念图。图4是说明在激光照射区域和未照射区域之间边界部轮廓的偏差宽度(deflectionwidth)测量结果的示图。图5A是说明用激光照射本专利技术实施例8至25的粉体的过程的示图。图5B是说明用激光照射本专利技术实施例8至25的粉体的过程的示图。图6A是说明其中使用了本专利技术实施例8至25的粉体的制造物的示图。图6B是说明其中使用了本专利技术实施例8至25的粉体的制造物的示图。[具体实施方案]下文中，将参考附图描述本专利技术的实施方案。首先，将描述本专利技术中的粉体、组合物和吸收体。粉体是可被识别为独立微粒的颗粒的聚集体。另外，该粉体由多种组合物形成。组合物由多种组分(元素或化合物)构成。另外，粉体由多种组合物形成意味着以混合的方式存在由一种组合物形成的许多种颗粒的情况或者以混合的方式存在由多个种类的组合物形成的一种或许多种颗粒的情况。吸收体被定义为对于使用的激光而言比形成粉体的其他组合物具有相对强的吸收能力的组合物。换句话说，在粉体中包括的组合物中，吸收体具有对于激光而言最强的吸收能力。形成本专利技术粉体的至少一种组合物是具有激光吸收能力的吸收体。吸收体的吸收能力对于具有所用波长的激光而言优选为10％或更大的吸收率。另外，吸收率为40％或更大的情况是更优选的，并且此外吸收率为60％或更大的情况是最优选的。作为用于测量吸收体单一物质的吸收率的方法，可使用普通的分光计，并且通过使用假定波长(接近在制造过程中使用的激光波长)照射试样盘上装载的吸收体单一物质来测量吸收率。将不存在试样的情况下的吸收率视为参照数据，并且从其比率计算吸收率。(粉体)本专利技术的粉体由多种(两种或更多种)组合物构成，并且该多种组合物包括作为吸收体的至少一种组合物。形成粉体的各颗粒可由单一组合物形成，并且一个颗粒可由多种组合物形成。下文中，将顺序描述每种情况。第一种情况是粉体是由单一组合物形成的颗粒构成的状态的情况。例如，例示以下状态：其中多种组合物由Al2O3、ZrO2和Tb4O7(吸收体)的三种构成，分别存在Al2O3颗粒、ZrO2颗粒和Tb4O7颗粒，并且作为这些颗粒的混合物形成粉体。第二种情况是粉体包括由两种或更多种的组合物构成的颗粒的状态的情况。例如，在组合物由Al2O3、ZrO2和Tb4O7(吸收体)的三种构成的情况下，例示粉体单独由Al2O3-ZrO2-Tb4O7形成的颗粒构成的状态，或者Al2O3-ZrO2形成相同颗粒使得颗粒被称作Al2O3-ZrO2颗粒和Tb4O7颗粒的状态。特别地，在相同的颗粒中与其它组合物一起含有吸收体的构成的情况下，优选通过在Tb4O7(其为本专利技术吸收体的实例)中维持Tb4O7状态来形成粉体。此外，不管其它组合物如何形成，作为吸收体的组合物单独形成颗粒的状况是优选的。另外，对于本专利技术的粉体而言，在粉体床熔融方法中使用再涂覆器构造粉体床层的情况下或者在包覆方法(claddingmethod)中从喷嘴喷射粉体的情况下，粉体的流动性是重要的。作为粉体，优选使用具有满足40[sec/50g]或更小的流动性指数的粉体。为了使流动性持续，颗粒优选具有球形形状。然而，只要满足了流动性指数，颗粒不必须具有球形形状。此外，形成吸收体的组合物的颗粒的粒径(粒径是指形成相同组成的不是单一颗粒而是颗粒群的中值)优选为不是吸收体的组合物的颗粒的粒径的1/5或更小。因此，形成吸收体的颗粒的粒径优选为1μm或更大且10μm或更小，因此重要的是除吸收体之外的组合物的粒径为5μm或更大并满足以上所述情况。另外，本专利技术的粉体优选不含有树脂粘合剂。这是因为在粉体含有树脂粘合剂的情况下，有时通过激光照射发生树脂粘合剂剧烈本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.陶瓷制造用粉体，其用于通过在使用激光的照射部中重复地依次烧结或熔融并凝固粉体而获得制造物，/n其中该粉体包括多种组合物，所述多种组合物中至少一种组合物是与其它组合物相比相对强地吸收激光的吸收体，并且该吸收体的至少一部分通过用激光照射而改变为相对弱地吸收激光的不同组合物。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170714 JP 2017-138505;20180710 JP 2018-1309521.陶瓷制造用粉体，其用于通过在使用激光的照射部中重复地依次烧结或熔融并凝固粉体而获得制造物，
其中该粉体包括多种组合物，所述多种组合物中至少一种组合物是与其它组合物相比相对强地吸收激光的吸收体，并且该吸收体的至少一部分通过用激光照射而改变为相对弱地吸收激光的不同组合物。


2.根据权利要求1所述的陶瓷制造用粉体，其中该吸收体是金属氧化物，并且其它组合物是与该金属氧化物不同的金属氧化物。


3.根据权利要求1所述的陶瓷制造用粉体，其中该吸收体是包括四价铽的氧化铽或者包括四价镨的氧化镨。


4.根据权利要求3所述的陶瓷制造用粉体，其中以0.5体积％或更大且53体积％或更小的量含有作为吸收体的组合物。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的陶瓷制造用粉体，其中该多种组合物的主要组合物是氧化硅、氧化铝和氧化锆中至少任一种组分。


6.根据权利要求5所述的陶瓷制造用粉体，其中进一步地，多种组合物的至少一种组合物包括稀土氧化物或其化合物。


7.根据权利要求5或6所述的陶瓷制造用粉体，其中该粉体的组成是共晶组成。


8.根据权利要求1至7中任一项所述的陶瓷制造用粉体，其中该粉体包括粒径为5μm或更小的氧化硅颗粒。


9.根据权利要求8所述的陶瓷制造用粉体，其中粒径为5μm或更小的氧化硅颗粒的质量为该吸收体质量的0.04％或更大且5.0％或更小。


10.根据权利要求1至9中任一项所述的陶瓷制造用粉体,其中包含由各个组合物的单一物质形成的颗粒。


11.根据权利要求1至9中任一项所述的陶瓷制造用粉体，其中包含由两种或更多种...

【专利技术属性】
技术研发人员：安居伸浩，薮田久人，大志万香菜子，斋藤宏，大桥良太，久保田纯，上林彰，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP