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公開番号2024105380
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-06
出願番号2024073658,2023016197
出願日2024-04-30,2021-05-18
発明の名称付加製造法に使用するための散逸性金属前駆体を含むバインダ溶液
出願人ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ
代理人弁理士法人太陽国際特許事務所
主分類B22F 10/10 20210101AFI20240730BHJP(鋳造;粉末冶金)
要約【課題】グリーン強度を維持し、プリント後工程中にプリント部分に改善されたブラウン強度を提供するバインダ溶液を提供する。
【解決手段】グリーン体部品は、微粒子材料の複数の層と、グリーン体部品の総重量に基づいて、0.5重量%以上5重量%以下の散逸性金属前駆体と、0.5重量%以上3重量%以下の熱可塑性バインダとを含む。散逸性金属前駆体は、塩化ニッケル、塩化鉄、ギ酸ニッケル及びそれらの組み合わせからなる群から選択された塩と、有機金属化合物とを含む。熱可塑性バインダは、第1の官能基を含む第1のポリマーストランド、及び第1の官能基とは異なり、かつ第1の官能基とは相補性である第2の官能基を含む第2のポリマーストランドを含む。熱可塑性バインダは、微粒子材料の複数の層の微粒子材料を結合する。グリーン体部品は、ASTM B312-14に従って測定された5MPa以上の3点曲げ強度を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
グリーン体部品（６０）であって、
微粒子材料（２４）の複数の層（２２）と、
前記グリーン体部品（６０）の総重量に基づいて、０．５重量％以上５重量％以下の散逸性金属前駆体（３６ａ）と、
前記グリーン体部品（６０）の総重量に基づいて、０．５重量％以上３重量％以下の熱可塑性バインダ（３６ｂ）と、を含有し、
前記散逸性金属前駆体（３６ａ）は、
塩化ニッケル、塩化鉄、ギ酸ニッケル、塩化銅、硝酸銀、硝酸ニッケル、炭酸ニッケル、炭酸銀、過塩素酸銀、ハロゲン化銀、硫酸ニッケル、スルファミン酸ニッケル、シュウ酸ニッケル脱水物、モリブデン酸アンモニウム四水和物、硝酸アルミニウム、塩化マグネシウム、硝酸バリウム、塩化バリウム、硝酸チタン、及びそれらの組み合わせからなる群から選択された塩と、
有機金属化合物とを含み、前記有機金属化合物が、フェロセン、コバルトセン、鉄ペンタカーボニル、又はこれらの組合せを含み、
前記熱可塑性バインダ（３６ｂ）は、第１の官能基を含む第１のポリマーストランド、及び前記第１の官能基とは異なり、かつ前記第１の官能基とは相補性である第２の官能基を含む第２のポリマーストランドを含み、
前記熱可塑性バインダ（３６ｂ）は、前記微粒子材料（２４）の前記複数の層（２２）の前記微粒子材料（２４）を結合し、
前記グリーン体部品は、ＡＳＴＭＢ３１２－１４に従って測定された５ＭＰａ以上の３点曲げ強度を有する、グリーン体部品（６０）。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記微粒子材料（２４）は、金属微粒子材料を含み、前記金属微粒子材料は、ニッケル合金、コバルト合金、コバルトクロム合金、チタン合金、アルミニウム基材料、タングステン合金、ステンレス鋼合金、又はこれらの組合せを含む、請求項１に記載のグリーン体部品（６０）。
【請求項３】
前記微粒子材料（２４）は、セラミック微粒子材料を含み、前記セラミック微粒子材料は、アルミナ、窒化アルミニウム、ジルコニア、チタニア、シリカ、窒化ケイ素、炭化ケイ素、窒化ホウ素、又はこれらの組み合わせを含む、請求項１に記載のグリーン体部品（６０）。
【請求項４】
前記第１のポリマーストランド及び前記第２のポリマーストランドのそれぞれが、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリアミド、ポリアクリルアミド（ＰＡＡｍ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリ炭酸ビニル、その誘導体、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１又は２に記載のグリーン体部品（６０）。
【請求項５】
ブラウン体部品（６２）であって、
微粒子材料（２４）の複数の層（２２）と、
散逸性金属前駆体（３６ａ）と、を含有し、
前記散逸性金属前駆体（３６ａ）は、
塩化ニッケル、塩化鉄、ギ酸ニッケル、塩化銅、硝酸銀、硝酸ニッケル、炭酸ニッケル、炭酸銀、過塩素酸銀、ハロゲン化銀、硫酸ニッケル、スルファミン酸ニッケル、シュウ酸ニッケル脱水物、モリブデン酸アンモニウム四水和物、硝酸アルミニウム、塩化マグネシウム、硝酸バリウム、塩化バリウム、硝酸チタン、及びそれらの組み合わせからなる群から選択された塩と、
有機金属化合物とを含み、前記有機金属化合物が、フェロセン、コバルトセン、鉄ペンタカーボニル、又はこれらの組合せを含み、
前記ブラウン体部品は、ＡＳＴＭＢ３１２－１４に従って測定された１．５ＭＰａ以上の３点曲げ強度を有する、ブラウン体部品（６２）。
【請求項６】
前記微粒子材料（２４）は、金属微粒子材料を含み、前記金属微粒子材料は、ニッケル合金、コバルト合金、コバルトクロム合金、チタン合金、アルミニウム基材料、タングステン合金、ステンレス鋼合金、又はこれらの組み合わせを含む、請求項５に記載のブラウン体部品（６２）。
【請求項７】
前記微粒子材料（２４）は、セラミック微粒子材料を含み、前記セラミック微粒子材料は、アルミナ、窒化アルミニウム、ジルコニア、チタニア、シリカ、窒化ケイ素、炭化ケイ素、窒化ホウ素、又はこれらの組み合わせを含む、請求項５に記載のブラウン体部品（６２）。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本明細書は、２０２０年５月２６日に出願された米国仮出願第６３／０２９，９５７号の利益を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれている「付加製造法に使用するための散逸性金属（ｆｕｇｉｔｉｖｅｍｅｔａｌ）前駆体を構成するバインダ溶液」と題する。
続きを表示（約 1,400 文字）【０００２】
本明細書は、付加製造法に関する。より具体的には、本明細書は、付加製造法に使用するための散逸性金属前駆体を含むバインダ溶液を対象とする。
【背景技術】
【０００３】
付加製造法は、３Ｄプリンティングとも呼ばれ、素材を層ごとに積み重ねて物品を形成するプロセスである。バインダ噴射は、バインダを使用して粉体の粒子を接合して三次元物体を形成することに基づく付加製造法の技術である。特に、バインダはビルドボリュームで粉体の層上に順次噴射され、そこで粉体とバインダの層が互いに接着して三次元物体を形成する。用途によっては、プリントされた部品は最終用途に適している。
【０００４】
他の用途では、プリントされた三次元部品を完成部品に変換するために、バインダの除去や粉体の焼結のような後処理が必要となる場合がある。したがって、プリントされた部品は、取り扱い（例えば、移送、検査、粉体除去）に適したグリーン強度を有し、脱バインダ／焼結プロセス中の歪みを最小限に抑えるのに適したブラウン強度を有することが望ましい。しかしながら、バインダ噴射３Ｄプリントに従来利用可能であったバインダ溶液は、プリント後工程中のプリント部分の歪み及び損傷を防止するのに必要なブラウン強度を提供しない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、グリーン強度を維持し、プリント後工程中にプリント部分に改善されたブラウン強度を提供する代替バインダ溶液の必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書に開示されるバインダ溶液の様々な実施形態は、空隙を充填し、微粒子材料の焼結前に粉体層の粒子間の接触及び架橋を提供し、それによってプリント部品のブラウン強度及び全体の剛性を改善する散逸性金属前駆体を含むことによって、これらのニーズを満たす。物品の密度を増加させることは、収縮を減少させ、プリントされた部品の強度を増加させ、これによって、亀裂及び歪みを減少させる。
【０００７】
第１の態様Ａ１によれば、バインダ溶液は、バインダ溶液の総重量に基づいて、０．５重量％以上４０重量％以下の散逸性金属前駆体と、１つ以上の熱可塑性ポリマーストランドを含む熱可塑性バインダと、溶媒であって、散逸性金属前駆体及び熱可塑性バインダが溶媒中に溶解されている溶媒とを含んでもよい。
【０００８】
第２の態様Ａ２は、第１の態様Ａ１に係るバインダ溶液を含み、前記バインダ溶液が、バインダ溶液の総重量に基づいて、１重量％以上及び２０重量％以下の散逸性金属前駆体を含む。
【０００９】
第３の態様Ａ３は、第１の態様Ａ１又は第２の態様Ａ２に係るバインダ溶液を含み、散逸性金属前駆体は、アルカリ土類金属、遷移金属、ポスト遷移金属、半金属、希土類金属
、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される。
【００１０】
第４の態様Ａ４は、第１の態様Ａ１～第３の態様Ａ３のいずれかに係るバインダ溶液を含み、散逸性金属前駆体が有機金属化合物を含み、前記有機金属化合物がフェロセン、コバルトセン、鉄ペンタカルボニル、又はそれらの組み合わせを含む。
（【００１１】以降は省略されています）

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