[发明专利]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

说明书

技术领域

本发明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，本发明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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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，开发出了由铬钼钢粉末、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。铬钼钢是从其强度、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（micro 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。