專利名稱：金屬光造型用金屬粉末及使用該金屬粉末的金屬光造型法的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于金屬光造型的金屬粉末。更詳細地說，本發(fā)明涉 及一種用于照射光束而得到三維形狀造型物的金屬光造型的金屬粉末。
背景技術：
目前熟知的有下述技術，即，反復進行下述步驟而制造三維形狀造型 物的金屬光造型技術，(1)向由金屬粉末構成的粉末層照射光束(例如激
光那樣的指向性電子束)形成燒結層，(2)向所得的燒結層之上敷設新的 粉末層并照射光束而進一步形成燒結層。根據(jù)該技術，能夠在短時間內周 遭復雜的三維形狀造型物。尤其是，通過照射能量密度高的光束，使金屬 粉末完全融化后固化，由此能夠使燒結密度達到100%的狀態(tài)。由于完成 其表面后形成光滑的面，從而該高密度的造型物能夠適用于塑料成型用模 具等。
但是，作為這樣的金屬光造型的原料使用的金屬粉末需要有與用于壓 縮成型后燒結的那樣的其他的粉末燒結中的金屬粉末不同的特性。
例如，金屬粉末的粒徑需要比被光束照射的粉末層的厚度小。粒徑小 時，粉末的充填密度增高，造型時的光束吸收率也好，因此，能夠提高燒 結密度，并且能夠減小所得的造型物的表面粗度。另一方面，粒徑過小時， 引起金屬粉末的凝集，粉末的填充密度減小，導致不能薄地均勻地敷設粉 末層。
為了提高造型物的強度，形成的新的燒結層、和位于其下層的固化的 燒結層的結合面積必須擴大，且其粘合強度也必須提高，同時，與鄰接的 固化燒結層的接合面積也需要擴大，粘合強度需要高。
另外，新的燒結層的上面基本上沒有突起。突起的量達到粉末層的厚 度以上時，會妨礙敷設下一層粉末層，下一層的粉末層的形成變得困難。
在此，金屬光造型時，被光束照射的金屬粉末其一部分或全部暫時熔融，之后驟冷凝固而形成燒結層，但是該熔融時的潤濕性大時，與鄰接的 燒結層的接合面積變大，如果流動性大則突起變小。因此，理想的是熔融 時的流動性變大，且潤濕性也大的金屬粉末。
另外，利用金屬光造型制造的三維形狀造型物在該造型物表面付著有 金屬粉末而使表面粗度劣化。因此，為了將該三維形狀造型物作為高精度 的塑料注塑成型模具等使用，必須除去付著在造型物表面的金屬粉末，且 需要使用切削工具等來進行切削為完成等加工。在使用混合了強度高的鐵 類粉末的金屬粉末實施金屬光造型的情況下，由于該鐵類粉末，導致切削 加工時切削用工具磨損。在對具有特別細的槽的形狀進行切削加工的情況 下，必須使用小徑工具進行，從而引起工具的磨損，有時會導致刀尖缺口 (傷刃)及工具折斷。因此，優(yōu)選在進行精切削等加工時的加工性良好的 金屬粉末。
另外，在所得到的三維形狀造型物的外光上不能存在大的裂紋。尤其 是，在將三維形狀造型物作為注塑成型模具使用的情況下，考慮到在其內 部流動流體(冷卻水)等，優(yōu)選造型物的內部組織沒有細微裂縫。
鑒于這樣的情況，如專利文獻l所示，本申請人提案有包含鐵類粉末 (鉻鉬鋼、合金工具鋼)、和選自鎳、鎳類合金、銅及銅類合金組成的組 中的一種以上的非鐵類粉末粉末的金屬光造型用金屬粉末。另外，如專利 文獻2所示，本申請人也提案有由鐵類粉末(鉻鉬鋼)、和鎳或/及鎳合金 類的粉末、銅或/及銅類合金的粉末和石墨粉末構成的金屬光造型用的混合 粉末。鉻鉬鋼等從其強度及韌性的角度來使用。銅及銅類合金粉末從可濕 性及流動性的角度來使用。另外，鎳及鎳類合金粉末從強度及加工性的角 度來使用。進一步，石墨粉末從光束的吸收率及減少細微裂縫的角度來使 用。
但是，即使是這些專利文獻1及專利文獻2中所示的金屬光造型用金
屬粉末，也存在下述問題，即，由于由金屬光造型所得到的造型物的表面 付著有硬的鐵類粉末，從而導致切削的精表面加工時切削阻力變大，工具 壽命縮短，另一方面，如果增長工具壽命，則存在必須減緩切削速度，從 而在加工上花費時間的問題。
專利文獻l:日本特開2001 —152204號公報專利文獻2:日本特開2004—277877號公報

發(fā)明內容
本發(fā)明是為了解決上述問題而完成的。即，本發(fā)明的目的在于提供一種金屬光造型用金屬粉末，其在切削除去付著于造型物表面的不需要的金屬粉末時，能夠減小其切削阻力，能夠延長所使用的切削工具的壽命。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種金屬光造型用金屬粉末，其用于通過向由金屬粉末構成的粉末層照射光束形成燒結層且層疊所述燒結層從而得到三維形狀造型物的金屬光造型，其特征在于，
所述金屬粉末包含鐵類粉末、和選自鎳、鎳類合金、銅、銅類合金及石墨中的一種以上的粉末而成，
所述鐵類粉末被進行了退火處理。本發(fā)明的金屬光造型用金屬粉末其特征之一是鐵類粉末經(jīng)過退火處理變得柔軟。此外，本說明書中使用的"退火處理"一般是指將鐵類粉末在某個溫度下加熱并保持適當?shù)臅r間后進行冷卻(優(yōu)選慢緩冷卻)處理，也可以稱為"退火"或"armealing"。
本發(fā)明的金屬光造型用金屬粉末中，優(yōu)選的是，混合鐵類粉末、和選自鎳、鎳類合金、銅、銅類合金、及石墨組成的組中的至少一種以上的粉末而構成。另外，本發(fā)明的金屬光造型用金屬粉末中，優(yōu)選的是，包含鐵類粉末、和鎳及鎳類合金粉末這兩者或任一、和銅及銅類合金粉末這兩者或任一、和石墨粉末而構成。
在一個最佳方式中，鐵類粉末在減壓下、真空下或惰性氣氛下，保持于600 70(TC的溫度后進行緩冷或冷卻，由此，進行退火處理。該情況下，鐵類粉末的平均粒徑優(yōu)選5~50 ii m。
被退火處理的鐵類粉末可以是霧化粉末(噴霧粉末)。即，被退火處理的鐵類粉末可以是通過霧化法(例如水霧化法)來制造的粉末。
本發(fā)明也提供一種使用了上述的金屬光造型用金屬粉末的金屬光造型法，通過反復進行下述工序得到三維形狀造型物，所述工序包括對由權利要求1所述的金屬光造型用金屬粉末構成的粉末層照射光束形成燒結層的工序；對通過所述燒結層的層疊而形成的造型物的表面部及不需要部分中的兩者或任一方進行切削除去的工序。本發(fā)明的金屬光造型用金屬粉末中，鐵類粉末被退火處理而變軟，因此，在由金屬光造型所得到的造型物表面付著的金屬粉末引起的切削性阻力減小。即，進行造型物的表面上付著的不需要的金屬粉末的切削除去時，能夠使其切削阻力減小，因此，能夠延長所使用的切削工具的壽命。此外，在此所說的"切削工具"是指用于金屬光造型的一般的切削工具。
尤其是，在金屬粉末為包含鐵類粉末、和鎳及鎳類合金粉末這兩者或任一、和銅及銅類合金粉末這兩者或任一、和石墨粉末而構成的情況下，所得的三維形狀造型物的燒結密度變?yōu)楦呙芏取?br> 鐵類粉末(優(yōu)選平均粒徑為5 50um)在減壓下、真空下或惰性氣氛下，保持于600 70(TC的溫度后進行緩冷或冷卻，由此進行退火處理，在該情況下，因為鐵類粉末之間在退火處理時不融合粘結，因此，可作為金屬光造型用的金屬粉末特別優(yōu)良地使用。
另外，本發(fā)明中，即使鐵類粉末是比較硬的霧化粉末，由于是將這樣的粉末燒結處理后使用，因此結果變軟，并能夠減小利用光金屬造型所得的造型物表面付著的金屬粉末所導致的切削阻力。S卩，即使在使用比較硬的霧化粉末作為金屬光造型的原料的情況下，也能夠在進行造型物表面付著的不需要的金屬粉末的切削除去時，延長所使用的切削工具的壽命。


圖1是使用本發(fā)明的金屬光造型用金屬粉末的金屬光造型復合加工機的構成圖2是金屬光造型復合加工機的動作(本發(fā)明的金屬造型法)的流程
圖3是表示金屬造型復合加工機的動作的圖4是本發(fā)明的金屬光造型用金屬粉末中所包含的鉻鉬鋼粉末的SEM照片；
圖5是本發(fā)明的金屬光造型用金屬粉末中所包含的鎳粉末的SEM照
片；
圖6是本發(fā)明的金屬光造型用金屬粉末中所包含的銅錳合金粉末的SEM照片；圖7是本發(fā)明的金屬造型用金屬粉末中所包含的片狀石墨粉末的SEM照片；
圖8是本發(fā)明的金屬光造型用金屬粉末(本發(fā)明的金屬粉末中包含的金屬成分混合而成)的SEM照片。符號說明
1金屬光造型復合加工機
2粉末層形成裝置
3燒結層形成裝置
4除去裝置
20升降臺
21造型用基臺
22粉末層
23擠壓用板
24燒結層
30光束發(fā)射器
31電鏡
40銑頭
41 XY驅動機構
L光束
具體實施例方式
下面，參照附圖對本發(fā)明做更詳細說明。首先，對使用本發(fā)明的金屬光造型用金屬粉末的金屬光造型復合加工機進行說明，之后，進行本發(fā)明的金屬光造型用金屬粉末的說明。[使用金屬光造型用金屬粉末的金屬光造型復合加工]
參照圖l對使用本發(fā)明的金屬光造型用金屬粉末來實施金屬光造型法的金屬光造型復合加工進行說明。圖1表示進行金屬光造型復合加工的金
屬光造型復合加工機1的構成。金屬光造型復合加工機1具備將金屬粉
末敷成規(guī)定厚度的層的粉末層形成裝置2、和發(fā)出光束L并將光束L向任意位置照射的燒結層形成裝置3、和將造型物的周圍除去的除去裝置4。粉末層形成裝置2具有上下升降的升降臺20、和在升降臺20之上配置 且成為造型物的基座的造型用基臺(圖3所示)、和在造型用基臺上敷設
金屬粉末的粉末層的擠壓用板23。燒結層形成裝置3具有發(fā)出光束L(指 向性電子束，例如激光)的光束發(fā)射器30、和在粉末層22上掃描光束L 的電流鏡31。除去裝置4具有削去造型物的周圍的銑頭40、和使銑頭 40向切削處移動的XY驅動機構41。
參照圖2及圖3對金屬光造型復合加工機1的動作進行說明。圖2表 示金屬光造型復合加工機1的動作的流程，圖3表示金屬光造型復合加工 機l的動作。
金屬光造型復合加工機1的動作由敷設金屬粉末的粉末層形成步驟 (Sl )、對粉末層22照射光束L而形成燒結層24的燒結層形成步驟(S2)、 切削造型物的表面的除去步驟(S3)構成。粉末層形成步驟(Sl)中，最 初將升降臺20向箭頭Z方向下降Atl (Sll)。向造型用基臺21供給金屬 粉末(S12),使擠壓用板23向箭頭A方向移動，將被供給的金屬粉末在 造型用基臺21上推平，形成規(guī)定厚度箭頭Atl的粉末層22 (S13)。接著， 轉換向燒結層形成步驟(S2)，從光束發(fā)射器30發(fā)出光束L (S21)，利用 電流鏡31將光束L在粉末層22上的任意位置掃描(S22)，將金屬粉末熔 融并燒結，形成與造型用基臺21—體化的燒結層24 (S23)。
燒結層24的厚度達到由銑頭40的工具長度等求出的規(guī)定厚度之前， 反復粉末層形成步驟(Sl)和燒結層形成步驟(S2)，將燒結層24層疊。
而且，層疊好的燒結層24的厚度達到規(guī)定厚度時，轉換向除去步驟 (S3),驅動銑頭40。利用XY驅動機構41使銑頭40向箭頭X及箭頭Y 方向移動，切削燒結層24層疊而成的造型物的表面(S32)。而且，在三 維形狀造型物的造型沒有完成的情況下，返回粉末層形成步驟(Sl)。這 樣，通過重復S1至S3而進一步層疊燒結層24，來制造三維形狀造型物。
燒結形成步驟(S2)的光束L的照射路徑、和除去步驟(S3)的切削 加工路徑預先由三維CAD數(shù)據(jù)制作出。這時，應用等高線加工并決定加 工路徑。而且，轉換向除去步驟(S3)的燒結層24的厚度根據(jù)造型物的 形狀變動。造型物的形狀傾斜時在比規(guī)定的厚度薄的時刻，轉換向除去步 驟(S3)，由此，能夠得到光滑的表面。[金屬光造型用金屬粉末]
下面，對本發(fā)明的金屬光造型用金屬粉末進行說明。本發(fā)明的金屬光造型用金屬粉末包含鐵類粉末；選自鎳、鎳類合金、銅、銅類合金、及石墨組成的組中的一種以上的粉末而形成。
作為鐵類粉末，沒有特別地限定，可例舉出鉻鉬鋼粉末、碳工具鋼粉末、模具鋼粉末、高速度工具鋼粉末等。碳含量多的鐵類粉末通過驟冷而成為馬氏體組織，從而硬度提高，通過進行退火，硬度降低。鐵類粉末為鉻鉬鋼粉末或工具鋼粉末的情況下，不僅表面的切削性變得良好，而且得到的造型物能夠變得高強度、高硬度。這樣的鐵類粉末的各粒子的形狀沒有特別的限制，例如可以是球狀、橢圓體形狀或多面體形狀(例如立方體
形狀)等。這樣的鐵類粉末的平均粒徑優(yōu)選2-100 nm，更優(yōu)選5 50um，進一步優(yōu)選10 30um (此外，平均粒徑小于5um時，容易發(fā)生凝集。另外，在金屬光造型時形成的粉末層的厚度一般為約50ixm)。在此，"粒徑"實質上意思是在粒子的所有方向上的長度中最大的長度，"平均粒徑"實質上意思是根據(jù)粒子的電子顯微鏡照片或光學顯微鏡照片測定一些粒子的粒徑，并將其數(shù)平均而算出的值。
這樣的鐵類粉末按照如后述詳細說明，用于退火處理，而使之柔軟，因此，鐵類粉末也可以是通過霧化法(例如水霧化法)制造的比較硬的霧化粉末。
作為"選自鎳、鎳類合金、銅、銅類合金、及石墨組成的群中的一種以上的粉末"中的"鎳類合金"，沒有限制，可以例舉出鎳和選自硅、硼(硼素)及鉬組成的群中至少一種金屬構成的合金。同樣，作為"銅類合金"，也沒有限制，例舉出選自銅；錳、磷及錫組成的組中至少一種金屬構成的合金。與"鐵類粉末"相同，這樣的粉末的各粒子的形狀也沒有特別地限定，例如可以是球狀、橢圓體形狀或多面體形狀(例如立方體形狀)等。另外，與"鐵類粉末"相同，"鎳"、"鎳類合金"、"銅"、"銅類合金"及/或"石墨"的平均粒徑優(yōu)選2 100nm，更優(yōu)選5 50um，進一步優(yōu)選10 30Pm。在此所說的"粒徑"實質上也意味著在粒子的所有方向上的長度中最大的長度，"平均粒徑"實質上意思是基于粒子的電子顯微鏡照片或光學顯微鏡照片測定個數(shù)粒子的粒徑，并將其作為數(shù)平均而算出的值。
"鐵類粉末"及"選自鎳、鎳類合金、銅、銅類合金、及石墨組成的 組中的一種以上的粉末"的制造法沒有特別地限定，可以使用一般的粉末 制造法，例如霧化法(氣體霧化法、水霧化法、離心霧化法、等離子霧化 法等)、旋轉電極法(REP法)、機械的工藝(例如粉碎發(fā)、機械合金法等)、 化學的工藝(氧化物還原法、氯化物還原法等)。另外，當然，這樣的制 造法中可以直接使用預先制造的市售的粉末。
退火處理所帶來的金屬光造型物的表面的切削性的改善的效果不受 金屬粉末的組成的比例(混合比例)的影響，因此，本發(fā)明的金屬粉末中 包含的各種粉末的比例(混合比例)沒有特別地限制。只是例舉一例時，
"鐵類粉末的比例"以金屬光造型用金屬粉末為基準，優(yōu)選40 95重量％， 更優(yōu)選60 90重量％，"選自鎳、鎳類合金、銅、銅類合金、及石墨組成 的組中的一種以上的粉末的比例"以金屬光造型用金屬粉末為基準，優(yōu)選 5~60重量％ ，更優(yōu)選10 40重量％ 。
根據(jù)本申請的發(fā)明，如果金屬粉末是鐵類粉末和選自鎳、鎳類合金、 銅、銅類合金、及石墨組成的組中的一種以上的粉末混合而成，則金屬光 造型物除了表面的切削性變良好之外，強度等也變得良好，但是，在此"選 自鎳、鎳類合金、銅、銅類合金、及石墨組成的組中的一種以上的粉末" 為"鎳及鎳類合金粉末的兩種或一種、和銅及銅類合金粉末的兩種或一種、 和石墨粉末組成的粉末"時，尤其還另外起到使金屬光造型物的密度變?yōu)?高密度的效果。例如，在鐵類粉末的混合量為60 90重量％、鎳及鎳類合 金這兩者或任一粉末的混合量為5 35重量％、銅及銅類合金這兩者或任 一粉末的混合量為5 15%、石墨粉末的混合量為0.2-0.8重量％的金屬粉 末中，不僅表面的切削性良好，而且能夠制造內部沒有微裂的造型物。
本發(fā)明中，鐵類粉末被進行退火處理。即，將鐵類粉末加熱到某溫度 并保持適當?shù)臅r間后，實施冷卻(優(yōu)選慢慢地冷卻)處理。由此，鐵類粉 末變軟，因此，起到下述效果可減小付著于由金屬光造型得到的造型物 表面的金屬粉末所引起的切削阻力，即，表面的切削性變得良好，延長所 用的切削工具(例如，超硬合金、高速度工具鋼及/或cBN等材質構成的 工具)的壽命。例如，在對鐵類粉末進行退火處理的情況下，能夠延長鐵類粉末沒有進行退火處理時的大約1.2 2. 0倍(例如大于1.5倍)切削工具的壽命。退火處理中加熱溫度優(yōu)選58(TC 78(TC，更優(yōu)選590°C~740°C，進一步優(yōu)選60(TC 70(TC。加熱后保持的時間優(yōu)選0.5 10小時，更優(yōu)選1~2小時。加熱時間過長時，加熱中粉末燒結而變硬。另一方面，過短時，退火效果小。冷卻或緩冷中，將加熱到上述溫度的鐵類粉末慢慢降溫至25°。程度。這樣的冷卻或緩冷優(yōu)選通過無加熱狀態(tài)下的自然放置來進行。此外，這樣的退火處理優(yōu)選在減壓下、真空下或惰性氣氛下進行。在此所說的"減壓下"實質上意思是比大氣壓低的低壓力下，"真空下"實質上意思是使用看作是真空狀態(tài)的氣氛或常規(guī)的真空裝置而制造的氣氛(例如大約100Pa的壓力氣氛下)。作為"惰性氣氛下"，沒有特別的限制，但是優(yōu)選"氬氣氣氛"或"氮氣氣氛"。另外，將這些組合的方式，例如，即使是在惰性氣體的減壓下也可以。
以上，對本發(fā)明的實施方式進行了說明，但是本發(fā)明并不限定于此，可進行各種變化，這對本領域的技術人員來說很容易理解。例如，對將本發(fā)明的金屬粉末用于金屬造型復合加工機的例子進行了說明(即，反復進行燒結層的形成工序和切削工序而得到三維形狀造型物)，但是也可以在利用金屬光造型制造三維形狀造型物的整體后，對將造型物的表面切削加工的金屬光造型使用本發(fā)明的金屬粉末。
此外，注意上述本發(fā)明包含下面的方式
第一方式 一種金屬光造型用金屬粉末，其用于向金屬粉末構成的粉末層照射光束形成燒結層，并且通過層疊上述燒結層而得到三維形狀造型物的金屬光造型，其特征在于，
包含鐵類粉末和選自鎳、鎳類合金、銅、銅類合金及石墨組成的組中的至少一種以上的粉末而構成，
上述鐵類粉末被進行退火處理。
第二方式在上述第一方式的基礎上，所述的金屬光造型用金屬粉末
的特征在于，將鐵類粉末和選自鎳、鎳類合金、銅、銅類合金及石墨組成的組中的至少一種以上的粉末混合于上述粉末而構成。
第三方式在上述第一或第二方式的基礎上，所述的金屬光造型用金屬粉末的特征在于，包含鐵類粉末、和鎳及鎳類合金粉末這兩者或任一、和銅及銅類合金粉末這兩者或任一、和石墨而構成。
第四方式在上述第一至第三方式任一方式的基礎上，金屬光造型用 金屬粉末的特征在于，上述鐵類粉末在減壓下、真空下或惰性氣氛下，保
持于600 70(TC的溫度下之后進行緩冷，由此，進行退火處理。
第五方式在上述第四方式的基礎上，金屬光造型用金屬粉末的特征
在于，上述鐵類粉末的平均粒徑為5 50um。
第六方式在上述第一至第五方式中任一方式的基礎上，金屬光造型
用金屬粉末的特征在于，上述被退火處理的上述鐵類粉末是霧化粉末。
第七方式 一種金屬光造型法，其通過反復進行下述工序得到三維形 狀造型物向由上述第一至第六方式中任一方式的金屬光造型用金屬粉末 構成的粉末層照射光束而形成燒結層的工序，進行通過上述燒結層的層疊 而形成的造型物的表面部及不需要部分這兩者或任一方的切削除去的工 序。
實施例
進行了包含于金屬光造型用金屬粉末的鐵類粉末的退火處理。鐵類粉 末在進行熱處理時，粉末的最表面成為被活性化的狀態(tài)，接觸的部分成為 更穩(wěn)定的形狀，gP，金屬原子向表面積變小的方向進行移動，且發(fā)生粉末 之間變?yōu)橐惑w的燒結。粉末粒徑越細粉末的表面積增加，粉末之間的接觸 面積也增加，因此變?yōu)樵诘蜏叵逻M行燒結。另外，熱處理溫度越高，燒結 越容易進行。因此，在對具有大的接觸面積的粉末彼此進行一次退火的情 況下，其退火溫度需要以比通常的鑄材的退火溫度的更低溫進行，且研究 了退火處理的條件。
使用平均粒徑20nm的鉻鉬鋼(SCM440)粉末作為鐵類粉末，改變 退火溫度和氣氛條件來進行退火條件的研究。用于研究的鉻鉬鋼粉末通過 可大量生產的霧化法制作，粉末制作過程的冷卻速度非?？?，因此成為燒 結的組織，成為非常硬的粉末。
將該鉻鉬鋼粉末鋪滿不銹鋼托盤，并在1000。C、 800°C、 65(TC的溫度 條件下利用退火爐進行退火處理。氣氛在大氣中和真空中(約100Pa)和 還原氣氛中進行。其結果，IOO(TC、 800'C的粉末其鄰接的粉末之間成為 熔融狀態(tài)。關于在100(TC處理的粉末其現(xiàn)象尤其激烈。關于在65(TC處理的粉末，粉末之間多少會熔融，篩選后粉碎，由此返回原來的粉末狀態(tài)。
鐵不在58(TC以下的溫度退火時，從上述結果能夠判斷鐵類粉末的退 火處理的最適合的溫度范圍是600~700°C 。
另外，關于退火處理時的氣氛，650'C的退火溫度中，在真空中熱處 理的粉末良好，但在大氣中熱處理的粉末其表面氧化激烈，另外，在還原 氣氛中熱處理的粉末其粉末之間粘住而不能使用。由此，可以判斷出作為 退火處理的氣氛，鐵類粉末適合與氣氛不反應的真空下及減壓下、或例如 氬氣及但其那樣的惰性氣氛下。
接著，如上所述，將混合有在真空中以65(TC進行了退火處理的鉻鉬 鋼粉末的金屬光造型用金屬粉末、和混合有沒有進行退火處理的鉻鉬鋼粉 末的金屬光造型用于金屬粉末用于圖1所示的金屬光造型復合加工機1 (例如松浦機械制作所制、型式LUMEX25C)，進行造型物表面的切削性 的比較。使用的金屬粉末是向上述的鉻鉬鋼粉末中混合平均粒徑30 u m的 鎳(Ni)粉末、和平均粒徑30um的銅錳合金(CuMnNi)粉末、和片狀 石墨(C)粉末而制作的。組成是70重量X的SCM440—20重量X的Ni 一9重量％的CuMnNi—0.3重量％的C。圖4表示在真空中以65(TC進行 了退火處理的鉻鉬鋼粉末的SEM照片，圖5表示鎳粉末的SEM照片，圖 6表示銅錳合金粉末的SEM照片，圖7表示片狀石墨粉末的SEM照片， 圖8表示將這些粉末混合的金屬粉末的SEM照片。
金屬光造型復合加工中，光束L使用碳酸氣體激光器，粉末層22的 厚度Atl設為0.05mm。銑頭40的工具(球頭銑刀)使用直徑為0.6mm(有 效刃長lmm)的工具，在形成十層的燒結層24的時刻，即，形成0.5mm 的燒結層的時刻，使除去裝置4動作。
切削性的比較的結果是，混合了進行了退火處理的鉻鉬鋼粉末的金屬 光造型用金屬粉末的造型物的切削性能與混合了沒有進行退火處理的鉻 鉬鋼粉末的金屬粉末的造型物相比較，工具的切削壽命為大約1.5倍。一 般認為該工具的切削壽命的差原因在于付著于造型物表面的鉬鋼粉末通 過退火處理而變軟了。
如上所述，本發(fā)明者們找到了粒徑為20y m的鐵類粉末的退火條件， 并能夠使用包含利用其條件進行退火的鐵類粉末的金屬粉末進行金屬光造型。其結果是，可得到高密度且強度及硬度均高的三維形狀造型物，同 時能夠改善表面的切削性，實現(xiàn)工具壽命的提高。
此外，如上所述，將金屬粉末的組成的比例設為(70重量％的SCM440 一20重量％的Ni—9重量％的CuMnN卜0.3質量％的C)而進行鐵類粉 末的退火處理的研究，退火處理帶來的金屬光造型物的表面的切削性改善 的效果不受金屬粉末的組成的影響，因此可以說鐵類粉末的退火處理對混 合有鐵類粉末的所有金屬光造型用金屬粉末均有效。
工業(yè)上的可利用性
通過使用本發(fā)明的金屬光造型用金屬粉末來實施金屬光造型法，由 此，能夠制造塑料注射成型用模具、擠壓模具、壓鑄模具、鍛造模具等三 維形狀造型物。 關聯(lián)申請的相互對照
本發(fā)明主張基于日本國專利申請第2006—230291號(申請日2006年 08月28日，發(fā)明名稱"金屬光造型用金屬粉末")的巴黎條約上的優(yōu)先權。 在此通過引用使該申請中所公開的內容全部包含于本說明書。
權利要求
1、一種金屬光造型用金屬粉末，其用于通過向由金屬粉末構成的粉末層照射光束形成燒結層且層疊所述燒結層從而得到三維形狀造型物的金屬光造型，其特征在于，所述金屬粉末包含鐵類粉末、和選自鎳、鎳類合金、銅、銅類合金及石墨中的一種以上的粉末而成，所述鐵類粉末被進行了退火處理。
2、 如權利要求1所述的金屬光造型用金屬粉末，其特征在于， 所述金屬粉末包含鐵類粉末、和鎳及鎳類合金粉末中的兩者或任一、和銅及銅類合金粉末中的兩者或任一、和石墨粉末而成。
3、 如權利要求1所述的金屬光造型用金屬粉末，其特征在于， 所述鐵類粉末在減壓下、真空下或惰性氣氛下，在600 700'C的溫度保持后進行緩冷，由此，被進行了退火處理。
4、 如權利要求3所述的金屬光造型用金屬粉末，其特征在于，所述 鐵類粉末的平均粒徑為5 50n m。
5、 如權利要求1所述的金屬光造型用金屬粉末，其特征在于，所述 被退火處理的所述鐵類粉末是霧化粉末。
6、 一種金屬光造型法，通過反復進行下述工序得到三維形狀造型物， 所述工序包括對由權利要求1所述的金屬光造型用金屬粉末構成的粉末 層照射光束形成燒結層的工序；對通過所述燒結層的層疊而形成的造型物 的表面部及不需要部分中的兩者或任一方進行切削除去的工序。
全文摘要
本發(fā)明提供一種金屬粉末，其用于向金屬粉末構成的粉末層照射光束而形成燒結層、并且通過層疊所述燒結層而得到三維形狀造型物的金屬光造型。其特征在于，該金屬光造型用金屬粉末包含鐵類粉末、和選自鎳、鎳類合金、銅、銅類合金及石墨組成的組中的至少一種以上的粉末而構成，鐵類粉末被進行退火處理。這樣的金屬粉末中，鐵類粉末被進行退火處理而變柔軟。因此，將這樣的金屬粉末用于金屬光造型時，能夠使所得到的造型物的表面上附著的金屬粉末所導致的切削阻力減小，能夠延長切削工具的壽命。
文檔編號B22F3/105GK101511509SQ20078003240
公開日2009年8月19日 申請日期2007年8月23日 優(yōu)先權日2006年8月28日
發(fā)明者不破勛, 阿部諭 申請人:松下電工株式會社