(57)【要約】      （修正有）【課題】Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ又はそれらの組合せに基づく超合金からなるか或いはＴｉＡｌ合金からなる金属粉末の形態の母材料を処理するための方法であって、処理粉末が、積層造形に、特に三次元物品の選択的レーザ融解（ＳＬＭ）に使用される方法の提供。【解決手段】第１のステップで、母材料の化学組成を決定し、後段でのＳＬＭ製造プロセスに必要な粉末の各元素の詳細な量について計算された目標化学組成と比較し、粉末を、乾燥した純粋な保護遮蔽ガス雰囲気下のみで保管及びアトマイズし、及び／又は粉末を、後気相処理で処理して特定の元素を粉末粒子に添加又は粉末粒子から除去し、第１のステップによる各元素について計算された目標値を満たすように、添加又は既存の特定の元素の含有量を調整する方法。前記方法ＳＬＭ粉末製造、粉末後加工、及び粉末再利用を向上させるのに有効な方法である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ又はそれらの組合せに基づく超合金からなるか或いはＴｉＡｌ合金からなる金属粉末の形態の母材料を処理するための方法であって、処理粉末が、積層造形に、特に三次元物品の選択的レーザ融解（ＳＬＭ）に使用され、
第１のステップで、母材料の化学組成を決定し、後段でのＳＬＭ製造プロセスに必要な粉末の各元素の詳細な量について計算された目標化学組成と比較し、
粉末を、乾燥した純粋な保護遮蔽ガス雰囲気下のみで保管及びアトマイズし、及び／又は
粉末を、後気相処理で処理して特定の元素を粉末粒子に添加又は粉末粒子から除去し、第１のステップによる各元素について計算された目標値を満たすように、添加又は既存の特定の元素の含有量を調整することを特徴とする、方法。
【請求項２】
商業的に入手可能な標準的粉末、及び／又は既に使用されており、したがって変性した粉末が、母材料として使用されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
後気相処理が、化学蒸着（ＣＶＤ）、物理蒸着（ＰＶＤ）、フッ化物イオン洗浄（ＦＩＣ）又は他のフルオル含有化合物、好ましくはＰＴＦＥ、ＰＦＡ又は部分的フルオル化シリコーンによる気相処理の群から選択される少なくとも１つであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
加工が難しいＮｉ基超合金からなる粉末が、少なくともアルゴン４．８下の乾燥した純粋な保護遮蔽ガス雰囲気下のみで保管及びアトマイズされることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
Ａｌ、Ｔｉ又はそれらの組合せを含む母材粉末が、
表面汚染を除去し、
Ａｌ及びＴｉ表面除去を行ってＡｌ及びＴｉの含有量を調整し、
金属フッ化物、特にＴｉＦ4を粉末の表面に蒸着させ、ＦＩＣサイクルパラメータ（ｐ、Ｔ、ｔ、ガス組成）に応じて、その後のＳＬＭプロセス中でｉｎ  ｓｉｔｕフラックスとして作用する表面金属フッ化物を制御された量で蒸着させるための特定のＦＩＣ後気相処理にかけられることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
後気相処理を施して、強化相としての第２相粒子を粉末表面に蒸着させ、第２相粒子のサイズが、フルオル化プロセスのプロセスパラメータを調節するにより、機械的特性の必要性に応じて調整されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
気相処理中に、微細に造粒及び分散されたカーバイド相、酸化物相、窒化物相又は炭窒化物／酸窒化物相又は金属間相が、第２相粒子として析出されることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層造形プロセス、特に選択的レーザ融解（ＳＬＭ）に使用される金属粉末に関する。より詳しくは、本発明は、三次元物品、例えば、ブレード又はベーンのようなガスタービンの部品を製造するために使用される、Ｎｉ基超合金、Ｃｏ基超合金、Ｆｅ基超合金又はＴｉＡｌ合金からなる粉末を処理するための方法に関する。上記方法は、新しい粉末を製造するために、金属粉末を事後コンディショニングするために又は既に使用された金属粉末を再利用／再生するために適用することができる。
【背景技術】
【０００２】
従来技術の現行水準には以下の欠点があるため、金属ＳＬＭ粉末処理の向上が求められている。
【０００３】
ａ）ＳＬＭ粉末品質は、バッチが異なると、同一合金及び同一供給業者の場合でさえ、化学組成及び流動性が著しく異なる傾向があることが知られている。これは、粉末生成に使用される方法（ガス噴霧法／水噴霧法）の選択、アトマイズに使用される保護ガスの種類、純度、及び乾燥度、使用される供給原料材料（母融解物又は元素原料）の種類、その化学組成物／純度に基づき、最終的には粉末封じ込めの充填技術及び保管に基づく。文献国際公開第２０１２／０９７７９４号パンフレットには、例えば、品質が変動しない非常に純粋な粉末を生産するための、同一製造設備内及び同一雰囲気下での一体化された粉末アトマイズ及びタービンブレードのＳＬＳ製造が記載されている。しかしながら、これは、雰囲気の純度が変動しない場合のみ実現することができる。
【０００４】
ｂ）高度析出強化型Ｎｉ基超合金の溶接性は、ある重要な少量及び微量の元素、例えばＳｉ、Ｚｒの含有量に大きく依存する。これは、本出願人により、例えば欧州特許出願公開第２８８６２２５号明細書に開示されている。商業的に入手可能なＮｉ基合金（粉末形態）は、ほとんどの場合で、こうした重要な元素の濃度が著しく異なっていることが、化学分析に基づき示されている。
【０００５】
ｃ）また、高度析出強化型Ｎｉ基超合金の溶接性は、Ａｌ含有量、Ｔｉ含有量、並びに総Ａｌ及びＴｉ含有量との相関性を示す。この依存性は、標準的溶接技術（ＴＩＧ、ＭＩＧ、ＭＡＧ、ＬＭＦ等）で観察される効果と比較して、それほど顕著なものではないが、これも、ＳＬＭ加工により達成可能な溶接クラスの全体的品質に寄与する。
【０００６】
ｄ）ＳＬＭ加工性に影響を及ぼす粉末流動性は、中でも、粉末バッチの粉末粒度分布（例えば、米国特許第５１４７４４８号明細書を参照。この文献には、微細金属粉末を生産するための技術が記載されている）、粉末粒子形状、及び総水分含有量に依存する。後者は、物品をＳＬＭ構築する際のレーザ融解中のｉｎ−ｓｉｔｕ金属酸化物相形成のリスク因子でもある。上記問題の改善には、粉末後処理手順を特別に考案する必要がある。
【０００７】
ｅ）ＳＬＭプロセスチャンバー内の保護雰囲気は、プロセス時間中の全体にわたって純度が変動する場合がある（局所漏出、市販の粉末バッチから出てくる酸素不純物、保護ガス中の夾雑物等）。これは、更なる欠点としてのＳＬＭ加工中の残留フラックス（スラグ）及び／又は関連ガス包含物に結び付く場合がある。したがって、文献米国特許出願公開第２０１３／０３１６１８３号明細書では、商業的に入手可能なフラックス製品を、粉末混合物中の別の画分として又は複合粒子として付加することが提案されている。しかしながら、これには、著しいフラックス残渣及び関連スラグ包含物、ＳＬＭ微細構造での孔形成及び亀裂形成のリスクがあるため、むしろ好ましくない。
【０００８】
ｆ）粉末流動性は、粒度分布（項目ｄを参照）に加えて、粒子表面状態に更に依存する。ＳＬＭ粉末粒子は、粉末流動性（図１も参照）に、及びそれによりＳＬＭ加工性に肯定的又は否定的な影響を引き起こす場合がある非常に薄く（ナノスケール）閉じているか又は局所部分的のみの膜を示す場合がある。文献米国特許第４９４４８１７号明細書には、例えば、選択的ビーム焼結での被覆又は混合粉末の使用が開示されており、文献米国特許第７３８４４４７号明細書には、被覆Ｎｉ含有粉末、及びそのような粉末をエアロゾル流動するための複合方法が記載されている。
【０００９】
また、表面汚染は、ＳＬＭ製造に対する最終粉末の適合性、及び得られるＳＬＭ物品の品質（亀裂、孔、包含酸化物、共融物形成等）に、予測不能な影響を及ぼす場合がある。また、フッ化物イオン洗浄（ＦＩＣ）でＮｉ基超合金表面を処理すること等により、化学的に「超清浄化」された金属表面は、溶接の結果を向上させることができることがよく知られている。これは、部分的には酸化物膜が存在しないためであり、そうでなければ、溶接浴（融解床）帯の安定性に負の影響を及ぼすだろう。
【００１０】
ｇ）今日、微細に造粒及び分散されたカーバイド相を制御析出させるために、ある元素を追加して、例えば、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、及びＣを追加して、Ｎｉ基超合金の標準的ＳＬＭ粉末を適合させる必要がある場合、使用可能な方法は、不十分で非経済的なものしかない。
【００１１】
まず、標準的合金の母融解物は、必要性に応じて調整することができる。特に低容積の場合には、この手法はコストがかかる。更に、ある少量元素の濃度は、特にそれらが酸化又は揮発しやすい場合、制御が特に難しい。
【００１２】
第２の手法は、２種以上の粉末タイプの既知組成の組成物を所定の比率で機械的に合金化することだろう。しかしながら、その結果生じる粉末粒子形状には不都合がある。形状が飛散型多角形であり粒径分布が広範であるため、得られる流動性は、機械的に合金化された元の球形粉末画分よりも著しく劣る。ふるい分けにより粉末粒度分布を狭くし、微細画分を除去すると、後者の負の効果は軽減されることになるが、流動性に対する非球形粒子の悪影響の寄与を改善することができない。
【００１３】
文献国際公開第２０１２／０５５３９８号明細書は、１種以上の耐熱金属（Ｚｒ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ）を含有する材料からなり、硬質相を含む部品に関し、また、上記部品を生産するための方法であって、ＳＬＭ加工時の粉末融解中に１以上の反応ガスを含有する雰囲気を使用して、ＳＬＭ加工部品の耐熱性を増加させる方法に関する。材料の化学組成は、１以上の反応ガスとの反応により製造プロセス中に変化する。これには、以下の欠点がある。
【００１４】
粉末床の未融解粉末は、少なくとも一部の構築プロセス中に反応ガスにさらされるが、それは数日間継続する場合がある。そのため、粉末の化学的性質に著しい変化が生じる場合があり、また未使用粉末が反応ガスで汚染されるため、未使用粉末の再使用が困難になる。
【００１５】
ｈ）ＳＬＭ粉末の再利用は、現在、主にふるい分け処理に基づいており、新たな粉末画分比がばらつく主要な要因となっている可能性がある。既に使用されており、それにより変性したＳＬＭ粉末の化学的及び物理的特性を、再現性よく回復させるために利用可能な更なる方法はない。ＳＬＭ作業者は、規定時間後に粉末を交換しなければならず、その影響により、今日の総ＳＬＭ加工コストが高コストとなっている。この事実は、得られるＳＬＭ物品の品質が、予測不能及び再現不能な影響を受けることを更に示している。
【００１６】
まとめると、商業的に入手可能なＳＬＭ粉末の品質にばらつきがあることに加えて、商業的に入手可能な超合金、例えば、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ又はそれらの組合せに基づく超合金又は商業的に入手可能なＴｉＡｌ合金は、ＳＬＭ加工での応用を成功させるため、及び指定のＳＬＭ物品品質を達成するのにＳＬＭ粉末を頻繁に交換すること起因する高コストに対処するため、改変／適合させければならないという事実により、既存のＳＬＭ粉末製造、粉末後処理、及び粉末再利用を向上させることが強く求められている。
【発明の概要】
【００１７】
本発明の目的は、ＳＬＭ粉末製造、粉末後加工、及び粉末再利用を向上させて、上述した従来法の欠点を克服するための、効果的で単純なコスト効率の高い方法を提供することである。
【００１８】
これら及び他の目的は、独立請求項１に記載の方法により達成される。
【００１９】
上記方法は、概して、気相コンディショニングによるＳＬＭ粉末粒子の処理に関する。
【００２０】
本開示の方法は、金属粉末の形態の母材料を処理するための方法であって、上記粉末が、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ又はそれらの組合せに基づく超合金からなるか或いはＴｉＡｌ合金からなり、処理粉末が、後に積層造形に、特に三次元物品の選択的レーザ融解（ＳＬＭ）に用され、
第１のステップで、母材料の化学組成を決定し、後段でのＳＬＭ製造プロセスに必要な粉末の各元素の詳細な量について計算された目標化学組成と比較し、
粉末を、乾燥した純粋な保護遮蔽ガス雰囲気下のみで保管及びアトマイズし、
粉末を後気相処理で処理して特定の元素を粉末粒子に添加又は粉末粒子から除去し、第１のステップによる各元素について計算された目標値を満たすように、添加又は既存の特定の元素の含有量を調整することを特徴とする方法である。
【００２１】
請求項１に記載の方法は、短時間で及び比較的低コストで、市販の標準的合金を容易に改変できるという利点を有する。ＳＬＭ粉末を用いた部品の高再現性製造を保証することができる。言及した条件下で粉末を保管／アトマイズすると、例えば、Ｎ2、Ｏ2、Ｈ2Ｏによる、粉末の制御不能な吸着／汚染を回避することができる。これは、その後、粉末を気相中で適切にフッ素化するために重要である。標準的合金配合を後加工により調整して、規定の組成勾配を有する粒子を得ることができる。均質な組成とは対照的に化学的勾配を示す様々なＳＬＭ粉末、つまり、合金仕様から逸脱する粉末画分を使用することができるが、最終的には、その後のＳＬＭ加工中に同様の全体的合金組成が得られる。加えて、標準的合金の誘導体を小バッチで製造することが可能になり、低コスト化に貢献する。
【００２２】
商業的に入手可能な標準的粉末（つまり、新しい未使用の粉末）及び／又は既に使用されており、したがって変性し古くなった粉末を、母材料として使用することができるという利点がある。したがって、上記方法は、三次元物品をＳＬＭ製造するための新しい粉末に応用可能であるだけでなく、ＳＬＭプロセス用の金属粉末の事後コンディショニング及び再利用にも応用可能である。
【００２３】
好ましい実施形態では、後気相処理は、化学蒸着（ＣＶＤ）、物理蒸着（ＰＶＤ）、フッ化物イオン洗浄（ＦＩＣ）又は他のフルオル含有化合物、好ましくはポリテトラフルオルエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフルオロアルコキシ（ＰＦＡ）又は部分的フルオル化シリコーンによる気相処理の群から選択される少なくとも１つである。気相処理によりフルオル含有化合物を施す場合、非常に薄いフラックスの膜が各粉末粒子に施される。こうした膜は、酸化物／窒化物膜をｉｎ  ｓｉｔｕで除去する熱分解（レーザーエネルギー入力）によりｉｎ  ｓｉｔｕフルオルを解放するが、加えて、保管中に金属粉末粒子に対して疎水性を付与する。そのような撥水性表面は、高湿空気中での物理的水吸着を起こしにくく、例えば、ＳＬＭプロセスに応用する前のＳＬＭプロセスチャンバー内の又は予熱処理内の熱処理下で、より迅速に乾燥しやすい。
【００２４】
Ａｌ、Ｔｉ又はそれらの組合せを含む母材粉末を処理する場合、最も好ましい実施形態は、表面汚染を除去するための並びにＡｌ及びＴｉ表面除去を行うための従来技術で既に知られており、またそれだけでなく、Ａｌ及びＴｉの含有量を調整し、金属フッ化物、特にＴｉＦ4を粉末の表面に蒸着させるため発明であって、ＦＩＣサイクルパラメータに応じて、その後のＳＬＭプロセス中にｉｎ  ｓｉｔｕフラックスとして作用する上記表面金属フッ化物が、制御された量で蒸着される本発明による特定のＦＩＣ気相処理に、上記粉末を供することである。レーザ融解中、このフルオル含有相は、生じる可能性のある水分、及びＳＬＭ加工中に形成され得るあらゆる酸化物相を除去する。
ＴｉＦ4＋Ｈ2Ｏ（ｇ）→ＴｉＯ2＋４ＨＦ（ｇ）
ＭxＯy＋ＨＦ（ｇ）→ＭＦn（ｇ）＋Ｈ2Ｏ（ｇ）。
【００２５】
そうでなければ市販のフラックス製品の追加により生成される可能性のある材料包含物の形成による局所的材料不均一性の可能性を含む、ＳＬＭ粉末組成の変化が回避される。フッ化物が低量であり、形成される結合金属フッ化物が揮発性であるため、構築されるＳＬＭ物品内に存在するフルオル含有残留物は、存在しないか又は非常に限定的であることが予想される。
【００２６】
本発明の実施形態では、加工が難しいＮｉ基超合金（加工中又はその後の熱処理中に亀裂を生じる傾向があり、典型的にはＡｌ＋Ｔｉ含有量の関数である合金）からなる粉末が、少なくともアルゴン４．８下の乾燥した純粋な保護遮蔽ガス雰囲気下のみで保管及びアトマイズされる。これには、窒化物相を含まない合金が加工されるという利点がある。
【００２７】
これは、強化相としての第２相粒子が本開示の気相処理により粉末表面に施される場合、特に、第２相粒子のサイズが、プロセスパラメータを調節することにより機械的特性の必要性に応じて調整される場合、有利である。好ましい実施形態としては、微細に造粒及び分散されたカーバイド相、酸化物相、窒化物相又は炭窒化物／酸窒化物相又は金属間相が、上記気相処理中に第２相粒子として析出される。これにより、製造される部品の特性が向上される。
【００２８】
以下、本発明は、様々な実施形態により、及び添付の図面を参照して、より詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】ＩＮ７３８粉末を大気条件下で４５０℃の温度まで熱処理することにより流動性が向上したことを示す図である。
【図２】１つの実施形態における、本開示の方法による後熱処理及びＦＩＣ処理後のＩＮ７３８粉末の微細構造（ＳＥＭ）を示す図である。
【図３】一実施形態における、ＦＩＣ粉末検鏡用薄片のＥＤＸ結果を示す図である
【図４】カーバイド析出物が微細に及び均質に分散されているＳＬＭ構築材料ＭａｒＭ２４７ＬＣのＳＥＭ画像である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明は、ＳＬＭ粉末製造、粉末後加工、及び粉末再利用を向上させて、上述した従来法の欠点を克服するための、効果的で単純なコスト効率の高い方法を提供する。より詳しくは、上記方法は、概して、気相コンディショニングによるＳＬＭ粉末粒子の処理に関する。
【００３１】
本開示の方法は、金属粉末の形態の母材料を処理するための方法であって、上記粉末が、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ又はそれらの組合せに基づく超合金からなるか或いはＴｉＡｌ合金からなり、処理粉末が、後に、積層造形に、特に三次元物品の選択的レーザ融解（ＳＬＭ）に使用され、
第１のステップで、母材料の化学組成を決定し、後段でのＳＬＭ製造プロセスに必要な粉末の各元素の詳細な量について計算された目標化学組成と比較し、
粉末を、乾燥した純粋な保護遮蔽ガス雰囲気下のみで保管及びアトマイズし、
粉末を、後気相処理で処理して特定の元素を粉末粒子に添加又は粉末粒子から除去し、第１のステップによる各元素について計算された目標値を満たすように、添加又は既存の特定の元素の含有量を調整することを特徴とする方法である。
【００３２】
元素の量の詳細な決定（本方法の第１のステップ）は、技術水準による任意の方法により、例えばＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分光法）により実施することができる。
【００３３】
言及した後気相処理は、好ましくは、化学蒸着（ＣＶＤ）、物理蒸着（ＰＶＤ）、フッ化物イオン洗浄（ＦＩＣ）又は他のフルオル含有化合物、好ましくはポリテトラフルオルエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフルオロアルコキシ（ＰＦＡ）又は部分的フルオル化シリコーンによる気相処理の群から選択される少なくとも１つである。加えて、粉末の流動性を向上させるための大気条件下での後熱処理も可能である。
【００３４】
図１には、商業的に入手可能なＩＮ７３８粉末（購入時のまま）、大気条件下、０〜４５０℃の範囲での熱処理による以下のＥＤＸ分析結果（ｗｔ％）：２．７５  Ａｌ、３．３１  Ｔｉ、１２．９１  Ｃｒ、７．０７  Ｃｏ、０．５２  Ｎｂ、１．５７  Ｍｏ、１．００  Ｔａ、２．２２  Ｗ、及び５２．１７  Ｎｉを示すＮｉ基超合金の流動性が向上したことが示されている。加えて、その温度範囲でのガス含有量（典型的なＯ2及びＮ2の範囲）が示されている。部分的酸化又は窒化粉末は、流動性の向上を示す。
【００３５】
図１によると、ハウスナーインデックス（タップ密度／見かけ密度と定義される）は、加熱温度が高くなると共に低下する（１時間毎、空気）。ハウスナーインデックスが低いことは、流動性がより良好であることを意味する。流動性の向上は、粒子間の凝集力を低下させる酸化層の結果である。したがって、低流動性を有する粉末又は微細な粒度分布を有する粉末を、酸素含有量を過剰に増加させずに改良（より高い流動性に）することができた（図１の「典型的なＯ2含有量」を参照）。
【００３６】
Ａｌ、Ｔｉ又はそれらの組合せを含む母材粉末を処理する場合、最も好ましい実施形態は、表面汚染を除去するための並びにＡｌ及びＴｉ表面除去を行うための従来技術で既に知られており、またそれだけでなく、Ａｌ及びＴｉの含有量を調整し、金属フッ化物、特にＴｉＦ4を粉末の表面に蒸着させるための発明であって、ＦＩＣサイクルパラメータに応じて、その後のＳＬＭプロセス中にｉｎ  ｓｉｔｕフラックスとしても作用する上記表面金属フッ化物が制御された量で蒸着される本発明による特定のＦＩＣ気相処理に、上記粉末を供することである。レーザ融解中、このフルオル含有相は、生じる可能性のある水分、及びＳＬＭ加工中に形成され得るあらゆる酸化物／窒化物相を除去する。
ＴｉＦ4＋Ｈ2Ｏ（ｇ）→ＴｉＯ2＋４ＨＦ（ｇ）
ＭxＯy＋ＨＦ（ｇ）→ＭＦn（ｇ）＋Ｈ2Ｏ（ｇ）。
【００３７】
そうでなければ市販のフラックス製品の追加により生じる可能性のある、ＳＬＭ粉末組成の変化が回避される。フッ化物が低量であり、形成される結合金属フッ化物が揮発性であるため、構築されるＳＬＭ物品内に存在するフルオル含有残留物は、存在しないか又は非常に限定的であることが予想される。
【００３８】
第１の実施形態では、小型の溶接金属箱（鉄鋼）に保管された商業的に入手可能なＩＮ７３８粉末を、５００℃／１時間／空気で後熱処理し、その後、特別なパラメータ（ｐ、Ｔ、ｔ、ガス組成）でのＦＩＣ洗浄を実施した（＝ＨＴ＋ＦＩＣ）。熱処理により、少なくとも部分的に酸化された粉末がもたらされ、その後のＦＩＣで、「酸化物／窒化物表皮」（任意の他の表面汚染を含む）が除去される。使用した特定のＦＩＣプロセス計画により、不要な副次的効果を起こさずに、Ｎｉ粉末の部分的フッ素化が達成される。
【００３９】
図２は、２つの異なる倍率のＳＥＭ（走査電子顕微鏡）による、そのようなＦＩＣ処理後の粉末粒子の微細構造を示す。微細なフッ化物粒子（ＴｉＦ4）を、粒子表面上にはっきりと観察することができた。表面のＴｉ含有量は増加した。加えて、粉末粒子の少なくとも表面（濃度勾配を達成した）でのＮｂ、Ｔａ、及びＣの富化並びにＡｌ及びＴｉの減少を調査した。
【００４０】
また、後者は、熱処理後の粉末及び熱処理＋ＦＩＣ処理後の粉末の微細構造を比較した結果だった。ＦＩＣ処理した粉末の表面領域が強力に攻撃された結果として、Ａｌ及びＴｉが減少した。
【００４１】
第２の実施形態では、異なる供給業者からのＩＮ７３８ＬＣ粉末を、大気条件下で熱処理し、その後ＦＩＣ処理し、ボールミル（ＢＭ）にかけた。また、ＳＥＭ及びＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分光法）により調査すると、表面領域でのＡｌ及びＴｉの減少が示され、中心ではガンマプライム粒子が観察された（図３を参照）。加えて、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａが富化された細長い針様の区域を観察することができた。それは、ＭＣカーバイドに典型的であると考えられる（＝ＨＴ＋ＦＩＣ＋ＢＭ）。
【００４２】
第３の実施形態では、購入時のままのＩＮ７３８ＬＣ粉末を、底部にＴＢＣ粉末、例えば、安定化Ｙ2Ｏ3又は純品ＺｒＯ2を有する金属容器中でＦＩＣ処理した（＝ＦＩＣ＋ＴＢＣ）。
【００４３】
このような様々に処理した粉末を用いて、ＳＬＭ加工（単層加工、幅が１ｃｍで深さが８０μｍの小さな溝）を、以下のパラメータを用いて実施した。
レーザパワー：３００Ｗ
走査速度：１６００ｍｍ／ｓ
ハッチング距離：０．０７ｍｍ。
【００４４】
ＳＬＭ加工プローブを切断、研削、研磨、及びエッチング（電気分解的に、Ｈ3ＰＯ4）した後、それらの表面及び検鏡用薄切片を光顕微鏡及びＳＥＭで検査した。光学顕微鏡で観察した様々なプローブの表面には、著しい違いはなかった。ＳＥＭ試験は、表面酸化物の量が、気相処理によって様々であることを示した。ＦＩＣ＋ＴＢＣ実施形態では、酸化物は、他の実施形態よりも小さく少量であり、高密度酸化物析出物がほとんどであった。加えて、冶金学的に検査したプローブ内に亀裂は検出されなかった。この処理は、最も良好な処理であると考えられる。
【００４５】
後気相処理パラメータ（ｐ、Ｔ、ｔ、ガス組成）によっては、外側区域ではＴｉ、Ａｌの減少が検出され、表面ではＴｉの富化及び更にＮｂ、Ｔａ、Ｃのある程度の富化が検出された。これは、材料の溶接性、並びに溶接中の酸化物の形成（量、位置）に影響を及ぼす。
【００４６】
本開示の方法により、市販の標準的合金を、短時間で及び相対的に低コストで容易に改変することが可能になる。ＳＬＭ粉末を用いた部品の高再現性製造を保証することができる。標準的合金配合を後加工により調整して、規定の組成勾配を有する粒子を得ることができる。均質な組成とは対照的に化学的勾配を示す様々なＳＬＭ粉末、つまり、合金仕様から逸脱する粉末画分を使用することができるが、最終的には、その後のＳＬＭ加工中に同様の全体的合金組成が得られる。加えて、標準的合金の誘導体を小バッチで製造することが可能になり、低コスト化に貢献する。
【００４７】
商業的に入手可能な標準的粉末（つまり、新しい未使用の粉末）及び既に使用されており、したがって変性し古くなった粉末を両方とも、母材料として使用することができる。したがって、上記方法は、三次元物品をＳＬＭ製造するための新しい粉末に応用可能であるだけでなく、ＳＬＭプロセス用の金属粉末の事後コンディショニング及び再利用にも応用可能である。
【００４８】
本発明の一実施形態では、加工が難しいＮｉ基超合金からなる粉末を、少なくともアルゴン４．８下の乾燥した純粋な保護遮蔽ガス雰囲気下のみで保管及びアトマイズする。これには、窒化物相を含まない合金が加工されるという利点がある。
【００４９】
これは、強化相としての第２相粒子が、本開示の気相処理により粉末表面に施される場合、特に、第２相粒子のサイズが、プロセスパラメータを調節することにより、機械的特性の必要性に応じて調整される場合、有利である。好ましい実施形態としては、微細に造粒及び分散されたカーバイド相、酸化物相、窒化物相又は炭窒化物／酸窒化物相又は金属間相が、上記気相処理中に第２相粒子として析出される。これにより、製造される部品の特性が向上する。
【００５０】
図４は、周知の商業的に入手可能な材料であるＭａｒＭ２４７ＬＣの、ＳＬＭ加工後のＳＥＭ画像である。樹枝状結晶境界での微細なカーバイド析出を観察することができた。
【００５１】
加えて、本発明に更なる実施形態では、粉末を、フルオル化シリコーンガス後処理にかけて、Ｎｉ基超合金粉末の溶接性に重要なＳｉ含有量を調整する。
【００５２】
Ｓｉ含有量の調整は、Ｎｉ基超合金組成の最低許容レベルであるべきである。優先的には、フッ素化に使用されるＮｉ基合金粉末は、Ｓｉを含まないものとする。必要なＳｉ濃度は、後ガス処理により達成される。
【００５３】
無論、本発明は、記載されている例示的な実施形態に限定されない。
【図１】
2017082324.tif 000003
【図２】
2017082324.tif 000004
【図３】
2017082324.tif 000005
【図４】
2017082324.tif 000006
【外国語明細書】
2017082324000001.pdf