JP7797859B2 - Metal powder for molding and method for producing metal powder for molding - Google Patents
Metal powder for molding and method for producing metal powder for moldingInfo
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Description
本発明は、造形用金属粉末および造形用金属粉末の製造方法に関するものである。 The present invention relates to metal powder for molding and a method for manufacturing metal powder for molding.
三次元の立体物を造形する技術として、近年、金属粉末を用いた積層造形法が普及しつつある。立体物を造形する手法としては、固化させる原理に応じて、粉末焼結積層造形法(SLS : Selective Laser Sintering)、バインダージェット法、熱溶融積層法(FDM : Fused Deposition Molding)等が知られている。 In recent years, additive manufacturing using metal powder has become increasingly popular as a technology for creating three-dimensional objects. Known methods for creating three-dimensional objects, depending on the solidification principle, include selective laser sintering (SLS), binder jetting, and fused deposition molding (FDM).
このうち、粉末焼結積層造形法およびバインダージェット法は、金属粉末を層状にならして粉末層を形成する工程と、粉末層の一部を固化させる工程と、を有し、これらを繰り返すことにより、立体物を造形する技術である。 Of these, powder sintering additive manufacturing and binder jetting involve a process of leveling metal powder into layers to form a powder layer, and a process of solidifying part of the powder layer. These processes are repeated to create a three-dimensional object.
また、熱溶融積層法は、金属粉末を含む樹脂を熱で軟化させつつ、ノズルから押し出す工程と、押し出した樹脂を積み上げて固化させる工程と、を有し、これらを繰り返すことにより、立体物を造形する技術である。 Fused deposition modeling is a technology that creates three-dimensional objects by repeating the process of softening resin containing metal powder with heat and extruding it from a nozzle, and then stacking the extruded resin and solidifying it.
特許文献1には、このような積層造形法に用いる粉末として、造形用金属粉末が開示されている。この造形用金属粉末は、円形度が0.80未満である粒子の数の比率が10%以下、円形度が0.95以上である粒子の数の比率が50%以上であることを特徴とする金属粉末である。 Patent Document 1 discloses a metal powder for manufacturing as a powder to be used in such additive manufacturing methods. This metal powder for manufacturing is characterized by the ratio of particles having a circularity of less than 0.80 to the total number of particles being 10% or less, and the ratio of particles having a circularity of 0.95 or more to the total number of particles being 50% or more.
このような特徴を有することにより、流動性および充填性に優れる造形用金属粉末が得られる。このため、かかる造形用金属粉末を用いることにより、強度に優れた造形体が得られる。 These characteristics result in a metal powder for molding with excellent fluidity and packing properties. Therefore, by using this metal powder for molding, molded bodies with excellent strength can be obtained.
特許文献1に記載の造形用金属粉末では、造形性において改善の余地がある。特に異形状粒子の混入の抑制について十分に考慮できていない。異形状粒子は、積層造形において造形不良を発生させる原因となる。また、造形用金属粉末を用いて製造された造形体は、焼結処理に供されることで、金属焼結体となる。ところが、前述した造形不良は、金属焼結体の焼結密度や表面性状を低下させる原因となる。 The metal powder for manufacturing described in Patent Document 1 leaves room for improvement in terms of manufacturing performance. In particular, sufficient consideration is not given to preventing the inclusion of irregularly shaped particles. Irregularly shaped particles can cause manufacturing defects in additive manufacturing. Furthermore, a shaped body manufactured using the metal powder for manufacturing becomes a metal sintered body when subjected to a sintering process. However, the aforementioned manufacturing defects can cause a decrease in the sintered density and surface properties of the metal sintered body.
本発明の適用例に係る粉末焼結積層造形法、バインダージェット法、熱溶融積層法に用
いられる造形用金属粉末は、
ステンレス鋼の金属粒子を有し、 前記金属粒子の体積基準での粒度分布において頻度
の累積が50%である粒子径をD5 0とするとき、D50が3.0μm以上30.0μ
m以下であり、
前記金属粒子の体積基準での粒度分布において頻度の累積が90%である粒子径をD9
0とするとき、D90/D50の比が2.00以下であり、
円形度が0.60以下である前記金属粒子の体積比率が2.0%以下であることを特徴
とする。
The present invention is applied to powder sintering layered manufacturing, binder jetting, and fused deposition modeling.
The metal powders that can be used for molding are:
The metal particles are stainless steel , and when D50 is the particle diameter at which the cumulative frequency of the metal particles is 50% in the particle size distribution on a volume basis of the metal particles, D50 is 3.0 μm or more and 30.0 μm or less.
m or less,
The particle diameter at which the cumulative frequency is 90% in the particle size distribution on a volume basis of the metal particles is defined as D9
0, the ratio of D90/D50 is 2.00 or less,
The volume ratio of the metal particles having a circularity of 0.60 or less is 2.0% or less.
本発明の適用例に係る粉末焼結積層造形法、バインダージェット法、熱溶融積層法に用
いられる造形用金属粉末の製造方法は、
ステンレス鋼の原料粉末を用意する準備工程と、
体積基準での粒度分布において頻度の累積が50%である粒子径をD50とし、体積基
準での粒度分布において頻度の累積が90%である粒子径をD90とするとき、前記原料
粉末を液中で分級することにより、D50が3.0μm以上30.0μm以下であり、か
つ、D90/D50の比が2.00以下である粒子を抽出する液中分級工程と、
を有することを特徴とする。
The present invention is applied to powder sintering layered manufacturing, binder jetting, and fused deposition modeling.
The method for producing the metal powder for molding is as follows :
a preparation step of preparing a stainless steel raw material powder;
a submerged classification step of classifying the raw material powder in a liquid to extract particles having a D50 of 3.0 μm or more and 30.0 μm or less and a D90/D50 ratio of 2.00 or less, where D50 is the particle diameter at which a cumulative frequency of 50% in a volumetric particle size distribution is defined as D50 and D90 is the particle diameter at which a cumulative frequency of 90% in a volumetric particle size distribution is defined as D90;
The present invention is characterized by having the following.
以下、本発明の造形用金属粉末および造形用金属粉末の製造方法を添付図面に基づいて詳細に説明する。 The metal powder for molding and the method for manufacturing the metal powder for molding of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.
1.造形用金属粉末
まず、実施形態に係る造形用金属粉末について説明する。図1は、実施形態に係る造形用金属粉末1の粒子を模式的に示す断面図である。
1. Metal Powder for Shaping First, the metal powder for shaping according to the embodiment will be described. Fig. 1 is a cross-sectional view schematically showing particles of the metal powder for shaping 1 according to the embodiment.
図1に示す造形用金属粉末1は、積層造形法に用いられる粉末である。積層造形法としては、粉末焼結積層造形法(SLS : Selective Laser Sintering)、バインダージェット法、熱溶融積層法(FDM : Fused Deposition Molding)等が挙げられる。このうち、粉末焼結積層造形法およびバインダージェット法では、金属粉末を層状にならして粉末層を形成する工程と、粉末層の一部を固化させる工程と、を繰り返すことにより、立体物を造形する。また、熱溶融積層法では、金属粉末を含む樹脂を熱で軟化させつつ、ノズルから押し出す工程と、押し出した樹脂を積み上げて固化させる工程と、を繰り返すことにより、立体物を造形する。 The metal powder for fabrication 1 shown in Figure 1 is a powder used in additive manufacturing. Examples of additive manufacturing methods include selective laser sintering (SLS), binder jetting, and fused deposition modeling (FDM). In selective laser sintering and binder jetting, a three-dimensional object is fabricated by repeatedly smoothing metal powder into layers to form a powder layer and solidifying a portion of the powder layer. In fused deposition modeling, a three-dimensional object is fabricated by repeatedly softening a resin containing metal powder with heat and extruding it from a nozzle, and stacking and solidifying the extruded resin.
造形用金属粉末1は、後述するように、粒度分布や粒子形状において最適化が図られている。このため、上記のような積層造形法に供されたとき、緻密で表面性状に優れた、造形不良の少ない造形体を製造することができる。 As described below, the metal powder for molding 1 has been optimized in terms of particle size distribution and particle shape. Therefore, when used in the additive manufacturing method described above, it is possible to produce a dense molded body with excellent surface quality and few molding defects.
以下の説明では、造形用金属粉末1の粒子を「金属粒子4」ともいう。図1に示す金属粒子4は、コア部2と、被覆膜3と、を含む。このうち、被覆膜3は、コア部2の表面を被覆するように設けられている。なお、本明細書における被覆とは、コア部2の表面全体を覆っている状態の他、表面の一部を覆っている状態も含む概念である。 In the following description, particles of the metal powder for molding 1 will also be referred to as "metal particles 4." The metal particles 4 shown in Figure 1 include a core portion 2 and a coating film 3. Of these, the coating film 3 is provided so as to cover the surface of the core portion 2. Note that in this specification, "coated" is a concept that includes not only a state in which the entire surface of the core portion 2 is covered, but also a state in which only a portion of the surface is covered.
このような金属粒子4を含む造形用金属粉末1は、流動性および充填性に優れる。このため、例えば、粉末焼結積層造形法やバインダージェット法において、造形用金属粉末1を層状にならして粉末層を形成するとき、凹凸や空洞が少なく平滑な粉末層が得られる。また、例えば、熱溶融積層法において、造形用金属粉末1を含む樹脂をノズルから押し出して堆積層を形成するとき、欠損や途切れを抑えつつ押し出すことができるので、凹凸や空洞が少なく平滑な堆積層が得られる。そして、このような粉末層や堆積層を用いて得られた造形体、すなわち焼結前のグリーン体を焼結することにより、緻密で表面粗さが小さい焼結体を製造することができる。 The metal powder 1 for fabrication containing such metal particles 4 has excellent fluidity and packing properties. Therefore, for example, in powder sintering layer fabrication or binder jet fabrication, when the metal powder 1 for fabrication is leveled in layers to form a powder layer, a smooth powder layer with few irregularities or voids is obtained. Furthermore, for example, in fused deposition modeling, when a resin containing the metal powder 1 for fabrication is extruded from a nozzle to form a deposited layer, it can be extruded while minimizing defects and discontinuities, resulting in a smooth deposited layer with few irregularities or voids. Furthermore, by sintering a shaped body obtained using such a powder layer or deposited layer, i.e., a green body before sintering, a dense sintered body with minimal surface roughness can be produced.
1.1.金属粒子
金属粒子4の構成材料は、特に限定されず、いかなる金属材料であってもよい。一例としては、Fe、Ni、Co、Ti等の単体、またはこれらを主成分とする合金、金属間化合物等が挙げられる。
1.1 Metal Particles The constituent material of the metal particles 4 is not particularly limited and may be any metal material. Examples include simple elements such as Fe, Ni, Co, and Ti, as well as alloys and intermetallic compounds containing these as main components.
Fe系合金としては、例えば、オーステナイト系ステンレス鋼、マルテンサイト系ステンレス鋼、析出硬化系ステンレス鋼のようなステンレス鋼、低炭素鋼、炭素鋼、耐熱鋼、ダイス鋼、高速度工具鋼、Fe-Ni合金、Fe-Ni-Co合金等が挙げられる。 Examples of Fe-based alloys include stainless steels such as austenitic stainless steel, martensitic stainless steel, and precipitation-hardened stainless steel, as well as low-carbon steel, carbon steel, heat-resistant steel, die steel, high-speed tool steel, Fe-Ni alloys, and Fe-Ni-Co alloys.
Ni系合金としては、例えば、Ni-Cr-Fe系合金、Ni-Cr-Mo系合金、Ni-Fe系合金等が挙げられる。 Examples of Ni-based alloys include Ni-Cr-Fe-based alloys, Ni-Cr-Mo-based alloys, and Ni-Fe-based alloys.
Co系合金としては、例えば、Co-Cr系合金、Co-Cr-Mo系合金、Co-Al-W系合金等が挙げられる。 Examples of Co-based alloys include Co-Cr-based alloys, Co-Cr-Mo-based alloys, and Co-Al-W-based alloys.
Ti系合金としては、例えば、Tiと、Al、V、Nb、Zr、Ta、Mo等の金属元素との合金が挙げられ、具体的には、Ti-6Al-4V、Ti-6Al-7Nb等が挙げられる。 Examples of Ti-based alloys include alloys of Ti with metal elements such as Al, V, Nb, Zr, Ta, and Mo, such as Ti-6Al-4V and Ti-6Al-7Nb.
なお、金属粒子4は、金属材料と非金属材料との複合材料で構成されていてもよい。非金属材料としては、例えば、酸化物、窒化物、炭化物、硫化物のようなセラミックス材料、ケイ素材料、炭素材料のような無機材料の他、有機化合物のような有機材料等が挙げられる。なお、複合材料では、金属材料の体積比率が大きくなるように設定される。 The metal particles 4 may be composed of a composite material of a metallic material and a non-metallic material. Examples of non-metallic materials include ceramic materials such as oxides, nitrides, carbides, and sulfides, inorganic materials such as silicon materials and carbon materials, and organic materials such as organic compounds. In composite materials, the volume ratio of the metallic material is set to be large.
図1に示す造形用金属粉末1では、コア部2が金属材料で構成され、被覆膜3が非金属材料で構成されている。なお、被覆膜3は、必要に応じて設けられればよく、省略されていてもよい。 In the metal powder for molding 1 shown in Figure 1, the core portion 2 is made of a metallic material, and the coating film 3 is made of a non-metallic material. Note that the coating film 3 may be provided as needed and may be omitted.
金属粒子4の体積基準での粒度分布において、頻度の累積が50%である粒子径をD50とするとき、粒子径D50が3.0μm以上30.0μm以下とされ、好ましくは4.0μm以上20.0μm以下とされ、より好ましくは5.0μm以上14.0μm以下とされる。金属粒子4の粒子径D50が前記範囲内であると、造形用金属粉末1をならして粉末層を形成したり、造形用金属粉末1を含む樹脂を押し出して堆積層を形成したりするとき、金属粒子4の充填性が高くなるため、金属粒子4同士の隙間を十分に小さくすることができる。このような粉末層や堆積層を用いて造形体を作製し、これを焼結することにより、緻密で表面粗さが小さい焼結体の製造が可能になる。 In the particle size distribution of metal particles 4 on a volume basis, when the particle diameter at which the cumulative frequency is 50% is defined as D50, the particle diameter D50 is 3.0 μm or more and 30.0 μm or less, preferably 4.0 μm or more and 20.0 μm or less, and more preferably 5.0 μm or more and 14.0 μm or less. When the particle diameter D50 of metal particles 4 is within this range, when metal powder for molding 1 is leveled to form a powder layer or when resin containing metal powder for molding 1 is extruded to form a deposited layer, the packing ability of metal particles 4 is improved, and the gaps between metal particles 4 can be sufficiently small. By creating a shaped body using such a powder layer or deposited layer and sintering it, it is possible to produce a dense sintered body with low surface roughness.
なお、金属粒子4の粒子径D50が前記下限値を下回ると、金属粒子4同士の凝集が発生し、造形用金属粉末1の流動性が低下するため、造形用金属粉末1を層状にならすとき、粉末層に凹凸や空洞が生じやすくなったり、造形用金属粉末1を含む樹脂を押し出すとき、堆積層に凹凸や空洞が生じやすくなったりする。一方、金属粒子4の粒子径D50が前記上限値を上回ると、金属粒子4同士の隙間が大きくなる。このため、金属粒子4の形状によっては、粉末層や堆積層に凹凸や空洞が生じやすくなる。 If the particle diameter D50 of the metal particles 4 is below the lower limit, the metal particles 4 will aggregate and the fluidity of the metal powder for molding 1 will decrease. As a result, when the metal powder for molding 1 is smoothed into a layer, unevenness and cavities are likely to occur in the powder layer, and when a resin containing the metal powder for molding 1 is extruded, unevenness and cavities are likely to occur in the deposited layer. On the other hand, if the particle diameter D50 of the metal particles 4 exceeds the upper limit, the gaps between the metal particles 4 will become larger. Therefore, depending on the shape of the metal particles 4, unevenness and cavities are likely to occur in the powder layer or deposited layer.
金属粒子4の体積基準での粒度分布において、頻度の累積が90%である粒子径をD90とするとき、D90/D50の比は、2.00以下とされ、好ましくは1.75以下とされ、より好ましくは1.50以下とされる。D90/D50の比が前記範囲内であると、粗大粒子の含有比率が低く、粒度分布が十分に狭いといえる。このため、このような金属粒子4を含む造形用金属粉末1では、粗大粒子に起因する流動性や充填性の低下が抑制される。なお、粗大粒子とは、例えば、粒子径が50μm以上の粒子のことをいう。 When the particle size distribution of metal particles 4 on a volume basis is defined as the particle size at which the cumulative frequency is 90%, the ratio of D90/D50 is 2.00 or less, preferably 1.75 or less, and more preferably 1.50 or less. When the ratio of D90/D50 is within this range, the content of coarse particles is low, and the particle size distribution can be said to be sufficiently narrow. Therefore, in a metal powder for molding 1 containing such metal particles 4, the deterioration of flowability and filling ability due to coarse particles is suppressed. Note that coarse particles refer to particles with a particle size of 50 μm or more, for example.
なお、D90/D50の比が前記上限値を上回ると、粗大粒子の含有比率が高くなり、造形用金属粉末1の流動性および充填性が低下する。また、D90/D50の比の下限値は、特に設定されないが、製造コストと流動性や充填性とのバランスを考慮すれば、1.2以上とするのが好ましい。 If the D90/D50 ratio exceeds the upper limit, the proportion of coarse particles increases, resulting in a decrease in the fluidity and fillability of the metal powder for molding 1. While there is no specific lower limit for the D90/D50 ratio, it is preferable to set it at 1.2 or higher, considering the balance between production costs and fluidity and fillability.
金属粒子4の体積基準での粒度分布は、例えば、レーザー回折式粒度分布測定装置により取得可能である。 The volumetric particle size distribution of the metal particles 4 can be obtained, for example, using a laser diffraction particle size distribution measuring device.
金属粒子4の断面形状は、特に限定されず、例えば、円形、楕円形、多角形等であってもよいが、円形であるのが好ましい。 The cross-sectional shape of the metal particles 4 is not particularly limited and may be, for example, circular, elliptical, polygonal, etc., but is preferably circular.
具体的には、造形用金属粉末1は、円形度が0.60以下である金属粒子4の比率が2.0%以下とされ、1.8%以下であることが好ましく、1.5%以下であることがより好ましい。このような造形用金属粉末1では、円形度が比較的低い金属粒子4の比率が十分に少なく抑えられ、相対的に円形度が比較的高い金属粒子4の比率が高くなる。このような円形度が高い金属粒子4は、転がり抵抗が小さい。また、金属粒子4同士が近接したときの隙間を特に小さく抑えることもできる。このため、円形度が0.60以下である金属粒子4の比率が前記範囲内であれば、造形用金属粉末1の流動性および充填性が高められる。 Specifically, the metal powder 1 for molding has a ratio of metal particles 4 with a circularity of 0.60 or less of 2.0% or less, preferably 1.8% or less, and more preferably 1.5% or less. In such metal powder 1 for molding, the ratio of metal particles 4 with a relatively low circularity is kept sufficiently low, and the ratio of metal particles 4 with a relatively high circularity is relatively high. Such metal particles 4 with a high circularity have low rolling resistance. In addition, the gaps between metal particles 4 when they are close to each other can be kept particularly small. Therefore, if the ratio of metal particles 4 with a circularity of 0.60 or less is within the above range, the fluidity and filling properties of the metal powder 1 for molding are improved.
なお、円形度が0.60以下である金属粒子4の比率が前記上限値を上回ると、円形度が比較的低い金属粒子4の比率が高くなるため、造形用金属粉末1の流動性および充填性が低下する。 If the proportion of metal particles 4 with a circularity of 0.60 or less exceeds the upper limit, the proportion of metal particles 4 with a relatively low circularity will increase, resulting in a decrease in the fluidity and filling ability of the metal powder for molding 1.
金属粒子4の円形度CIは、下記式(1)で定義される。
CI=4πS/L2 ・・・(1)
上記式(1)中、Sは、金属粒子4の投影面積、Lは、金属粒子4の周長を表す。
The circularity CI of the metal particle 4 is defined by the following formula (1).
CI=4πS/L 2 ...(1)
In the above formula (1), S represents the projected area of the metal particle 4 , and L represents the circumferential length of the metal particle 4 .
金属粒子4の円形度は、金属粒子4を撮像した画像に対し、以下の画像処理を行うことによって測定される。 The circularity of the metal particles 4 is measured by performing the following image processing on an image of the metal particles 4.
まず、走査型電子顕微鏡(SEM)や光学顕微鏡等で撮影した複数の金属粒子4が写った画像に対し、輪郭を検出する画像処理を施す。これにより、粒子像が特定される。次に、粒子像の面積および周長を測定する。そして、上記式(1)に基づいて円形度CIを算出する。次に、複数の金属粒子4についてそれぞれ円形度CIを求める。そして、1つの画像において円形度CIが0.60以下である金属粒子4の比率を算出する。比率の算出にあたっては、100個以上の測定値を用いるのが好ましい。 First, an image of multiple metal particles 4 taken with a scanning electron microscope (SEM), optical microscope, or the like is subjected to image processing to detect contours. This identifies the particle image. Next, the area and perimeter of the particle image are measured. The circularity CI is then calculated based on the above formula (1). Next, the circularity CI is determined for each of the multiple metal particles 4. Then, the proportion of metal particles 4 in one image that have a circularity CI of 0.60 or less is calculated. It is preferable to use measurement values for 100 or more particles to calculate the proportion.
なお、画像から粒子像を特定するような画像処理は、例えば、アメリカ国立衛生研究所が開発した画像処理システムImageJを用いて行うことができる。 Image processing to identify particle images from images can be performed using, for example, the image processing system ImageJ developed by the National Institutes of Health.
造形用金属粉末1は、いかなる方法で製造された粉末であってもよい。製造方法の例としては、例えば、水アトマイズ法、ガスアトマイズ法、回転水流アトマイズ法等の各種アトマイズ法の他、還元法、カルボニル法、粉砕法等が挙げられる。このうち、水アトマイズ法が好ましく用いられる。つまり、金属粒子4は、水アトマイズ粒子を含む粒子であるのが好ましい。水アトマイズ粒子は、微小で真球度が高く、粒子径が比較的揃っている。また、水アトマイズ粒子は、表面に高密度の水酸基を有している。この水酸基は、後述する被覆膜3の下地となるため、コア部2と被覆膜3との密着性を高める。したがって、水アトマイズ粒子は、金属粒子4用の粒子として有用である。 The metal powder for molding 1 may be powder produced by any method. Examples of production methods include various atomization methods such as water atomization, gas atomization, and rotary water flow atomization, as well as reduction, carbonyl, and pulverization. Of these, water atomization is preferred. That is, the metal particles 4 are preferably particles containing water-atomized particles. Water-atomized particles are small, highly spherical, and have a relatively uniform particle size. In addition, water-atomized particles have a high density of hydroxyl groups on their surfaces. These hydroxyl groups serve as a base for the coating film 3, which will be described later, and therefore improve adhesion between the core portion 2 and the coating film 3. Therefore, water-atomized particles are useful as particles for the metal particles 4.
なお、造形用金属粉末1では、金属粒子4同士が互いに結着し、二次粒子になっていてもよい。図2は、金属粒子4同士が結着している二次粒子6を模式的に示す斜視図である。 In the metal powder for molding 1, the metal particles 4 may be bonded together to form secondary particles. Figure 2 is a perspective view schematically showing secondary particles 6 in which the metal particles 4 are bonded together.
図2に示す二次粒子6は、金属粒子4同士が結着して構成されている。結着には、例えば樹脂材料のような有機バインダーの他、無機バインダーが用いられる。二次粒子6は、金属粒子4を含む懸濁液を用い、噴霧乾燥法、転動造粒法、流動層造粒法等の各種造粒法を用いて製造される。二次粒子6の形態になることで、見かけの球形度が高くなるため、金属粒子4に異形状粒子がやや多い場合や、金属粒子4の円形度がやや低い場合等でも、流動性および充填性に優れた造形用金属粉末1を実現することができる。 The secondary particles 6 shown in Figure 2 are formed by metal particles 4 being bound together. For binding, an organic binder such as a resin material or an inorganic binder is used. The secondary particles 6 are produced using a suspension containing the metal particles 4 and various granulation methods such as spray drying, tumbling granulation, and fluidized bed granulation. The secondary particle 6 form increases the apparent sphericity, so even if the metal particles 4 contain a relatively high proportion of irregularly shaped particles or have a relatively low circularity, a metal powder for molding 1 with excellent fluidity and packing properties can be achieved.
二次粒子6の平均粒径は、特に限定されないが、金属粒子4の粒子径D50の2倍以上20倍以下であるのが好ましく、3倍以上10倍以下であるのがより好ましい。このような平均粒径の二次粒子6によれば、より流動性および充填性に優れた造形用金属粉末1が得られる。 The average particle size of the secondary particles 6 is not particularly limited, but is preferably between 2 and 20 times the particle size D50 of the metal particles 4, and more preferably between 3 and 10 times. Secondary particles 6 with such an average particle size result in a metal powder for molding 1 with superior fluidity and packing properties.
1.2.被覆膜
被覆膜3は、コア部2の表面を被覆する。これにより、金属材料で構成されているコア部2に対し、様々な特性を付与することができる。なお、被覆膜3は、必須ではなく、省略されていてもよい。
1.2. Coating Film The coating film 3 covers the surface of the core portion 2. This allows various properties to be imparted to the core portion 2 made of a metal material. Note that the coating film 3 is not essential and may be omitted.
被覆膜3の構成材料としては、例えば、カップリング剤に由来する化合物が挙げられる。カップリング剤は、有機反応性基および加水分解性基を有する有機化合物である。カップリング剤を用いることにより、コア部2の表面に有機反応性基を配置することができる。このような被覆膜3を設けることにより、金属粒子4同士の凝集を抑制することができる。また、有機反応性基は、樹脂成分との親和性が高いため、バインダージェット法に用いるバインダーや熱溶融積層法に用いる樹脂に対する金属粒子4の濡れ性を高めることができる。以上の作用により、造形用金属粉末1の流動性および充填性を高めることができる。また、被覆膜3は、例えば、造形用金属粉末1の耐湿性、防錆性等を高めることにも寄与する。耐湿性や防錆性が高められることにより、造形用金属粉末1の吸湿や発錆による劣化を抑制することができる。 Examples of materials constituting the coating film 3 include compounds derived from coupling agents. Coupling agents are organic compounds containing organic reactive groups and hydrolyzable groups. Using a coupling agent allows the organic reactive groups to be positioned on the surface of the core portion 2. Providing such a coating film 3 can suppress aggregation of the metal particles 4. Furthermore, because organic reactive groups have a high affinity with resin components, they can enhance the wettability of the metal particles 4 with binders used in binder jetting and resins used in fused deposition modeling. These effects can improve the fluidity and packing ability of the metal powder 1. Furthermore, the coating film 3 also contributes to improving the moisture resistance and rust resistance of the metal powder 1. By improving the moisture resistance and rust resistance, deterioration of the metal powder 1 due to moisture absorption and rust development can be suppressed.
カップリング剤としては、例えば、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、ジルコニウムカップリング剤等が挙げられる。このうち、シランカップリング剤が好ましく用いられる。つまり、被覆膜3は、シランカップリング剤に由来する化合物を含むことが好ましい。シランカップリング剤は、加水分解性基としてアルコキシシリル基を有しているが、このアルコキシシリル基は、反応性が高いため、密着性に優れた被覆膜3を形成することができる。また、シランカップリング剤に由来する化合物は、最終的に造形体や焼結体に取り込まれても、造形体や焼結体の特性に悪影響を及ぼしにくい。 Examples of coupling agents include silane coupling agents, titanium coupling agents, and zirconium coupling agents. Of these, silane coupling agents are preferred. In other words, the coating film 3 preferably contains a compound derived from a silane coupling agent. Silane coupling agents have alkoxysilyl groups as hydrolyzable groups, and because these alkoxysilyl groups are highly reactive, they can form a coating film 3 with excellent adhesion. Furthermore, even if compounds derived from silane coupling agents are ultimately incorporated into the molded body or sintered body, they are unlikely to adversely affect the properties of the molded body or sintered body.
シランカップリング剤では、アルコキシシリル基のような加水分解性基が加水分解することによって、シラノールを生じる。シラノールは、コア部2の表面に生じた水酸基と反応する。これにより、シランカップリング剤がコア部2の表面に付着する。その後、シランカップリング剤には、脱水縮合反応が生じて、コア部2の表面に結合した被覆膜3が得られる。 In silane coupling agents, hydrolyzable groups such as alkoxysilyl groups are hydrolyzed to produce silanols. The silanols react with hydroxyl groups generated on the surface of the core portion 2, causing the silane coupling agent to adhere to the surface of the core portion 2. The silane coupling agent then undergoes a dehydration condensation reaction, resulting in a coating film 3 bonded to the surface of the core portion 2.
有機反応性基としては、例えば、環状構造含有基、フルオロアルキル基、フルオロアリール基、アミノ基、アクリル基、メタクリル基等が挙げられる。このうち、環状構造含有基、フルオロアルキル基またはフルオロアリール基が好ましく用いられる。これらは、比較的良好な耐熱性および疎水性を有するため、高温環境下でも安定し、金属粒子4同士の凝集を抑制する効果を持続させる。このため、加熱や乾燥に供される金属粒子4に用いられるカップリング剤用の有機反応性基として有用である。 Examples of organic reactive groups include cyclic structure-containing groups, fluoroalkyl groups, fluoroaryl groups, amino groups, acrylic groups, and methacrylic groups. Of these, cyclic structure-containing groups, fluoroalkyl groups, and fluoroaryl groups are preferred. These groups have relatively good heat resistance and hydrophobicity, making them stable even in high-temperature environments and maintaining the effect of suppressing aggregation of metal particles 4. For this reason, they are useful as organic reactive groups for coupling agents used with metal particles 4 that are subjected to heating and drying.
環状構造含有基は、環状構造を持つ官能基である。環状構造含有基としては、例えば、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基のようなアリール基、エポキシ基、3,4-エポキシシクロヘキシル基、オキセタニル基のような環状エーテル基等が挙げられる。 A cyclic structure-containing group is a functional group with a cyclic structure. Examples of cyclic structure-containing groups include aryl groups such as phenyl, tolyl, xylyl, and naphthyl groups, and cyclic ether groups such as epoxy, 3,4-epoxycyclohexyl, and oxetanyl groups.
フルオロアルキル基は、1つ以上のフッ素原子で置換されている炭素数1以上16以下のアルキル基である。特にフルオロアルキル基は、パーフルオロアルキル基であるのが好ましい。 A fluoroalkyl group is an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms and substituted with one or more fluorine atoms. It is particularly preferred that the fluoroalkyl group be a perfluoroalkyl group.
フルオロアリール基は、1つ以上のフッ素原子で置換されている炭素数6以上20以下のアリール基である。特にフルオロアリール基は、パーフルオロアリール基であるのが好ましい。 A fluoroaryl group is an aryl group having 6 to 20 carbon atoms and substituted with one or more fluorine atoms. It is particularly preferred that the fluoroaryl group is a perfluoroaryl group.
なお、被覆膜3は、互いに種類が異なる化合物で構成された複数の層を含む積層膜であってもよい。 The coating film 3 may also be a laminated film including multiple layers made of different types of compounds.
被覆膜3の平均厚さは、1nm以上100nm以下であるのが好ましく、3nm以上50nm以下であるのがより好ましい。これにより、前述した被覆膜3の機能を十分に確保しつつ、造形用金属粉末1において被覆膜3が占める体積比率を抑えることができる。 The average thickness of the coating film 3 is preferably 1 nm or more and 100 nm or less, and more preferably 3 nm or more and 50 nm or less. This allows the volume ratio of the coating film 3 to the metal powder for molding 1 to be reduced while fully ensuring the functions of the coating film 3 described above.
なお、被覆膜3の平均厚さが前記下限値を下回ると、被覆膜3の構成材料によっては、被覆膜3の被覆率が低下し、造形用金属粉末1の流動性および充填性を十分に高めることができないおそれがある。一方、被覆膜3の平均厚さが前記上限値を上回ると、被覆膜3の構成材料によっては、被覆膜3が剥離しやすくなったり、造形用金属粉末1における被覆膜3の体積比率が必要以上に上昇したりするおそれがある。 If the average thickness of the coating film 3 is below the lower limit, depending on the material of the coating film 3, the coverage rate of the coating film 3 may decrease, and the fluidity and fillability of the metal powder for manufacturing 1 may not be sufficiently improved. On the other hand, if the average thickness of the coating film 3 is above the upper limit, depending on the material of the coating film 3, the coating film 3 may be prone to peeling, or the volume ratio of the coating film 3 to the metal powder for manufacturing 1 may increase more than necessary.
被覆膜3の平均厚さは、例えば、金属粒子4の断面を拡大観察することによって測定される。具体的には、金属粒子4を収束イオンビームによって切断し、断面薄片試料を作製する。次に、得られた断面薄片試料を、走査型透過電子顕微鏡にて観察し、1つの金属粒子4について5か所以上で被覆膜3の厚さを測定する。そして、測定値を平均し、その算出結果を被覆膜3の平均厚さとする。 The average thickness of the coating film 3 is measured, for example, by magnifying and observing the cross-section of the metal particle 4. Specifically, the metal particle 4 is cut with a focused ion beam to prepare a cross-sectional thin section sample. The obtained cross-sectional thin section sample is then observed with a scanning transmission electron microscope, and the thickness of the coating film 3 is measured at five or more locations per metal particle 4. The measured values are then averaged, and the calculated result is used as the average thickness of the coating film 3.
被覆膜3の構成元素は、例えば、EDX分析(エネルギー分散型X線分析)、オージェ電子分光測定等により確認できる。 The constituent elements of the coating film 3 can be identified, for example, by EDX analysis (energy dispersive X-ray analysis), Auger electron spectroscopy, etc.
1.3.セラミックス粒子
本実施形態に係る造形用金属粉末1は、金属粒子4に加え、セラミックス粒子5を有する。このセラミックス粒子5は、必須ではなく、省略されていてもよい。セラミックス粒子5は、その平均粒径が金属粒子4よりも小さい。このため、セラミックス粒子5は、金属粒子4の表面に分布しやすくなり、金属粒子4同士の間に介在して、金属粒子4同士の凝集を抑制する。これにより、造形用金属粉末1の流動性および充填性をさらに高めることができる。
1.3. Ceramic Particles The metal powder for manufacturing 1 according to this embodiment includes ceramic particles 5 in addition to metal particles 4. The ceramic particles 5 are not essential and may be omitted. The average particle size of the ceramic particles 5 is smaller than that of the metal particles 4. Therefore, the ceramic particles 5 are more likely to be distributed on the surfaces of the metal particles 4, and are interposed between the metal particles 4, suppressing the aggregation of the metal particles 4. This further improves the fluidity and packing ability of the metal powder for manufacturing 1.
セラミックス粒子5の構成材料としては、例えば、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ケイ素、酸化鉄、酸化カリウム、酸化ナトリウム、酸化カルシウム、酸化クロム、酸化ニオブのような酸化物系セラミックス、窒化ホウ素、窒化ケイ素のような窒化物系セラミックス、炭化ケイ素等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上が用いられる。 Examples of materials constituting the ceramic particles 5 include oxide-based ceramics such as aluminum oxide, magnesium oxide, titanium oxide, zirconium oxide, silicon oxide, iron oxide, potassium oxide, sodium oxide, calcium oxide, chromium oxide, and niobium oxide; nitride-based ceramics such as boron nitride and silicon nitride; and silicon carbide; and one or more of these may be used.
このうち、セラミックス粒子5の構成材料は、酸化ケイ素を含むことが好ましい。酸化ケイ素は、化学的に安定であるとともに、最終的に造形体や焼結体に取り込まれても、造形体や焼結体の特性に悪影響を及ぼしにくい。なお、酸化ケイ素には、SiO、SiO2、Si2O3、Si2O、Si3O、または、これらのうちの2種以上の混合物が挙げられる。 Of these, it is preferable that the constituent material of the ceramic particles 5 contains silicon oxide. Silicon oxide is chemically stable and, even when finally incorporated into a shaped body or a sintered body, is unlikely to adversely affect the properties of the shaped body or the sintered body. Examples of silicon oxide include SiO , SiO2 , Si2O3 , Si2O , Si3O , and a mixture of two or more of these.
セラミックス粒子5の平均粒径は、1nm以上100nm以下であるのが好ましく、3nm以上50nm以下であるのがより好ましく、5nm以上20nm以下であるのがさらに好ましい。セラミックス粒子5の平均粒径が前記範囲内であれば、セラミックス粒子5が金属粒子4の表面に特に分布しやすくなる。そして、金属粒子4の表面に分布したセラミックス粒子5が、転動する等して、金属粒子4同士の滑りを高めることができる。その結果、金属粒子4同士の摩擦抵抗が減少するため、造形用金属粉末1の流動性および充填性を高めることができる。また、このような平均粒径のセラミックス粒子5は、焼結体中に取り込まれても、介在物としての粒径が十分に小さいため、焼結体の表面性状や機械的特性に及ぼす影響を最小限に留めることができる。 The average particle size of the ceramic particles 5 is preferably 1 nm or more and 100 nm or less, more preferably 3 nm or more and 50 nm or less, and even more preferably 5 nm or more and 20 nm or less. When the average particle size of the ceramic particles 5 is within this range, the ceramic particles 5 are particularly likely to be distributed on the surfaces of the metal particles 4. The ceramic particles 5 distributed on the surfaces of the metal particles 4 can then roll or otherwise enhance the sliding between the metal particles 4. As a result, frictional resistance between the metal particles 4 is reduced, thereby improving the fluidity and packing properties of the metal powder for molding 1. Furthermore, even when ceramic particles 5 with such an average particle size are incorporated into a sintered body, their particle size as inclusions is sufficiently small to minimize the impact on the surface texture and mechanical properties of the sintered body.
なお、セラミックス粒子5の平均粒径が前記下限値を下回ると、セラミックス粒子5が転動しにくくなる。このため、上記のような効果が得られないおそれがある。一方、セラミックス粒子5の平均粒径が前記上限値を上回ると、セラミックス粒子5が金属粒子4の表面に分布しにくくなる。また、セラミックス粒子5に由来する介在物が造形体(グリーン体)の焼結を阻害しやすくなるおそれがある。 If the average particle size of the ceramic particles 5 is below the lower limit, the ceramic particles 5 will have difficulty rolling. As a result, the above-mentioned effects may not be achieved. On the other hand, if the average particle size of the ceramic particles 5 exceeds the upper limit, the ceramic particles 5 will have difficulty distributing on the surfaces of the metal particles 4. Furthermore, inclusions derived from the ceramic particles 5 may be more likely to inhibit sintering of the shaped body (green body).
セラミックス粒子5の平均粒径は、金属粒子4の平均粒径(粒子径D50)の0.01%以上5.0%以下であるのが好ましく、0.05%以上1.0%以下であるのがより好ましく、0.10%以上0.50%以下であるのがさらに好ましい。これにより、セラミックス粒子5が金属粒子4の表面に分布しやすくなり、かつ、焼結体中に生じる介在物の粒径が十分に小さくなる。 The average particle size of the ceramic particles 5 is preferably 0.01% to 5.0% of the average particle size (particle size D50) of the metal particles 4, more preferably 0.05% to 1.0%, and even more preferably 0.10% to 0.50%. This makes it easier for the ceramic particles 5 to be distributed on the surfaces of the metal particles 4, and ensures that the particle size of inclusions formed in the sintered body is sufficiently small.
金属粒子4の全質量とセラミックス粒子5の全質量との合計におけるセラミックス粒子5の全質量の比率は、特に限定されないが、0.01質量%以上1.00質量%以下であるのが好ましく、0.03質量%以上0.50質量%以下であるのがより好ましく、0.05質量%以上0.30質量%以下であるのがさらに好ましい。セラミックス粒子5の比率を前記範囲内に設定することにより、セラミックス粒子5が添加されたことによる効果を十分に享受することができ、かつ、セラミックス粒子5に由来する介在物の影響を最小限に留めることができる。 The ratio of the total mass of ceramic particles 5 to the sum of the total mass of metal particles 4 and the total mass of ceramic particles 5 is not particularly limited, but is preferably 0.01% by mass or more and 1.00% by mass or less, more preferably 0.03% by mass or more and 0.50% by mass or less, and even more preferably 0.05% by mass or more and 0.30% by mass or less. By setting the ratio of ceramic particles 5 within this range, the effects of adding ceramic particles 5 can be fully enjoyed, while minimizing the impact of inclusions derived from ceramic particles 5.
なお、セラミックス粒子5の平均粒径は、次のようにして測定される。まず、セラミックス粒子5を100倍以上の倍率で拡大観察する。そして、観察像において、セラミックス粒子5の粒子像の面積を測定する。次に、その面積と同じ面積を持つ真円の直径を算出する。算出した直径を、その粒子像の粒径とする。このようにして10個以上の粒子像について粒径を求め、平均値を算出する。算出した平均値をセラミックス粒子5の平均粒径とする。 The average particle size of ceramic particles 5 is measured as follows. First, ceramic particles 5 are observed at a magnification of 100x or more. Then, the area of the particle image of ceramic particles 5 in the observed image is measured. Next, the diameter of a perfect circle having the same area as that measured is calculated. The calculated diameter is used as the particle size of that particle image. In this way, particle sizes are determined for 10 or more particle images, and the average value is calculated. The calculated average value is used as the average particle size of ceramic particles 5.
セラミックス粒子5には、必要に応じて表面処理が施されていてもよい。表面処理としては、例えば、疎水処理、カップリング剤処理、オルガノシラザン処理が挙げられる。セラミックス粒子5に疎水処理を施すことによって、セラミックス粒子5に対する水分の吸着が抑制される。そのため、セラミックス粒子5同士の凝集が抑制され、したがって、金属粒子4同士の凝集をより効果的に抑制することができる。 The ceramic particles 5 may be surface-treated as needed. Examples of surface treatments include hydrophobic treatment, coupling agent treatment, and organosilazane treatment. By subjecting the ceramic particles 5 to hydrophobic treatment, adsorption of moisture onto the ceramic particles 5 is suppressed. This suppresses aggregation between the ceramic particles 5, and therefore more effectively suppresses aggregation between the metal particles 4.
1.4.実施形態に係る造形用金属粉末が奏する効果
以上のように、本実施形態に係る造形用金属粉末1は、金属粒子4を有し、粒子径D50が3.0μm以上30.0μm以下であり、D90/D50の比が2.00以下であり、円形度が0.60以下である金属粒子4の体積比率が2.0%以下である。D50とは、金属粒子4の体積基準での粒度分布において頻度の累積が50%である粒子径である。D90とは、金属粒子4の体積基準での粒度分布において頻度の累積が90%である粒子径である。
1.4. Effects of the Metal Powder for Metal Shaping According to the Embodiment As described above, the metal powder for metal shaping 1 according to this embodiment has metal particles 4, a particle diameter D50 of 3.0 μm or more and 30.0 μm or less, a D90/D50 ratio of 2.00 or less, and a volume ratio of metal particles 4 having a circularity of 0.60 or less of 2.0% or less. D50 is the particle diameter at which the cumulative frequency in the particle size distribution on a volume basis of the metal particles 4 is 50%. D90 is the particle diameter at which the cumulative frequency in the particle size distribution on a volume basis of the metal particles 4 is 90%.
このような構成によれば、流動性および充填性が高い造形用金属粉末1が得られる。かかる造形用金属粉末1を用いることにより、積層造形法において、凹凸や空洞が少ない粉末層および堆積層を容易に形成することができる。これにより、目的とする形状をなし、緻密で表面粗さが小さい造形体(グリーン体)を得ることができる。つまり、造形用金属粉末1は、造形性に優れた粉末となる。そして、この造形体を焼結することにより、焼結密度が高く表面性状に優れた焼結体を製造することができる。 This configuration results in a metal powder 1 for molding with high fluidity and packing properties. By using this metal powder 1 for molding, powder layers and deposition layers with few irregularities or voids can be easily formed in additive manufacturing. This makes it possible to obtain a molded body (green body) with the desired shape, which is dense and has little surface roughness. In other words, the metal powder 1 for molding is a powder with excellent moldability. Then, by sintering this molded body, a sintered body with high sintered density and excellent surface properties can be produced.
また、本実施形態に係る造形用金属粉末1では、前述したように、金属粒子4が水アトマイズ粒子を含むことが好ましい。これにより、粒子径D50がより小径であっても、粒度分布が狭い、つまり、D90/D50の比が十分に小さい金属粒子4が得られる。また、コア部2と被覆膜3との密着性に優れ、耐凝集性、耐湿性、防錆性等に優れた金属粒子4が得られる。 Furthermore, as described above, in the metal powder for molding 1 according to this embodiment, it is preferable that the metal particles 4 include water-atomized particles. This allows for metal particles 4 to be obtained that have a narrow particle size distribution, i.e., a sufficiently small D90/D50 ratio, even if the particle diameter D50 is smaller. Furthermore, it allows for metal particles 4 to be obtained that have excellent adhesion between the core portion 2 and the coating film 3, and that have excellent agglomeration resistance, moisture resistance, rust prevention, etc.
また、本実施形態に係る造形用金属粉末1では、前述したように、金属粒子4が、金属材料で構成されているコア部2と、コア部2の表面を被覆する被覆膜3と、を含んでいる。 Furthermore, as described above, in the metal powder for molding 1 according to this embodiment, the metal particles 4 include a core portion 2 made of a metal material and a coating film 3 that coats the surface of the core portion 2.
このような構成によれば、金属材料で構成されているコア部2に対し、様々な特性を付与することができる。例えば、被覆膜3がカップリング剤に由来する化合物を含む場合、カップリング剤が有する有機反応性基をコア部2の表面に配置することができる。これにより、金属粒子4同士の凝集を抑制し、造形用金属粉末1の流動性および充填性を高めることができる。また、カップリング剤が有する加水分解性基をコア部2の表面と反応させることができる。これにより、密着性に優れた被覆膜3が得られる。 This configuration allows various properties to be imparted to the core portion 2, which is made of a metal material. For example, if the coating film 3 contains a compound derived from a coupling agent, the organic reactive groups of the coupling agent can be disposed on the surface of the core portion 2. This suppresses aggregation of the metal particles 4 and improves the fluidity and filling ability of the metal powder for molding 1. In addition, the hydrolyzable groups of the coupling agent can react with the surface of the core portion 2. This results in a coating film 3 with excellent adhesion.
さらに、本実施形態に係る造形用金属粉末1は、金属粒子4に加え、平均粒径が金属粒子4よりも小さいセラミックス粒子5を有している。 Furthermore, the metal powder for molding 1 according to this embodiment contains, in addition to metal particles 4, ceramic particles 5 whose average particle size is smaller than that of the metal particles 4.
このような構成によれば、セラミックス粒子5が金属粒子4同士の凝集を抑制する。これにより、造形用金属粉末1の流動性および充填性をさらに高めることができる。 With this configuration, the ceramic particles 5 suppress the aggregation of the metal particles 4. This further improves the fluidity and filling properties of the metal powder for molding 1.
また、造形用金属粉末1は、図2に示すように、金属粒子4同士が結着している二次粒子6を有していてもよい。二次粒子6は、金属粒子4同士の集合化によって、見かけの球形度が高くなる。このため、金属粒子4の粒子形状によらず、造形用金属粉末1の流動性および充填性を高めることができる。 In addition, as shown in Figure 2, the metal powder for manufacturing 1 may have secondary particles 6 in which metal particles 4 are bonded together. The secondary particles 6 have a high apparent sphericity due to the aggregation of the metal particles 4. Therefore, the fluidity and filling ability of the metal powder for manufacturing 1 can be improved regardless of the particle shape of the metal particles 4.
2.造形用金属粉末の製造方法
次に、実施形態に係る造形用金属粉末の製造方法について説明する。図3は、実施形態に係る造形用金属粉末の製造方法を説明するための工程図である。
2. Manufacturing Method of Metal Powder for Shaping Next, a manufacturing method of a metal powder for shaping according to an embodiment will be described. Fig. 3 is a process diagram for explaining a manufacturing method of a metal powder for shaping according to an embodiment.
図3に示す造形用金属粉末の製造方法は、準備工程S102と、液中分級工程S104と、被覆膜形成工程S106と、を有する。 The manufacturing method for metal powder for molding shown in Figure 3 includes a preparation process S102, a submerged classification process S104, and a coating film formation process S106.
2.1.準備工程
準備工程S102では、原料粉末を用意する。原料粉末は、市販品であってもよいが、前述したアトマイズ法や粉砕法、その他の製造方法により、製造された粉末であってもよい。
In the preparation step S102, a raw material powder is prepared. The raw material powder may be a commercially available product, or may be a powder produced by the atomization method, pulverization method, or other production method.
このうち、アトマイズ法は、冷却媒の種類や装置構成の違いによって、水アトマイズ法、回転水流アトマイズ法、ガスアトマイズ法等に分けられる。アトマイズ法は、溶融金属を、高速で噴射された液体または気体に衝突させることにより、微粉化するとともに冷却して、原料粉末を製造する方法である。 Atomization methods are divided into water atomization, rotary water jet atomization, gas atomization, etc., depending on the type of coolant and the configuration of the equipment. Atomization is a method of producing raw material powder by pulverizing and cooling molten metal by colliding it with a liquid or gas jet sprayed at high speed.
このうち、水アトマイズ法では、溶融金属が大きな負圧によって気中で分裂することにより、微細な液滴を形成する。その後、この微細な液滴が高速の噴射水流で急冷凝固し、原料粉末を得る。 In the water atomization method, molten metal is split in the air by a large negative pressure, forming fine droplets. These droplets are then rapidly cooled and solidified by a high-speed water jet, yielding the raw material powder.
なお、例えば、アトマイズ法では、液体や気体に衝突させる溶融金属の量や温度、溶融金属に衝突させる液体や気体の流速等に応じて、円形度CIを調整することができる。溶融金属の組成等に応じて多少異なるが、一例として、液体や気体に衝突させる溶融金属の量を減らしたり、温度を高めたり、溶融金属に衝突させる液体や気体の流速を下げたりすると、原料粉末の円形度CIが大きくなる傾向がある。 For example, in the atomization method, the circularity CI can be adjusted depending on the amount and temperature of the molten metal colliding with the liquid or gas, the flow velocity of the liquid or gas colliding with the molten metal, etc. Although it will vary somewhat depending on the composition of the molten metal, for example, reducing the amount of molten metal colliding with the liquid or gas, increasing the temperature, or slowing the flow velocity of the liquid or gas colliding with the molten metal tends to increase the circularity CI of the raw material powder.
2.2.液中分級工程
液中分級工程S104では、原料粉末を液中で分級する。これにより、粒子径D50が3.0μm以上30.0μm以下であり、かつ、D90/D50の比が2.00以下である粒子を抽出する。このようにして前述したコア部2が得られる。
In the submerged classification step S104, the raw material powder is classified in a liquid. This extracts particles having a particle diameter D50 of 3.0 μm or more and 30.0 μm or less and a D90/D50 ratio of 2.00 or less. In this way, the core portion 2 described above is obtained.
液中での分級は、湿式分級とも呼ばれる。これに対し、気中での分級は、乾式分級とも呼ばれる。乾式分級が、気中において力学的挙動の差を利用して粒子を分級するのに対し、液中で行う湿式分級は、液中において遠心力や重力等を利用して粒子を分級する。そのため、液中で行う湿式分級の方が、小径の粒子でも精度よく分級することができ、また、分級中の粒子同士の凝集を、乾式分級より抑制することができる。 Classification in liquid is also called wet classification. In contrast, classification in air is also called dry classification. While dry classification classifies particles in air by utilizing differences in mechanical behavior, wet classification in liquid uses centrifugal force, gravity, etc. to classify particles in liquid. Therefore, wet classification in liquid can classify small particles with greater precision, and can also suppress particle aggregation during classification more effectively than dry classification.
具体的には、液中分級工程は、原料粉末を液体に入れ、遠心力または重力により分級する操作を含むことが好ましい。遠心力場でも、重力場でも、いずれも、高い分級精度が得られる。 Specifically, the submerged classification process preferably includes placing the raw material powder in a liquid and classifying it using centrifugal force or gravity. High classification accuracy can be achieved using either a centrifugal field or a gravitational field.
より精密な分級の観点からは、重力により分級する操作を含むことがより好ましい。重力により分級する操作は、粒子の大きさ(粒径)により液中での沈降速度が異なることを利用した分級操作であり、例えば、直立筒状湿式分級器を用いて行うことができる。また、あらかじめ粒子の大きさごとの沈降速度を求めておき、沈降時間に応じて分級機から粒子を採取することで、所望の粒径を有する粒子を得ることができる。これにより、粒度分布が特に狭められた粒子を抽出することができる。 From the perspective of more precise classification, it is more preferable to include a gravity classification operation. Gravity classification is a classification operation that takes advantage of the fact that the settling speed in a liquid varies depending on the particle size (particle diameter), and can be carried out using, for example, an upright cylindrical wet classifier. Alternatively, by determining the settling speed for each particle size in advance and collecting particles from the classifier according to the settling time, particles with the desired particle diameter can be obtained. This makes it possible to extract particles with a particularly narrow particle size distribution.
また、原料粉末を液中で分級するとき、この液体は、分散剤を含んでいるのが好ましい。分散剤を添加することにより、液中での粒子同士の凝集を抑制することができる。これにより、より精度よく原料粉末を分級することができる。分散剤としては、例えば、カルボン酸塩系分散剤、スルホン酸塩系分散剤等が挙げられる。 When classifying raw material powder in a liquid, it is preferable that the liquid contain a dispersant. Adding a dispersant can suppress aggregation of particles in the liquid, allowing the raw material powder to be classified more accurately. Examples of dispersants include carboxylate-based dispersants and sulfonate-based dispersants.
分散剤の添加量は、特に限定されないが、原料粉末100質量部に対して0.1質量部以上5.0質量部以下であるのが好ましく、0.2質量部以上3.0質量部以下であるのがより好ましい。 The amount of dispersant added is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 5.0 parts by mass, and more preferably 0.2 to 3.0 parts by mass, per 100 parts by mass of raw material powder.
以上のような分級操作により、粒子径D50を上記範囲内に調整することができる。また、粗大粒子を除去して、D90/D50の比を上記範囲内に調整することができる。 By carrying out the above classification procedure, the particle diameter D50 can be adjusted to fall within the above range. Furthermore, by removing coarse particles, the D90/D50 ratio can be adjusted to fall within the above range.
2.3.被覆膜形成工程
被覆膜形成工程S106では、液中分級工程S104で抽出した粒子に対し、粒子表面を被覆する被覆膜を形成する。これにより、造形用金属粉末が得られる。なお、本工程は、必要に応じて行えばよく、省略されてもよい。
2.3. Coating Film Formation Step In the coating film formation step S106, a coating film is formed on the particle surface of the particles extracted in the submerged classification step S104. This results in a metal powder for molding. Note that this step may be performed as needed or may be omitted.
被覆膜の形成には、前述したように、例えば、各種カップリング剤が用いられ、好ましくはシランカップリング剤が用いられる。そして、抽出した粒子とカップリング剤を反応器内に入れ、加熱する方法、抽出した粒子にカップリング剤を噴霧する方法、カップリング剤を含む溶液に粒子を入れ、乾燥させる方法等により、液中分級工程S104で抽出した粒子(コア部)の表面に被覆膜を形成することができる。 As mentioned above, various coupling agents are used to form the coating film, and a silane coupling agent is preferably used. A coating film can be formed on the surface of the particles (cores) extracted in the submerged classification step S104 by methods such as placing the extracted particles and coupling agent in a reactor and heating, spraying the coupling agent onto the extracted particles, or placing the particles in a solution containing a coupling agent and drying them.
なお、被覆膜の形成後、必要に応じて、得られた被覆膜に熱処理を行ってもよい。熱処理の条件は、例えば温度が50℃以上300℃以下で、時間が10分以上24時間以下とされる。これにより、被覆膜に残留した水和物を除去したり、未反応のカップリング剤を除去したり、被覆膜の密着性を高めたりすることができる。 After forming the coating film, the resulting coating film may be subjected to heat treatment if necessary. The heat treatment conditions are, for example, a temperature of 50°C or higher and 300°C or lower, and a time of 10 minutes to 24 hours or lower. This can remove any hydrates remaining in the coating film, remove any unreacted coupling agent, and improve the adhesion of the coating film.
また、準備工程S102と液中分級工程S104との間に、液中分級工程S104とは別の分級工程を行ってもよい。この分級工程では、原料粉末に含まれる粗大粒子をあらかじめ除去する。これにより、液中分級工程S104における分級精度を高めることができる。 In addition, a classification step separate from the submerged classification step S104 may be performed between the preparation step S102 and the submerged classification step S104. In this classification step, coarse particles contained in the raw material powder are removed in advance. This can improve the classification accuracy in the submerged classification step S104.
また、上記の説明では、液中分級工程S104の後に被覆膜形成工程S106を行っているが、この順序は逆であってもよい。 In addition, in the above description, the coating film formation process S106 is performed after the submerged classification process S104, but this order may be reversed.
以上のように、本実施形態に係る造形用金属粉末の製造方法は、準備工程S102と、液中分級工程S104と、を有する。準備工程S102では、原料粉末を用意する。液中分級工程S104では、原料粉末を液中で分級し、D50が3.0μm以上30.0μm以下であり、かつ、D90/D50の比が2.00以下である粒子を抽出する。なお、D50は、体積基準での粒度分布において頻度の累積が50%である粒子径を指し、D90は、体積基準での粒度分布において頻度の累積が90%である粒子径を指す。 As described above, the method for producing metal powder for molding according to this embodiment includes a preparation step S102 and a submerged classification step S104. In the preparation step S102, raw material powder is prepared. In the submerged classification step S104, the raw material powder is classified in liquid, and particles having a D50 of 3.0 μm or more and 30.0 μm or less and a D90/D50 ratio of 2.00 or less are extracted. Note that D50 refers to the particle size at which the cumulative frequency in the volumetric particle size distribution is 50%, and D90 refers to the particle size at which the cumulative frequency in the volumetric particle size distribution is 90%.
このような構成によれば、液中での分級により、D50およびD90/D50の比がそれぞれ最適化された粒子を高精度に抽出することができる。このようにして粒度分布が高精度に制御された分級後の粒子を備える造形用金属粉末は、造形性に優れるため、得られた造形体を焼結することによって焼結密度が高く表面性状に優れた焼結体を製造することができる。すなわち、上記の構成によれば、このような効果を発揮する造形用金属粉末を製造することができる。 With this configuration, classification in liquid allows for highly accurate extraction of particles with optimized D50 and D90/D50 ratios. Metal powder for molding containing classified particles with highly precisely controlled particle size distribution has excellent moldability, and by sintering the resulting molded body, a sintered body with high sintering density and excellent surface properties can be produced. In other words, with the above configuration, it is possible to produce metal powder for molding that exhibits these effects.
以上、本発明の造形用金属粉末および造形用金属粉末の製造方法について、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。 The metal powder for molding and the method for manufacturing the metal powder for molding of the present invention have been described above based on preferred embodiments, but the present invention is not limited to these.
例えば、本発明の造形用金属粉末は、前記実施形態に任意の成分が付加されたものであってもよい。また、本発明の造形用金属粉末の製造方法は、前記実施形態に任意の目的の工程が付加されたものであってもよい。 For example, the metal powder for molding of the present invention may be one in which any desired component has been added to the above-described embodiment. Furthermore, the method for manufacturing a metal powder for molding of the present invention may be one in which any desired process has been added to the above-described embodiment.
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
3.造形用金属粉末の作製
3.1.実施例1
まず、水アトマイズ法により製造されたステンレス鋼SUS316Lの粉末を用意した。次に、得られたステンレス鋼粉末を、液中で重力を利用して分級した。以下、分級方法について詳述する。
Next, specific examples of the present invention will be described.
3. Preparation of Metal Powder for Molding 3.1. Example 1
First, a powder of stainless steel SUS316L produced by water atomization was prepared. The obtained stainless steel powder was then classified in a liquid using gravity. The classification method is described in detail below.
液中での重力を利用した分級方法では、まず、原料粉末30gを400mLの純水に入れ、超音波によって分散させて原料粉末分散液を作製した。次に、この原料粉末分散液を1600mLの純水にゆっくりと投入してスラリーとし、さらに、このスラリーを330分間静置して重力により分級した。その後、液面から600mL分のスラリーをサイフォンで採取した。採取後のスラリーに対して85℃で120分の加熱乾燥を行い、水分を揮発させ、分級後の粒子を抽出した。これにより、造形用金属粉末を得た。 In the classification method using gravity in liquid, 30 g of raw material powder was first placed in 400 mL of pure water and dispersed using ultrasound to create a raw material powder dispersion. This raw material powder dispersion was then slowly poured into 1,600 mL of pure water to form a slurry, which was then left to stand for 330 minutes before being classified by gravity. 600 mL of slurry was then collected from the liquid surface using a siphon. The collected slurry was then heated and dried at 85°C for 120 minutes to evaporate the water, and the classified particles were extracted. This resulted in the production of a metal powder for molding.
ここで、分級後の粒子について、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置により、体積基準の粒度分布を取得した。そして、取得した粒度分布に基づいて、粒子径D50および粒子径D90を求めた。また、D90/D50の比を算出した。算出結果を表1に示す。 The volumetric particle size distribution of the classified particles was then obtained using a laser diffraction/scattering particle size distribution analyzer. Based on the obtained particle size distribution, the particle diameters D50 and D90 were determined. The ratio of D90/D50 was also calculated. The calculation results are shown in Table 1.
さらに、分級後の粒子について、走査型電子顕微鏡による観察像から円形度CIを計測した。そして、円形度CIが0.60以下である粒子の比率を算出した。算出結果を表1に示す。 Furthermore, the circularity CI of the classified particles was measured from images observed using a scanning electron microscope. The proportion of particles with a circularity CI of 0.60 or less was then calculated. The calculation results are shown in Table 1.
3.2.実施例2
まず、水アトマイズ法により製造されたステンレス鋼SUS316Lの粉末を用意した。次に、得られたステンレス鋼粉末を、液中で遠心力を利用して分級した。以下、分級方法について詳述する。
Example 2
First, a powder of stainless steel SUS316L produced by water atomization was prepared. Next, the obtained stainless steel powder was classified in a liquid using centrifugal force. The classification method is described in detail below.
液中での遠心力を利用した分級方法では、まず、原料粉末を純水に入れ、含有率7質量%で分散させた原料粉末分散液を作製した。次に、この原料粉末分散液を湿式ロータリー式分級装置にて分級した。得られた分級後の原料粉末に対して85℃で120分間の加熱乾燥を行い、水分を揮発させ、分級後の粒子を抽出した。これにより、造形用金属粉末を得た。 In the classification method using centrifugal force in liquid, the raw material powder was first placed in pure water and dispersed at a content of 7% by mass to create a raw material powder dispersion. This raw material powder dispersion was then classified using a wet rotary classifier. The resulting classified raw material powder was then heated and dried at 85°C for 120 minutes to volatilize the water and extract the classified particles. This resulted in the production of a metal powder for molding.
その後、実施例1と同様にして、粒子径D50および粒子径D90を測定するとともに、D90/D50の比および円形度CIが0.60以下である粒子の比率を算出した。測定結果および算出結果を表1に示す。 Then, in the same manner as in Example 1, the particle diameters D50 and D90 were measured, and the D90/D50 ratio and the proportion of particles with a circularity CI of 0.60 or less were calculated. The measurement and calculation results are shown in Table 1.
3.3.実施例3
まず、ガスアトマイズ法により製造されたステンレス鋼SUS316Lの粉末を用意した。次に、得られたステンレス鋼粉末を、表1に示す方法で分級し、分級後の粒子を抽出した。これにより、表1に示す粒度特性を有する造形用金属粉末を得た。
Example 3
First, a powder of stainless steel SUS316L produced by gas atomization was prepared. The resulting stainless steel powder was then classified using the method shown in Table 1, and the classified particles were extracted. This resulted in a metal powder for molding having the particle size characteristics shown in Table 1.
3.4.実施例4
まず、水アトマイズ法により製造されたステンレス鋼SUS316Lの粉末を用意した。次に、得られたステンレス鋼粉末を、表1に示す方法で分級し、分級後の粒子を抽出した。これにより、表1に示す粒度特性を有する造形用金属粉末を得た。
Example 4
First, a powder of stainless steel SUS316L produced by water atomization was prepared. The resulting stainless steel powder was then classified using the method shown in Table 1, and the classified particles were extracted. This resulted in a metal powder for molding having the particle size characteristics shown in Table 1.
3.5.実施例5
まず、水アトマイズ法により製造されたステンレス鋼SUS316Lの粉末を用意した。次に、得られたステンレス鋼粉末を、表1に示す方法で分級し、分級後の粒子を抽出した。
Example 5
First, a powder of stainless steel SUS316L produced by water atomization was prepared. Next, the obtained stainless steel powder was classified by the method shown in Table 1, and the classified particles were extracted.
次に、分級後の粒子にシランカップリング剤処理を施した。これにより、被覆層を有する造形用金属粉末を得た。なお、シランカップリング剤には、フェニルトリメトキシシランを用いた。 The classified particles were then treated with a silane coupling agent. This resulted in a metal powder for molding with a coating layer. Phenyltrimethoxysilane was used as the silane coupling agent.
3.6.実施例6
表1に示す方法でステンレス鋼粉末を分級し、分級後の粒子を抽出するとともに、シランカップリング剤として3-グリシドキシプロピルトリメトキシシランを用いるようにした以外は、実施例5と同様にして被覆層を有する造形用金属粉末を得た。
3.6 Example 6
The stainless steel powder was classified using the method shown in Table 1, the classified particles were extracted, and a metal powder for molding having a coating layer was obtained in the same manner as in Example 5, except that 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane was used as the silane coupling agent.
3.7.比較例1
まず、ガスアトマイズ法により製造されたステンレス鋼SUS316Lの粉末を用意した。次に、得られたステンレス鋼粉末を、気中で気流を利用して分級した。具体的には、原料粉末をサイクロン式分級機によって分級した。これにより、分級後の金属粒子を抽出し、表1に示す粒度特性を有する造形用金属粉末を得た。
3.7. Comparative Example 1
First, a powder of stainless steel SUS316L manufactured by gas atomization was prepared. The resulting stainless steel powder was then classified in air using an airflow. Specifically, the raw powder was classified using a cyclone classifier. The classified metal particles were extracted, yielding a metal powder for molding having the particle size characteristics shown in Table 1.
3.8.比較例2~6
まず、水アトマイズ法により製造されたステンレス鋼SUS316Lの粉末を用意した。次に、得られたステンレス鋼粉末を、気中で気流を利用して分級し、分級後の金属粒子を抽出した。これにより、表1に示す粒度特性を有する造形用金属粉末を得た。
3.8. Comparative Examples 2 to 6
First, a powder of stainless steel SUS316L produced by water atomization was prepared. The resulting stainless steel powder was then classified in air using an airflow, and the classified metal particles were extracted. This resulted in a metal powder for molding having the particle size characteristics shown in Table 1.
3.9.実施例7
まず、水アトマイズ法により製造されたステンレス鋼SUS316Lの粉末を用意した。次に、得られたステンレス鋼粉末を、液中で重力を利用して分級した。これにより、分級後の粒子を抽出した。
Example 7
First, a powder of stainless steel SUS316L produced by water atomization was prepared. Next, the obtained stainless steel powder was classified in a liquid using gravity. The classified particles were then extracted.
次に、分級後の粒子に、セラミックス粒子としてシリカ粒子を添加した。これにより、造形用金属粉末を得た。添加したシリカ粒子の平均粒径、分級後の粒子に対する粒径比率、および、シリカ粒子の添加比率は、表2に示す通りである。 Next, silica particles were added as ceramic particles to the classified particles. This resulted in a metal powder for molding. The average particle size of the added silica particles, their particle size ratio to the classified particles, and the silica particle addition ratio are shown in Table 2.
3.10.実施例8~13
ステンレス鋼粉末の製造方法、分級方法、ステンレス鋼粉末の粒度特性、セラミックス粒子の添加条件等を、表2に示すように変更した以外は、実施例7と同様にして造形用金属粉末を得た。
3.10. Examples 8 to 13
A metal powder for molding was obtained in the same manner as in Example 7, except that the manufacturing method of the stainless steel powder, the classification method, the particle size characteristics of the stainless steel powder, the conditions for adding the ceramic particles, etc. were changed as shown in Table 2.
表1および表2に示すように、各実施例では、粒子径D50、D90/D50の比、および、円形度CIが0.60以下である金属粒子の比率、がいずれも所定の範囲内に収まっていた。 As shown in Tables 1 and 2, in each example, the particle diameter D50, the D90/D50 ratio, and the proportion of metal particles with a circularity CI of 0.60 or less were all within the specified ranges.
4.焼結体の作製
各実施例および各比較例で得られた造形用金属粉末を用い、バインダージェット法により、50層を積層してなる造形体を作製した。バインダー溶液には、ステアリン酸エマルジョンを使用した。
4. Preparation of Sintered Body Using the metal powders for shaping obtained in each Example and Comparative Example, a shaped body was prepared by the binder jet method, consisting of 50 layers stacked together. A stearic acid emulsion was used as the binder solution.
続いて、作製した造形体に脱脂処理を施して脱脂した後、焼成炉にて焼結させた。焼結条件は、アルゴン雰囲気において、1300℃×3時間とした。これにより、焼結体を得た。 The resulting molded body was then degreased and sintered in a furnace. The sintering conditions were 1300°C for 3 hours in an argon atmosphere. This resulted in a sintered body.
5.焼結体の評価
5.1.相対密度
次に、得られた焼結体の密度を測定した。続いて、用いた造形用金属粉末の真密度に対する測定した密度の相対値、すなわち相対密度を算出した。算出結果を表1および表2に示す。
5. Evaluation of Sintered Compacts 5.1. Relative Density Next, the density of the resulting sintered compacts was measured. The relative value of the measured density relative to the true density of the metal powder used for molding, i.e., the relative density, was calculated. The calculation results are shown in Tables 1 and 2.
5.2.表面粗さ
次に、得られた焼結体の表面粗さを測定した。なお、表面粗さは、算術平均粗さRaのことであり、JIS B 0671-1:2002に規定された方法に準じて測定した。測定結果を表1および表2に示す。
5.2. Surface roughness Next, the surface roughness of the obtained sintered body was measured. The surface roughness refers to the arithmetic mean roughness Ra, and was measured in accordance with the method specified in JIS B 0671-1:2002. The measurement results are shown in Tables 1 and 2.
表1および表2から明らかなように、各実施例の造形用金属粉末を用いて製造された焼結体は、各比較例の造形用金属粉末を用いて製造された焼結体に比べて、相対密度が高く、表面粗さが小さかった。 As is clear from Tables 1 and 2, the sintered bodies produced using the metal powders for molding in each Example had higher relative densities and lower surface roughness than the sintered bodies produced using the metal powders for molding in each Comparative Example.
なお、表1および表2には示さないが、各実施例および各比較例で得られた造形用金属粉末を用い、熱溶融積層法により、50層を積層してなる造形体を作製した。そして、作製した造形体に脱脂処理を施して脱脂した後、焼結させた。得られた焼結体について相対密度および表面粗さを測定したところ、表1および表2と同じ傾向の評価結果が得られた。 Although not shown in Tables 1 and 2, a shaped body was produced by laminating 50 layers using the metal powders for shaping obtained in each Example and Comparative Example using the fused deposition modeling method. The produced shaped body was then subjected to a degreasing process and then sintered. The relative density and surface roughness of the resulting sintered body were measured, and the evaluation results showed the same trends as those in Tables 1 and 2.
したがって、本発明に係る造形用金属粉末は、積層造形法に用いることで、造形性が高い、つまり、造形不良が少ない造形体を製造可能であることがわかった。また、得られた造形体を焼結することにより、焼結密度が高く表面性状に優れた焼結体を製造可能であることがわかった。 It was therefore found that by using the metal powder for molding according to the present invention in additive manufacturing, it is possible to produce molded bodies with high moldability, i.e., with few molding defects. Furthermore, it was found that by sintering the resulting molded bodies, it is possible to produce sintered bodies with high sintering density and excellent surface properties.
1…造形用金属粉末、2…コア部、3…被覆膜、4…金属粒子、5…セラミックス粒子、6…二次粒子、S102…準備工程、S104…液中分級工程、S106…被覆膜形成工程 1... Metal powder for molding, 2... Core, 3... Coating film, 4... Metal particles, 5... Ceramic particles, 6... Secondary particles, S102... Preparation process, S104... Submerged classification process, S106... Coating film formation process
Claims (9)
前記金属粒子の体積基準での粒度分布において頻度の累積が50%である粒子径をD5
0とするとき、D50が3.0μm以上30.0μm以下であり、
前記金属粒子の体積基準での粒度分布において頻度の累積が90%である粒子径をD9
0とするとき、D90/D50の比が2.00以下であり、
円形度が0.60以下である前記金属粒子の体積比率が2.0%以下であることを特徴
とする粉末焼結積層造形法、バインダージェット法、熱溶融積層法に用いられる造形用金
属粉末。 having stainless steel metal particles,
The particle diameter at which the cumulative frequency is 50% in the particle size distribution on a volume basis of the metal particles is defined as D5.
When the D50 is 0, D50 is 3.0 μm or more and 30.0 μm or less,
The particle diameter at which the cumulative frequency is 90% in the particle size distribution on a volume basis of the metal particles is defined as D9
0, the ratio of D90/D50 is 2.00 or less,
A metal powder for manufacturing used in powder sintering additive manufacturing, binder jet manufacturing, and fused deposition modeling , characterized in that the volume ratio of the metal particles having a circularity of 0.60 or less is 2.0% or less.
覆膜と、を含む請求項1または2に記載の造形用金属粉末。 The metal powder for molding according to claim 1 or 2, wherein the metal particles each include a core portion made of a metal material and a coating film that coats the surface of the core portion.
金属粉末。 The metal powder for molding according to claim 3 , wherein the coating film contains a compound derived from a silane coupling agent.
4のいずれか1項に記載の造形用金属粉末。 5. The metal powder for molding according to claim 1, further comprising ceramic particles having an average particle size smaller than that of said metal particles.
記載の造形用金属粉末。 The metal powder for shaping according to claim 1 , wherein the metal powder comprises secondary particles in which the metal particles are bonded together.
体積基準での粒度分布において頻度の累積が50%である粒子径をD50とし、体積基
準での粒度分布において頻度の累積が90%である粒子径をD90とするとき、前記原料
粉末を液中で分級することにより、D50が3.0μm以上30.0μm以下であり、か
つ、D90/D50の比が2.00以下である粒子を抽出する液中分級工程と、
を有することを特徴とする粉末焼結積層造形法、バインダージェット法、熱溶融積層法に
用いられる造形用金属粉末の製造方法。 a preparation step of preparing a stainless steel raw material powder;
a submerged classification step of classifying the raw material powder in a liquid to extract particles having a D50 of 3.0 μm or more and 30.0 μm or less and a D90/D50 ratio of 2.00 or less, where D50 is the particle diameter at which a cumulative frequency of 50% in a volumetric particle size distribution is defined as D50 and D90 is the particle diameter at which a cumulative frequency of 90% in a volumetric particle size distribution is defined as D90;
The powder sintering layer manufacturing method, the binder jet method, and the fused deposition modeling method are characterized by having
A method for producing the metal powder used for molding.
作を含む請求項7に記載の造形用金属粉末の製造方法。 The method for producing a metal powder for shaping according to claim 7 , wherein the submerged classification step includes placing the raw material powder in a liquid and classifying the raw material powder by centrifugal force or gravity.
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008142681A (en) | 2006-12-13 | 2008-06-26 | Mitsui Mining & Smelting Co Ltd | Wet centrifugal classification method and metal fine particle slurry obtained by the wet centrifugal classification method |
| CN102989576A (en) | 2012-11-07 | 2013-03-27 | 宁波广博纳米新材料股份有限公司 | Method for grading silver powder for solar battery |
| JP2019178425A (en) | 2015-07-24 | 2019-10-17 | Jx金属株式会社 | Surface treatment metal powder for electron beam type 3d printer and manufacturing method therefor |
| WO2020138274A1 (en) | 2018-12-27 | 2020-07-02 | Jx金属株式会社 | PRODUCTION METHOD FOR ADDITIVE-MANUFACTURED PRODUCT USING PURE COPPER POWDER HAVING Si COATING |
| WO2020220143A1 (en) | 2019-05-02 | 2020-11-05 | Tekna Plasma Systems Inc. | Additive manufacturing powders with improved physical characteristics, method of manufacture and use thereof |
| JP2021075784A (en) | 2019-11-08 | 2021-05-20 | 大同特殊鋼株式会社 | Powder material |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102349707B1 (en) * | 2018-09-06 | 2022-01-10 | 주식회사 엘지화학 | Compound, colorant composition, photoresist, color filter and display device |
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008142681A (en) | 2006-12-13 | 2008-06-26 | Mitsui Mining & Smelting Co Ltd | Wet centrifugal classification method and metal fine particle slurry obtained by the wet centrifugal classification method |
| CN102989576A (en) | 2012-11-07 | 2013-03-27 | 宁波广博纳米新材料股份有限公司 | Method for grading silver powder for solar battery |
| JP2019178425A (en) | 2015-07-24 | 2019-10-17 | Jx金属株式会社 | Surface treatment metal powder for electron beam type 3d printer and manufacturing method therefor |
| WO2020138274A1 (en) | 2018-12-27 | 2020-07-02 | Jx金属株式会社 | PRODUCTION METHOD FOR ADDITIVE-MANUFACTURED PRODUCT USING PURE COPPER POWDER HAVING Si COATING |
| WO2020220143A1 (en) | 2019-05-02 | 2020-11-05 | Tekna Plasma Systems Inc. | Additive manufacturing powders with improved physical characteristics, method of manufacture and use thereof |
| JP2021075784A (en) | 2019-11-08 | 2021-05-20 | 大同特殊鋼株式会社 | Powder material |
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