(57)【要約】      （修正有）【課題】純銅等の金属素材よりも導電性に劣る金属素材を用いても、純銅等の金属素材と同程度の高周波導電性を付与できる金属作製物の製造方法の提供。【解決手段】高周波電流を通電するための金属作製物１の製造方法であって、第１金属素材の造形物３を積層造形する積層造形工程と、前記造形物３にメッキ処理を施すことにより第２金属素材の層５を形成するメッキ工程とを少なくとも含み、前記第２金属素材の高周波電流に対する導電率が、前記第１金属素材よりも高く、前記造形物３が、前記第２金属素材の層５の厚さによって前記金属作製物の寸法をなすように形成されている。【選択図】図１
2019044248.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波電流を通電するための金属作製品の製造方法であって、
第１金属素材の造形物を積層造形する積層造形工程と、
前記造形物にメッキ処理を施すことにより第２金属素材の層を形成するメッキ工程と
を少なくとも含み、
前記第２金属素材の高周波電流に対する導電率が、前記第１金属素材よりも高く、
前記造形物が、前記第２金属素材の層の厚さによって前記金属作製品の寸法をなすように形成されていることを特徴とする金属作製品の製造方法。
【請求項２】
前記第２金属素材の層の厚さ（ｄ）が、下記式１）
【数１】
2019044248.tif 000005
［式中、ｄは厚さ(ｍｍ)であり、ｆは高周波電流の周波数(ＭＨｚ)であり、μは第２金属素材の透磁率(Ｈ／ｍ)であり、σは第２金属素材の導電率(Ｓ／ｍ)である。］
を満たすことを特徴とする請求項１に記載の金属作製品の製造方法。
【請求項３】
前記メッキ工程前に、前記造形物の外表面を前記第２金属素材の層の厚さ分だけ切削する切削工程を更に含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の金属作製品の製造方法。
【請求項４】
前記メッキ工程では、前記造形物に、５０〜８０ｇ／Ｌの硫酸銅と１６０〜２５０ｇ／Ｌの硫酸を含有する硫酸銅浴中にて、浴温を２０〜２７℃とし、陰極電流密度を１〜３Ａ／ｄｍ２とした条件下で厚メッキを施すことにより、前記第２金属素材の層を形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の金属作製品の製造方法。
【請求項５】
前記積層造形工程が、前記第１金属素材の粉末を含有する粉末層を形成する粉末層形成工程と、
前記粉末層の所定の位置にレーザを照射して前記粉末を固化させることにより、造形層を形成する造形層形成工程と、
を含み、
前記粉末層形成工程と前記造形層形成工程とを順次繰り返すことにより、前記第１金属素材の造形物を積層造形することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の、金属作製品の製造方法。
【請求項６】
前記高周波電流が１０ｋＨｚ以上１００ｋＨ未満の周波数であり、
前記第１金属素材は、銅、アルミニウム、チタン、鉄、炭素、珪素、燐、硫黄、クロム、ニッケル、モリブデン、タングステン、バナジウム、マンガン、ジルコニウム、錫、タンタル、ニオブ及びコバルトからなる群より選択される２種以上の金属元素からなる非磁性の合金であり、
前記第２金属素材が、純銅であり、
前記第２金属素材の層の厚さが、０．６６ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の金属作製品の製造方法。
【請求項７】
前記高周波電流が１００ｋＨｚ以上の周波数であり、
前記第１金属素材が、クロムを０．１質量％以上５質量％以下含有するクロム銅合金であり、
前記第２金属素材が、純銅であり、
前記第２金属素材の層の厚さが、０．２ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の金属作製品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属作製物の製造方法に関し、特に、高周波電流を通電するための金属作製物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、高周波の大電流を通電する金属作製物は、優れた導電性を有する素材を加工することにより作製されている。このような金属作製物は、３Ｄプリンタ等を用いた金属の付加製造技術(Additive Manufacturing Technology)を利用して作製されることが期待されている。
【０００３】
このような金属作製物の製造方法としては、クロム(Ｃｒ)及び珪素(Ｓｉ)の少なくともいずれかを０．１０質量％以上１．００質量％以下含有し、クロム及び珪素の合計量が１．００質量％以下であり、残部が銅からなる銅合金粉末を用いた積層造形物の製造方法が知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第６０３０１８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記した例では、銅合金等からなる金属作製物は、純銅等の金属素材と比較すると、高周波電流を通電する金属作製物として、その導電性が不十分である。また、純銅等の金属素材を素材として用いる場合、高密度化が困難であり、実用化に課題を残している。
【０００６】
本発明は、前記事情に照らして、純銅等の金属素材よりも導電性に劣る金属素材を用いても、純銅等の金属素材と同程度の高周波導電性を付与できる金属作製物の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記目的を達成するために、高周波電流を通電するための金属作製品の製造方法であって、第１金属素材の造形物を積層造形する積層造形工程と、前記造形物にメッキ処理を施すことにより第２金属素材の層を形成するメッキ工程とを少なくとも含み、前記第２金属素材の高周波電流に対する導電率が前記第１金属素材よりも高く、前記造形物が、前記第２金属素材の層の厚さによって前記金属作製品の寸法をなすように形成することを特徴としている。
【０００８】
また、前記第２金属素材の層の厚さ（ｄ）は、下記式１）
【数１】
2019044248.tif 000003
［式中、ｄは厚さ(ｍｍ)であり、ｆは高周波電流の周波数(ＭＨｚ)であり、μは第２金属素材の透磁率(Ｈ／ｍ)であり、σは第２金属素材の導電率(Ｓ／ｍ)である。］を満たすことが好適である。
【０００９】
また、本発明に係る金属作製物の製造方法は、前記メッキ工程前に、前記造形物の外表面を前記第２金属素材の層の厚さ分だけ切削する切削工程を更に含む形態とすることができる。
【００１０】
また、前記メッキ工程では、前記造形物に、５０〜８０ｇ／Ｌの硫酸銅と１６０〜２５０ｇ／Ｌの硫酸を含有する硫酸銅浴中にて、浴温を２０〜２７℃とし、陰極電流密度を１〜３Ａ／ｄｍ２とした条件下で厚メッキを施すことにより、前記第２金属素材の層を形成することが好適である。
【００１１】
また、前記積層造形工程は、前記第１金属素材の粉末を含有する粉末層を形成する粉末層形成工程と、前記粉末層の所定の位置にレーザを照射して前記粉末を固化させることにより、造形層を形成する造形層形成工程とを含み、前記粉末層形成工程と前記造形層形成工程とを順次繰り返すことにより、前記第１金属素材の造形物を積層造形することが好ましい。
【００１２】
また、前記高周波電流は、１０ｋＨｚ以上１００ｋＨｚ未満の周波数であり、前記第１金属素材は、銅、アルミニウム、チタン、鉄、炭素、珪素、燐、硫黄、クロム、ニッケル、モリブデン、タングステン、バナジウム、マンガン、ジルコニウム、錫、タンタル、ニオブ及びコバルトからなる群より選択される２種以上の金属元素からなる非磁性の合金であり、前記第２金属素材が、純銅であり、前記第２金属素材の層の厚さが、０．６６ｍｍ以上であることが好適である。
【００１３】
また、前記高周波電流は、１００ｋＨｚ以上の周波数であり、前記第１金属素材が、クロムを０．１質量％以上５質量％以下含有するクロム銅合金であり、前記第２金属素材が、純銅であり、前記第２金属素材の層の厚さが、０．２ｍｍ以上であることが好適である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、純銅等の金属素材よりも導電性に劣る金属素材を用いても、純銅等の金属素材と同程度の高周波導電性を付与できる金属作製物の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明に係る金属作製物の製造方法の第一実施の形態にて製造した好適な金属作製物を示す概念図である。
【図２】図２は、本発明に金属作製物の製造方法の第一実施の形態を説明するために図１の断面を示す概念図である。
【図３】図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、それぞれ、本発明に金属作製物の製造方法の一工程を説明するための模式図である。
【図４】図４は、本発明に金属作製物の製造方法の第二実施の形態を説明するために金属作製物の断面を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る金属作製物の製造方法の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施の形態によって限定されない。
【００１７】
１．第一実施の形態
１．１．金属作製物
先ず、図１に、本発明に係る金属作製物の製造方法により製造される金属作製物１を模式的に示す。図１に示すように、金属製作物１は、略リング形状を有し、その断面形状にて、第１金属素材からなる造形物３と、第２金属素材の層５とを備える。また、金属作製物１は、その使用中の発熱を除去するために、水等の冷媒を流通させるための中空部７を有する。金属作製物の大きさ及び形状は、高周波誘導加熱、高周波アンテナ等の高周波を利用した用途に用いることができる大きさ及び形状であればよい。金属作製物は、高周波誘導加熱用のコイルに好適に用いることができる。
【００１８】
第１金属素材は、付加製造技術により積層造形可能であり、非磁性及び導電性を有し、第２金属素材よりも高周波に対する導電率が低い金属である。第１金属素材は、例えば、銅(Ｃｕ)、アルミニウム(Ａｌ)、チタン(Ｔｉ)、鉄(Ｆｅ)、炭素(Ｃ)、珪素(Ｓｉ)、燐(Ｐ)、硫黄(Ｓ)、クロム(Ｃｒ)、ニッケル(Ｎｉ)、モリブデン(Ｍо)、タングステン(Ｗ)、バナジウム(Ｖ)、マンガン(Ｍｎ)、ジルコニウム(Ｚｒ)、錫(Ｓｎ)、タンタル(Ｔａ)、ニオブ(Ｎｂ)及びコバルト(Ｃｏ)からなる群より選択される２種以上の金属元素からなる非磁性の合金である。
【００１９】
具体的には、第１金属素材として、黄銅、燐青銅、クロム銅合金等の銅系合金、ＡｌＳｉ１２(Ａｌ１１２)、ＡｌＳｉ１０Ｍｇ等のアルミニウム系合金、Ｔｉ６Ａｌ４Ｖ(ＡＳＴＭ Ｂ３４８ Ｇｒ５)等のチタン系合金、インコネル６１８(登録商標)、インコネル６２５(登録商標)、インコネル７１８(登録商標)等のニッケル系合金、ＳＵＳ３０４(Ｘ１０ＣｒＮｉ１８−９)、ＳＵＳ３１６Ｌ(Ｘ２ＣｒＮｉＭо１７−１２−２、１７−１２−３、１８−１３−４、ＳＵＳ６３０(Ｘ５ＣｒＮｉＣｕＮｂ１６−４)、マルエージング鋼等の鉄系合金が挙げられる。クロム銅合金は、クロムを０．１質量％以上５質量％以下含有し、残部は主に銅からなる。これらのうち、実用的な観点より、第１金属素材は、クロム銅合金が好ましい。
【００２０】
第２金属素材は、非磁性及び導電性を有し、第１金属素材よりも高周波に対して良好な導電率を有する金属であればよい。このような第２金属素材としては、例えば、純銅等の金属が挙げられる。これらのうち、第２金属素材は、実用的な観点より、純銅が好ましく、その純度が９９．９５％以上の純銅がより好ましく、９９．９９％以上の純銅が更に好ましい。
【００２１】
第１金属素材及び第２金属素材は、不可避的な不純物を含有することがある。このような不純物としては、前述の元素、酸素(Ｏ)等が挙げられる。第１金属素材及び／又は第２金属素材には、本明細書に記載の金属作製物の製造前、製造過程又は製造後に、不可避的な不純物が混入することが一般的であり、前記素材の残部の一部をなしている。
【００２２】
１．２．積層造形工程及びメッキ工程
次いで、上記構成を有する金属作製物１の製造方法について、図２を参照して説明する。図２に示すように、本実施の形態に係る金属作製物の製造方法では、積層造形工程により造形物３を積層造形し、その後、メッキ工程により第２金属素材の層５を形成して、金属作製物１を製造する。
【００２３】
先ず、付加製造技術を用いて、第１金属素材からなる造形物３を造形する。図２に示す例では、その断面形状において、造形物３の４つの外表面が、それぞれ、第２金属層の厚さ（ｄ）分だけ小さくなるように形成されている。また、図中の造形物３は、高周波誘導加熱用のコイルとして、中空部７を有している。図中の造形物３の４つの外表面は、３次元形状の造形物３の外表面に相当する。すなわち、本工程では、所定の３次元形状を有する造形物３の外表面を、第２金属素材の層の厚さ（ｄ）分だけ薄くなるように積層造形する。言い換えれば、本工程では、３次元形状の造形物３の寸法を、メッキ工程後の金属作製品の寸法（Ｄ）が所望の寸法となるように、第２金属素材の層の厚さ（ｄ）分だけ予め小さくする。
【００２４】
次いで、造形物３にメッキ処理を施すことにより、造形物３の外表面に略均一の厚さ（ｄ）を有する第２金属素材の層（メッキ層）５を形成する。これにより、金属作製物１を作製する。図２に示す例では、その断面形状において、造形物３の４つの外表面に、それぞれ、厚さ（ｄ）を有する第２金属素材の層５が形成されている。また、造形物３の寸法と第２金属素材の層の厚さ（ｄ）によって、所望の寸法（Ｄ）をなす金属作製物１が作製されている。図中の第２金属素材の層５の４つの外表面は、３次元形状の金属作製物１の外表面に相当する。すなわち、本工程では、第２金属素材の層５が３次元形状の造形物３の外表面に亘って形成されるように、メッキ処理を施す。言い換えれば、本工程では、第２金属素材の層５は、３次元形状の造形物３を覆うように形成されている。なお、第２金属素材の層５は、造形物３の高周波電流が導通する部分のみ形成されていればよい。例えば、高周波誘導加熱に用いられる場合、図２中では、第２金属素材の層５は、造形物３の４つの外表面の少なくとも１面に形成されていればよく、図１中では、第２金属素材の層５は、少なくとも造形物３の径方向内方の表面に形成されていればよい。これにより、最小限のメッキ処理により、金属作製物１を効率よく製造することができる。
【００２５】
メッキ工程には、電気メッキ、化学メッキ等のメッキ処理を採用することができる。これらのうち、実用的な観点より、電気メッキが好ましい。例えば、第２金属素材層として銅の層を形成するための銅メッキでは、硫酸銅浴、ホウフッ化銅浴、ピロリン酸銅浴、シアン化銅浴等のメッキ浴中に造形物を浸漬し、所定の条件下で通電を行う。これにより、造形物の表面上に銅が析出されて、第２金属素材の層を形成することができる。また、メッキ層の均一性を向上するために、メッキ処理中に、機械的撹拌、空気撹拌、振動、ジェット流等による撹拌を行うことができる。
【００２６】
メッキ処理の条件は、第１金属素材からなる造形物の表面上に第２金属素材の層を形成することができる条件であればよい。また、銅メッキを行うための条件も、第２金属素材層として銅の層を形成できる条件であればよい。例えば、銅メッキは、硫酸銅５０〜８０ｇ／Ｌ、硫酸１６０〜２５０ｇ／Ｌを含有する硫酸銅浴中に造形物を浸漬し、陰極電流密度を１〜３Ａ／ｄｍ２とし、浴温を２０〜２７℃とした条件下で実施することができる。
【００２７】
以上のようにして得られた金属作製物１は、第１金属素材からなる造形物の導電性と比較して、優れた導電性を有することとなる。例えば、本明細書に記載の第１金属素材からなる造形物の導電性が３０％ＬＡＣＳ程度である場合、メッキ工程後を得た金属作製物の導電性は、１００％ＬＡＣＳまで向上することができる。なお、本明細書に記載の導電性は、例えば、焼鈍標準軟銅(ＩＡＣＳ：International Annealed Copper Standard)の導電率を１００％ＩＡＣＳとして定義される単位を基準として計測できる。
【００２８】
このような効果は、金属作製物１の表皮効果に起因することが推測できる。表皮効果を考慮すれば、高周波に対する良好な導電性を得るための第２金属素材の層の厚み（ｄ）は、例えば下記式１）に示す表により定めることができる。
【００２９】
【数２】
2019044248.tif 000004
［式中、ｄは第２金属素材の層の厚み(ｍｍ)であり、ｆは周波数(ＭＨｚ)であり、μは第２金属素材の透磁率(Ｈ／ｍ)であり、σは、第２金属素材の導電率(Ｓ／ｍ)である。］
【００３０】
式１）を考慮すると、第２金属素材の層の厚みの下限値について、例えば、第２金属素材を純銅とし、銅の導電率（σ）を５．８２×１０7Ｓ／ｍとし、４π×１０-7Ｈ／ｍと仮定した場合、１ｋＨｚ以上の電流の通電するための層の厚みは２ｍｍ以上であり、１０ｋＨｚ以上の電流を通電するための層の厚みは、０．６６ｍｍ以上であり、１００ｋＨｚ以上の電流を通電するための層の厚みは、０．２０９ｍｍ以上であり、４００ｋＨｚ以上の電流を通電するための層の厚みは、０．１０４ｍｍ以上である。言い換えれば、層の厚みが２ｍｍ以上であれば１０ｋＨｚ未満の電流を通電でき、層の厚みが０．６６ｍｍ以上であれば１００ｋＨｚ未満の電流を通電でき、層の厚みが０．２０９ｍｍ以上であれば４００ｋＨｚ未満の電流を通電できる。なお、本明細書にて、「高周波電流」とは、１ｋＨｚ以上の周波数の電流を意図している。高周波電流の周波数は、実用的な観点より、１０ｋＨｚ以上４００ｋＨｚ以下が好ましく、１００ｋＨｚ以上４００ｋＨｚ以下がより好ましい。
【００３１】
また、第２金属素材の層の厚み（ｄ）の上限値について、第２金属素材の層の厚みは、１ｍｍ以下が好ましく、０．２ｍｍ以下がより好ましい。第２金属素材の層の厚み（ｄ）が１ｍｍを超えると、メッキの性質性保持が困難となる虞がある。
【００３２】
続いて、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）を参照して、積層造形工程についてより詳細に説明する。積層造形工程では、付加製造技術を用いて、所望の３次元形状の造形物から算出された造形条件に基づき、粉末状の金属素材から３次元形状の造形物３を積層造形する。造形条件は、３Ｄ−ＣＡＤ／ＣＡＭ等のアプリケーションを利用して作成することができる。所望の３次元形状データを、ＳＴＬ形式のデータに変換し、さらにｎ個（ｎは整数）に分割したスライスデータに変換する。スライスデータに基づいて、ｎ個の造形層をそれぞれ形成することにより、３次元形状の造形物３が積層造形される。付加製造技術には、粉末状の金属素材から所望の３次元形状の造形物を積層造形できる装置を採用することができ、例えば、レーザ焼結法(ＳＬＳ)、直接金属レーザ焼結法(ＤＭＬＳ)、レーザ溶融法(ＳＬＭ)、電子ビーム溶解法(ＥＢＭ)等を利用した３Ｄプリンタを採用できる。
【００３３】
図３（Ａ）に示すように、粉末状の金属を配置するように構成され、昇降可能な昇降部１２２を備えた造形台１２０上に第１金属素材の粉末を敷き詰める。これにより、第１金属素材の粉末からなる第１金属粉末層Ｌ１を形成する。次いで、第１金属粉末層Ｌ１の所定の位置にレーザ照射部１３０からレーザを照射する。レーザの出力、走査速度、エネルギ密度等は、造形条件に基づいて、任意選択的に備えた図示しないレンズ、ミラー等の光学系と共に制御される。制御されたレーザを第１金属粉末層Ｌ１に照射することにより、第１金属粉末層Ｌ１を焼結又は溶融させて固化させる。固化した粉末層は、第１造形層Ｍ１を形成する。
【００３４】
レーザは、第１金属素材からなる粉末層を固化できるレーザであればよく、例えば、ＣＯ2レーザ等のガスレーザ、イッテルビウム(Ｙｂ)レーザ、ＹＡＧレーザ等の固体レーザ、半導体レーザ、電子ビーム等である。レーザの出力、走査速度、エネルギ密度は、第１造形層を固化できる範囲であればよい。例えば、レーザの出力は、約１００〜約１０００Ｗであり、そのエネルギ密度は、約１００〜約１０００Ｊ／ｍｍ3であり、その走査速度は、約１００〜約１０００ｍｍ／ｓとすることができる。
【００３５】
次いで、図３（Ｂ）に示すように、第１造形層Ｍ１を形成した後、第２造形層を形成するために、昇降部１２２の降下と共に造形台１２０が降下する。降下した造形台１２０に、第１造形層Ｍ１上に粉末状の第１金属素材を敷き詰める。これにより、第１造形層Ｍ１上に、第２金属粉末層Ｌ２を形成する。第２金属粉末層Ｌ２の所定の位置にレーザ照射部１３０からレーザを照射することにより、第２造形層Ｍ２を形成する。このように、粉末層を形成する粉末層形成工程と造形層を形成する造形層形成工程とを順次ｎ回繰り返すことにより、ｎ個の造形層からなる３次元形状の造形物３を積層造形することができる。なお、第ｎ番目の金属粉末層を形成するために、第１金属素材の粉末は、図示しないローラ等を用いて敷き拡げることができる。また、ｎ個の造形層の各層の厚みは、造形条件に基づいて造形物を積層造形できる厚みであればよく、例えば約１０〜約２００μｍである。
【００３６】
以上のような積層造形工程は、第１金属素材の酸化を防ぐために、不活性雰囲気下で行なうことが好ましい。本明細書にて、不活性雰囲気とは、例えば、アルゴン(Ａｒ)、ヘリウム(Ｈｅ)、窒素(Ｎ2)等の不活性ガスの存在下、真空状態、減圧状態の雰囲気である。
【００３７】
また、本明細書に記載の造形物の密度は、機械強度の観点より、高いほどよい。例えば、造形物の相対密度は、９５％以上とすることができる。造形物の相対密度は、例えば、ＪＩＳ  Ｚ  ２５０１（ＩＳＯ／ＤＩＳ ２７３８）に準拠したアルキメデス法等により測定することができる。
【００３８】
第１金属素材の粉末の形状及び大きさは、第１金属素材から造形物３を積層造形できる形状及び大きさであればよい。粉末の形状は、球状等の規則的形状でも、不規則形状でもよい。第１金属素材の粉末の大きさは、製造条件、分級等により、粒度分布として適宜調整できる。第１金属素材の粉末の平均粒径は、粉末の流動性を確保して層形成できる範囲であればよく、例えば、２０〜２００μｍ程度の範囲であり、１００〜２００μｍ、５０〜１００μｍ又は５〜５０μｍ程度とすることができる。第１金属素材の粉末の平均粒径は、造形物３を造形する際に、ｎ層目とｎ＋１層目の間隔（積層ピッチ）に合わせて調整することもできる。本明細書にて、平均粒径は、レーザ回折・散乱法によって測定された粒度分布において、積算値５０％での粒径（「ｄ５０」）を意図している。
【００３９】
２．第二実施の形態
次いで、図４を参照して本発明に係る金属作製物の第二実施の形態について説明する。図４に示すように、本実施の形態に係る金属製作物１０は、その断面形状にて、第１金属素材からなる造形物１３Ａと、第２金属素材の層１５とを備える。また、金属作製物１０は、その使用中の発熱を除去するために、水等の冷媒を流通させるための中空部１７を有する。本実施の形態に係る金属作製物の製造方法は、積層造形工程後かつ研磨工程前に、切削工程を更に含む点において第一実施の形態と主に相違する。第１実施の形態と同様の構成については、説明を省略する。
【００４０】
２．１．積層造形工程
積層造形工程では、付加製造技術を用いて、第１金属素材からなる造形物１３を造形する。図中の造形物１３の４つの外表面は、３次元形状の造形物１３の外表面に相当する。本工程では、所定の３次元形状を有する造形物１３の寸法を、所望の３次元形状の寸法（Ｄ）の金属作製品１０となるように、造形条件を調整する。すなわち、本工程では、第一実施の形態にて説明した、メッキ工程後の金属作製品の寸法が所望の寸法となるように造形条件を調整することを省略する。造形物１３の寸法は、少なくとも金属作製品１０の寸法（Ｄ）であればよく、金属作製品１０の寸法（Ｄ）以上としてもよい。
【００４１】
２．２．切削工程
切削工程では、積層造形工程後の造形物１３の外表面を、第２金属素材の層の厚さ（ｄ）分だけ薄くなるように切削する。図４に示す例では、断面形状において、造形物１３の４つの外表面を、第２金属素材の層１５の厚さ（ｄ）分だけ薄くなるように切削する。これにより、造形物１３Ａが形成される。本工程での切削厚さは、第一実施の形態の積層造形工程と同様に、メッキ工程後の金属作製品の寸法が所望の寸法（Ｄ）となるような厚さであればよく、例えば、０．２ｍｍ以上とすることができる。切削工程は、バイト、フライス、砥粒を含むバフ等の工具や、それらを備えた旋盤、フライス盤等装置を用いて造形物の外表面を切削することにより、実施できる。切削工程は、旋盤を用いて、実施することが好ましい。
【００４２】
なお、前述の実施の形態では、粉末形状の第１金属素材から造形物を焼結又は溶融することにより、積層造形を行う積層造形工程を例示した。本発明は、これに限定されない。積層造形工程としては、第１金属素材から所望の造形物を造形できる方法であればよく、例えばＡＳＴＭインターナショナル規格（ＡＳＴＭ  Ｆ２７９２）に規定された造形方法を適宜採用することができる。例えば、非粉末又は粉末形状の第１金属素材をノズルから供給しながら、材料を選択的に結合して積層造形する指向性エネルギ堆積法(ＤＭＰ)や非粉末形状の第１金属素材をシート状に切り出して積層造形するシート積層(ＳＬ：Sheet lamination)方を採用することにより、所望の３次元形状の造形物を造形することができる。
【００４３】
また、前述の実施の形態では、メッキ処理により第２金属素材の膜を形成するメッキ工程を例示した。本発明は、これに限定されない。メッキ処理の他に、第１金属素材からなる造形物に均一な膜厚を有する第２金属素材の層を形成できる処理を採用することができる。例えば、スパッタリング法、イオンプレーティング、真空蒸着法等の物理蒸着(ＰＶＤ: Physical Vapor Deposition)、化学蒸着(ＣＶＤ: Chemical Vapor Deposition)等の処理を採用することにより、第１金属素材からなる造形物に第２金属素材の層を形成することができる。
【実施例】
【００４４】
以下、実施例によって本発明をより具体的に説明する。本発明に係る金属作製物の製造方法は、以下の実施例によって限定されない。
【００４５】
１．金属作製物の製造
［試験例１］
試験例１の非磁性の第１金属素材として、５．０質量％のクロムを含有するクロム銅合金を準備した。試験例１の第１金属素材について、３Ｄプリンタ（ＥＯＳ社製、型番：ＥＯＳ  Ｍ  ２９０）を用いて積層造形し、リング形状（直径８２ｍｍ×高さ１０ｍｍ）を有する３次元形状の造形物を造形した。得られた造形物を、試験例１の金属作製物とした。
【００４６】
［試験例２］
試験例２の非磁性の第１金属素材として、試験例１と同様のクロム銅合金を準備した。試験例２の第１金属素材について、３Ｄプリンタを用いて積層造形し、リング形状（直径８２ｍｍ×高さ１０ｍｍ）を有する３次元形状の造形物を造形した。次いで、メッキ処理として、３Ｄプリンタにより得られた造形物を、５０〜８０ｇ／Ｌの硫酸銅と１６０〜２５０ｇ／Ｌの硫酸を含有する硫酸銅浴中にて、浴温を２０〜２７℃とし、陰極電流密度を１〜３Ａ／ｄｍ２とした条件下でメッキすることにより、銅厚メッキを施した。これにより、造形物の外面に第２金属素材の層として純銅の層（メッキ層）を形成した。試験例２の金属作製物とした。試験例２の相対密度は９５％であった。
【００４７】
２．導電率の計測
３Ｄプリンタにて造形した試験例１及び２の金属作製物ついて、それらの高周波導電性を、ＩＡＣＳ単位を基準として計測した。導電率の計測には、過電流導電率計を用いた。
【００４８】
試験例１の導電率は、３０％ＩＡＣＳであった。一方、試験例２の導電率は、１００％ＩＡＣＳであり、焼鈍標準軟銅と同程度であった。このことから、試験例２の金属作製物の導電性は、純銅とほぼ同程度であることがわかった。また、メッキ処理を施した試験例２の導電率は、メッキ処理を施さない試験例１と比較して、７０％ＩＡＣＳ改善することがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明に係る金属作製物の製造方法によれば、純銅等の金属素材よりも導電性に劣る金属素材を用いても、純銅等の金属素材と同程度の高周波導電性を付与することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１、１０  金属作製物
３、１３、１３Ａ  造形物
５、１５  第２金属素材の層（メッキ層）
７、１７  中空部
【図１】
2019044248.tif 000006
【図２】
2019044248.tif 000007
【図３】
2019044248.tif 000008
【図４】
2019044248.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成30年12月21日(2018.12.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波電流を通電するための金属作製品の製造方法であって、
第１金属素材であるクロム銅合金の造形物を積層造形する積層造形工程と、
前記積層造形工程後に、前記造形物にメッキ処理を施すことにより第２金属素材である純銅の層を形成するメッキ工程と
を少なくとも含み、
前記第２金属素材の高周波電流に対する導電率が、前記第１金属素材よりも高く、
前記造形物が、前記第２金属素材の層の厚さによって前記金属作製品の寸法をなすように形成されていることを特徴とする金属作製品の製造方法。
【請求項２】
前記第２金属素材の層の厚さ（ｄ）が、下記式１）
【数１】
2019044248.tif 000010
［式中、ｄは厚さ(ｍｍ)であり、ｆは高周波電流の周波数(ＭＨｚ)であり、μは第２金属素材の透磁率(Ｈ／ｍ)であり、σは第２金属素材の導電率(Ｓ／ｍ)である。］
を満たすことを特徴とする請求項１に記載の金属作製品の製造方法。
【請求項３】
前記メッキ工程前に、前記造形物の外表面を前記第２金属素材の層の厚さ分だけ切削する切削工程を更に含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の金属作製品の製造方法。
【請求項４】
前記メッキ工程では、前記造形物に、５０〜８０ｇ／Ｌの硫酸銅と１６０〜２５０ｇ／Ｌの硫酸を含有する硫酸銅浴中にて、浴温を２０〜２７℃とし、陰極電流密度を１〜３Ａ／ｄｍ２とした条件下で厚メッキを施すことにより、前記第２金属素材の層を形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の金属作製品の製造方法。
【請求項５】
前記積層造形工程が、前記第１金属素材の粉末を含有する粉末層を形成する粉末層形成工程と、
前記粉末層の所定の位置にレーザを照射して前記粉末を固化させることにより、造形層を形成する造形層形成工程と、
を含み、
前記粉末層形成工程と前記造形層形成工程とを順次繰り返すことにより、前記第１金属素材の造形物を積層造形することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の、金属作製品の製造方法。
【請求項６】
前記高周波電流が１０ｋＨｚ以上１００ｋＨｚ未満の周波数であり、
前記第２金属素材の層の厚さが、０．６６ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の金属作製品の製造方法。
【請求項７】
前記高周波電流が１００ｋＨｚ以上の周波数であり、
前記第１金属素材が、クロムを０．１質量％以上５質量％以下含有するクロム銅合金であり、
前記第２金属素材の層の厚さが、０．２ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の金属作製品の製造方法。