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公開番号2025105662
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-10
出願番号2025067954,2020174680
出願日2025-04-17,2020-10-16
発明の名称セラミックス物品の製造方法、金属成分含有液、セラミックス物品製造用キットおよびセラミックス物品
出願人キヤノン株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類C03B 19/00 20060101AFI20250703BHJP(ガラス;鉱物またはスラグウール)
要約【課題】付加製造技術を用いたセラミックス物品の製造において、高い造形精度および形状精度を達成しながら造形物の機械的強度の向上を実現するためのセラミックス物品の製造方法および金属成分含有液を提供する。
【解決手段】セラミックス物品の製造方法であって、(i)セラミックスを主成分とする粉末にエネルギービーム照射して焼結または溶融および凝固させ、固化部を形成することによりセラミックス造形物を得る工程と、(ii)前記セラミックス造形物に、金属元素を含む無機粒子を含む金属成分含有液を吸収させる工程と、(iii)前記金属成分含有液を吸収させた前記セラミックス造形物を加熱処理する工程と、を有することを特徴とする。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
付加製造技術によって製造されたセラミックス物品であって、少なくとも第１種類の金属元素が共通する３種類の相を含む相分離構造を有し、
前記３種類の相のうち第１種類の相は前記第１種類の金属元素の酸化物の相であり、前記３種類の相のうち第２種類の相および第３種類の相は前記第１種類の金属元素の複合酸化物の相であることを特徴とするセラミックス物品。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、付加製造技術、中でも粉末床溶融結合方式や指向性エネルギー積層方式を用いたセラミックス物品の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
短時間で試作品を作製したり、少数部品を製造したりする用途において、原料粉末に、造形対象物の三次元データに基づいてエネルギービームを照射し、原料粉末を結合させて所望の造形物を得る付加製造技術が普及している。金属粉末を原料とする造形（金属造形）では、粉末床溶融結合方式が広く採用されており、緻密で多様性のある金属造形物が得られている。金属造形物の高い緻密性は、金属粉末を効果的に溶融および凝固させることによって実現される。このような金属造形での成功を基礎にして、付加製造技術に関してはセラミックス材料への展開が議論され、多くの取り組みが報告されている。
【０００３】
ところが、酸化アルミニウムや酸化ジルコニウムなどの一般的な金属酸化物は、金属とは異なり、レーザー光に対する吸収能が低い。このため、金属酸化物の粉末を、金属粉末と同様に溶融させるためには、より多くのエネルギーを投入する必要があるが、レーザー光が拡散して溶融が不均一となるため、高い造形精度を得ることが難しい状況にあった。
【０００４】
また、金属酸化物は熱伝導率が低いため、凝固する際に大きな熱応力が生じ、これにより形成されたクラックが造形物の機械的強度の低下を招いていた。
【０００５】
このような状況下において、特許文献１には造形用レーザー光を照射する前および後に、溶融させる粉末およびの周辺の粉末を溶融しない程度に予熱用レーザー光によって加熱することにより、熱応力の緩和することが記載さている。さらに、Ａｌ
２
Ｏ
３
－ＺｒＯ
２
共融系（共晶系）組成の粉末を用いて融点を下げることで、溶融に必要なエネルギーを低下させて熱応力を緩和するとともに、相分離構造を形成することでクラックの伸展を抑制する技術が開示されている。さらに、ガラス粉末を融解して造形物に浸潤させ、クラックをガラスで埋めることで造形物の機械的強度を向上させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特表２０１３－５０１７０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１によれば、予熱しながら造形することにより、優れた機械的強度の造形物が得られている。しかし、造形用レーザー光の照射部から拡散した光によって、予熱によってある程度高温となっている照射部近傍の粉末の一部が昇温して溶融してしまう場合がある。そのため、造形用レーザー光を照射していない部分が造形されてしまい、造形用レーザー光の照射部を選択的に溶融して高い造形精度を得るのは困難である。また、予熱なしで造形した後、ガラスを浸潤させた造形物は、Ａｌ
２
Ｏ
３
－ＺｒＯ
２
共晶系組成の粉末を用いても、曲げ強度が５０ＭＰａ未満と低い。
【０００８】
本発明は、かかる課題に対処するため、付加製造技術を用いたセラミックス物品の製造において、高い造形精度および形状精度を達成しながら造形物の機械的強度の向上を実現するためのセラミックス物品の製造方法を提供する。さらに、かかる製造方法で用いる金属成分含有液と、セラミックス物品製造キットを提供するものである。
【０００９】
また、本発明は、付加製造技術を適用した際の利点ある自由形状を有しうるセラミックス物品であって、優れた造形精度、形状精度および機械的強度を有するセラミックス物品を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第一の観点は、セラミックス物品の製造方法であって、
（ｉ）セラミックスを主成分とする粉末にエネルギービーム照射して焼結または溶融および凝固させ、固化部を形成することによりセラミックス造形物を得る工程と、
（ｉｉ）前記セラミックス造形物に、金属元素を含む無機粒子を含む金属成分含有液を吸収させる工程と、
（ｉｉｉ）前記金属成分含有液を吸収させた前記セラミックス造形物を加熱処理する工程と、を有することを特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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