用于產生粉末的方法和裝置以及用于制造成形物體的方法制造方法及圖紙

公開了用于產生粉末的方法和裝置以及用于制造成形物體的方法。該用于產生粉末的方法包括形成原料粉末的層，以及執行以下操作中的一個：在包含氮的氣氛中氮化所述層的原料粉末的操作或者在包含碳的氣氛中碳化所述層的原料粉末的操作。

Method and device for producing powder and method for producing shaped object

Methods and apparatus for producing powders and methods for making shaped objects are disclosed. The method for producing powder includes forming powder layer, and perform the following operations in an atmosphere containing nitrogen in the nitriding powder layer operation or raw material powder containing carbon carbonization in the atmosphere of the layer operation.

【技術實現步驟摘要】
用于產生粉末的方法和裝置以及用于制造成形物體的方法
本公開涉及通過使原料粉末氮化或碳化而產生粉末的方法和裝置。
技術介紹
正在開發通過粉末床熔融制造成形物體的技術。在粉末床熔融法中，由原料粉末形成的薄層的一部分通過用能量束照射而固化，并且這些層被沉積以形成成形物體。日本專利特開No.2005-67998公開了用于提高通過粉末床熔融產生的成形物體的硬度的方法。在該方法中，其中分散有陶瓷粉末的光可固化樹脂被形成為三維形狀，并且在高溫氣氛中燒結該形狀。遺憾的是，該方法使用將在該處理中通過燃燒移除的樹脂粘合劑。因此，所得成形物體的密度降低至約85％，因此，成形物體不能具有所需的硬度。日本專利特開No.2011-506761公開了用于產生三維物體的技術，其中金屬粉末被氮化以提高硬度。在該技術中，在將氮氣饋送到減壓室中的同時，通過使用電子束的粉末床熔融而在室中使原料粉末的薄層固化。在日本專利特開No.2011-506761的粉末床熔融中，當用電子束照射時，該層被瞬時氮化。因此，不能充分地提高所得成形物體中的氮含量。因此，該技術不能產生如氮化陶瓷那樣硬的成形物體。
技術實現思路
因此，本公開提供了用于產生粉末的方法，包括：形成原料粉末的層；以及執行以下操作中的一個：在包含氮的氣氛中氮化所述層的原料粉末的操作或在包含碳的氣氛中碳化所述層的原料粉末的操作。本公開還提供了用于制造成形物體的方法，包括：形成原料粉末的層；執行以下操作中的一個：在包含氮的氣氛中氮化所述層的原料粉末的操作和在包含碳的氣氛中碳化所述層的原料粉末的操作；以及通過用能量束照射經受所述操作中的所述一個的所述層來固化所述層。還提供了用于產生粉末的裝置。該裝置包括室、能夠在所述室中形成原料粉末的層的形成設備、能夠將包含氮和碳中的一種的材料饋送到所述室的饋送設備以及能夠向層施加電壓的電源設備。根據本公開，可以產生包含增加含量的氮或碳的粉末，并且該粉末的使用增加了通過例如粉末床熔融產生的成形物體的硬度。本公開的另外特征根據參考附圖對示例性實施例的以下描述將變得清楚。附圖說明圖1是根據本公開的一個或多個實施例的成形物體制造裝置的例示性表示。圖2是根據本公開的一個或多個實施例的成形容器的例示性表示。圖3是根據本公開的一個或多個實施例的用于制造成形物體的處理的流程圖。圖4A至圖4F是根據本公開的一個或多個實施例的成形物體制造裝置中的沉積的例示性表示。圖5是根據本公開的一個或多個實施例的等離子體氮化/等離子體碳化的流程圖。圖6是根據本公開的一個或多個實施例的激光束加熱形成的流程圖。圖7是根據本公開的一個或多個實施例的成形物體制造裝置的例示性表示。具體實施方式現在將參照附圖描述本公開的示例性實施例。第一實施例在第一實施例中，用等離子體氮化原料粉末層，并且通過用激光束加熱來立即熔化氮化粉末的薄層，然后使之固化。這樣的層的堆疊限定成形物體301。成形物體制造裝置圖1是第一實施例中使用的成形物體制造裝置的例示性表示。圖2是成形容器的例示性表示。如圖1所示，成形物體制造裝置100是所謂的粉末床熔融型的3D打印機。室101由不銹鋼制成并且可以被密封。真空計208被連接到室101。作為一種測量設備的真空計208測量室101中的壓強。作為一種減壓設備的抽空機構103可以減小室101中的壓強。抽空機構103抽空室101以主要減少氧。抽空機構103包括干式泵和串聯連接到干式泵的渦輪分子泵，并且可以將室101抽空到例如1×10-4Pa的真空。抽空機構103設置有能夠調節與室101的接合處的開口尺寸的開口調節閥。控制器200可以在從氣體饋送機構102向室101饋送氣體的同時通過根據真空計208的輸出控制開口調節閥來將室101的內部控制為期望的氣氛和真空水平。作為一種饋送器的氣體饋送機構102將包含氮和氫的氮-氫混合氣體饋送到室101中。氣體饋送機構102可以將具有所需比例的氮氣和氫氣饋送到室101中。兩個氣體饋送機構可以分別饋送氮氣和氫氣。轉向圖2，作為一種粉末容器的成形容器107包括成形部109，并且沉積基板112可垂直移動地設置在成形部109內。降低機構111可以按照根據粉末層的厚度的間距逐步降低沉積基板112。在成形部109中，各自通過氮化由層104轉換的氮化層104'構成堆疊。作為一種加熱器的電阻器加熱器137嵌入在成形部109的壁中，使得層104可以被加熱。另外，沉積基板112在其表面上設置有溫度傳感器209。控制器200根據溫度傳感器209的輸出控制用于給電阻器加熱器137通電的電流的通/斷，從而加熱層104，以便將該層保持在恒定溫度。作為一種形成設備的層形成機構105在設置在室101中的成形容器107中形成原料粉末的層104。由于由層形成機構105形成的原料粉末層的厚度小至5μm至200μm，故在本公開中層104被稱為薄層。薄層形成機構105包括移動部分133，該移動部分133在引導件132的引導下沿著成形容器107的頂部平面在由箭頭R105所指示的方向上移動，從而在成形部109中形成薄層104。原料粉末135存儲在原料部130中，并且通過致動提升機構114以升高底板134而提升至高于成形容器107的頂部平面的位置。薄層形成機構105通過在使金屬輥131相對于成形容器107的頂部平面在反方向上旋轉的同時使成形容器107的頂部平面處的原料粉末平整，而在成形部109的頂部平面處將原料粉末135的高致密薄層104形成為均勻的厚度。薄層形成機構105進一步在氮化薄層104'上形成原料粉末的另一薄層104，該氮化薄層104'由在成形部109中先前形成的薄層104轉換而來。在成形部109中這樣形成的薄層104和氮化薄層104'的堆疊與室101電分離。成形容器如圖1所示，成形容器107與室101電隔離。成形容器107和沉積基板112由絕緣材料制成，以避免在其表面生成等離子體。因此，成形容器107的將與薄層104接觸的表面由絕緣材料制成。通過電極108(電源設備)從電源113向原料粉末的薄層104施加電壓。電極108被由絕緣材料制成的蓋108a覆蓋，以避免在其表面生成等離子體。在第一實施例中，通過使用絕緣成形容器107和電極108將交流電壓施加到原料粉末的薄層104。該結構對于薄層104的等離子體氮化是有效的。通常，因為粉末的表面被鈍化膜覆蓋，所以即使是金屬粉末，原料粉末的導電性也較差。因此，傳統上認為諸如線圈或扁平電極之類的構件必須靠近原料粉末設置以用于等離子體生成。然而，在成形物體制造裝置100中，由于必須確保用于激光束照射的光路，因此難以將諸如扁平電極之類的構件設置在薄層104的正上方。此外，如果諸如扁平電極之類的構件被設置在薄層104的正上方，為了避免干擾在水平方向上移動的薄層形成機構105，則每當形成薄層104時，該構件必須物理地縮回。由于對于制造一個成形物體301薄層的形成被重復幾百至幾千次，因此物理地縮回該構件是低效的。因此，在第一實施例中，在保持薄層104的成形容器107與室101電隔離的狀態下，交流電壓被施加到與薄層104接觸的電極108。該配置使得能夠在不使用扁平電極等的情況下在薄層104的整個表面上均勻地生成包含氮的等離子體，使得原料粉末能夠被均勻且快速地氮化。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于產生粉末的方法，其特征在于，包括：形成原料粉末的層；以及執行以下操作中的一個：在包含氮的氣氛中氮化所述層的原料粉末的操作，以及在包含碳的氣氛中碳化所述層的原料粉末的操作。

【技術特征摘要】
2015.12.10 JP 2015-241006;2015.12.10 JP 2015-241001.一種用于產生粉末的方法，其特征在于，包括：形成原料粉末的層；以及執行以下操作中的一個：在包含氮的氣氛中氮化所述層的原料粉末的操作，以及在包含碳的氣氛中碳化所述層的原料粉末的操作。2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述操作中的一個是在所述層的原料粉末的表面上的覆膜被移除之時或之后執行的。3.根據權利要求2所述的方法，其中，所述覆膜是氧化膜并且通過在包含氫的氣氛中的還原反應而被移除。4.根據權利要求2所述的方法，其中，所述覆膜是在包含氫和惰性元素中的至少一種的氣氛中通過向所述層施加電壓以生成等離子體而被移除的。5.根據權利要求1所述的方法，其中，所述層是在能夠減壓的室中形成的，并且所述操作中的一個是在所述室中產生的具有比大氣壓低的壓強的氣氛中執行的。6.根據權利要求5所述的方法，其中，所述室中的氣氛具有在1Pa至小于20kPa范圍內的壓強。7.根據權利要求5所述的方法，還包括通過將所述室抽空至第一壓強并隨后將包含氮和碳中的一種的物質饋送至所述室來產生所述室中的氣氛，其中所述氣氛具有比第一壓強大且比大氣壓小的第二壓強。8.根據權利要求5所述的方法，其中，所述層在設置在所述室中并與所述室電隔離的粉末容器中形成，并且然后經受所述操作中的一個。9.根據權利要求8所述的方法，其中，所述層通過形成和操作所述操作中的一個的步驟而被形成在原料的層上，所述原料的層形成在所述粉末容器的底部上。10.根據權利要求1所述的方法，其中，所述操作中的一個是在利用加熱器、能量束和惰性氣體等離子體中的至少一種來加熱所述層的狀態下執行的。11.根據權利要求1所述的方法，其中，所述原料粉末包括通過水霧化產生的金屬顆粒。12.一種用于制造成形物體的方法，其特征在于，所述方法包括：形成原料粉末的層；執行以下操作中的一個：在包含氮的氣氛中氮化所述層的原料粉末的操作，以及在包含碳的氣氛中碳化所述層的原料粉末的操作；以及通過用能量束照射經受所述操作中的一個的所述層來固化所述層。13.根據權利要求12所述的方法，其中，所述操作中的一個是在所述...

【專利技術屬性】
技術研發人員：蒲池康，木谷耕治，
申請(專利權)人：佳能株式會社，
類型：發明
國別省市：日本,JP