(57)【要約】【課題】  ニアネットシェイプ物品を作製するための方法および組成物を提供する。【解決手段】  ニアネットシェイプ物品を作製するための方法および組成物が提供される。方法は、治工具などのニアネットシェイプ物品を形成するために付加的製造技術を用いて第１材料を堆積することを含む。第１材料は低炭素含有量を有するが、物品が様々な治工具用途で使用され得るように十分な硬度を有する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ニアネットシェイプ物品を形成するために付加的製造技術を用いて第１材料を堆積することを含み、
前記第１材料は少なくとも８重量％のＣｒおよび０．１５重量％以下のＣを含み、
前記第１材料は少なくとも１１２ｃｍ３／ｈｒの速度で堆積され、
堆積したままの前記第１材料は２５ＨＲＣ〜５０ＨＲＣの硬度を有する、
ニアネットシェイプ物品を作製するための方法。
【請求項２】
前記付加的製造技術が粉末ベース付加的製造技術であり、前記第１材料が粉末形態である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記付加的製造技術がワイヤ供給付加的製造技術であり、前記第１材料がワイヤ形態である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１材料が、
０．０２重量％〜０．１５重量％のＣ、
０．５重量％〜２重量％のＭｎ、
０．２５重量％〜０．８重量％のＳｉ、
８重量％〜１４重量％のＣｒ、
０．１重量％〜５．５重量％のＮｉ、
≦１．５重量％のＭｏ、
≦０．４重量％のＶ、
≦０．４重量％のＷを含み、
残部がＦｅおよび付随的な不純物である、
請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第１材料を堆積した後、除去的製造技術を適用することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記除去的製造技術がミーリング、旋削およびドリル加工の１つまたは複数を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記ニアネットシェイプ物品に対して作製後熱処理を適用することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第１材料が１．４〜２の炭素等価物（ＣＥＮ）を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記第１材料の少なくとも一部の上に第２材料を堆積することをさらに含み、堆積したままの前記第２材料が２００℃〜５００℃の温度で少なくとも１６０ＨＶの硬度を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記第２材料が２００℃〜５００℃の温度で１７５ＨＶ〜６７５ＨＶの硬度を有する、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第２材料が３００℃の温度で２２５ＨＶ〜６５０ＨＶの硬度を有する、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
ニアネットシェイプ物品を形成するために付加的製造技術を用いて第１材料を堆積することを含み、
前記第１材料は１１重量％〜１４重量％のＣｒおよび０．０２重量％〜０．１５重量％のＣを含み、
前記第１材料は１１２ｃｍ３／ｈｒ〜５７０ｃｍ３／ｈｒの速度で堆積され、
堆積したままの前記第１材料は２５ＨＲＣ〜５０ＨＲＣの硬度を有する、
ニアネットシェイプ物品を作製するための方法。
【請求項１３】
前記付加的製造技術が粉末ベース付加的製造技術であり、前記第１材料が粉末形態である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記付加的製造技術がワイヤ供給付加的製造技術であり、前記第１材料がワイヤ形態である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１材料が、
０．０５重量％〜０．１５重量％のＣ、
０．７５重量％〜１．９５重量％のＭｎ、
０．３５重量％〜０．７重量％のＳｉ、
１１重量％〜１３．２５重量％のＣｒ、
０．１５重量％〜４．６重量％のＮｉ、
≦１．４５重量％のＭｏ、
≦０．３５重量％のＶ、
≦０．３５重量％のＷを含み、
残部がＦｅおよび付随的な不純物である、
請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１材料を堆積した後、除去的製造技術を適用することをさらに含み、前記除去的製造技術がミーリング、旋削およびドリル加工の１つまたは複数を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記ニアネットシェイプ物品に対して作製後熱処理を適用することをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１材料の少なくとも一部の上に第２材料を堆積することをさらに含み、堆積したままの前記第２材料が２００℃〜５００℃の温度で少なくとも１６０ＨＶの硬度を有する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１９】
前記第２材料が２００℃〜５００℃の温度で１７５ＨＶ〜６７５ＨＶの硬度を有する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記第２材料が３００℃の温度で２２５ＨＶ〜６５０ＨＶの硬度を有する、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は２０１７年１１月２９日に出願された米国仮特許出願第６２／５９２，０４５号明細書に基づく優先権およびその利益を主張し、その開示内容全体は参照により完全に本明細書に組み込まれる。
【０００２】
一般的発明概念は、ニアネットシェイプ物品を作製するための方法および組成物に関する。より詳細には、一般的発明概念は、様々な用途で使用するのに十分な硬度を有する低炭素含量合金を使用してニアネットシェイプ物品を作製するための付加的製造法に関する。
【背景技術】
【０００３】
付加的製造は、ほんの数例を挙げるに過ぎないが、自動車、航空機、および医療器具を含む様々な技術分野で機能的金属部品を製造するために利用されている。従来の製造プロセスと異なり、金属付加的製造技術は、高価な治工具およびアセンブリを必要とすることなく、デジタルモデル（例えばＣＡＤモデル）に基づいて薄い金属層を付加することによって、複雑な形状および機能的な部品の作製を可能にする。
【０００４】
付加的製造技術を介して工具鋼によって治工具を製造することは、付加的に堆積される工具鋼材料の堅くて脆い特性のせいで、非常に困難である。実際、工具鋼は典型的に、所与の治工具の用途に必要な硬度を有する治工具を作製するために、０．５重量％〜１．５重量％の炭素含有量を有する。しかしながら、そのような工具鋼の炭素含有量は、付加的に堆積される材料の脆性をもたらす主な要因でもある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、様々な治工具用途向けに良好な硬度および靱性を示す治工具を作製する付加的製造法および組成物が依然として必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一般的発明概念は、治工具など、ニアネットシェイプ物品を作製するための方法および組成物に関する。一般的発明概念の様々な態様を示すために、方法および組成物のいくつかの例示的な実施形態が開示される。
【０００７】
本開示の一態様において、ニアネットシェイプ物品を作製するための方法が提供される。方法は、ニアネットシェイプ物品を形成するために付加的製造技術を用いて第１材料を堆積することを含む。第１材料は、少なくとも８重量％のＣｒおよび０．１５重量％以下のＣを含む。第１材料は、少なくとも１１２ｃｍ３／ｈｒの速度で付加的製造技術を介して堆積される。堆積したままの第１材料は、２５ＨＲＣ〜５０ＨＲＣの硬度（ロックウェルＣスケール）を有する。
【０００８】
本開示の別の態様において、ニアネットシェイプ物品を作製するための方法が提供される。方法は、ニアネットシェイプ物品を形成するために付加的製造技術を用いて第１材料を堆積することを含む。第１材料は、１１重量％〜１４重量％のＣｒ、および０．０２重量％〜０．１５重量％のＣを含む。第１材料は、１１２ｃｍ３／ｈｒ〜５７０ｃｍ３／ｈｒの速度で付加的製造技術を介して堆積される。堆積したままの第１材料は、２５ＨＲＣ〜５０ＨＲＣの硬度（ロックウェルＣスケール）を有する。
【０００９】
一般的発明概念の他の態様、利点、および特徴は、以下の詳細な記載から当業者に明らかになるだろう。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
一般的発明概念は多くの異なる形態での具体化が可能であるが、本明細書にはその詳細な特定の実施形態において記載され、ここで本開示は一般的発明概念の原理の例とみなすべきであることが理解される。したがって、一般的発明概念を本明細書に示される特定の実施形態に制限するつもりはない。
【００１１】
本記載は、ニアネットシェイプ物品を作製するための例示的な方法および組成物を開示する。本開示の例示的な方法および組成物は、低炭素含有量（例えば≦０．１５重量％Ｃ）を有する一方で良好な硬度を有するニアネットシェイプ物品（例えば治工具）を作製するために第１材料を利用する付加的製造技術を活用する。第１材料の低炭素含有量は、第１材料を、付加的製造技術を介した堆積に上手く適合させる。しかしながら、典型的により高い炭素含有量（例えば０．５重量％〜１．５重量％Ｃ）を有する従来の工具鋼で作製された物品と同様の硬度を達成するために、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｓｉ、およびＢを含むがこれらに限定されない合金要素が、従来の工具鋼と同様の硬度特性を得るために必要な炭素等価物を第１材料に提供するために使用される。
【００１２】
炭素等価物（ＣＥＮ）は、所与の公称炭素含有量において炭素の代わりに合金要素を添加することによって、堆積したままの材料内で得ることができる焼入性の尺度を提供する。本開示に記載されるＣＥＮ値は、以下の公式から導き出される：
【数１】
2019099920.tif 000002
式中、Ａ（Ｃ）＝０．７５＋０．２５双曲線正接｛２０×（Ｃ−０．１２）｝。したがって、硬度を欠くことにより一般には治工具の作製に適さない低炭素含有量（例えば≦０．１５重量％Ｃ）を有する材料は、材料のＣＥＮが従来の工具鋼内に存在する炭素含有量に対応することを保証することによって、従来の炭素鋼と同様の硬度を提供するように配合されることができる。
【００１３】
本開示の一態様において、ニアネットシェイプ物品を作製する方法が提供される。方法は、ニアネットシェイプ物品を形成するために付加的製造技術を用いて第１材料を堆積することを含む。第１材料は、少なくとも８重量％のＣｒおよび０．１５重量％以下のＣを含む。第１材料は少なくとも１１２ｃｍ３／ｈｒの速度で付加的製造技術を介して堆積される。堆積したままの第１材料は、２５ＨＲＣ〜５０ＨＲＣの硬度（ロックウェルＣスケール）を有する。
【００１４】
本開示の別の態様において、ニアネットシェイプ物品を作製する方法が提供される。方法は、ニアネットシェイプ物品を形成するために付加的製造技術を用いて第１材料を堆積することを含む。第１材料は、１１重量％〜１４重量％のＣｒおよび０．０２重量％〜０．１５重量％のＣを含む。第１材料は１１２ｃｍ３／ｈｒ〜５７０ｃｍ３／ｈｒの速度で付加的製造技術を介して堆積される。堆積したままの第１材料は、２５ＨＲＣ〜５０ＨＲＣの硬度（ロックウェルＣスケール）を有する。
【００１５】
一般に、ニアネットシェイプ物品は、付加的製造技術によって実行される複数のパスにおいて第１材料を堆積することによって層ごとに蓄積される。様々な付加的製造技術がニアネットシェイプ物品を形成するべく第１材料を堆積するために使用されてもよい。付加的製造技術は粉末フィードストックを使用する粉末ベース技術またはワイヤフィードストックを使用するワイヤ供給技術であり得る。したがって、本開示の方法で使用される材料は、粉末形態および／またはワイヤ形態で提供され得る。
【００１６】
本開示の方法で使用され得る例示的な粉末ベース付加的製造技術は、限定することなく、レーザ金属堆積、レーザ設計ネットシェイプ、電子ビーム溶融、粉末供給有向エネルギー堆積、選択的レーザ焼結、および直接金属レーザ焼結を含む。粉末ベース付加的製造技術は、エネルギー源（例えばレーザビーム、電子ビーム）を使用して粉末材料を焼結または溶融することによって物品を層ごとに蓄積する。特定の粉末ベース付加的製造技術において、エネルギー源によって焼結または溶融される粉末材料は、貯蔵容器によって供給され、塗り重ね機を用いて蓄積プレート上に均一に広げられ、粉末材料を所望のレベルに維持し、所望レベルより上に延びる余分な粉末材料を取り除く。エネルギー源は、スキャナシステム（例えばガルボスキャナ（ｇａｌｖｏ  ｓｃａｎｎｅｒ））の制御下に蓄積される物品の断面層を焼結または溶融する。層が完成した後、蓄積プレートは降下され、別の粉末層が蓄積プレート上に広げられ、物品が蓄積され、その後、エネルギー源による粉末材料の連続的な焼結／溶融が続く。プロセスは、焼結／溶融された粉末材料から物品が完全に蓄積されるまで繰り返される。エネルギー源は、プロセッサおよびメモリを含むコンピュータシステムによって制御されてもよい。コンピュータシステムは、層ごとに（例えばコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）モデルファイルに基づいて）スキャンパターンを決定し、スキャンパターンに従って粉末材料を焼結／溶融するためにエネルギー源を制御してもよい。
【００１７】
他の粉末ベース付加的製造技術において、物品は、ノズルを介して供給される粉末材料を焼結または溶融することによってスタック層状に蓄積される。特定のシステムにおいて、粉末材料は、シールドガスと一緒に供給され得る。粉末材料が供給されるとき、粉末材料はエネルギー源（例えばレーザビーム、電子ビーム）によって溶融プールに焼結または溶融される。物品は基板上に蓄積されてもよく、基板は物品が蓄積された後で取り除くことができる。エネルギー源が粉末材料を溶融／焼結するときに形成される溶融プールは、固化して物品の少なくとも一部を形成する。粉末供給付加的製造装置、基板のいずれか、または両方は、物品が複数の蓄積層から完全に蓄積されるまで、基板の任意の部分上でおよび／または物品の先に固化した部分上で粉末材料を溶融するために降下および／または移動されてもよい。エネルギー源はプロセッサおよびメモリを含むコンピュータシステムによって制御されてもよい。コンピュータシステムは、溶融プールごとに所定のパスを、その後、（例えばコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）モデルファイルに基づいて）形成されるべき固化層を決定し、予めプログラムされたパスに従って粉末材料を焼結／溶融するためにエネルギー源を制御してもよい。
【００１８】
例示的なワイヤ供給付加的製造技術は、限定することなく、レーザワイヤ金属堆積、ワイヤアーク付加的製造、電子ビーム付加的製造、および自動溶接を含む。一般に、従来のワイヤ供給付加的製造装置は、ワイヤ供給装置によって供給されるワイヤフィードストック材料を供給し、ワイヤフィードストック材料を溶融することによって層ごとに物品を蓄積するように構成可能である。物品を物理的に蓄積する前に、付加的製造プロセスは、しばしば、画像を表すコンピュータ支援（ＣＡＤ）ファイルの作成または所望の物品の描画で開始する。コンピュータを使用すると、物品画像ファイルに関する情報が、物品の個々の層に対応する情報を識別するなどして、抽出される。したがって、付加的製造によって物品を形成するために必要なデータを導出するために、物品は多数の薄い層へ概念的にスライスされ、各層の輪郭は折れ線を形成するために接続される複数の線セグメントまたはデータポイントによって決定される。層データは、Ｇコード、Ｍコードまたはそれらに類するものなどのコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）コードによってまたはその形態で操作されるデータなど、適切な治工具パスデータに変換されてもよい。これらのコードは、物品を層ごとに構築するためにワイヤ供給付加的製造装置を制御するために使用されてもよい。
【００１９】
ワイヤ供給付加的製造技術において、物品を蓄積するために使用されるワイヤフィードストック材料は、エネルギー源（例えば電子ビーム、レーザビーム、電気アーク）を用いて溶融される。物品の蓄積は蓄積基板上で行われてもよい。エネルギー源は、溶融プールを形成するためにワイヤフィードストック材料を溶融し、溶融プールはその物品の少なくとも一部を形成するために固化する。ワイヤ供給付加的製造装置、基板、またはそれらの両方は、上昇、下降、または別の方法で移動されてもよく、この間、溶融されたワイヤフィードストック材料から形成された複数の層から物品が完全に蓄積されるまで、ワイヤフィードストック材料を基板の任意の部分上でおよび／または先に固化した部分上で溶融する。エネルギー源は、プロセッサおよびメモリを含むコンピュータシステムによって典型的に制御される。コンピュータシステムは、形成すべき溶融プールおよびその後固化される層ごとに所定のパスを決定し、エネルギー源は、予めプログラムされたパスに従ってワイヤフィードストック材料を溶融する。
【００２０】
実施形態において、第１材料を堆積するために使用される付加的製造技術は、粉末ベース付加的製造技術、ワイヤ供給付加的製造技術、または粉末ベース付加的製造技術およびワイヤ供給付加的製造技術の組み合わせを含む。実施形態において、付加的製造技術は粉末ベース付加的製造技術であり、第１材料は粉末形態である。実施形態において、付加的製造技術はワイヤ供給付加的製造であり、第１材料はワイヤ形態である。前述の粉末ベース付加的製造技術および／またはワイヤ供給付加的製造技術のいずれかが、第１材料を堆積するために本開示の方法で使用されてもよい。
【００２１】
上記のように、第１材料は、少なくとも１１２ｃｍ３／ｈｒの堆積速度で付加的製造技術を介して堆積される。実施形態において、第１材料は、１１２ｃｍ３／ｈｒ〜５７０ｃｍ３／ｈｒの堆積速度で付加的製造技術を介して堆積され、それには１１２ｃｍ３／ｈｒ〜４９０ｃｍ３／ｈｒ、１１２ｃｍ３／ｈｒ〜４５５ｃｍ３／ｈｒ、１５０ｃｍ３／ｈｒ〜４１５ｃｍ３／ｈｒ、１７０ｃｍ３／ｈｒ〜３７５ｃｍ３／ｈｒ、２２５ｃｍ３／ｈｒ〜３３０ｃｍ３／ｈｒの堆積速度が含まれ、およびまた１６５ｃｍ３／ｈｒ〜３４０ｃｍ３／ｈｒの堆積速度も含まれる。一般に、金属材料を堆積するために使用される粉末ベース付加的製造技術は、ワイヤ供給付加的製造技術と比較してより低い堆積速度を有する。しかしながら、粉末ベース付加的製造技術は一般にワイヤ供給付加的製造技術よりも正確な物品を構築することができる。
【００２２】
実施形態において、本開示の方法は、第１材料を蓄積した後、除去的製造技術を適用することをさらに含んでもよい。実施形態において、本開示の方法は、第１材料を蓄積した後、ニアネットシェイプ物品を完全に形成する前（例えば第１材料の１つまたは複数の層が堆積された後、第１材料の各層が堆積された後）に、除去的製造技術を適用することをさらに含んでもよい。様々な除去的製造技術が本開示の方法で使用されてもよい。例示的な除去的製造技術は、限定しないが、ミーリング、旋削、およびドリル加工を含む。そのような除去的製造技術は当業者に周知であり、例えば、従来型ＣＮＣ機械設備を使用して実行されてもよい。したがって、除去的製造技術の適用を含む本開示の実施形態において、除去的製造技術は、ミーリング、旋削、ドリル加工またはそれらの組み合わせを含む。
【００２３】
実施形態において、ニアネットシェイプ物品は、作製後熱処理にかけられてもよい。そのような熱処理は、加熱処理、冷却処理または加熱処理および冷却処理の両方を含んでもよい。本開示の方法で使用するのに適切な熱処理の例は、限定しないが、焼きなまし、焼入れ、焼き戻し、および熱間静水圧成形を含む。したがって、実施形態において、本開示の方法は、加熱処理、冷却処理または加熱処理および冷却処理の両方をさらに含んでもよく、そのような熱処理および／または冷却処理は、ニアネットシェイプ物品の作製中、ニアネットシェイプ物品が作製された後、および／またはニアネットシェイプ物品が除去的製造技術にかけられた後に実行されてもよい。
【００２４】
本開示の第１材料は、少なくとも８重量％のＣｒおよび０．１５重量％以下のＣを含む合金材料である。第１材料の低炭素含有量は、付加的製造技術を介した堆積の容易さを向上させ、クロム含有量は焼入性をもたらす。実際に、本開示によれば、付加的製造技術を介して堆積したままの第１材料は、２５ＨＲＣ〜５０ＨＲＣの硬度を有する。実施形態において、付加的製造技術を介して堆積したままの第１材料は、３０ＨＲＣ〜４５ＨＲＣの硬度を有し、それには３２ＨＲＣから４４ＨＲＣまで、３２ＨＲＣから４２ＨＲＣまで、３２ＨＲＣから４０ＨＲＣまで、３２ＨＲＣから３８ＨＲＣまでが含まれ、およびまた３２ＨＲＣから３５ＨＲＣまでが含まれる。実施形態において、付加的製造技術を介して堆積したままの第１材料は、３２ＨＲＣ〜４８ＨＲＣの硬度を有し、それには３２ＨＲＣから４４ＨＲＣまで、３５ＨＲＣから４４ＨＲＣまで、３８ＨＲＣから４４ＨＲＣまで、４０ＨＲＣから４４ＨＲＣまでが含まれ、およびまた４２ＨＲＣから４４ＨＲＣまでが含まれる。
【００２５】
上記のように、本開示の第１材料は、粉末ベース付加的製造技術で使用するために粉末形態であってもよく、またはワイヤ供給付加的製造技術で使用するためにワイヤ形態であってもよい。好ましくは、第１材料は、粉末材料に必要な処理システムおよびプロセスを回避するためにワイヤ形態で提供される。本開示の第１材料は、第１材料によって作製された希釈されない堆積が表１に記載したような堆積したままの化学組成を有するように、配合されてもよい。当該技術分野で認識されるように、第１材料の希釈されない堆積組成物は、他の源からの混入物なしに作製された堆積の組成物である。
【００２６】
【表１】
2019099920.tif 000003
【００２７】
実施形態において、本開示の第１材料は、１．５から１．９５まで、１．５５から１．９まで、１．５５から１．８６までを含み、およびまた１．６４から１．８までを含む、１．４〜２の炭素等価物（ＣＥＮ）を有してもよい。実施形態において、本開示の第１材料は、１．５５から１．９５まで、１．５８から１．９５まで、１．６４から１．９までを含み、およびまた１．６５から１．８６までを含む１．５〜２の炭素等価物（ＣＥＮ）を有してもよい。実施形態において、第１材料は、０．５〜０．７のＡ（Ｃ）、１．５〜２．２のＣＥＮおよび１１重量％〜１４重量％のクロム含量を有してもよい。
【００２８】
本開示による第１材料としての使用に適した市販のワイヤ製品の例が、それらの希釈されない堆積したままの化学組成に関して、および堆積したままの硬度（ロックウェルＣスケール）、Ａ（Ｃ）値、およびＣＥＮ値に関して、表２に記載されている。表２に挙げられる値は、プラスまたはマイナス１０％以内で変化してもよい。表２に挙げられるワイヤ製品のそれぞれは、Ｔｈｅ  Ｌｉｎｃｏｌｎ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ，Ｏｈｉｏ）から入手可能である。
【００２９】
【表２】
2019099920.tif 000004
【００３０】
実施形態において、本開示の方法はさらに、第１材料の少なくとも一部の上に第２材料を堆積することを含んでもよい。実施形態において、堆積したままの第２材料は、２００℃〜５００℃の温度で少なくとも１６０ＨＶ（ビッカース硬さ）の硬度を有する。実施形態において、堆積したままの第２材料は、２００℃〜５００℃の温度で１６０ＨＶ〜６７５ＨＶの硬度を有し、それには２００℃〜５００℃の温度で１７５ＨＶ〜６７５ＨＶの硬度、２００℃〜５００℃の温度で２００ＨＶ〜６７５ＨＶの硬度、２００℃〜５００℃の温度で２２５ＨＶ〜６５０ＨＶの硬度が含まれ、およびまた２００℃〜５００℃の温度で２５０ＨＶ〜６５０ＨＶの硬度が含まれる。実施形態において、堆積したままの第２材料は、３００℃の温度で２２５ＨＶ〜６５０ＨＶの硬度を有し、それには３００℃の温度で２２５ＨＶ〜６００ＨＶの硬度、３００℃の温度で２２５ＨＶ〜５７５ＨＶの硬度が含まれる。
【００３１】
様々な技術が第１材料の少なくとも一部の上に第２材料を堆積するために使用されてもよい。実施形態において、第２材料は付加的製造技術を用いて堆積されてもよい。実施形態において、第１材料の少なくとも一部の上に第２材料を堆積するために使用される付加的製造技術は、粉末ベース付加的製造技術、ワイヤ供給付加的製造技術、または粉末ベース付加的製造技術およびワイヤ供給付加的製造技術の組み合わせを含む。したがって、本開示の方法の実施形態において、第２材料は粉末材料またはワイヤ材料であってもよい。前述の粉末ベース付加的製造技術および／またはワイヤ供給付加的製造のいずれかが、第１材料の少なくとも一部の上に第２材料を堆積するために本開示の方法において使用されてもよい。
【００３２】
実施形態において、第２材料は溶射プロセスを用いて堆積されてもよい。本開示の方法で使用するのに適した例示的な溶射プロセスは、限定しないが、プラズマ溶射、爆発溶射、ワイヤアーク溶射、火炎溶射、高速酸素燃料溶射、高速空気燃料溶射、温間噴霧、および冷間噴霧を含む。
【００３３】
実施形態において、第２材料は、拡散接合法を用いて堆積されてもよい。実施形態において、第２材料は、物理蒸着（ＰＶＤ）法を用いて堆積されてもよい。一般に、第２材料は、溶接を含むいずれかの従来のオーバーレイプロセスを用いて堆積されてもよい。
【００３４】
第２材料は、例えば、第１材料の堆積によって形成されるニアネットシェイプ物品の一部の上の硬質シェルまたは硬質エッジを提供するために使用されてもよい。第２材料としての使用に適した例示的な材料は、限定しないが、マルエージング鋼、ニッケルベース合金（インコネル（登録商標）６２５合金など）、およびコバルト合金を含む。第２材料としての使用に適したマルエージング鋼は、限定しないが、タイプ１８Ｎｉ１４００、タイプ１８Ｎｉ１７００、タイプ１８Ｎｉ１９００、およびタイプ１８Ｎｉ２４００を含む。第２材料としての使用に適したコバルト合金は、限定しないが、コバルト１合金、コバルト６合金、コバルト１２合金、およびコバルト２１合金を含む。
【００３５】
上記のように、本開示の第２材料は、粉末形態またはワイヤ形態であってもよい。好ましくは、第２材料は、粉末材料に必要とされる処理システムおよびプロセスを回避するためにワイヤ形態で提供される。
【００３６】
実施形態において、本開示の第２材料は、１．０３から２．６５まで、１．１から２．６５まで、１．２から２．５５までを含み、およびまた１．３から２．３までを含む、１〜２．７の炭素等価物（ＣＥＮ）を有してもよい。実施形態において、本開示の第２材料は、１．９から２．６５まで、１．９５から２．５５まで、２から２．４までを含み、およびまた２．０５から２．１５までを含む、１．８〜２．７の炭素等価物（ＣＥＮ）を有してもよい。
【００３７】
実施形態において、本開示の方法は、第１材料の上に第２材料を堆積した後、除去的製造技術を適用することをさらに含んでもよい。前述の除去的製造技術のいずれか１つまたは複数が、シェル層の一部を除去または仕上げるために使用されてもよい。
【００３８】
実施形態において、第２材料は、第２材料の厚さが最大２．５４ｃｍであるように第１材料の上に堆積されてもよく、その厚さには０．０３９ｃｍから２．５４ｃｍまで、０．０７９ｃｍから２．５４ｃｍまで、０．１５ｃｍから２．５４ｃｍまで、０．３１ｃｍから２．５４ｃｍまで、０．６３ｃｍから２．５４ｃｍまで、１．２７ｃｍから２．５４ｃｍまでが含まれ、およびまた１．９ｃｍから２．５４ｃｍまでが含まれる。実施形態において、第２材料は、第２材料の厚さが０．０３９ｃｍ〜２．５４ｃｍ、０．０３９ｃｍから１．９ｃｍまで、０．０３９ｃｍから１．２７ｃｍまで、０．０３９ｃｍから０．６３ｃｍまで、０．０３９ｃｍから０．３１ｃｍまで、０．０３９ｃｍから０．１５ｃｍまでであり、およびまた０．０３９ｃｍから０．０７９ｃｍまでを含むように第１材料の上に堆積されてもよい。
【００３９】
本開示の方法により作製されたニアネットシェイプ物品は、例えば、治工具であってもよい。治工具の例は、限定しないが、治具、固定具、ダイ、モールド、工作機械、切削工具、およびゲージを含む。本開示により作製されたニアネットシェイプ治工具は、高温および／または低温環境下に使用可能であり、衝撃、摩耗、変形、腐食、熱衝撃、および浸食の１つまたは複数に耐性があり得る。そのような治工具の例示的な用途は、限定しないが、高温または低温プロセスを介した金属のスタンピング、鍛造、または鋳造、金属またはプラスチックの押出し、およびガラス繊維または炭素繊維を伴うプロセス（例えば繊維裁断作業）を含む。
【００４０】
特に明記されない限り、本明細書で使用されるすべてのパーセンテージ、部、および比率は、合計組成物の重量を基準とする。特に明記されない限り、すべてのそのような重量は、列記された成分に関連する場合、活性レベルに基づく、したがって、市販の材料に含まれ得る溶媒または副生成物を含まない。
【００４１】
本開示の単数形の特徴または限定へのすべての言及は、特に明記されない限り、または言及がなされる文脈によって明確に反対に暗示されない限り、対応する複数形の特徴または限定を含むものとし、逆もまた同様である。
【００４２】
本明細書で使用される方法またはプロセスステップのすべての組み合わせは、特に明記されない限り、または言及された組み合わせが実行される文脈によって明確に反対に暗示されない限り、任意の順序で実行することができる。
【００４３】
本明細書で開示されるパーセンテージ、部、および比率を含むがこれらに限定されないすべての範囲およびパラメータは、その中に想定され含まれるありとあらゆる部分範囲および終点間のあらゆる数を包含すると理解される。例えば、「１から１０」の記載された範囲は、最小値１と最大値１０との間（およびそれらを含む）のありとあらゆる部分範囲を、すなわち、１以上の最小値で始まり（例えば、１〜６．１）、１０以下の最大値で終わり（例えば、２．３〜９．４、３〜８、４〜７）、および最終的にその範囲内に含まれる各数１、２、３、４、５、６、７、８、９および１０までのすべての部分範囲を含むように考えられるべきである。
【００４４】
本開示の方法および組成物は、本明細書に記載された本開示の本質的な要素および限定、ならびに本明細書に記載されたいずれかの追加のまたは任意選択の成分、構成要素、または限定を含む、からなる、またはから本質的になることができる。
【００４５】
本開示の組成物はまた、残りの組成物が本明細書に記載されるような必要な成分または特徴のすべてをなおも含有しているという条件で、本明細書に記載されたいずれかの任意選択のまたは選択された本質的な成分または特徴を実質的に含まなくてもよい。これに関連して、および特に明記されない限り、「実質的に含まない」という用語は、選択された組成物が、機能的な量未満の任意選択の成分、典型的には０．１重量％未満を含有し、およびまた０重量％のそのような任意選択のまたは選択された本質的な成分を含むことを意味する。
【００４６】
本明細書または特許請求の範囲において「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」または「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という用語が使用される限りにおいて、それらは、用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」がクレーム中の移行語として使用される場合に解釈されるように用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」と同様に包括的であることが意図される。さらに、「または（ｏｒ）」という用語が用いられる（例えば、ＡまたはＢ）限りにおいて、「ＡまたはＢまたはＡおよびＢの両方」を意味することが意図される。出願人が「ＡまたはＢのみであって両方ではない」を示すことを意図する場合、「ＡまたはＢのみであって両方ではない」という用語が使用される。したがって、本明細書における「または」という用語の使用は包括的であり、排他的な使用ではない。本開示において、「ａ」または「ａｎ」という語は、単数形および複数形の両方を含むと解釈されるべきである。逆に、複数アイテムへの言及は、適宜、単数形を含むものとする。
【００４７】
いくつかの実施形態において、様々な発明概念を互いに組み合わせて利用することが可能であり得る。さらに、特定の要素の組み込みが実施形態の明示的な用語と矛盾しない限り、特に開示された実施形態に関連して列挙されたいずれの特定の要素も、すべての開示された実施形態で使用可能であると解釈されるべきである。さらなる利点および修正は、当業者には容易に明らかであろう。したがって、本開示は、より広い態様において、本明細書に提示される特定の詳細、代表的な装置、および記載された例示的な実施例に限定されない。したがって、一般的発明概念の趣旨および範囲から逸脱することなく、そのような詳細から出発することができる。
【００４８】
本明細書に提示された一般的発明概念の範囲は、本明細書に示され記載された特定の例示的な実施形態に限定されることを意図しない。与えられた開示内容から、当業者は一般的発明概念およびそれに付随する利点を理解するだけでなく、開示された方法および組成物に対する明らかな様々な変更および修正を見出すであろう。したがって、本明細書において記載および／または特許請求されるような一般的発明概念およびそのあらゆる等価物の趣旨および範囲に含まれるすべてのそのような変更および修正を網羅することが求められる。
【００４９】
本明細書に提示される特許請求の範囲は、本開示の記載および例示的な実施形態によって決して限定されない。加えて、本開示を通じて使用される用語の通常の意味は、本明細書に提示される記載および例示的な実施形態によって決して限定されない。本開示を通じて提示された用語のすべては、それらの多くの潜在的な通常の意味のすべてを保持する。
【外国語明細書】
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