粉末材料制造技术

本发明专利技术提供了一种粉末材料，其包含：由铁基合金构成且平均粒径为10μm以上500μm以下的金属粒子P1、和由金属或金属化合物构成且未利用有机物进行表面处理的纳米粒子P2，该粉末材料具有高流动性、并且降低了有机物的存在所带来的影响。带来的影响。带来的影响。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】粉末材料


[0001]本专利技术涉及粉末材料，更具体而言，涉及能够在层叠成形法中用作原料的粉末材料。

技术介绍

[0002]作为制造三维成形品的新型技术，近年来，增材制造技术(Additive Manufacturing：AM)的发展显著。作为增材制造技术的一种，有利用能量射线照射使粉末材料固化的层叠成形法。作为使用金属粉末材料的层叠成形法，代表性的是粉末层叠熔融法和粉末沉积法这两种。
[0003]作为粉末层叠熔融法的具体例子，可以列举出：选择性激光熔融法(Selective Laser Melting：SLM)、电子束熔融法(Electron Beam Melting：EBM)等方法。在这些方法中，将由金属构成的粉末材料供给到作为基底的基材上以形成粉末床，并基于三维设计数据在粉末床的预定位置照射激光束、电子束等能量射线。由此，受到照射的部位的粉末材料通过熔融和再凝固而固化，从而形成成形品。通过反复向粉末床供给粉末材料和利用能量射线照射进行成形，使成形品以层状依次层叠而形成，从而得到三维成形品。
[0004]另一方面，作为粉末沉积法的具体例子，可以列举出：激光金属沉积法(Laser Metal Deposition：LMD)。在该方法中，使用喷嘴向想要形成三维成形品的位置喷射金属粉末，同时进行激光束的照射，以形成具有期望形状的三维成形品。
[0005]在使用上述那样的层叠成形法制造由金属材料构成的三维成形品时，有时会在所得的三维成形品中产生空隙、缺陷等构成材料的分布不均匀的结构。期望的是，尽可能地抑制这种不均匀结构的生成。据认为，在使用金属材料的层叠成形法中，在所制造的三维成形品的内部产生构成材料的分布不均的原因有多种，但是作为原因之一，能量射线照射前的粉末材料的状态会对所得的三维成形品的状态产生较大的影响。
[0006]例如，在粉末层叠熔融法中，如果可以将粉末材料顺利地供给到粉末床上、以稳定地形成均匀地铺展有粉末材料的粉末床，并且如果可以在粉末床上以高密度填充粉末材料，则通过向粉末床照射能量射线，就容易得到均质性高的三维成形品。即使在粉末沉积法中，通过在不阻塞喷嘴的情况下顺利地供给粉末材料，也可以稳定地形成三维成形品。这样，在通过层叠成形法制造三维成形品时，用作原料的粉末材料的流动性越高，越能促进粉末材料的顺利供给和高密度的填充，从而经过能量射线的照射，可以得到均匀性高的成形品。
[0007]如上所述，本专利技术人对于适合用作层叠成形的原料的具有高流动性的粉末材料进行了研究。例如，专利文献1公开了一种金属粉末材料，其包含：具有微米级粒径的金属粒子、和附着于该金属粒子或混合于该金属粒子的由金属或金属化合物构成的纳米粒子。通过使纳米粒子夹杂在金属粒子之间，可以使金属粒子彼此之间保持距离。由此，可以降低作用于金属粒子之间的以范德华力为主的引力。在专利文献1中，作为合适的例子，列举出使以苯基为代表的烃基等疏水性基团键合在金属氧化物纳米粒子的表面的形态。通过使由疏
水性基团进行了表面改性的纳米粒子夹杂在金属粒子之间，可以降低经由水的金属粒子之间的附着力并提高金属粉末材料的流动性。
[0008]现有技术文献
[0009]专利文献
[0010]专利文献1：日本特开2019
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112699号公报

技术实现思路

[0011][本专利技术所要解决的课题][0012]如专利文献1所记载的那样，在金属粒子中添加纳米粒子的情况下，通过利用有机物对纳米粒子的表面进行疏水化处理，可以提高由纳米粒子所带来的流动性提高的效果。另一方面，纳米粒子表面存在的有机物可能会影响由粉末材料制造的产品的品质和产品的制造工序。例如，在将粉末材料用作层叠成形的原料的情况下，当在纳米粒子的表面形成有机物的层时，在层叠成形工序中，纳米粒子熔融时会产生来自有机物的烃类气体。结果，在所得的三维成形品的组织中可能会产生空孔。如果能够防止这种空孔的形成，则通过纳米粒子的添加从而提高粉末材料的流动性，就可以期待进一步提高获得具有高均匀性的组织的三维成形品的效果。
[0013]本专利技术所要解决的课题在于提供一种具有高流动性且降低了有机物的存在所带来的影响的粉末材料。
[0014][用于解决课题的手段][0015]为了解决上述课题，本专利技术涉及的粉末材料包含：由铁基合金构成且平均粒径为10μm以上500μm以下的金属粒子、和由金属或金属化合物构成且未利用有机物进行表面处理的纳米粒子。
[0016]在此，所述纳米粒子可以附着于所述金属粒子。在所述粉末材料中，由所述纳米粒子构成的粒径为1μm以上的凝聚体可以不存在于所述金属粒子之间。在这种情况下，进一步，所述粉末材料可以不含有附着于所述金属粒子的状态下的由所述纳米粒子构成的粒径为1μm以上的凝聚体。
[0017]构成所述金属粒子的所述铁基合金可以为析出硬化型不锈钢。所述纳米粒子可以为二氧化硅粒子。可以将多个所述纳米粒子熔接而构成熔接体。
[0018][专利技术的效果][0019]上述专利技术涉及的粉末材料除了金属粒子以外还含有纳米粒子，通过使纳米粒子夹杂在金属粒子之间，可以确保金属粒子彼此之间的距离。由此，可以降低作用于金属粒子之间的引力，从而提高粉末材料的流动性。此外，由于纳米粒子没有利用有机物进行表面处理，因此在将粉末材料用作层叠成形的原料时，降低了有机物的存在所带来的影响，例如因有机物产生的气体所导致的空孔的形成等。结果，与通过添加纳米粒子以提高粉末材料的流动性的效果一起，容易得到具有高均匀性的致密组织的三维成形品。
[0020]在此，在纳米粒子附着于金属粒子的情况下，容易稳定且高度地实现金属粒子之间引力的降低。
[0021]在粉末材料中，在由纳米粒子构成的粒径为1μm以上的凝聚体不存在于金属粒子之间的情况下，纳米粒子以高度分散的状态附着于金属粒子或混合于金属粒子，因此对粉
末材料的流动性的提高发挥了较高的效果。此外，通过降低粗大的纳米粒子的凝聚体的含量，可以抑制在通过层叠成形而得的三维成形品中形成由纳米粒子的凝聚体引起的缺陷。
[0022]在这种情况下，进一步，如果粉末材料不含有附着于金属粒子的状态下的由纳米粒子构成的粒径为1μm以上的凝聚体，即不仅在存在于金属粒子之间的状态下，而且在附着于金属粒子的状态下也不会形成粒径为1μm以上的纳米粒子的凝聚体，则上述各个效果也会进一步提高。即，粉末材料的流动性提高效果、及三维成形品中的缺陷抑制效果进一步提高。
[0023]在构成金属粒子的铁基合金为析出硬化型不锈钢的情况下，作为层叠成形的原料的粉末材料的需求较大，通过层叠成形，可以形成硬度等特性优异的三维成形品。
[0024]在纳米粒子为二氧化硅粒子的情况下，纳米粒子在提高粉末材料的流动性方面发挥了较高的效果。此外，纳米粒子的添加可以将对通过层叠成形而得的三维成形品的影响抑制为较小。
[0025]在多个纳米粒子熔接而构成熔接体的情况下，纳米粒子在提高粉末材料的流动性方面具有较高的效果。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种粉末材料，包含：由铁基合金构成且平均粒径为10μm以上500μm以下的金属粒子、和由金属或金属化合物构成且未利用有机物进行表面处理的纳米粒子。2.根据权利要求1所述的粉末材料，其中，所述纳米粒子附着于所述金属粒子。3.根据权利要求1或权利要求2所述的粉末材料，其中，在所述粉末材料中，由所述纳米粒子构成的粒径为1μm以上的凝聚体不存在于所述金属粒子之间。4.根据权利要求3所述的粉末材料，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：纸本朝子，伊藤夕羽贵，
申请(专利权)人：大同特殊钢株式会社，
类型：发明
国别省市：