Cu基合金粉末制造技术

本发明专利技术提供一种适合伴随急速熔融急冷凝固的工艺、且可以得到具有优异的特性的造形物的Cu基合金粉末。粉末由Cu基合金构成。该Cu基合金包含选自Cr、Fe、Ni、Zr和Nb中的一种或两种以上的元素即元素M：0.1质量％以上且10.0质量％以下、Si：超过0质量％且0.20质量％以下、P：超过0质量％且0.10质量％以下、和S：超过0质量％且0.10质量％以下，余量为Cu和不可避免的杂质。该粉末的平均粒径D50(μm)相对于振实密度TD(Mg/m3)之比(D50/TD)为0.2

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】Cu基合金粉末


[0001]本专利技术涉及适合于三维层叠造形法、喷镀法、激光涂布法、堆焊法等伴随急速熔融急冷凝固的工艺的金属粉末。详细而言，本专利技术涉及Cu基合金制的粉末。

技术介绍

[0002]在由金属构成的造形物的制作中，使用3D打印。该3D打印中，通过层叠造形法来制作造形物。层叠造形法中，向铺好的金属粉末照射激光束或电子束。通过照射，粉末的金属粒子熔融。粒子随后凝固。通过该熔融和凝固，粒子彼此结合。照射对金属粉末的一部分选择性地进行。粉末的未被照射的部分不熔融。仅在进行了照射的部分形成结合层。
[0003]在结合层上进而铺设金属粉末。向该金属粉末照射激光束或电子束。通过照射，金属粒子熔融。金属随后凝固。通过该熔融和凝固，粉末中的粒子彼此被结合，形成新的结合层。新的结合层与已有的结合层也结合。
[0004]通过反复进行基于照射的结合，结合层的集合体缓缓生长。通过该生长，得到具有三维形状的造形物。通过层叠造形法，容易得到复杂形状的造形物。层叠造形法的一例在日本专利第4661842号公报中公开。
[0005]对于高频感应加热装置、发动机冷却用散热器等中使用的合金，要求高传导率。Cu基合金适合这样的用途。
[0006]日本专利第6296558号公报中，公开了主成分为Cu且包含Zr的Cu基合金。该Cu基合金中的Zr的含有率为5at％至8at％。
[0007]日本特开2005
‑
314806号公报中，公开了主成分为Cu且包含Zr的纳米结晶粉末。构成该粉末的Cu合金中的Zr的含有率为0.05质量％至45质量％。该粉末的粒子尺寸为2nm至1000nm。
[0008]现有技术文献
[0009]专利文献
[0010]专利文献1：日本专利第4661842号公报
[0011]专利文献2：日本专利第6296558号公报
[0012]专利文献3：日本特开2005
‑
314806号公报

技术实现思路

[0013]层叠造形法中，金属材料被急速熔融，且被急冷而凝固。对于伴随这样的急速熔融急冷凝固的工艺中使用的粉末而言，以往的Cu基合金不适合。例如，难以由以往的Cu基合金粉末得到高密度的造形物。对于喷镀法、激光涂布法、堆焊法等其它急速熔融急冷凝固工艺而言，以往的Cu基合金也不适合。
[0014]本专利技术的目的在于，提供适合于伴随急速熔融急冷凝固的工艺、且可以得到具有优异的特性的造形物的Cu基合金粉末。
[0015]根据本专利技术，提供以下的方案。
[0016][方案1]一种Cu基合金制的粉末，
[0017]上述Cu基合金包含：
[0018]‑
选自Cr、Fe、Ni、Zr和Nb中的一种或两种以上的元素即元素M：0.1质量％以上且10.0质量％以下、
[0019]‑
Si：超过0质量％且0.20质量％以下、
[0020]‑
P：超过0质量％且0.10质量％以下、和
[0021]‑
S：超过0质量％且0.10质量％以下，
[0022]余量为Cu和不可避免的杂质，
[0023]上述粉末的平均粒径D50(μm)相对于上述粉末的振实密度TD(Mg/m3)之比即D50/TD为0.2
×
10
‑5·
m4/Mg以上20
×
10
‑5·
m4/Mg以下，
[0024]上述粉末的球形度为0.80以上且0.95以下。
[0025][方案2]根据方案1所述的粉末，其中，上述Cu基合金含有0.2质量％以上且5.0质量％以下的元素M。
[0026][方案3]根据方案1所述的粉末，其中，上述Cu基合金含有0.5质量％以上且3.0质量％以下的元素M。
[0027][方案4]根据方案1至3中任一项所述的粉末，其中，上述Cu基合金包含0.10质量％以下的Si、0.010质量％以下的P、和0.010质量％以下的S。
[0028][方案5]根据方案1至4中任一项所述的粉末，其中，
[0029]上述Cu基合金的金属组织具有：
[0030]富含Cu的(大量包含Cu)基质相、
[0031]富含元素M的(大量包含元素M)晶界相、和
[0032]分散于上述基质相中且其尺寸为1nm以上且300nm以下的化合物Cu
m
M
n
(式中，m和n分别表示自然数，m/n之比为4.0以上)。
[0033]由本专利技术涉及的Cu基合金粉末，通过伴随急速熔融急冷凝固的工艺，可以得到具有优异的特性的造形物。
具体实施方式
[0034]本专利技术涉及的粉末为多个粒子的集合。该粒子由Cu基合金构成。该Cu基合金含有选自Cr、Fe、Ni、Zr和Nb中的一种或两种以上的元素M。
[0035]若对Fe基合金、Ni基合金、Co基合金等的激光反射率进行比较，则纯Cu的激光反射率高。若在伴随急速熔融急冷凝固的工艺中使用纯Cu的粉末，则因高激光反射率而大量的热向大气放出。因此，无法给予该粉末使粉末熔融所需的充分的热。热的不足导致粒子彼此的结合的不良。因热的不足，在由该粉末得到的造形物的内部，未熔融的粒子残留。该造形物的相对密度低。
[0036]若向纯Cu粉末照射能量密度高的激光，则未熔融的粒子的残留受到抑制。但是，能量密度高的激光导致熔融金属的暴沸。该暴沸是造形物的内部的空隙的原因。
[0037]本专利技术人经过深入研究的结果发现，通过向Cu添加规定量的Cr、Fe、Ni、Zr或Nb，能够制造高密度的造形物。该造形物的导电性优异。
[0038][元素M][0039]元素M选自Cr(铬)、Fe(铁)、Ni(镍)、Zr(锆)和Nb(铌)。Cr、Fe、Ni、Zr和Nb各自在平衡状态图上向Cu的固溶极限小。但是，若通过雾化法那样的伴随急冷凝固的方法得到粉末，则元素M过饱和地固溶于Cu。该过饱和固溶体中，激光反射率受到抑制。即使该粉末被供给至伴随急速熔融急冷凝固的工艺，也难以向大气放热。该工艺中，不需要照射能量密度过高的激光。因此，熔融金属的暴沸受到抑制。通过该工艺，能够得到相对密度大、内部的空隙少的造形物。
[0040][元素M的含有率][0041]元素M的合计含有率P优选为0.1质量％以上且10.0质量％以下。由合计含有率P为0.1质量％以上的粉末，能够得到相对密度大的造形物。从该观点出发，合计含有率P更优选为0.2质量％以上，特别优选为0.5质量％以上。由合计含有率P为10.0质量％以下的粉末，能够得到导电性优异的造形物。从该观点出发，合计含有率P更优选为5.0质量％以下，特别优选为3.0质量％以下。因此，元素M的合计含有率P优选为0.1质量％以上且10.0质量％以下，更优选为0.2质量％以上且5.0质量％以下，进一步优选为0.5质量％以上且3.0质量％以下。
[0042][其它元素][0043]Cu基合金除了元本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种粉末，其是Cu基合金制的粉末，其中，所述Cu基合金包含：选自Cr、Fe、Ni、Zr和Nb中的一种或两种以上的元素即元素M：0.1质量％以上且10.0质量％以下；Si：超过0质量％且0.20质量％以下；P：超过0质量％且0.10质量％以下；和S：超过0质量％且0.10质量％以下，余量为Cu和不可避免的杂质，所述粉末的平均粒径D50相对于所述粉末的振实密度TD之比即D50/TD为0.2
×
10
‑5·
m4/Mg以上且20
×
10
‑5·
m4/Mg以下，其中，D50的单位为μm，TD的单位为Mg/m3，所述粉末的球形度为0.80以上且0.95以下...

【专利技术属性】
技术研发人员：久世哲嗣，相川芳和，永富裕一，
申请(专利权)人：山阳特殊制钢株式会社，
类型：发明
国别省市：