粉末烧结层叠用金属粉末、使用了其的三维形状造型物的制造方法以及所得三维形状造型物技术

本发明专利技术提供一种金属粉末，其为用于得到三维形状造型物的粉末烧结层叠法的金属粉末，所述金属粉末是由含有沉淀硬化型金属成分的粉末而成的混合粉末形成的。特别地，本发明专利技术的金属粉末以分开的粉末的形式含有Fe系成分粉末和Ni系成分粉末，而不含Fe系成分与Ni系成分相互合金化而成的粉末作为主成分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于粉末烧结层叠法的金属粉末、使用了该金属粉末的三维形状造型物的制造方法以及三维形状造型物。更详细而言，本专利技术涉及能够用于通过利用照射光束进行粉末烧结得到三维形状造型物的金属光造型的金属粉末，并且还涉及使用了所述金属粉末的三维形状造型物的制造方法以及通过该方法得到的三维形状造型物。
技术介绍
迄今为止，已知对粉末材料照射光束来制造三维形状造型物的方法(通常称为“粉末烧结层叠法”或者“金属光造型”)。在所述方法中，通过重复如下工序来制造三维形状造型物“(i)通过对粉末层的规定部位照射光束，使该规定部位的粉末烧结或熔融固化，从而形成固化层；(ii)在所得固化层上敷设新的粉末层并同样地照射光束而进一步形成固化层”(参照日本特表平1-502890号公报或日本特开2000-73108号公报)。在使用了金属粉末作为粉末材料的情况下，能够将所得三维形状造型物用作模具等，在使用了树脂粉末作为粉末材料的情况下，能够将所得三维形状造型物用作塑料模型。通过这样的制造技术，可以短时间地制造复杂的三维形状造型物。尤其通过照射能量密度高的光束使金属粉末完全熔融，然后使其固化，由此能够形成烧结密度为几乎100%的状态。该高密度的造型物通过对其表面进行精加工而形成光滑的表面，从而能够应用于塑料成形用模具等。然而，对于用于粉末烧结层叠法的金属粉末之类的粉末来说，需要与用于压缩成型后烧结的其他粉末烧结的金属粉末不同的特性。例如，金属粉末的粒径需要比照射光束的粉末层的厚度小。如果粒径小，则粉末的填充密度变高，造型时的光束吸收率也良好，故能够提高烧结密度，并且能够减小所得造型物的表面粗糙度。另一方面，如果粒径过小，则会引起金属粉末凝聚，从而粉末的填充密度变小。其结果是，变得无法薄且均匀地敷设粉末层。为了提高造型物的强度，需要形成的新的烧结层与位于其下层的固化了的烧结层的接合面积大并且其密合强度高，并且，需要与邻接的固化了的烧结层的接合面积也大、密合强度高。在粉末烧结层叠法中，新的烧结层的上表面不能过于凸起。这是由于如果凸起量为粉末层的厚度以上，则在敷设下一粉末层时会成为障碍，形成所述下一粉末层这一过程会变难。照射光束后的金属粉末的一部分或全部暂时熔融，然后骤冷凝固形成烧结层，但如果该熔融时的浸润性大，则与邻接的烧结层的接合面积变大，如果流动性变大，则凸起变小。因此，对于粉末烧结层叠法而言，期望熔融时的流动性大并且浸润性也大的金属粉末。
技术实现思路
本专利技术者们开发出了各种混合粉末作为用于上述的粉末烧结层叠法的金属粉末。例如，开发出了由铬钥钢粉末、镍和/或镍系合金的粉末、铜和/或铜系合金的粉末与石墨粉末形成的混合粉末。铬钥钢是从其强度、韧性的方面考虑而采用的，铜和/或铜系合金粉末是从浸润性以及流动性的方面考虑而采用的，镍和/或镍系合金粉末是从强度以及加工性的方面考虑而采用的，石墨粉末是从激光的吸收率以及减少微小裂纹(micix) crack)的方面考虑而采用的。然而，通过这样的混合粉末，所得烧结品即通过粉末烧结层叠法而得到的造型物的硬度过高，以维氏硬度Hv计为260左右。因此，在使含有玻璃纤维的塑料材料成型的情况下，将所述造型物用作塑料成形用模具在耐久性的方 面存在疑虑。关于金属粉末材料，还进行了例如使用马氏体时效钢的金属粉末进行烧结的研究等(例如参照“粉末及粉末冶金”第42卷(1995年)，第353页 第356页(Fabricationof Maraging Steels by Metal Injection MoldingProcess))。马氏体时效钢是International Nickel Co.社(加拿大)在1960年研发出的碳极低(< 0. 03%)的高Ni(16^18%)系超高强度钢。由于是在形成马氏体组织后实施时效处理而获得高强度的钢，因此将“马氏体(Martensite)”与“时效处理(Aging)”合并而称为“马氏体时效钢(Maragingsteel )”。在马氏体时效钢的金属粉末的情况下,将由该马氏体时效钢成分得到的合金粉末的全部一边通过照射高能量密度的光束使其熔融一边以高密度进行层叠造型时，没有特别的问题，但对该粉末的一部分以照射低能量密度的光束来使其烧结成低密度方面较为困难。推测其主要原因之一为在马氏体时效钢成分中含有较多的镍成分。通过含有镍成分来实现高硬度、高强度，另一方面，由于含有镍成分，因此无法实现粉末烧结层叠法的特征即低密度烧结。无法实现低密度烧结会导致不仅无法发挥由低密度烧结部带来的“排气效果”，而且在照射光束时需要过大的电力从而使制造成本升高，同时由于无法提高激光的扫描速度因而制造效率也降低。进一步来说，即使在通过照射高能量密度的光束使其一边熔融一边以高密度进行层叠造型的情况下，也有造型物由于热应力而产生翘曲、变形的担心。本专利技术是鉴于所述情况而进行的。即，本专利技术的课题在于提供一种能够将马氏体时效钢适宜地用作利用光束进行的粉末烧结层叠用的金属粉末的方法。为了解决上述课题，在本专利技术中，作为用作得到三维形状造型物的粉末烧结层叠法的原料的金属粉末，提供了如下混合金属粉末所述金属粉末是由含有沉淀硬化型金属成分的粉末而成的混合粉末形成的，其以分开的粉末的形式含有Fe系成分粉末和Ni系成分粉末,而不含Fe系成分与Ni系成分相互合金化而成的粉末作为主成分。本专利技术的金属粉末的特征之一在于，粉末烧结层叠法(所谓“金属光造型”)的光束烧结用的金属粉末是由沉淀硬化型金属成分的粉末形成的混合粉末，特别是将Fe系成分和Ni系成分分开地混合而成的混合粉末。使用具有所述特征的金属粉末时，即使在使用了马氏体时效钢等沉淀硬化型金属的成分粉末的情况下，也可以在粉末烧结层叠法中进行低能量烧结，结果能够得到高硬度、高强度的造型物。在本说明书中“由沉淀硬化型金属成分的粉末形成的混合粉末”是指含有构成沉淀硬化型金属的各金属成分作为粉末而成的混合粉末。只要没有特别说明，其可以包括各金属成分中的任意成分彼此组合形成粉末颗粒的粉末，或者也可以是各金属成分中的至少I种单独地形成了粉末颗粒的粉末。另外，在本说明书中“不含Fe系成分与Ni系成分相互合金化而成的粉末作为主成分”是指实质上有意地不含Fe系成分与Ni系成分相互合金化而成的粉末，但可以微量(作为副成分)地含有。更具体而言，可以以为金属粉末的总重量的I重量％以下左右的微量含有“Fe系成分与Ni系成分相互合金化而成的粉末”。在一个优选的方案中，Ni系成分的粉末与沉淀硬化型金属成分中的任意其他成分均不合金化，另外，与其他杂质成分也不合金化，而以单独的Ni成分粉末颗粒的形式存在。即，本专利技术的混合金属粉末不含Ni合金的粉末颗粒。沉淀硬化型金属成分可以为马氏体时效钢成分或沉淀硬化型不锈钢成分。也就是说，本专利技术的金属粉末可以为由马氏体时效钢成分或沉淀硬化型不锈钢成分的粉末形成的混合粉末。在由马氏体时效钢成分形成的混合粉末的情况下，优选是含有17 19重量％的Ni成分(镍成分)、7 8. 5重量％的Co成分(钴成分)、4. 6 5. I重量％的Mo成分(钥成分)、O. 3^0. 5重量％的Ti成分(钛成分)、0. 05、. 15重量％的Al成分(铝成分)、以及作为残余部分的Fe成分(铁成分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：不破勲，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：
国别省市：