Theme個別研究課題
プラズマ応用による積層加工用原料粉体の付加価値向上を目指した研究
- 直流アークプラズマによる異形粉体の球状化
- 硬造粒粉体の空隙の低減(高密度粉体化)
- 種々の処理プラズマ
研究のキーワード
積層加工、粉体、プラズマ、プラズマ応用、表面処理、プラズマ球状化
研究の目的
本研究では、積層加工技術の材料である金属粉末を対象としたプラズマ応用技術の研究開発を実施しています。積層造形には不適とされていた粉末を積層造形プロセスに利用可能とする技術の実現は、積層造形用金属粉末の材料種の多様化やコストの低減を可能とし、積層造形プロセスの産業応用可能性の拡大につながります。本研究では、上記目的の達成のため、プラズマプロセスによる金属粉末の高品位化技術をはじめ粉体リサイクル技術の研究開発に取り組んでいます。
研究の成果
積層造形に用いられる原料粉末には、プロセス効率や造形物特性の向上といった観点から、高い品質(高流動性・高充填性)が求められます。そのため、積層造形用原料粉末のコスト増加や製造可能(利用可能)な原料粉体種が制限されることが、積層造形技術の応用可能性を制限する１つの要因となっています。 我々の研究では、直流アークプラズマを用いて金属粉体の溶融・球状化処理を行っています。実験的に材料種によるプラズマ溶融挙動を理解し、プロセス中の雰囲気制御やプラズマの特性制御を行うことで、積層造形に適した特性を有する金属粉体を得ることが可能になります。これまでに、非球状ステンレス粉末(SUS316L)や破砕チタン合金粉末(Ti6Al4V)などの合金金属や、超硬合金として知られるタンスステンカーバイドの造粒粉に対し本技術を応用し、粉体形状の球状化および不活性ガス雰囲気下での再加熱溶融処理による高流動性付与および表面付着水分除去が可能となることに加え、粉体内部に存在する欠陥(ポロシティや一次粒子間の空隙)の低減に成功しています。現在、プラズマ処理された粉末を用いて実際に積層造形プロセスを実施することで、プラズマ処理粉末のプロセス優位性の検証を実施すると共に、粉体処理/加工プロセスと積層造形プロセスの一体化技術の開発をすすめています。
参照情報(外部発表や特許、関連リンクなど)
- ”DC Arc Plasma Treatment for Defect Reduction in WC-Co Granulated Powder”, 板垣宏知、小木曽久人、佐藤治道、他、 Metals, vol.10, pp. 975-1-975-13, 2020.7
- “Spherical particles with and without attached nanoparticles formed by DC-Arc spheroidization of irregularly shaped stainless-steel powder”, 板垣宏知、花田幸太郎、廣瀬伸吾, Jpn. J. Appl. Phys., vol.59, pp.SJJG01-1-SJJG01-8, 2020.4.
- ”Characteristics of stainless steel powder of SUS316 Treated by Plasma Spheroidization using DC-Arc plasma”, 板垣宏知、花田幸太郎、廣瀬伸吾, Proceedings of ITSC2018, pp.806-810, 2018.5.
