(57)【要約】【課題】エネルギー線の照射により高品質な焼結体を製造可能なエネルギー線焼結用粉末およびかかるエネルギー線焼結用粉末を効率よく製造する方法、ならびに高品質な焼結体を製造可能な焼結体の製造方法を提供すること。【解決手段】複数の金属粒子と、前記金属粒子同士を結着するバインダーと、を有し、前記金属粒子の真密度に対するかさ密度の比率が３０．５％以上４５％以下であり、流動度が１５［秒／５０ｇ］以上２８［秒／５０ｇ］以下であることを特徴とするエネルギー線焼結用粉末。また、前記金属粒子の主成分は、鉄、ニッケルおよびコバルトのうちのいずれかであることが好ましい。また、前記バインダーは、ポリビニルアルコールまたはポリビニルピロリドンを含むことが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の金属粒子と、
前記金属粒子同士を結着するバインダーと、
を有し、
前記金属粒子の真密度に対するかさ密度の比率が３０．５％以上４５％以下であり、
流動度が１５［秒／５０ｇ］以上２８［秒／５０ｇ］以下であることを特徴とするエネルギー線焼結用粉末。
【請求項２】
前記金属粒子の主成分は、鉄、ニッケルおよびコバルトのうちのいずれかである請求項１に記載のエネルギー線焼結用粉末。
【請求項３】
前記バインダーは、ポリビニルアルコールまたはポリビニルピロリドンを含む請求項１または２に記載のエネルギー線焼結用粉末。
【請求項４】
前記金属粒子の平均粒径は、２μｍ以上２０μｍ以下である請求項１ないし３のいずれか１項に記載のエネルギー線焼結用粉末。
【請求項５】
さらに、前記バインダーの加熱物を有する請求項１ないし４のいずれか１項に記載のエネルギー線焼結用粉末。
【請求項６】
バインダーを含むバインダー溶液を用い、金属粒子同士を結着し、仮粒子を得る工程と、
前記仮粒子を加熱する工程と、
を有することを特徴とするエネルギー線焼結用粉末の製造方法。
【請求項７】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載のエネルギー線焼結用粉末を含む粉末層を形成する工程と、
前記粉末層にエネルギー線を照射し前記金属粒子を焼結させる工程と、
を有することを特徴とする焼結体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギー線焼結用粉末、エネルギー線焼結用粉末の製造方法および焼結体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金属粉末にレーザー光を照射して構造物を製造する立体造形法が普及しつつある。この方法はコンピューターを用いてレーザー光を制御することにより構造物を形成するので多品種少量生産に適している。
【０００３】
このような製造方法は、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１に記載されている製造方法では、まず、平板上に金属粉末を敷き詰め、金属粉末層を形成する。次に、金属粉末層の表面に沿って均し板を移動させ、表面を均して所定の厚みに整える。続いて、保護ガスを金属粉末層の上に流し、保護ガスの雰囲気を形成する。次に、レーザー光をビーム状にして走査し、所定の画像を描画する。レーザー光が照射された場所では金属粉末が焼結して結合する。
【０００４】
その後、金属粉末を敷き詰める工程、金属粉末を均す工程、および金属粉末にレーザー光を照射する工程を繰り返す。これにより、各層で焼結した金属粉末が結合して３次元形状の構造物が形成される。
【０００５】
また、特許文献２には、スプレードライ造粒して得られた造粒物を用いて粉末層を形成した後、レーザー光を照射して焼結層を形成することにより、積層体を製造する方法が開示されている。このような造粒物を用いることにより、原料の流動性が良好になって粉末層を形成し易くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００１−５０４８９７号公報
【特許文献２】特開２０１５−１０５２０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、金属粉末層に対してレーザーを照射し、金属粉末を焼結させたとき、金属粉末層に体積の収縮が伴う。これにより、焼結させた領域と焼結させていない領域とで金属粉末層の厚さに差が生じる。特に造粒粉末を用いた場合には、収縮率が大きくなる傾向にあるため、この金属粉末層の厚さの差が拡大し易い。
【０００８】
かかる厚さの差が大きくなることによって、その上に敷き詰められる金属粉末の厚さをより厚くする必要が生じる。すなわち、焼結させた領域が大きく収縮すると、焼結させていない領域との間で大きな段差が生じるため、その上に金属粉末が敷き詰められた結果、焼結させていない領域の上には相対的に厚い金属粉末層が形成されてしまうこととなる。
【０００９】
このようにして形成された厚い金属粉末層では、レーザーが照射されたときに厚さ方向の全体を焼結させられないおそれがある。このため、３次元形状の構造物の一部で金属粉末の焼結が不完全になり、機械的強度が低下するおそれがある。
【００１０】
本発明の目的は、エネルギー線の照射により高品質な焼結体を製造可能なエネルギー線焼結用粉末およびかかるエネルギー線焼結用粉末を効率よく製造する方法、ならびに高品質な焼結体を製造可能な焼結体の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のエネルギー線焼結用粉末は、複数の金属粒子と、
前記金属粒子同士を結着するバインダーと、
を有し、
前記金属粒子の真密度に対するかさ密度の比率が３０．５％以上４５％以下であり、
流動度が１５［秒／５０ｇ］以上２８［秒／５０ｇ］以下であることを特徴とする。
【００１２】
これにより、エネルギー線の照射により高品質な焼結体を製造可能なエネルギー線焼結用粉末が得られる。
【００１３】
本発明のエネルギー線焼結用粉末では、前記金属粒子の主成分は、鉄、ニッケルおよびコバルトのうちのいずれかであることが好ましい。
【００１４】
これにより、エネルギー線焼結用粉末を用いて製造された焼結体は、鉄、鉄合金、ニッケル、ニッケル合金、コバルトおよびコバルト合金のうちのいずれかを主材料としたものとなるため、機械的特性に優れたものとなる。
【００１５】
本発明のエネルギー線焼結用粉末では、前記バインダーは、ポリビニルアルコールまたはポリビニルピロリドンを含むことが好ましい。
【００１６】
これにより、バインダーの量が比較的少量であっても効率よくエネルギー線焼結用粉末を形成することができるので、バインダーの総量を減らすことができ、かさ密度を高め易い。また熱分解性も高いことから、脱脂および焼成の際に、短時間で確実にバインダーを分解、除去することが可能になり、焼結体の表面粗さや寸法精度を高め易い。
【００１７】
本発明のエネルギー線焼結用粉末では、前記金属粒子の平均粒径は、２μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。
【００１８】
これにより、エネルギー線焼結用粉末を用いて製造される焼結体の表面粗さを特に小さくすることができ、寸法精度および機械的強度が高く高品質な焼結体が得られる。
【００１９】
本発明のエネルギー線焼結用粉末では、さらに、前記バインダーの加熱物を有することが好ましい。
【００２０】
これにより、エネルギー線焼結用粉末はより緻密化が図られたものとなるため、より高品質な焼結体を製造することができる。
【００２１】
本発明のエネルギー線焼結用粉末の製造方法は、バインダーを含むバインダー溶液を用い、金属粒子同士を結着し、仮粒子を得る工程と、
前記仮粒子を加熱する工程と、
を有することを特徴とする。
これにより、本発明のエネルギー線焼結用粉末を効率よく製造することができる。
【００２２】
本発明の焼結体の製造方法は、本発明のエネルギー線焼結用粉末を含む粉末層を形成する工程と、
前記粉末層にエネルギー線を照射し前記金属粒子を焼結させる工程と、
を有することを特徴とする。
これにより、高品質な焼結体を効率よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明のエネルギー線焼結用粉末の実施形態を模式的に示す斜視図である。
【図２】実施形態に係るエネルギー線焼結用粉末が焼結する様子を説明するための模式図である。
【図３】実施形態に係るエネルギー線焼結用粉末が焼結する様子を説明するための模式図である。
【図４】実施形態に係るエネルギー線焼結用粉末が焼結する様子を説明するための模式図である。
【図５】実施形態に係るエネルギー線焼結用粉末が焼結する様子を説明するための模式図である。
【図６】実施形態に係るエネルギー線焼結用粉末が焼結する様子を説明するための模式図である。
【図７】実施形態に係るエネルギー線焼結用粉末を製造するスプレードライ装置の構造を示す模式図である。
【図８】エネルギー線焼結法粉末を用いて焼結体を製造するレーザー焼結装置の構造を示す模式図である。
【図９】エネルギー線焼結用粉末を用いて構造物を形成する方法（本発明の焼結体の製造方法の実施形態）を説明するための模式図である。
【図１０】エネルギー線焼結用粉末を用いて構造物を形成する方法（本発明の焼結体の製造方法の実施形態）を説明するための模式図である。
【図１１】エネルギー線焼結用粉末を用いて構造物を形成する方法（本発明の焼結体の製造方法の実施形態）を説明するための模式図である。
【図１２】エネルギー線焼結用粉末を用いて構造物を形成する方法（本発明の焼結体の製造方法の実施形態）を説明するための模式図である。
【図１３】エネルギー線焼結用粉末を用いて構造物を形成する方法（本発明の焼結体の製造方法の実施形態）を説明するための模式図である。
【図１４】エネルギー線焼結用粉末を用いて構造物を形成する方法（本発明の焼結体の製造方法の実施形態）を説明するための模式図である。
【図１５】エネルギー線焼結用粉末を用いて構造物を形成する方法（本発明の焼結体の製造方法の実施形態）を説明するための模式図である。
【図１６】エネルギー線焼結用粉末を用いて構造物を形成する方法（本発明の焼結体の製造方法の実施形態）を説明するための模式図である。
【図１７】エネルギー線焼結用粉末を用いて構造物を形成する方法（本発明の焼結体の製造方法の実施形態）を説明するための模式図である。
【図１８】エネルギー線焼結用粉末を用いて構造物を形成する方法（本発明の焼結体の製造方法の実施形態）を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明のエネルギー線焼結用粉末、エネルギー線焼結用粉末の製造方法および焼結体の製造方法を、添付図面に基づく好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２５】
［エネルギー線焼結用粉末］
まず、本発明のエネルギー線焼結用粉末の実施形態について説明する。
図１は、本発明のエネルギー線焼結用粉末の実施形態を模式的に示す斜視図である。
【００２６】
図１に示すエネルギー線焼結用粉末は、複数個（一例として３個）の造粒粒子１を含んでいる。そして、造粒粒子１は、それぞれ複数の金属粒子２を含んでおり、金属粒子２同士の間にバインダー３が介在することで、全体として粒子状にまとまっている。
【００２７】
すなわち、造粒粒子１は、複数の金属粒子２と、金属粒子２同士を結着するバインダー３と、を有している。
そして、造粒粒子１は、金属粒子２の真密度に対するかさ密度（造粒粒子１のかさ密度）の比率が３０．５％以上４５％以下であり、流動度が１５［秒／５０ｇ］以上２８［秒／５０ｇ］以下であることを特徴とするものである。
【００２８】
このような造粒粒子１を含むエネルギー線焼結用粉末は、金属粒子２の真密度に対するかさ密度の比率が比較的大きく、かつ、流動度も比較的大きいものである。このため、かかるエネルギー線焼結用粉末を用いて形成された粉末層は、焼結時に収縮の原因となる空隙やバインダーの比率が十分に抑えられたものとなる。このため、このような粉末層は、レーザーのようなエネルギー線が照射され焼結させたとき、焼結させた領域と焼結させていない領域との間で生じる段差を小さく抑え得る。その結果、この段差を埋めるようにして敷き詰められる造粒粒子１の厚さを必要以上に厚くする必要がなくなり、焼結が不完全になるという課題を解消することができる。
【００２９】
以上のようにして、エネルギー線による焼結が安定して行えるようになるため、表面粗さが良好でかつ機械的強度が高い高品質な焼結体が得られる。また、エネルギー線によって描画することにより、目的とする形状の焼結体を高い寸法精度で製造することができる。
【００３０】
なお、金属粒子２の真密度に対するかさ密度の比率（以下、省略して「かさ密度の比率」という。）は３０．５％以上４５％以下とされるが、好ましくは３１％以上４０％以下とされ、より好ましくは３２％以上３５％以下とされる。かさ密度の比率が前記下限値を下回ると、エネルギー線焼結用粉末を用いて粉末層を形成したとき、焼結時に収縮の原因となる空隙やバインダーの比率を十分に抑えることができないため、収縮率を抑えることができず、焼結体の品質が低下するおそれがある。一方、かさ密度の比率が前記上限値を上回ると、造粒粒子１自体の保形性が低下し、その球形の形状を維持し難くなる。このため、流動時に造粒粒子１が欠け易くなり、粉末層における造粒粒子１の充填率が低下するため、収縮率を抑えることができない。よって、焼結体の品質が低下するおそれがある。
【００３１】
なお、エネルギー線焼結用粉末（造粒粒子１）のかさ密度は、ＪＩＳ  Ｚ  ２５０４：２０１２に規定されている金属粉の見掛密度測定方法に準拠して測定される。
【００３２】
また、金属粒子２の真密度は、金属粒子２を構成する元素と組成比とに基づいて算出される。
【００３３】
また、エネルギー線焼結用粉末の流動度は、１５［秒／５０ｇ］以上２８［秒／５０ｇ］以下とされるが、好ましくは１８［秒／５０ｇ］以上２５［秒／５０ｇ］以下とされ、より好ましくは２０［秒／５０ｇ］以上２４［秒／５０ｇ］以下とされる。流動度が前記上限値を上回ると、エネルギー線焼結用粉末を用いて粉末層を形成したとき、粉末層における造粒粒子１の充填性を十分に高めることができない。このため、結果的に粉末層における空孔率が高まり、焼結時の粉末層の収縮率が上昇するため、焼結体の品質が低下するおそれがある。一方、流動度が前記下限値を下回ると、エネルギー線焼結用粉末を用いて粉末層を形成したとき、粉末層の維持に必要な造粒粒子１同士の間の摩擦力が低下する。このため、振動や風等が付与されたとき、粉末層の表面が乱れてしまい、焼結体の品質が低下してしまうおそれがある。
【００３４】
なお、エネルギー線焼結用粉末（造粒粒子１）の流動度は、ＪＩＳ  Ｚ  ２５０２：２０１２に規定の金属粉の流動性試験方法に準拠して測定される。
【００３５】
金属粒子２の平均粒径（質量基準の累積粒度分布における５０％累積時の粒径）は、特に限定されないが、２μｍ以上２０μｍ以下であるのが好ましく、５μｍ以上１０μｍ以下であるのがより好ましい。このような粒径の比較的小さい金属粒子２を用いることにより、製造される焼結体の表面粗さを特に小さくすることができる。また、焼結体における結晶組織の微細化を図ることができるので、焼結体の機械的強度を高めることができる。その結果、寸法精度および機械的強度が高く高品質な焼結体が得られる。
【００３６】
なお、金属粒子２の平均粒径が前記下限値を下回ると、金属粒子２の構成材料によっては、金属粒子２が空中を漂い易くなるので金属粒子２を扱い難くなるおそれがある。また、金属粒子２の平均粒径が前記上限値を上回ると、金属粒子２の構成材料によっては、金属粒子２の焼結性が低下し、焼結体の製造に長時間を要するおそれがある。
【００３７】
なお、金属粒子２の平均粒径は、レーザー回折法により得られた粒度分布において、質量基準の累積が小径側から５０％のときの粒径である。
【００３８】
金属粒子２の構成材料は、金属材料であれば特に限定されないが、好ましくは、鉄、ニッケルおよびコバルトのうちのいずれかを主成分とする材料が用いられる。すなわち、金属粒子２の主成分は、鉄、ニッケルおよびコバルトのうちのいずれかであるのが好ましい。これにより、エネルギー線焼結用粉末を用いて製造された焼結体は、鉄、鉄合金、ニッケル、ニッケル合金、コバルトおよびコバルト合金のうちのいずれかを主材料としたものとなるため、機械的特性に優れたものとなる。
【００３９】
また、金属粒子２の構成材料が鉄を主成分とするものであるときには、金属粒子２の構成材料は、さらに、ニッケル、クロム、モリブデンおよびカーボンのうちのいずれか１元素または複数元素を含んでいることが好ましい。
【００４０】
また、金属粒子２の構成材料がニッケルを主成分とするものであるときには、金属粒子２の構成材料は、さらに、クロム、モリブデンおよびカーボンのうちのいずれか１元素または複数元素を含んでいることが好ましい。
【００４１】
これにより、エネルギー線焼結用粉末を用いて製造された焼結体は、より耐食性や機械的特性において優れたものとなる。
【００４２】
なお、本発明における主成分とは、含まれる元素のうち質量基準での含有率が最も高い元素のことをいう。
【００４３】
また、金属粒子２は、いかなる製造方法で製造されたものであってもよいが、好ましくはアトマイズ法により製造されたものが用いられる。アトマイズ法には、水アトマイズ法、ガスアトマイズ法、高速回転水流アトマイズ法等があるが、そのいずれであってもよい。
【００４４】
なお、金属粒子２の形状は、特に限定されず、真球、楕円球のような球状であっても、立方体、直方体のような多面体であってもよく、円柱、角柱のような柱状体であっても、円錐、角錐のような錐体であってもよく、その他の異形状であってもよい。
【００４５】
また、金属粒子２の短径をＳ［μｍ］とし、長径をＬ［μｍ］としたとき、Ｓ／Ｌで定義されるアスペクト比の平均値は、０．３以上０．９以下であるのが好ましく、０．４以上０．８以下であるのがより好ましい。このようなアスペクト比の金属粒子２は、その形状が一定の異方性を有するものとなる。このため、金属粒子２同士がバインダー３を介して結着しているとき、造粒粒子１同士が引っ掛かり易くなる。このため、エネルギー線焼結用粉末が成形されたとき、造粒粒子１同士の固着状態を保持する性質が発現し易くなる。そして、エネルギー線焼結用粉末を用いて粉末層を形成した後、これを厚さ方向に加圧したときには、金属粒子２同士の間に一定の摩擦抵抗を確保することができる。このため、加圧された粉末層が一気に崩れてしまうのを抑制することができる。その結果、加圧後の粉末層の保形性を確保することに寄与する。
【００４６】
なお、前記長径とは、金属粒子２の投影像においてとりうる最大長さであり、前記短径とは、その最大長さに直交する方向においてとりうる最大長さである。また、アスペクト比の平均値は、１００個以上の金属粒子２について測定されたアスペクト比の値の平均値として求められる。
【００４７】
また、金属粒子２同士の間の摩擦抵抗という観点からすれば、金属粒子２を製造する際のアトマイズ法には、溶融金属を微粉化する媒体として液体を用いる水アトマイズ法または高速回転水流アトマイズ法がより好ましく用いられる。これらのアトマイズ法は、いずれも溶融金属を微粉化する媒体として水を用いているため、溶融金属を微粉化するときの衝突エネルギーが大きく、また、微粉化した溶融金属が冷却する冷却速度も大きい。このため、ガスアトマイズ法のように、溶融金属を微粉化する媒体として気体を用いる方法に比べて、製造される金属粒子２の表面に微小な凹凸が形成され易く、その点において金属粒子２同士の摩擦抵抗を相対的に高めることができる。
【００４８】
金属粒子２の表面はバインダー３に覆われている。また、金属粒子２同士の隙間にもバインダー３が存在している。このように造粒粒子１は、バインダー３により金属粒子２同士が結着したものとなっている。
【００４９】
バインダー３の構成材料としては、加熱により昇華あるいは分解して気体化し易い材料であれば、特に限定されないものの、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート等のアクリル系樹脂、ポリスチレン等のスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリエーテル、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドンまたはこれらの共重合体等の各種樹脂や、ワックス類、アルコール類、高級脂肪酸、脂肪酸金属、高級脂肪酸エステル、高級脂肪酸アミド、非イオン性界面活性剤、シリコーン系滑剤等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上の混合物が用いられる。
【００５０】
このうち、バインダー３は、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）またはポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）のような水溶性樹脂を含むことが好ましい。これらは、結着性が高いため、比較的少量であっても効率よく造粒粒子１を形成することができる。このため、バインダー３の総量を減らすことができ、かさ密度を高め易い。また、熱分解性も高いことから、脱脂および焼成の際に、短時間で確実にバインダー３を分解、除去することが可能になる。このため、焼結体の表面粗さや寸法精度を高め易い利点がある。
【００５１】
バインダー３の量は、金属粒子２の種類等によって適宜調節されるが、金属粒子１００質量部に対して例えば０．１質量部以上５．０質量部以下の割合とされる。
【００５２】
なお、バインダー３には、加熱により昇華あるいは分解して気体化し易い材料の他に、金属粒子２の焼結を阻害しない程度の少量であれば、気体化しない材料が含まれていてもよい。その場合、気体化しない材料は、バインダー３の１０質量％以下であるのが好ましく、５質量％以下であるのがより好ましい。
【００５３】
また、バインダー３には、加熱により昇華あるいは分解して気体化し易い材料であって、昇華温度あるいは分解温度が互いに異なる材料が複数種含まれていてもよい。このような複数種の材料が含まれていることにより、バインダー３が加熱されたとき、一定の時間差を伴って複数種の材料が順次、昇華あるいは分解することとなる。このため、バインダー３を加熱する過程において、バインダー３が気体化しないで存在している時間をより長く確保することができ、その分、金属粒子２同士が結着している時間を長く確保することができる。その結果、後述するようにエネルギー線焼結用粉末を用いて粉末層を形成したとき、その保形性をより高くすることができ、最終的に製造される焼結体の寸法精度をより高めることができる。
【００５４】
例えば、バインダー３中に、昇華温度あるいは分解温度が互いに異なる２種類の材料が含まれている場合には、昇華温度あるいは分解温度の温度差は３度以上１００度以下であるのが好ましく、５度以上７０度以下であるのがより好ましい。昇華温度あるいは分解温度の温度差を前記範囲内に設定することにより、粉末層の保形性を十分に高めることができ、最終的に得られる焼結体の寸法精度をより高めることができる。
【００５５】
造粒粒子１の平均粒径（質量基準の累積粒度分布における５０％累積時の粒径）は、特に限定されないが、２０μｍ以上１００μｍ以下であるのが好ましく、３０μｍ以上６０μｍ以下であるのがより好ましい。なお、造粒粒子１の平均粒径が前記下限値より小さいときには、金属粒子２の構成材料によっては、エネルギー線を照射したときに造粒粒子１が舞い上がり易くなるので焼結体を形成し難くなる。一方、造粒粒子１の平均粒径が前記上限値より大きいときには、造粒粒子１同士の間の空洞が大きくなるので、造粒粒子１の形状等によっては、製造された焼結体の中に気泡ができるおそれがある。
【００５６】
なお、造粒粒子１の平均粒径は、レーザー回折法により得られた粒度分布において、質量基準の累積が小径側から５０％のときの粒径である。
【００５７】
一方、造粒粒子１の平均粒径は、金属粒子２の平均粒径の３倍以上１０倍以下であるのが好ましい。造粒粒子１の平均粒径を前記範囲内に設定することにより、造粒粒子１と金属粒子２との粒径のバランスが最適化されるため、造粒粒子１の流動性と金属粒子２の焼結性とを両立させることができる。また、造粒粒子１を用いて形成された粉末層を厚さ方向に加圧した際、造粒粒子１が適度に崩れ易くなり、かつ、金属粒子２がより高密度に再配置され易くなる。したがって、金属粒子２が焼結する際の体積収縮をより軽減することができる。
【００５８】
［エネルギー線焼結用粉末の焼結時の挙動］
次に、本実施形態に係るエネルギー線焼結用粉末の焼結時の挙動について説明する。
図２〜６は、それぞれ本実施形態に係るエネルギー線焼結用粉末が焼結する様子を説明するための模式図である。
【００５９】
なお、図１〜３では、説明の便宜上、複数個の造粒粒子１を互いに離して図示している。エネルギー線焼結用粉末を使用するときには、多数の造粒粒子１を重ねて敷き詰め、粉末層を形成する。
【００６０】
すなわち、図２に示すように、多数の造粒粒子１が重ねて敷き詰めることにより、まず、粉末層が形成される。図２では、多数の造粒粒子１からなる層が３層重ねられて粉末層が形成されているが、積層される造粒粒子１の層の数は特に限定されない。ただし、焼結後の金属粒子２の配列を整えるという観点からすれば、１回の操作で敷き詰められる造粒粒子１は１層であるのが好ましい。
【００６１】
次に、図３に示すように、粉末層に向けてレーザー４（エネルギー線）を照射する。レーザー４によりバインダー３が加熱されて気化する。これにより、バインダー３による金属粒子２の結合力が減少するので金属粒子２は移動し易くなる。その結果、図４に示すように、金属粒子２が加熱されることによってその流動性がさらに高くなる。そして、造粒粒子１同士の隙間にも金属粒子２が移動する。
【００６２】
このようにして、図５に示すように金属粒子２が整列する。そして、加熱された金属粒子２は、それぞれ隣り合う金属粒子２と接近することによって焼結に至る。すなわち、金属粒子２同士の間で金属結合が生じる。レーザー４の照射を止めると、整列している金属粒子２は冷却される。このとき、金属粒子２同士は金属結合しているので、レーザー４の照射領域に対応した塊状の金属焼結体が形成される。その結果、形成された焼結体では、図６に示すように金属粒子２が緻密に配列しているので、例えば図６の上下面のみならず、左右面（側面）においても光沢のある表面を有する焼結体を得ることができる。
【００６３】
［エネルギー線焼結用粉末の製造方法］
次に、本発明のエネルギー線焼結用粉末の製造方法の実施形態について説明する。
本実施形態に係るエネルギー線焼結用粉末の製造方法は、バインダー３を含むバインダー溶液を用い、金属粒子２同士を結着し、仮粒子を得る工程と、仮粒子を加熱する工程と、を有する。この方法によれば、エネルギー線焼結用粉末を効率よく製造することができる。
【００６４】
以下、各工程について順次説明する。
まず、図７は、本実施形態に係るエネルギー線焼結用粉末を製造するスプレードライ装置の構造を示す模式図である。図７に示すように、スプレードライ装置５は第１容器６を備えている。第１容器６の天井６ａには、円板回転部７、原料滴下部８、および熱風送風部９が設置されている。円板回転部７はモーター１０を備えており、モーター１０の回転軸１０ａには円錐状の回転板１１が設置されている。回転板１１はモーター１０により回転する。
【００６５】
原料滴下部８は第２容器１２を備えている。第２容器１２には金属粒子２、バインダー３およびバインダー３を溶解する溶媒１３が投入されている。溶媒１３はバインダー３を溶解し粘性が低く乾燥し易い媒体であればよく、その組成は特に限定されない。溶媒１３としては、例えば、水、メチルアルコール、エチルアルコール、ＭＥＫ（メチルエチルケトン）等を用いることができる。また、バインダー３として、前述したようなポリビニルアルコールまたはポリビニルピロリドンのような水溶性樹脂を用いる場合、溶媒１３として水を用いることができる。これにより、例えば環境負荷の低減を図ることができる。
【００６６】
また、原料滴下部８の第２容器１２には、天井６ａ側にモーター１４が設置され、モーター１４の回転軸１４ａに羽根車１５が設置されている。羽根車１５はモーター１４により回転される。そして、羽根車１５は金属粒子２、バインダー３および溶媒１３を撹拌する機能を有している。羽根車１５によって撹拌されることにより、溶媒１３には金属粒子２が均等に分散し、バインダー３が均等に溶解する。
【００６７】
図７に示す第２容器１２の下側には吐出口１６が配置されている。吐出口１６からは金属粒子２ならびにバインダー溶液（バインダー３および溶媒１３）からなるスラリーの液滴１７を滴下する。吐出口１６には電磁弁１６ａが設置され、電磁弁１６ａによって液滴１７の大きさや吐出頻度が調整可能になっている。
【００６８】
熱風送風部９は、天井６ａ側に設けられているモーター１８を備えている。また、モーター１８の回転軸１８ａには羽根車２１が設置されている。羽根車２１はモーター１８により回転される。モーター１８と羽根車２１との間にはヒーター２２が設置されている。ヒーター２２はその周辺を流動する気流を加熱する。これにより、熱風送風部９は、熱風２３を図７の下方に向けて流動させることができる。
【００６９】
吐出口１６から吐出される液滴１７には重力が作用する。そして、吐出口１６の鉛直下方には回転する回転板１１が位置している。液滴１７が回転板１１に当たると、分裂して微小液滴２４となる。微小液滴２４は空中を飛行する。回転板１１の周囲には熱風２３が流動しているので、微小液滴２４中の溶媒１３は熱風２３により加熱されることにより気化する。これにより、微小液滴２４は乾燥し、金属粒子２同士が結着して仮粒子となる。得られた仮粒子は、重力により鉛直下方に落下して蓄積される。
【００７０】
次に、得られた仮粒子に加熱処理を施す。この加熱処理により、仮粒子に含まれるバインダー３の少なくとも一部が溶融または気化（熱分解も含む。）する。これにより、仮粒子の見かけの粒径が小さくなり、造粒粒子１が得られる。このとき、一旦、球形に近い仮粒子を形成した後、加熱処理によるバインダー３の溶融または気化に伴って見かけの粒径を小さくすることになるため、加熱処理後においても球形の形状が維持され易い。その結果、球形度が高く、かつ、仮粒子をより緻密化してなる造粒粒子１が得られる。
【００７１】
また、バインダー３の溶融や気化に伴って金属粒子２が移動し易くなり、例えば仮粒子の内部に空孔が含まれていた場合にはそれを埋めるように金属粒子２が移動し易くなる。これにより、金属粒子２の配置の最適化に基づいて緻密化が図られる。かかる観点からも、造粒粒子１は仮粒子よりも緻密化されたものとなる。
【００７２】
このような造粒粒子１は、高い流動度を有しつつ、かさ密度の比率についても高いものとなる。すなわち、バインダー３の含有量を抑えつつ、造粒粒子１の真球度を高めることによって、従来は困難であった流動度の向上とかさ密度の比率の向上との両立を実現している。その結果、表面粗さおよび寸法精度が良好で、かつ、機械的強度が大きい焼結体を製造可能な造粒粒子１が得られる。
【００７３】
加熱処理は、仮粒子に含まれるバインダー３の少なくとも一部を適度に溶融または気化させる条件での加熱処理であれば、いかなる処理であってもよい。具体例としては、加熱炉での加熱、火炎の照射、レーザー照射等が挙げられる。
【００７４】
このうち、加熱炉での加熱が好ましく用いられる。この方法によれば、多数の仮粒子をより均一に加熱することができる。このため、仮粒子間において加熱の程度が揃い易くなる。その結果、加熱の結果得られる造粒粒子１間においても真球度等の形状や緻密化が良好な状態で揃い易くなり、エネルギー線焼結用粉末の比較的高い流動度と比較的高いかさ密度の比率とをより両立させることができる。
【００７５】
また、加熱温度は、バインダー３の組成等に応じて異なるものの、２００℃以上８００℃以下程度であるのが好ましく、２５０℃以上７００℃以下程度であるのがより好ましく、３００℃以上６００℃以下程度であるのがさらに好ましい。このような温度で加熱されることにより、バインダー３の組成等にもよるが、バインダー３の全体を気化させることなく、溶融や気化等によってバインダー３の適度な体積減少を図ることができる。すなわち、バインダー３が減少し過ぎて造粒粒子１が壊れ易くなってしまうのを避けつつ、造粒粒子１の緻密化を図ることができる。その結果、造粒粒子１において流動度およびかさ密度の比率を適度に高めることができる。
【００７６】
また、加熱時間は、加熱温度に応じて設定されるものの、前記加熱時間の継続時間として５分以上３００分以下程度であるのが好ましく、１０分以上１８０分以下程度であるのがより好ましく、３０分以上１２０分以下程度であるのがさらに好ましい。このような加熱時間が設定されることにより、加熱温度やバインダー３の組成等にもよるが、バインダー３の全体を気化させることなく、溶融や気化等によってバインダー３の体積減少を図ることができる。すなわち、バインダー３が減少し過ぎて造粒粒子１が壊れ易くなってしまうのを避けつつ、造粒粒子１の緻密化を図ることができる。その結果、造粒粒子１において流動度およびかさ密度の比率を適度に高めることができる。
【００７７】
また、加熱雰囲気としては、特に限定されないが、例えば、空気、酸素のような酸化性雰囲気、窒素、アルゴンのような不活性雰囲気、水素のような還元性雰囲気等が用いられる。このうち、金属粒子２の酸化等を考慮した場合、不活性雰囲気や還元性雰囲気が好ましく用いられ、安全性や水素脆化等を考慮した場合、不活性雰囲気が好ましく用いられる。
以上のようにして造粒粒子１が製造される。
【００７８】
なお、加熱処理が施されることにより、造粒粒子１はさらにバインダー３の加熱物を有するものとなる。このバインダー３の加熱物とは、バインダー３の溶融物、加熱変性物等を指す。このような加熱物は、加熱前のバインダー３よりも体積が小さいものである。このため、加熱物を含むことにより、造粒粒子１はより緻密化が図られたものとなる。その結果、表面粗さや寸法精度、機械的強度の面でより高品質な焼結体を製造可能なエネルギー線焼結用粉末が得られる。
【００７９】
また、造粒粒子１を製造する方法は、上述したスプレードライ法に限定されず、例えば、転造造粒法、流動造粒法、転動流動造粒法といった各種造粒方法であってもよい。ただ、スプレードライ法によれば、真球度の高い仮粒子が得られるため、最終的に得られる造粒粒子１についても、流動度およびかさ密度の比率において良好なものが得られる。
【００８０】
また、エネルギー線焼結用粉末は、上述したようにして製造された造粒粒子１に任意の粉末を添加した混合粉末であってもよい。任意の粉末としては、金属粒子２の焼結を阻害しないものであれば、いかなる粉末であってもよい。
【００８１】
［焼結体の製造装置］
次に、上述したエネルギー線焼結用粉末を用いて焼結体を製造する装置の一例として、レーザー焼結装置について説明する。
【００８２】
図８は、エネルギー線焼結法粉末を用いて焼結体を製造するレーザー焼結装置の構造を示す模式図である。図８に示すように、レーザー焼結装置２５はＸＹＺステージ２６を備えている。ＸＹＺステージ２６は直交する３軸方向にテーブル２７を移動させる装置である。具体的には、ＸＹＺステージ２６は、ＸＹステージ２８と昇降装置２９とを備えている。ＸＹステージ２８は、テーブル２７を水平方向に移動させる。また、昇降装置２９は、ＸＹステージ２８上に設けられており、テーブル２７を昇降させる。ＸＹステージ２８は２軸の直動機構を備え、昇降装置２９は１軸の直動機構を備えている。これにより、ＸＹＺステージ２６はテーブル２７を互いに直交する３軸方向に移動させることが可能になっている。
【００８３】
テーブル２７上には有底角筒状の容器３０が設置され、容器３０内にはエネルギー線焼結用粉末が敷き詰められる。容器３０の図中上側には容器３０の内部にエネルギー線焼結用粉末を供給する粉末供給装置３１が設置されている。粉末供給装置３１は図中左右に延在するレール３２を備えている。そして、レール３２に沿って移動する移動ステージ３３が設置されている。移動ステージ３３にはエネルギー線焼結用粉末を収納するホッパー３４が設置されている。ホッパー３４の外観は三角柱状をしており容器３０の底３０ａを向く側に排出口３４ａが設置されている。
【００８４】
排出口３４ａには電磁弁３５が設置され、電磁弁３５は排出口３４ａを開閉する。電磁弁３５が排出口３４ａを開くとき、排出口３４ａから容器３０の底３０ａに向けてエネルギー線焼結用粉末が流動する。排出口３４ａには均し板３６が設置されている。均し板３６はスキージーとも称される。電磁弁３５が排出口３４ａを開いて、移動ステージ３３がホッパー３４および均し板３６を移動する。これにより、底３０ａにエネルギー線焼結用粉末が供給され、均し板３６がエネルギー線焼結用粉末の表面を平らに均すことができる。なお、均し板３６に変えて円柱状のローラーが回転しながら移動する機構を設置してもよい。そして、ローラーを回転させることによりエネルギー線焼結用粉末の表面を平らに均してもよい。以上のような移動ステージ３３、ホッパー３４および均し板３６等により、レーザー焼結装置２５の粉末層形成手段が構成される。
【００８５】
粉末供給装置３１の図中上側にはレーザー照射部３７が設置されている。レーザー照射部３７はレーザー光源３８を備えている。レーザー光源３８は金属粒子２を焼結できる光強度のレーザー４を射出可能であればよく、炭酸ガスレーザー、アルゴンレーザー、ＹＡＧ（Ｙｔｔｒｉｕｍ  Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ  Ｇａｒｎｅｔ）レーザー等のレーザー光源を用いることができる。なお、レーザーはエネルギー線の１種であるが、電子線やイオン線のような他のエネルギー線に代替されてもよい。
【００８６】
レーザー光源３８が射出するレーザー４はスキャナー４１に入射する。スキャナー４１はミラー４１ａを備え、スキャナー４１はミラー４１ａを搖動させる。スキャナー４１に入射されたレーザー４はミラー４１ａにおいて反射される。このとき、ミラー４１ａが搖動するので、レーザー４はスキャナー４１によって走査される。
【００８７】
ミラー４１ａによって反射されたレーザー４は集光レンズ４２に入射する。集光レンズ４２はシリンドリカルレンズであり、走査されるレーザー４をエネルギー線焼結用粉末の表面に集光させる。集光レンズ４２は単レンズでもよく、組合せレンズでもよい。
【００８８】
レーザー照射部３７の図中右側には熱風送風部４３が設置されている。熱風送風部４３はヒーターを備え、気体を加熱する。そして、熱風送風部４３はモーターおよび羽根車を備え、モーターは羽根車を回転させて送風する。熱風送風部４３は容器３０側に送風管４４を備えている。送風管４４には等間隔に噴出口４４ａが設けられている。熱風送風部４３は送風管４４に熱風２３を送風する。そして、送風管４４の噴出口４４ａから熱風２３がエネルギー線焼結用粉末に向けて送風される。
【００８９】
レーザー焼結装置２５は制御部４５を備えている。制御部４５はＸＹＺステージ２６、移動ステージ３３、電磁弁３５、レーザー光源３８および熱風送風部４３と電気的あるいは光学的に接続されている。そして、制御部４５は各装置を制御し、エネルギー線焼結用粉末から焼結体を形成する。
【００９０】
レーザー焼結装置２５はチャンバー４６を備え、チャンバー４６内にＸＹＺステージ２６、容器３０、粉末供給装置３１、レーザー照射部３７および熱風送風部４３が配置されている。チャンバー４６の上には不活性ガス４７を供給する不活性ガス供給部４８が設置されている。そして、チャンバー４６の内部は不活性ガス４７により充填されている。不活性ガス４７の種類は特に限定されないが、本実施形態では、例えば、不活性ガス４７にアルゴンガスを用いている。すなわち、熱風送風部４３から送風される熱風２３は、加熱されたアルゴンガスからなる。また、不活性ガス４７に窒素ガスを用いてもよい。これにより、金属粒子２が酸化することを防止することができる。
【００９１】
［焼結体の製造方法］
次に、本発明の焼結体の製造方法の実施形態について説明する。
図９〜１８は、それぞれ、エネルギー線焼結用粉末を用いて構造物を形成する方法（本発明の焼結体の製造方法の実施形態）を説明するための模式図である。以下、図９〜１８に基づいて、構造物を形成する方法を説明する。この方法では上述したレーザー焼結装置２５を用いる。
【００９２】
本実施形態に係る焼結体の製造方法は、エネルギー線焼結用粉末を含む粉末層１ａを形成する工程と、粉末層１ａにレーザー４（エネルギー線）を照射し金属粒子２を焼結させる工程と、を有する。この方法によれば、高品質な構造物４９（焼結体）を効率よく製造することができる。
【００９３】
以下、各工程について順次説明する。
まず、図９に示すように、レーザー焼結装置２５のホッパー３４に造粒粒子１を含むエネルギー線焼結用粉末を設置する。このとき、電磁弁３５が閉じられて排出口３４ａを閉鎖する。これにより、エネルギー線焼結用粉末はホッパー３４内に保持される。そして、容器３０の底３０ａと均し板３６との間隔をエネルギー線焼結用粉末の平均粒径にする。次に、図１０に示すように、電磁弁３５を開いて排出口３４ａを開放する。これにより、排出口３４ａから容器３０の底３０ａにエネルギー線焼結用粉末が供給される。排出口３４ａが開放されたまま、移動ステージ３３はホッパー３４および均し板３６を移動する。これにより、底３０ａにエネルギー線焼結用粉末が供給される。そして、エネルギー線焼結用粉末が容器３０の底３０ａに順次敷き詰められるとともに、エネルギー線焼結用粉末の表面が均される。これにより、エネルギー線焼結用粉末の１層目の粉末層１ａが形成される。すなわち、移動ステージ３３、ホッパー３４および均し板３６等により構成される粉末層形成手段により、１層目の粉末層１ａが形成される。１層目の粉末層１ａの厚みはエネルギー線焼結用粉末の平均粒径と異なっていてもよいが、好ましくは平均粒径と同じ長さに設定される。これにより、１層目の粉末層１ａでは造粒粒子１が厚み方向に重ならないように敷き詰められる。次に、電磁弁３５が閉じられて排出口３４ａを閉鎖することにより、排出口３４ａからエネルギー線焼結用粉末が流出しないようにする。
【００９４】
次に、図１１に示すように、１層目の粉末層１ａ向けて熱風２３が流動される。これにより、１層目の粉末層１ａは加熱される。加熱される１層目の粉末層１ａの温度は金属粒子２が焼結される温度より低い温度となっている。次に、１層目の粉末層１ａに集光するようにレーザー４が照射される。レーザー４がスキャナー４１により走査されるとともに１層目の粉末層１ａがＸＹステージ２８により水平方向に移動される。これにより、１層目の粉末層１ａには所定のパターンが描画される。
【００９５】
レーザー４により照射されるエネルギー線焼結用粉末は溶融しない温度で焼結される。仮に金属が溶融するまで加熱されるときは溶融した金属が重力や表面張力の作用する方向へ流動してしまう。したがって、金属が溶融するまで加熱されるのではなく、焼結される温度に留めて加熱されることにより、精度良く描画された形状に金属の構造物（焼結体）を形成することができる。
【００９６】
その結果、図１２に示すように、レーザー４が照射された場所の１層目の粉末層１ａには、金属粒子２が焼結された焼結層１ｂが形成される。また、その際には、造粒粒子１に含まれていたバインダーが気化する。その後、昇降装置２９により容器３０を降下させる。そして、焼結層１ｂと均し板３６との間隔をエネルギー線焼結用粉末の平均粒径と同程度にする。
【００９７】
次に、図１３に示すように、移動ステージ３３によりホッパー３４および均し板３６を図中左側へ移動する。ホッパー３４内のエネルギー線焼結用粉末が少なくなったときにはこのときに補充する。次に、図１４に示すように、電磁弁３５を開いて排出口３４ａを開放する。これにより、排出口３４ａから１層目の粉末層１ａおよび焼結層１ｂの上に重なるようにエネルギー線焼結用粉末が供給される。排出口３４ａを開放したまま、移動ステージ３３によりホッパー３４および均し板３６を移動する。これにより、底３０ａにエネルギー線焼結用粉末が供給されてエネルギー線焼結用粉末が容器３０の底３０ａに順次敷き詰められるとともに、エネルギー線焼結用粉末の表面が均される。これにより、１層目の粉末層１ａおよび焼結層１ｂの上に重なるようにエネルギー線焼結用粉末の２層目の粉末層１ａが形成される。このときも、２層目の粉末層１ａの厚みはエネルギー線焼結用粉末の平均粒径と異なっていてもよいが、好ましくは平均粒径と同じ長さに設定される。これにより、２層目の粉末層１ａではエネルギー線焼結用粉末が厚み方向に重ならないように敷き詰められる。次に、電磁弁３５が閉じられて排出口３４ａを閉鎖することにより、排出口３４ａからエネルギー線焼結用粉末が流出しないようにする。
【００９８】
次に、図１５に示すように、２層目の粉末層１ａに向けて熱風２３が流動される。これにより、２層目の粉末層１ａは加熱される。次に、２層目の粉末層１ａに集光するようにレーザー４が照射される。レーザー４はスキャナー４１により走査され、２層目の粉末層１ａはＸＹステージ２８により水平方向に移動する。これにより、２層目の粉末層１ａには所定のパターンが描画される。その結果、図１６に示すように、レーザー４が照射された場所の２層目の粉末層１ａには金属粒子２が焼結された焼結層１ｂが形成される。焼結層１ｂは下に位置する焼結層１ｂと接続して形成される。そして、昇降装置２９により容器３０を降下させる。そして、焼結層１ｂと均し板３６との間隔をエネルギー線焼結用粉末の平均粒径と同じ長さに設定する。なお、このときも、焼結層１ｂと均し板３６との間隔はエネルギー線焼結用粉末の平均粒径と異なっていてもよい。
【００９９】
その後、描画されて形成された焼結層１ｂに重なるように粉末層１ａを形成する工程と、粉末層１ａに向けてレーザー４を射出する工程と、を繰り返す。その結果、図１７に示すように、容器３０には、所定のパターンに焼結された焼結層１ｂが多数積層された構造物４９（焼結体）が形成される。そして、図１８に示すように、構造物４９を容器３０から取り出して構造物４９に付着したエネルギー線焼結用粉末を除去することにより、構造物４９の製造が終了する。
【０１００】
上記の製造方法を用いて製造される構造物４９は各種用途に用いることができる。例えば、人体の歯科矯正用に歯に充てられる金属片に用いることができる。この金属片は設置する歯の形状に合わせて設計されるので種類が多い部品となっている。このときにも、要求される形状に合わせて構造物４９を製造することができる。
【０１０１】
また、構造物４９は、この他にも、自動車用部品、鉄道車両用部品、船舶用部品、航空機用部品のような輸送機器用部品、パソコン用部品、携帯電話端末用部品のような電子機器用部品、工作機械、半導体製造装置のような機械用部品等、あらゆる構造部品に適用可能である。
【０１０２】
以上、本発明について、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【０１０３】
例えば、エネルギー線焼結用粉末の製造方法では、必要に応じて、任意の工程を追加することができる。
【０１０４】
また、本発明のエネルギー線焼結用粉末には、必要に応じて、任意の要素が付加されていてもよい。
【０１０５】
なお、本発明のエネルギー線焼結用粉末は、上述した実施形態に係る焼結体の製造方法にのみ用いられるわけではなく、いかなる方法に用いられてもよい。
【実施例】
【０１０６】
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
１．エネルギー線焼結用粉末の製造
（実施例１）
＜１＞まず、金属粉末として、水アトマイズ法により製造された平均粒径７μｍのステンレス鋼粉末（エプソンアトミックス（株）製、ＳＵＳ６３０）を用意した。
【０１０７】
＜２＞一方、バインダーとしてポリビニルアルコール（株式会社クラレ製、ＰＶＡ−１１７）を用意した。なお、ポリビニルアルコールの融点は２００℃であった。
【０１０８】
そして、溶媒としてイオン交換水を用意し、上述したバインダーの成分を添加した後、室温まで冷却することにより、バインダー溶液を調製した。バインダーの組成や金属粉末に対するバインダーの質量割合等は、表１に示す通りである。
【０１０９】
＜３＞次に、金属粉末とバインダー溶液とを混合し、スラリーを調製した。スラリー中の金属粉末の割合は７０質量％とした。
【０１１０】
＜４＞次いで、噴霧乾燥装置にスラリーを投入して造粒し、平均粒径６０μｍの仮粒子を得た。
【０１１１】
＜５＞次いで、得られた仮粒子を加熱炉に投入し、加熱処理を施した。これにより、エネルギー線焼結用粉末を得た。なお、加熱条件は表１に示す通りである。また、得られたエネルギー線焼結用粉末は灰色を呈していた。
【０１１２】
なお、加熱処理後のエネルギー線焼結用粉末と、加熱処理前のもの（仮粒子）と、を比較したところ、加熱処理後のエネルギー線焼結用粉末にはバインダーの一部が加熱物に変化していることが認められた。
【０１１３】
（実施例２〜１５）
加熱処理における加熱条件を表１に示すように変更した以外は、それぞれ実施例１と同様にしてエネルギー線焼結用粉末を得た。なお、ステンレス鋼粉末の平均粒径は５μｍ以上１０μｍ以下、エネルギー線焼結用粉末の平均粒径はステンレス鋼粉末の平均粒径の３倍以上１０倍以下であった。
【０１１４】
（比較例１）
加熱処理を省略した以外は、実施例１と同様にして仮粒子からなる造粒粉末を得た。
【０１１５】
（比較例２〜６）
加熱処理における加熱条件を表１に示すように変更した以外は、それぞれ実施例１と同様にしてエネルギー線焼結用粉末を得た。
【０１１６】
２．エネルギー線焼結用粉末の評価
２．１  流動度の測定
各実施例および各比較例で得られたエネルギー線焼結用粉末または比較例１の造粒粉末について、ＪＩＳ  Ｚ  ２５０２：２０１２に規定の金属粉の流動性試験方法により、流動度を測定した。
【０１１７】
次いで、流動度を測定したエネルギー線焼結用粉末または造粒粉末をステンレス鋼製の箱に入れ、１分間振動を加えた。
【０１１８】
次いで、加振後の粉末の流動度を再び測定し、加振前の流動度からの変化率を算出した。
測定結果および算出結果を表１に示す。
【０１１９】
２．２  かさ密度の測定および真密度に対するかさ密度の比率の算出
各実施例および各比較例で得られたエネルギー線焼結用粉末または比較例１の造粒粉末について、ＪＩＳ  Ｚ  ２５０４：２０１２に規定の金属粉の見掛密度測定方法により、かさ密度（見掛密度）を測定した。
【０１２０】
また、測定したかさ密度について、金属粉末の真密度に対するかさ密度の比率を算出した。なお、ＳＵＳ６３０の真密度は７．９３ｇ／ｃｍ３とした。
測定結果および算出結果を表１に示す。
【０１２１】
３．焼結体の評価
各実施例および各比較例で得られたエネルギー線焼結用粉末または比較例１の造粒粉末を、レーザー焼結装置にセットした。
【０１２２】
次いで、エネルギー線焼結用粉末または造粒粉末を層状に敷き詰める工程と、レーザー焼結の工程と、を交互に繰り返すことにより、円筒形状を有する焼結体を得た。
【０１２３】
３．１  表面粗さの評価
そして、得られた焼結体を目視にて観察し、金属光沢の程度を評価した。なお、この評価は、以下の評価基準に照らして行った。
【０１２４】
＜表面粗さの評価基準＞
◎：金属光沢が特に強い
○：金属光沢がやや強い
△：金属光沢がやや弱い
×：金属光沢が特に弱い
評価結果を表１に示す。
【０１２５】
３．２  機械的強度の評価
得られた焼結体に荷重を加え、焼結体が破壊するときの最大荷重（破壊荷重）を比較した。具体的には、比較例１の造粒粉末を用いて製造した焼結体の破壊荷重を１とし、各実施例および各比較例で得られたエネルギー線焼結用粉末を用いて製造した焼結体の破壊荷重の相対値を算出した。
算出結果を表１に示す。
【０１２６】
【表１】
2018090841.tif 000003
【０１２７】
表１から明らかなように、各実施例で得られたエネルギー線焼結用粉末を用いて製造された焼結体は、高品質であることが認められた。また、加熱雰囲気によっては、金属粉末が変色し、エネルギー線焼結用粉末の色が茶色や黒色を呈することが認められた。
【０１２８】
一方、表１には示していないものの、ステンレス鋼粉末に代えて、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ系合金（ＡＳＴＭ規格Ｆ７５合金）粉末、および、Ｎｉ基合金（インコネル６００）粉末を用いて上記と同様の評価を行ったところ、実施例に相当するエネルギー線焼結用粉末を用いて製造された焼結体は、やはり高品質であることが認められた。
【符号の説明】
【０１２９】
１…造粒粒子、１ａ…粉末層、１ｂ…焼結層、２…金属粒子、３…バインダー、４…レーザー、５…スプレードライ装置、６…第１容器、６ａ…天井、７…円板回転部、８…原料滴下部、９…熱風送風部、１０…モーター、１０ａ…回転軸、１１…回転板、１２…第２容器、１３…溶媒、１４…モーター、１４ａ…回転軸、１５…羽根車、１６…吐出口、１６ａ…電磁弁、１７…液滴、１８…モーター、１８ａ…回転軸、２１…羽根車、２２…ヒーター、２３…熱風、２４…微小液滴、２５…レーザー焼結装置、２６…ＸＹＺステージ、２７…テーブル、２８…ＸＹステージ、２９…昇降装置、３０…容器、３０ａ…底、３１…粉末供給装置、３２…レール、３３…移動ステージ、３４…ホッパー、３４ａ…排出口、３５…電磁弁、３６…均し板、３７…レーザー照射部、３８…レーザー光源、４１…スキャナー、４１ａ…ミラー、４２…集光レンズ、４３…熱風送風部、４４…送風管、４４ａ…噴出口、４５…制御部、４６…チャンバー、４７…不活性ガス、４８…不活性ガス供給部、４９…構造物
【図１】
2018090841.tif 000004
【図２】
2018090841.tif 000005
【図３】
2018090841.tif 000006
【図４】
2018090841.tif 000007
【図５】
2018090841.tif 000008
【図６】
2018090841.tif 000009
【図７】
2018090841.tif 000010
【図８】
2018090841.tif 000011
【図９】
2018090841.tif 000012
【図１０】
2018090841.tif 000013
【図１１】
2018090841.tif 000014
【図１２】
2018090841.tif 000015
【図１３】
2018090841.tif 000016
【図１４】
2018090841.tif 000017
【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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