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特開2024-25756グリーンボディ部品及び接合部品の製造方法

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024025756

(43)【公開日】2024-02-26

(54)【発明の名称】グリーンボディ部品及び接合部品の製造方法

(51)【国際特許分類】

B22F 10/14 20210101AFI20240216BHJP

B22F 1/00 20220101ALI20240216BHJP

B28B 1/30 20060101ALI20240216BHJP

【ＦＩ】

B22F10/14

B22F1/00 M

B22F1/00 T

B22F1/00 N

B22F1/00 L

B28B1/30

【審査請求】有

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023130898

(22)【出願日】2023-08-10

(31)【優先権主張番号】63/396,721

(32)【優先日】2022-08-10

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】390041542

【氏名又は名称】ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】アルンクマール、ナタラジャン

(72)【発明者】

【氏名】クォックポンチャン

(72)【発明者】

【氏名】ウィリアムシー．アルバーツ

(72)【発明者】

【氏名】シヴァルバンシヴァナタン

(72)【発明者】

【氏名】エリオットシー．ディルガー

(72)【発明者】

【氏名】グレッグエイチ．ウィルソン

【テーマコード（参考）】

4G052

4K018

【Ｆターム（参考）】

4G052DA02

4G052DC06

4K018AA04

4K018AA06

4K018AA08

4K018AA10

4K018AA15

4K018AA25

4K018AA32

4K018AB01

4K018BA03

4K018BA04

4K018BA08

4K018BA14

4K018BA17

(57)【要約】

【解決手段】グリーンボディ部品（３６０）は、第１グリーン部分（３４０ａ）と、第２グリーン部分（３４０ａ）と、前記第１グリーン部分（３４０ａ）と前記第２グリーン部分（３４０ａ）との間の界面接合部（３６２）と、前記界面接合部（３６２）に配置された接合材料（３５０）と、を含む。前記接合材料（３５０）は、１μｍ以上５０μｍ以下の粒径分布を有する粉末を含む。接合部品（３６０）の製造方法は、第１グリーン部分（３４０ａ）の面（３５２）に接合材料（３５０）を塗布し、第２グリーン部分（３４０ｂ）を前記第１グリーン部分（３４０ａ）の面（３５２）の前記接合材料（３５０）に接触させて、接合グリーン部品（３６０）を形成する。
【選択図】図１８

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１粒状材料（３１６ａ）の第１複数層（３１４）を含む第１グリーン部分（３４０ａ）と、
第２粒状材料（３１６ｂ）の第２複数層（３１４）を含む第２グリーン部分（３４０ａ）と、
前記第１グリーン部分（３４０ａ）と前記第２グリーン部分（３４０ａ）との間の界面接合部（３６２）と、
前記界面接合部（３６２）に配置された接合材料（３５０）と、
を含み、
前記接合材料（３５０）は、１μｍ以上５０μｍ以下の粒径分布を有する粉末を含む、
グリーンボディ部品（３６０）。

【請求項2】

前記粉末が金属粉末を含み、
前記金属粉末が、ニッケル合金、ステンレス鋼合金、コバルト－クロム合金、アルミニウム合金、鉄合金、チタン合金、銅合金、銅ニッケル合金、のうちの少なくとも１つを含む、
請求項１に記載のグリーンボディ部品（３６０）。

【請求項3】

前記粉末がセラミック粉末を含み、
前記セラミック粉末が、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、および窒化ホウ素のうちの少なくとも１つを含む、
請求項１に記載のグリーンボディ部品（３６０）。

【請求項4】

前記接合材料（３５０）がバインダをさらに含み、
前記バインダが複数の反応性モノマーを含む、
請求項１～請求項３のいずれか１項に記載のグリーンボディ部品（３６０）。

【請求項5】

前記バインダが、増粘剤をさらに含み、
前記増粘剤が、ポリスチレン、ポリカーボネート、およびポリビニルピロリドンのうちの少なくとも１つを含む、
請求項４に記載のグリーンボディ部品（３６０）。

【請求項6】

前記増粘剤が、１０，０００ｇ／ｍｏｌ以上５０，０００ｇ／ｍｏｌ以下の分子重量を有する、
請求項５に記載のグリーンボディ部品（３６０）。

【請求項7】

前記接合材料の前記粉末と前記バインダとの重量比率が、３：１～８：１である、
請求項４～請求項６のいずれか１項に記載のグリーンボディ部品（３６０）。

【請求項8】

第１粒状材料（３１６ａ）の第１複数層（３１４）を含む第１グリーン部分（３４０ａ）と、第２粒状材料（３１６ｂ）の第２複数層（３１４）を含む第２グリーン部分（３４０ｂ）とを提供し、
前記第１グリーン部分（３４０ａ）の面（３５２）に接合材料（３５０）を塗布し、
前記接合材料（３５０）は、１μｍ以上５０μｍ以下の粒径分布を有する粉末を含み、
前記第２グリーン部分（３４０ｂ）を前記第１グリーン部分（３４０ａ）の面（３５２）の前記接合材料（３５０）に接触させて、前記第１グリーン部分（３４０ａ）と前記第２グリーン部分（３４０ｂ）との間に界面接合部（３６２）を有する接合グリーンボディ部品（３６０）を形成する、
接合部品（３６０）の製造方法。

【請求項9】

前記接合材料（３５０）を硬化させるために、６５℃以上１４０℃以下の温度で前記接合グリーンボディ部品（３６０）を加熱することをさらに含む、
請求項８に記載の製造方法。

【請求項10】

前記接合グリーンボディ部品（３６０）を第１温度より高く加熱して、バインダの少なくとも一部分を除去し、前記粉末の少なくとも一部分を焼結して、前記焼結された粉末が前記第１粒状材料（３１６ａ）と前記第２粒状材料（３１６ｂ）との間にネック領域（３６６）を形成することで、接合ブラウンボディ部品（３７０）を形成し、
前記接合ブラウンボディ部品（３７０）を第２温度より高く加熱して、前記第１粒状材料（３１６ａ）と前記第２粒状材料（３１６ｂ）とを焼結することで、接合された固結部品（３８０）を形成する、
請求項８または請求項９に記載の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書は、付加製造に関する。より具体的には、本明細書は、接合材料を含む、付加製造された接合部品を対象とする。

【背景技術】

【0002】

３次元（３Ｄ）プリントとしても知られる付加製造は、物体を形成するために物質が層ごとに構築される方法である。バインダジェットは、３Ｄ物体を形成するために粉末の微粒子を接合するためのバインダの使用に基づく付加製造技術である。特に、バインダはビルドボリューム内の粉末の連続する層上にジェットされ、ここで、粉末およびバインダの層は３Ｄ物体を形成するために互いに接着する。

【0003】

２つ以上のバインダジェット部分は（例えば、焼結接合を使用して）接合されて、単一の部分をプリントすることによって得ることができなかった比較的複雑な形または大きな寸法を有する物体を形成してもよい。しかしながら、バインダジェット部は、面が凹凸状であるかもしれない。そのため、接合ステップでは、接合インターフェースの気孔が発生し、接合強度が低下するおそれがある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

したがって、継ぎ目のない接合部を有する付加製造された部品が必要とされている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

第１態様Ａ１によれば、グリーンボディ部品は第１粒状材料の第１複数層を含む第１グリーン部分と、第２粒状材料の第２複数層を含む第２グリーン部分と、第１グリーン部分と第２グリーン部分との間の界面接合部と、界面接合部内に配置された接合材料とを含むことができ、接合材料は、１μｍ以上５０μｍ以下の粒径分布を有する粉末を含む。

【0006】

第２態様Ａ２は第１態様Ａ１によるグリーンボディ部品を含み、粉末は金属粉末を含み、金属粉末は、ニッケル合金、ステンレス鋼合金、コバルト－クロム合金、アルミニウム合金、鉄合金、チタン合金、銅合金、および銅ニッケル合金のうちの少なくとも１つを含む。

【0007】

第３態様Ａ３は第１態様Ａ１によるグリーンボディ部品を含み、粉末はセラミック粉末を含み、セラミック粉末は、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、および窒化ホウ素のうちの少なくとも１つを含む。

【0008】

第４態様Ａ４は第１～第３態様Ａ１～Ａ３のいずれか１つに記載のグリーンボディ部品を含み、接合材料はバインダをさらに含み、バインダは、複数の反応性モノマーを含む。

【0009】

第５態様Ａ５は第１態様Ａ４に記載のグリーンボディ部品を含み、バインダは、増粘剤をさらに含む。

【0010】

第６態様Ａ６は、増粘剤がポリスチレン、ポリカーボネート、およびポリビニルピロリドンのうちの少なくとも１つを含む、第５態様Ａ５に記載のグリーンボディ部品を含む。

【0011】

第７態様Ａ７は第５態様Ａ５または第６態様Ａ６に記載のグリーンボディ部品を含み、増粘剤は、１０，０００ｇ／ｍｏｌ以上５０，０００ｇ／ｍｏｌ以下の分子量を有する。

【0012】

第８態様Ａ８は第１～第７態様Ａ１～Ａ７のいずれか１つに記載のグリーンボディ部品を含み、接合材料中の粉末とバインダとの重量比率は、３：１～８：１である。

【0013】

第９態様Ａ９は第１～第８態様Ａ１～Ａ８のいずれか１つに記載のグリーンボディ部品を含み、接合材料は、７５重量％以上８８重量％以下の粉末と、１２重量％以上２５重量％以下のバインダとを含む。

【0014】

第１０態様Ａ１８は第１～第９態様Ａ１～Ａ９のいずれか１つに記載のグリーンボディ部品を含み、接合材料は、１００ｃＰ以上５０，０００ｃＰ以下の粘度を有する。

【0015】

第１１態様Ａ１１は、複数の反応性モノマーがエポキシモノマー、アクリレートモノマー、およびビニルエーテルモノマーのうちの少なくとも１つを含む、第１～第１０態様Ａ１～Ａ１０のいずれか１つに記載のグリーンボディ部品を含む。

【0016】

第１２態様Ａ１２は、エポキシモノマーが３，４－エポキシシクロヘキシルメチル３，４－エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、ジグリシジル１，２－シクロヘキサンジカルボキシレート、１，２，７，８－ジエポキシオクタン、ジシクロペンタジエンジオキシド、１，２－ブタンジオールジグリシジルエーテル、および１，２－エポキシドデカンのうちの少なくとも１つを含む、第１１態様Ａ１１によるグリーンボディ部品を含む。

【0017】

第１３態様Ａ１３は、アクリレートモノマーがシアノアクリレート、アリルシアノアクリレート、アルキルアヤノアクリレート、ネオペンチルグリコールプロポキシレート（１ＰＨ／ＯＨ）ジアクリレート、ジ（エチレングリコール）ジアクリレート、１，６－ヘキサンジオールジアクリレート、およびトリ（プロピレングリコール）ジアクリレートのうちの少なくとも１つを含む、第１１態様Ａ１１に記載のグリーンボディ部品を含む。

【0018】

第１４態様Ａ１４は、ビニルエーテルモノマーがシクロヘキシルビニルエーテル、及びジエチレングリコールジビニルエーテルのうちの少なくとも１つを含む、第１１態様Ａ１１に記載のグリーンボディ部品を含む。

【0019】

第１５態様Ａ１５は第４～第１４態様Ａ４－Ａ１４のいずれかに記載のグリーンボディ部分を含み、前記接合材料は０．０１重量％以上２重量％以下の熱開始剤をさらに含み、前記熱開始剤は、ブロックされたアンモニウムアンチモンヘキサフルオライド触媒、１，１′－アゾビス（シクロヘキサンカルボニトリル）、２，２′－アゾビス（２－メチルプロピオニトリル）、（４－ヒドロキシフェニル）メチル（２－メチルベンジル）スルホニウムヘキサフルオロアンチモン酸エステル、およびベンジル（４－ヒドロキシフェニル）メチルスルホニウムヘキサフルオロアンチモン酸エステルのうちの少なくとも１つを含む。

【0020】

第１６態様Ａ１６は、界面接合部が少なくとも１つの湾曲部分を有する、第１～第１５態様Ａ１～Ａ１５のいずれかに記載のグリーンボディ部品を含む。

【0021】

第１７態様Ａ１７は第１～第１６態様Ａ１～Ａ１６のいずれかに記載のグリーンボディ部品を含み、粉末は、第１粒状材料および第２粒状材料のうちの少なくとも１つと同じ要素を含む。

【0022】

第１８態様Ａ１８は第１～第１７態様Ａ１～Ａ１７のいずれかに記載のグリーンボディ部品を含み、第１粒状材料および第２粒状材料のうちの少なくとも１つは金属粒状材料を含み、金属粒状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、アルミニウム系合金、タングステン合金、ステンレス鋼合金、低炭素鋼、および銅のうちの少なくとも１つを含む。

【0023】

第１９態様Ａ１９は第１～第１７態様Ａ１～Ａ１７のいずれかに記載のグリーンボディ部品を含み、第１粒状材料および第２粒状材料のうちの少なくとも１つはセラミック材料のうちの少なくとも１つを含み、セラミック材料はアルミナ、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、および窒化ホウ素を含む。

【0024】

第２０態様Ａ２０によれば、接合部品を製造する方法は、第１粒状材料の第１複数層と、第２粒状材料の第２複数層を含む第２グリーン部分とを含む第１グリーン部分を提供することと、第１グリーン部分の面上に接合材料を塗布することであって、接合材料が１μｍ以上５０μｍ以下の粒径分布を有する粉末を含む、塗布することと、第１グリーン部分の面上の接合材料に第２グリーン部分を接触させて、第１グリーン部分と第２グリーン部分との間に界面接合部を有する接合グリーン部分を形成することとを含み得る。

【0025】

第２１態様Ａ２１は第２０態様Ａ２０に記載のグリーンボディ部品を含み、粉末は金属粉末を含み、金属粉末は、ニッケル合金、ステンレス鋼合金、コバルト－クロム合金、アルミニウム合金、鉄合金、チタン合金、銅合金、および銅ニッケル合金のうちの少なくとも１つを含む。

【0026】

第２２態様Ａ２２は第２０態様Ａ２０または第２１態様Ａ２１によるグリーンボディ部品を含み、接合材料はバインダをさらに含み、バインダは、複数の反応性モノマーを含む。

【0027】

第２３態様Ａ２３は第２０～第２２態様Ａ２０～Ａ２２のいずれかに記載のグリーンボディ部品を含み、方法は接合材料を硬化させるために、接合されたグリーンボディ部品を６５℃以上１４０℃以下の温度で加熱することをさらに含む。

【0028】

第２４態様Ａ２４は第２０～第２３態様Ａ２０～Ａ２３によるグリーンボディ部品を含み、該方法は第１温度を超えて接合グリーンボディ部品を加熱して、バインダの少なくとも一部を除去し、粉末の少なくとも一部を焼結して、焼結された粉末が第１粒状材料と第２粒状材料との間にネック領域を形成し、それによって、接合ブラウンボディ部品を形成することと、第１粒状材料と第２粒状材料とを焼結して、それによって接合された固結部分を形成することとを含む。

【発明の効果】

【0029】

本明細書に開示されるグリーンボディ部品の様々な態様は１μｍ以上５０μｍ以下の粒径分布を有する粉末を有する接合材料を含むことによってこれらの必要性を満たし、これは、接合されたグリーン部分の凹凸表面を充填して継ぎ目のない接合部を生成し、それによって、接合された部品の強度を改善する。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】本明細書に示され、説明される１つまたは複数の態様による、第１グリーン部分および第２グリーン部分の概略図である。

【図2】図１の第１グリーン部分及び第２グリーン部分の拡大図である。

【図3】焼結接合プロセスを介して接合された接合グリーンボディ部品の概略図である。

【図4】本明細書に示され、説明される１つ以上の態様による、接合されたグリーンボディ部品の概略図である。

【図5】本明細書に示され、説明される１つまたは複数の態様による、接合材料を使用して部品を製造する方法の態様の流れ図である。

【図6】本明細書に示され、説明される１つまたは複数の態様による付加製造機器の構成図である。

【図7】本明細書に示され、説明される１つ以上の態様に従って、グリーン部分が製造される粒状材料の層の概略図である。

【図8】本明細書に示され、説明される１つまたは複数の態様によるグリーン部分の概略図である。

【図9】本明細書に示され、説明される１つ以上の態様による、接合材料が塗布されたグリーン部分の概略図である。

【図10】本明細書に示され、説明される１つ以上の態様による、接合されたグリーンボディ部品の概略図である。

【図11】本明細書に示され、説明される１つまたは複数の態様による、接合されたグリーンボディ部品の別の態様の概略図である。

【図12】本明細書に示され、説明される１つまたは複数の態様による、接合されたグリーンボディ部品の別の態様の概略図である。

【図13】本明細書に示され、説明される１つまたは複数の態様による、接合されたグリーンボディ部品の別の態様の概略図である。

【図14】本明細書に示され、説明される１つまたは複数の態様による、接合されたグリーンボディ部品の別の態様の概略図である。

【図15】本明細書に示され、説明される１つまたは複数の態様による、接合されたグリーンボディ部品の別の態様の概略図である。

【図16】本明細書に示され、説明される１つまたは複数の態様による、接合されたグリーンボディ部品の別の態様の概略図である。

【図17】本明細書に示され、説明される１つまたは複数の態様による、接合されたグリーンボディ部品の別の態様の概略図である。

【図18】本明細書に示され、説明される１つまたは複数の態様による、接合されたグリーンボディ部品の概略図である。

【図19】本明細書に示され、説明される１つまたは複数の態様による、接合されたブラウンボディ部品の概略図である。

【図20】本明細書に示され、説明される１つまたは複数の態様による、接合された統合部品の概略図である。

【図21】本明細書に示され、説明される１つ以上の態様による第１グリーン部分の写真である。

【図22】第２グリーン部分の上に配置された第１グリーン部分を有する制御グリーンボディ部品の写真である。

【図23】制御接合部の顕微鏡画像である。

【図24】本明細書に示され、説明される１つまたは複数の態様による、例示的な接合部分の顕微鏡画像である。

【図25】図２４の例示的な接合部分の拡大顕微鏡画像である。

【図26】本明細書に示され、説明される１つまたは複数の態様による、例示的な接合部分の顕微鏡画像である。

【図27】図２６の例示的な接合部分の拡大顕微鏡画像である。

【図28】制御接合部の拡大顕微鏡画像である。

【図29】本明細書に示され、説明される１つまたは複数の態様による、例示的な接合部分の拡大顕微鏡画像である。

【図30】本明細書に示され、説明される１つまたは複数の態様による、別の例示的な接合部分の拡大顕微鏡画像である。

【図31】本明細書に示され、説明される、本開示の１つまたは複数の態様による、制御接合部品の概略図である。

【図32】３点ビーム曲げ実験を行った後の制御接合部の写真である。

【図33】本明細書に示され、説明される１つまたは複数の態様による例示的な接合部品の概略図である。

【図34】本明細書に示され、説明される１つまたは複数の態様による、３点ビーム曲げ実験に供された後の例示的な接合部分の写真である。

【発明を実施するための形態】

【0031】

本明細書に開示される態様のさらなる特徴および利点は以下の詳細な説明に記載され、一部はその説明から当業者に容易に明らかになるか、または以下の詳細な説明、特許請求の範囲、ならびに添付の図面を含む、本明細書に記載されるような開示される態様を実施することによって認識される。

【0032】

前述の一般的な説明および以下の詳細な説明の両方は様々な態様を説明し、特許請求される主題の性質および特徴を理解するための概要またはフレームワークを提供することが意図されることを理解されたい。添付の図面は、様々な態様のさらなる理解を提供するために含まれ、本明細書に組み込まれ、その一部を構成する。図面は本明細書で説明される様々な態様を示し、説明と共に、特許請求される主題の原理および動作を説明するのに役立つ。

【0033】

付加製造された部品を含む接合材料の様々な態様について詳細に言及する。特に、グリーンボディ部品の様々な態様は第１粒状材料の第１複数層を含む第１グリーン部分と、第２粒状材料の第２複数層を含む第２グリーン部分と、第１グリーン部分と第２グリーン部分との間の界面または界面接合部と、界面接合部内に配置された接合材料とを含み、接合材料は、１μｍ以上５０μｍ以下の粒径分布を有する粉末を含む。本明細書では、添付の図面を具体的に参照して、グリーンボディ部品の様々な態様を参照する。

【0034】

範囲は本明細書では「約」１つの特定の値から、または「約」別の特定の値までとして表すことができる。そのような範囲が表される場合、別の態様は１つの特定の値から、または他の特定の値までを含む。また、「略」や「およそ」等の用語の後に数値が記載される場合、そのような用語を除いた数値で考えることも意味している。範囲の始点及び終点はそれぞれ他方の点（終点及び始点）との関連において重要な意味を持ち、且つ、当該他方の点とは独立した意味を有している。

【0035】

本明細書で使用される方向用語－例えば、上、下、右、左、前、後、上方、下方－は描かれた図を参照するだけであり、絶対的な向きを意味することを意図しない。

【0036】

特に明示的に記載されない限り、本明細書に記載される任意の方法は、そのステップが特定の順序で実行されることを必要とするものとして解釈されることも、任意の装置特定の向きを必要とするものとして解釈されることも、決して意図されない。したがって、方法クレームが実際にそのステップに従うべき順序を列挙していない場合、または任意の装置クレームが実際に個々の構成要素に対する順序または向きを列挙していない場合、またはステップが特定の順序に限定されるべきであること、または装置の構成要素に対する特定の順序または向きが列挙されていないことが、特許請求の範囲または説明において別段具体的に述べられていない場合、順序または向きがいかなる点においても推論されることは決して意図されていない。これは、ステップの配置、動作フロー、構成要素の順序、または構成要素の向きに関する論理の問題、文法的編成または句読点から導出される平易な意味、および本明細書に記載される態様の数またはタイプを含む、解釈のための任意の可能な非明示的基礎に当てはまる。

【0037】

本明細書で使用される場合、単数形「１つの」などは文脈が明らかに別段の指示をしない限り、複数の指示対象を含む。したがって、たとえば、「１つの」構成要素への言及は文脈が明らかにそうでないことを示さない限り、２つ以上のそのような構成要素を有する態様を含む。

【0038】

「粒径分布」という用語は、本明細書で使用される場合、粒径分布Ｄ５０または粒径分布のメジアン径を指す。

【0039】

本明細書で使用するとき、語句「グリーン部分」及び「接合グリーンボディ部品」は、プリントバインダを除去するために熱処理を受ける前の部分又は部品を指す。

【0040】

本明細書で使用するとき、語句「接合ブラウンボディ部品」は、プリントバインダの少なくとも一部を除去するために脱バインダ熱処理を受けた部分を指す。

【0041】

本明細書で使用するとき、「脱バインダ」という語は、接合グリーンボディ部品を加熱して、プリントバインダの少なくとも一部を除去して、接合ブラウンボディ部品を形成することを指す。

【0042】

「熱可塑性ポリマー」という語句は本明細書で使用される場合、それぞれの熱可塑性ポリマーのストランドを互いに連結、または別様に結合する弱い非共有力（例えば、相互作用、結合）を介して互いに相互作用し得る官能基を有する１つまたは複数のポリマーストランドを有するポリマーを指す。

【0043】

本明細書で使用される「熱硬化性ポリマー」という語句は、架橋ポリマーネットワークを指す。

【0044】

「弱い非共有結合力」という語句は、本明細書で使用する場合、１ｋｃａｌ／ｍｏｌ以上７ｋｃａｌ／ｍｏｌ以下の結合力または力強度を有する水素結合、イオン結合、ファンデルワールス力などを指す。

【0045】

本明細書で使用される「熱開始剤」という語句は熱に曝露されると反応種（すなわち、フリーラジカル、カチオン、またはアニオン）を生成する化合物を指す。

【0046】

顕微鏡画像は本開示の非限定的な例示的態様を含み、Ｚｅｉｓｓ光学顕微鏡を使用して１００倍の倍率で収集された。

【0047】

バインダジェットプリントは、プリントされる部品の複雑な構成又はプリンタの大きさによって制限され得る。比較的複雑な形または大きな大きさを有する部品を形成するために、付加製造業者は２つ以上の部品をバインダジェットプリントし、焼結接合などの接合ステップを利用することができる。

【0048】

ここで図１および図２を参照すると、従来のバインダジェットによって得られた第１グリーン部分１０２および第２グリーン部分１０４は、山１０６および谷１０８を含む凹凸面を有する。したがって、図３に示すように、焼結接合ステップを介してグリーン部分１０２、１０４を接合すると、界面接合部１１２に空隙１１０が存在する。界面接合部１１２におけるこの多孔性は、部品の接合強度および全体的な強度を低下させ、機械的故障または接合故障をもたらし得る。

【0049】

図４を参照して説明するように、本明細書に記載のグリーンボディ部品２００は、第１グリーン部分２０２と、第２グリーン部分２０４と、第１グリーン部分２０２と第２グリーン部分２０４との間の界面接合部２１２と、界面接合部２１２内に配置された接合材料２１４とを含む。接合材料２１４は第１および第２グリーン部分２０２、２０４の粒状材料と比較して比較的小さい粒径分布を有する粉末を含み、それによって、界面接合部２１２における山および谷が充填され、継ぎ目のない接合部を形成し、それによって、部品の接合強度および全体的な強度を改善する。本明細書で使用するとき、用語「比較的小さい粒径分布」は、５０μｍ以下の粒径分布を意味する。

【0050】

いくつかの態様では、接合材料の粉末が１μｍ以上５０μｍ以下の粒径分布を有することができ、その結果、粉末はグリーン部分の凹凸表面を充填して、継ぎ目のない接合部（すなわち、限定された、またはボイドがない）を有する部品を生成する。態様において、粉末は、１μｍ以上、５μｍ以上、１０μｍ以上、又は更には１５μｍ以上の粒径分布を有し得る。態様において、粉末は、５０μｍ以下、２５μｍ以下、又は更には２０μｍ以下の粒径分布を有し得る。態様では、粉末が１μｍ以上５０μｍ以下、１μｍ以上２５μｍ以下、１μｍ以上２０μｍ以下、５μｍ以上５０μｍ以下、５μｍ以上２５μｍ以下、５μｍ以上２０μｍ以下、１０μｍ以上５０μｍ以下、１０μｍ以上２５μｍ以下、１０μｍ以上２０μｍ以下、１５μｍ以上５０μｍ以下、１５μｍ以上２５μｍ以下、または、１５μｍ以上２０μｍ以下、あるいは、これらの端点のいずれかから形成される任意のおよびすべての部分範囲の粒度分布を有することができる。

【0051】

いくつかの態様では、接合材料の粉末が金属粉末を含むことができる。態様では、金属粉末がニッケル合金（例えば、Ｉｎｃｏｎｅｌ６２５、Ｒｅｎｅ’ １０８、Ｒｅｎｅ’ ８０）、ステンレス鋼合金（例えば、３１６Ｌ、１７－４ＰＨ）、コバルトクロム合金、アルミニウム合金（例えば、Ａｌ６０６１）、鉄合金、チタン合金（例えば、Ｔｉ６４）、銅合金、および銅ニッケル合金（例えば、Ｃ１８０００）のうちの少なくとも１つを含んでもよい。他の態様では、接合材料の粉末がセラミック粉末を含むことができる。いくつかの態様では、セラミック粉末がアルミナ、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、および窒化ホウ素のうちの少なくとも１つを含むことができる。

【0052】

いくつかの態様では、接合材料が接合されたグリーンボディ部品の強度を向上させるのに役立つバインダをさらに含むことができる。いくつかの態様では、バインダが複数の反応性モノマーを含むことができる。反応性モノマーの重合によって形成される熱可塑性または熱硬化性ポリマーは、グリーン部分を結合することによって、結合されたグリーン部分に強度を付与する。いくつかの態様では、形成された熱可塑性ポリマーが酸素の存在を必要とせずに、一般に小さなオリゴマー、二酸化炭素、および水に分解する熱可塑性ポリマーのクラスから選択される。したがって、態様では、得られた熱可塑性ポリマーを接合材料の硬化中にきれいにかつ容易に除去することができる。熱可塑性ポリマーが望ましい態様では、複数の反応性モノマーが単官能性モノマーを含むことができる。クリーンな燃焼が必要とされず、チャーが存在し得る態様では、複数の反応性モノマーが熱硬化性ポリマーを生成するために二官能性モノマーを含み得る。

【0053】

態様において、複数の反応性モノマーは、エポキシモノマー、アクリレートモノマー、およびビニルエーテルモノマーの少なくとも１つを含んでもよい。

【0054】

態様において、エポキシモノマーは３，４－エポキシシクロヘキシルメチル３，４－エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、ジグリシジル１，２－シクロヘキサンジカルボキシレート、１，２，７，８－ジエポキシオクタン（例えば、１，２，７，８－ジエポキシオクタン９７％）、ジシクロペンタジエンジオキシド（例えば、エンド異性体とエキソ異性体との混合物９７％）、１，２－ブタンジオールジグリシジルエーテル（例えば、１，４－ブタンジオールジグリシジルエーテル工業グレード、６０％または≧９５％）、および１，２－エポキシドデカン（例えば、１，２－エポキシドデカン９０％）のうちの少なくとも１つを含み得る。

【0055】

態様において、アクリレートモノマーはシアノアクリレート（例えば、Ｐｅｒｍａｂｏｎｄ９１９、Ｐｅｒｍａｂｏｎｄ９２２）、アリルアルテドアクリレート、アルキルアナアクリレート、ネオペンチルグリコールプロポキシレート（１ＰＨ／ＯＨ）ジアクリレート、ジ（エチレングリコール）ジアクリレート、１，６－ヘキサンジオールジアクリレートおよびトリ（プロピレングリコール）ジアクリレートの少なくとも１つを含んでもよい。いくつかの態様ではアクリレートモノマーが界面接合表面上に存在する水分により触媒架橋された水分により架橋し得るので、アクリレートモノマーは硬化のための開始剤を必要としない場合がある。

【0056】

いくつかの態様では、ビニルエーテルモノマーがシクロヘキシルビニルエーテルおよびジエチレングリコールジビニルエーテルのうちの少なくとも１つを含むことができる。

【0057】

態様において、バインダは、増粘剤をさらに含んでもよい。複数の反応性モノマーが単官能性モノマーを含む態様では、バインダがその粘性を高めるために増粘剤を含むことができる。態様において、増粘剤は、ポリスチレン、ポリカーボネート、およびポリビニルピロリドンのうちの少なくとも１つを含み得る。いくつかの態様では、増粘剤が１０，０００ｇ／ｍｏｌ以上かつ５０，０００ｇ／ｍｏｌ以下の分子量を有することができる。

【0058】

態様では、接合材料中の粉末とバインダとの重量比率が３：１～８：１、３．５：１～８：１、４：１～８：１、３：１～７：１、３．５：１～７：１、４：１～７：１、３：１～６：１、３．５：１～６：１、又は更には４：１～６：１、又はこれらの端点のいずれかから形成される任意の及び全ての部分範囲である。

【0059】

いくつかの態様では、接合材料が７５重量％（重量％）以上８８重量％以下の粉末と、１２重量％～２５重量％のバインダとを含むことができる。態様では、接合材料が、７５重量％以上８８重量％以下、７５重量％以上８６重量％以下、７５重量％以上８４重量％以下、７７重量％以上８８重量％以下、７７重量％以上８６重量％以下、７７重量％以上８４重量％以下、８０重量％以上８８重量％以下、８０重量％以上８６重量％以下、８０重量％以上８６重量％以下、８０重量％以上８４重量％以下、またはこれらの端点のいずれかから形成される任意のおよび全ての部分範囲の粉末、及び、１２重量％以上２５重量％以下、１２重量％以上２３重量％以下、１２重量％以上２０重量％以下、１４重量％以上２５重量％以下、１４重量％以上２３重量％以下、１４重量％以上２０重量％以下、１６重量％以上２５重量％以下、１６重量％以上２３重量％以下、１６重量％以上２０重量％以下、またはこれらの端点のいずれかから形成されるいずれかおよび全ての部分範囲のバインダを含んでもよい。

【0060】

いくつかの態様では、接合材料が１００センチポアズ（ｃＰ）以上５０，０００ｃＰ以下の粘度を有することができる。いくつかの態様では、接合材料が１００ｃＰ以上、２００ｃＰ以上、５００ｃＰ以上、またはさらには１０００ｃＰ以上の粘度を有することができる。いくつかの態様では、接合材料が５０，０００ｃＰ以下、１０，０００ｃＰ以下、２，０００ｃＰ以下、またはさらには１，０００ｃＰ以下の粘度を有することができる。いくつかの態様では、接合材料が１００ｃＰ以上５０，０００ｃＰ以下、１００ｃＰ以上１０，０００ｃＰ以下、１００ｃＰ以上２，０００ｃＰ以下、１００ｃＰ以上１，０００ｃＰ以下、２００ｃＰ以上５０，０００ｃＰ以下、２００ｃＰ以上１０，０００ｃＰ以下、２００ｃＰ以上２，０００ｃＰ以下、２００ｃＰ以上１，０００ｃＰ以下、５００ｃＰ以上５０，０００ｃＰ以下、５００ｃＰ以上１０，０００ｃＰ以下、５００ｃＰ以上２，０００ｃＰ以下、５００ｃＰ以上１，０００ｃＰ以下、１，０００ｃＰ以上５０，０００ｃＰ以下、１，０００ｃＰ以上１０，０００ｃＰ以下、さらに、１，０００ｃＰ以上２，０００ｃＰ以下、又はこれらの端点のいずれかから形成されるいずれか及び全ての部分範囲の粘度を有し得る。

【0061】

接合材料の粘度は、接合材料がグリーン部分にどのように塗布されているかに応じて調整することができる。例えば、接合材料を塗布するためにディップコーティングプロセスが使用される態様では、接合材料が１００ｃＰ以上１，０００ｃＰ以下の粘度を有することができる。接合材料がグリーン部分に直接塗布される他の態様では、接合材料が１，０００ｃＰ以上２，０００ｃＰ以下の粘度を有し得る。

【0062】

いくつかの態様では、接合材料が接合材料の硬化を開始するための熱開始剤をさらに含むことができる。いくつかの態様では、接合材料が０．０１重量％以上２重量％以下の熱開始剤を含むことができる。いくつかの態様では、接合材料が０．１重量％以上、０．２重量％以上、０．３重量％以上、０．４重量％以上、またはさらに０．５重量％以上の熱開始剤を含むことができる。いくつかの態様では、接合材料が２重量％以下、１．５重量％以下、または１重量％以下の熱開始剤を含むことができる。態様では、接合材料が０．１重量％以上２重量％以下、０．１重量％以上１．５重量％以下、０．１重量％以上１重量％以下、０．２重量％以上２重量％以下、０．２重量％以上１．５重量％以下、０．２重量％以上１重量％以下、０．３重量％以上２重量％以下、０．３重量％以上１．５重量％以下、０．３重量％以上１重量％以下、０．４重量％以上２重量％以下、０．４重量％以上１．５重量％以下、０．４重量％以上１重量％以下、０．５重量％以上２重量％以下、０．５重量％以上１．５重量％以下、または０．５重量％以上１重量％以下、またはこれらの端点のいずれかから形成されるいずれかおよび全ての部分範囲の熱開始剤を含み得る。

【0063】

いくつかの態様では、熱開始剤がブロック化六フッ化アンモニウムアンチモン触媒（例えば、Ｋ－ＰＵＲＥＣＸＣ－１６１２）、１，１’－アゾビス（シクロヘキサンカルボニトリル）（ＡＣＨＮ）、２，２’－アゾビス（２－メチルプロピオニトリル）、（４－ヒドロキシフェニル）メチル（２－メチルベンジル）スルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、およびベンジル（４－ヒドロキシフェニル）メチルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネートのうちの少なくとも１つを含み得る。

【0064】

いくつかの態様では、熱開始剤が４０℃以上１５０℃以下の熱分解温度を有することができる。いくつかの態様では、熱開始剤が６５℃以上１００℃以下の熱分解温度を有する。いくつかの態様では、熱開始剤の熱分解温度が４０℃以上、５０℃以上、６０℃以上、さらには６５℃以上であってもよい。いくつかの態様では、熱開始剤の熱分解温度が１５０℃以下、１２５℃以下、またはさらには１００℃以下であってもよい。ある態様では、熱開始剤が４０℃以上１５０℃以下、４０℃以上１２５℃以下、４０℃以上１００℃以下、５０℃以上１５０℃以下、５０℃以上１２５℃以下、５０℃以上１００℃以下、６０℃以上１２５℃以下、６０℃以上１５０℃以下、６５℃以上１２５℃以下、または６５℃以上１００℃以下、またはこれらの端点から形成されるすべての部分範囲であり得る。

【0065】

ここで図５を参照すると、本明細書に記載の態様による接合材料を使用して、付加製造を介して接合部品を製造するためのシステムが、３００で示されている。方法３００の態様の説明を容易にするために、方法３００を実行するために使用され得る付加製造機器３２０の態様を示す構成図を含む図６および７についても言及する。この方法は、ブロック３０２において、第１グリーン部分および第２グリーン部分を提供することから始まる。第１および第２グリーン部分は、当業者に知られている任意の方法によって提供され得る。

【0066】

例えば、グリーン部分を提供するステップ３０２はブロック３０２ａにおいて、図７に示すように、粒状材料３１６（すなわち、第１粒状材料または第２粒状材料）の層３１４を作業面上に堆積させることから開始することができる。態様では、層３１４が１０ミクロン（μｍ）以上２００μｍ以下の厚さ３１８を有することができる。部品をプリントするために使用される粒状材料３１６は、部品のタイプおよび部品の最終用途に応じて変化し得る。いくつかの態様では、接合材料の粉末が第１粒状材料および第２粒状材料のうちの少なくとも１つと同じ要素を含むことができる。

【0067】

詳細には、粒状材料３１６は、ニッケル合金（例えば、Ｉｎｃｏｎｅｌ６２５、Ｉｎｃｏｎｅｌ７１８、Ｒｅｎｅ’１０８、Ｒｅｎｅ’８０、Ｒｅｎｅ’１４２、Ｒｅｎｅ’１９５、およびＲｅｎｅ’Ｍ２、Ｍａｒｍ－２４７）、コバルト合金（例えば、Ｈａｎｓ１８８、Ｌ６０５、Ｘ４０、Ｘ４５、ＦＳＸ４１４）、コバルトクロム合金、チタン合金、アルミニウム合金、タングステン合金、ステンレス鋼合金（例えば、ＳＳ３１６Ｌ、ＳＳ３０４、ＡｌｌｏｙＳｔｅｅｌ８６２０、ＡｌｌｏｙＳｔｅｅｌ４１４０、Ａｌｌｏｙ１７－４ＰＨ、ステンレス鋼３００シリーズ、ステンレス鋼４００シリーズ）、低炭素鋼（例えば、０．０５％～０．３％炭素を含有する鋼）及び銅を含み得る。態様では、金属粒状材料が１ミクロン（μｍ）以上７５μｍ以下の粒径分布を有する粒子を含んでもよい。そのような粒状材料は、限定ではなく例として、燃料チップ、燃料ノズル、シュラウド、マイクロミキサー、またはタービンブレードを含む金属物品をプリントするために使用され得る。

【0068】

いくつかの態様では、粒状材料３１６がアルミナ、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、および窒化ホウ素のうちの少なくとも１つなどのセラミック粒状材料を含むことができる。いくつかの態様では、セラミック粒状材料が０．１μｍ以上１００μｍ以下の粒径分布を有する粒子を含むことができる。そのような粒状材料は、限定ではなく例として、医療および輸送産業で使用するためのセラミック物品をプリントするために使用することができる。

【0069】

図５を再び参照すると、ステップ３０２ｂにおいて、粒状材料３１６の堆積に続いて、ステップ３０２は、パターンに従って、プリントバインダを選択的に層３１４の一部に堆積させるステップに続く。例えば、プリントバインダは、プリントされる圧密部品の層の表現を含むＣＡＤデザインに基づいて制御装置によって操作されるプリントヘッドを使用して、粒状材料３１６の層３１４に選択的にプリントされてもよい。

【0070】

例えば、図６に示すように、付加製造機器３２０は、３０２ｂ（図５）の動作に従って、バインダを選択的に層３１４に堆積させるバインダジェットプリンタであってもよい。いくつかの態様では、付加製造機器３２０が粒状材料３１６の層３１４を支持する作業面３２２と、プリントバインダ３２６を格納するリザーバ３２４と、リザーバ３２４に流体連結されたプリンタヘッド３２８とを含むことができる。プリンタヘッド３２８は、プリントバインダ３２６を粒状材料３１６の層３１４に選択的に堆積させて、プリントバインダ３２６を、プリントされている圧密部分の層を表すパターンで層３１４にプリントする。いくつかの態様では、付加製造機器３２０が付加製造機器３２０の動作を制御するための制御系３３０を含むことができる。制御システム３３０は、完全にまたは部分的に自動化された分散制御システム（ＤＣＳ）または任意のコンピュータベースのワークステーションを含むことができる。態様では、制御システムが汎用コンピュータまたは特定用途向けデバイスを使用する任意の好適なデバイスであってよく、汎用コンピュータまたは特定用途向けデバイスは一般に、付加製造機器３２０の動作を制御するための１つまたは複数の命令を記憶するメモリ回路３３２と、プロセッサとを含み得る。メモリ回路３３２は、プリントされる統合された部品の構造を表すＣＡＤデザインを記憶することができる。プロセッサは１つまたは複数の処理デバイス（たとえば、マイクロプロセッサ３３４）を含むことができ、メモリ回路３３２は、本明細書で説明する動作を制御するためにプロセッサによって実行可能な命令を集合的に記憶する１つまたは複数の有形非一時的機械可読媒体を含むことができる。

【0071】

堆積後、プリントバインダ３２６は粒状材料３１６の外面を少なくとも部分的に被覆し、それによってバインダ被覆粒子を生成する。

【0072】

ステップ３０２はブロック３０２ａおよび３０２ｂの動作を繰り返して、所望の数の層３１４（すなわち、第１複数層または第２複数層）がプリントされるまで、層ごとに部品をビルドし続けることができる。

【0073】

図８に示されるように、図５のブロック３０２ａおよび３０２ｂに示されるように、層３１４の堆積およびプリントバインダ３２６のプリントに続いて、方法３００はブロック３０２ｃに進み、プリントバインダ３２６を硬化させて、グリーン部分３４０（すなわち、第１グリーン部分３４０ａまたは第２グリーン部分３４０ｂ）を形成する。例えば、プリントバインダ３２６は、溶剤（溶媒）を含んでもよい。プリントバインダ３２６内の溶剤の一部はプリントバインダ３２６の堆積（例えば、プリント）中に蒸発させることができるが、ある程度の溶剤は粒状材料３１６の層３１４内に残ることができる。したがって、プリントバインダ３２６は、プリント層３１４に残存する溶剤を蒸発させ、プリント層３１４を効率的に接着させるのに適した温度で熱硬化されて、グリーン部分３４０を形成することができる。

【0074】

熱はＩＲランプまたは加熱プレート（例えば、オンマシン）を使用してプリント部品に加えられてもよく、または、プリント部品をオーブン（例えば、オフマシン）に置くことによって実行されてもよい。いくつかの態様では、プリントバインダ３２６をオンマシンで硬化させることはプリント層３１４を、２５℃以上１００℃以下、３０℃以上９０℃以下、３５℃以上８０℃以下、さらには４０℃以上７０℃以下、またはこれらの端点のいずれかから形成される任意のおよびすべての部分範囲で加熱することを含む。態様では、プリント層３１４をオンマシンで加熱するための温度範囲がオフマシン温度範囲とは異なり得る。

【0075】

粒状材料層からの未結合粒子（例えば、プリントバインダ３２６によって結合されていない粒状材料３１６）は、硬化後に除去されて、浸漬、硬化、脱バインダ、および焼結などの後プリントステップのためのグリーン部分３４０を調製することができる。

【0076】

硬化後、グリーン部分３４０は、任意の乾燥ステップ（図示せず）を受けて、グリーン部分３４０内に残存し得る任意の残留溶剤または他の揮発性材料を除去することができる。例えば、グリーン部分３４０は真空下、不活性雰囲気下（例えば、窒素（Ｎ２）、またはアルゴン（Ａｒ））、または空気中、わずかに高温または室温で乾燥させることができる。

【0077】

付加製造機器３２０の１つの特定の態様が本明細書に記載されているが、本明細書に記載の接合材料は他の付加製造装置と併せて使用することができることが企図される。したがって、本明細書に記載される態様は、必ずしも本明細書に記載されるグリーン部分を作製する方法に限定されない。

【0078】

図５および図９～図１０を参照すると、第１グリーン部分３４０ａおよび第２グリーン部分３４０ｂを提供した後、方法３００はブロック３０４に進み、第１グリーン部分３４０ａの面３５２上に接合材料３５０を塗布する。接合材料３５０、第１グリーン部分３４０ａの面３５２は、当業者に知られている任意の方法を使用して、接合材料３５０で浸漬または被覆され得る。接合材料３５０は、本明細書に記載の１つまたは複数の態様による接合材料であってもよい。

【0079】

図５の方法３００はブロック３０６に進み、図１０に示すように、第１グリーン部分３４０ａと第２グリーン部分３４０ｂとの間に界面接合部３６２を有する接合グリーンボディ部品３６０を形成するために、第１グリーン部分３４０ａの面３５２上の接合材料３５０に第２グリーン部分３４０ｂを接触させる。本明細書に記載されるように、接合材料３５０は、界面接合部３６２における山部および谷部が充填され、継ぎ目のない接合部を形成するように、比較的小さい粒径分布（例えば、１μｍ以上５０μｍ以下）を有する粉末を含み、それによって、部品の接合強度および全体的強度を改善する。

【0080】

図１０に示すように、界面接合部３６２は、少なくとも１つの湾曲部分３６４を有することができる。少なくとも１つの湾曲部分３６４は、第１グリーン部分３４０ａおよび第２グリーン部分３４０ｂの自己整合を可能にし得る。少なくとも１つの湾曲部分３６４は亀裂の伝播を防止し、界面接合部３６２内の接合材料の流れを制御することもできる。ここで図１１～図１７を参照すると、少なくとも１つの例示的な湾曲部分を有する界面接合部３６２のさらなる態様が示されている。他の態様では、界面接合部は、接合されたグリーンボディ部品の法線に対して角度を付けられてもよい。

【0081】

図５の方法３００はブロック３０８に進み、接合材料を硬化させるために、接合グリーンボディ部品をある温度で加熱する。硬化中、接合材料中に存在する任意の溶剤を蒸発させることができ、接合材料中に存在する任意のモノマーを架橋させることができ、それによって、接合グリーンボディ部品に強度を付与することができる。

【0082】

いくつかの態様では、熱はＩＲランプまたは加熱プレート（例えば、オンマシン）を使用して接合グリーンボディ部品３６０に印加されるか、または硬化は接合グリーンボディ部品３６０をオーブン（例えば、オフマシン）内に配置することによって実行され得る。いくつかの態様では接合材料を硬化させるために、接合グリーンボディ部品は６５℃以上１４０℃以下、６５℃以上１２５℃以下、６５℃以上１１０℃以下、８０℃以上１４０℃以下、８０℃以上１２５℃以下、または８０℃以上１１０℃以下の温度、またはこれらの端点のいずれかから形成される任意のおよびすべての部分範囲で加熱されてもよい。

【0083】

図５の方法３００はブロック３１０に進み、図１８に示すように、接合グリーンボディ部品３６０を第１温度より高く加熱して、接合材料３５０の粉末の少なくとも一部分を焼結して、焼結された粉末が第１粒状材料３１６ａと第２粒状材料３１６ｂとの間にネック領域３６６を形成し、それによって、図１９に示すように、接合されたブラウンボディ部品３７０を形成する。ネック領域３６６は第１粒状材料３１６ａと第２粒状材料３１６ｂとを架橋し、それによって、粒状材料３１６ａ、３１６ｂの圧密（すなわち、焼結）の前に、接合されたブラウンボディ部品３７０のブラウン強度を増加させる。第１高温で加熱する間、第１粒状材料３１６ａ、第２粒状材料３１６ｂ、または接合材料３５０中に存在するバインダの少なくとも一部が除去される（すなわち、脱バインダ）。

【0084】

いくつかの態様では、第１温度が６０℃以上７００℃以下、７０℃以上６００℃以下、７５℃以上５００℃以下、または８０℃以上４００℃以下、またはこれらの端点のいずれかから形成される任意のおよびすべての部分範囲である。

【0085】

いくつかの態様では、接合グリーンボディ部品３６０を第１温度より高く加熱することは接合グリーンボディ部品を無酸素環境（例えば、真空チャンバ内／不活性雰囲気下）または空気中で加熱することを含むことができる。

【0086】

図５の方法３００はブロック３１２において、第２温度を超えて接合されたブラウンボディ部品３７０を加熱して、第１粒状材料３１６ａおよび第２粒状材料３１６を焼結し、それによって接合された圧密（固結）部分３８０を形成することで終了する。態様では、第２温度が第１粒状材料３１６ａおよび第２粒状材料３１６ｂが焼結する温度以上である。このように、接合されたブラウンボディ部品３７０を第２温度以上に加熱することによって、粒状材料３１６ａ、３１６ｂはネック領域３６６と焼結し（図１９）、それによって、図２０に示されるように、焼結された粒状材料３１６ａ、３１６ｂおよび接合材料３５０の焼結粉末の焼結相３８２を形成する。

【0087】

いくつかの態様では、第２温度が７５℃以上１５００℃以下、７５℃以上１４５０℃以下、７５℃以上１４００℃以下、１００℃以上１５００℃以下、１００℃以上１４５０℃以下、１００℃以上１４００℃以下、２００℃以上１５００℃以下、２００℃以上１４５０℃以下、２００℃以上１４００℃以下、３００℃以上１５００℃以下、３００℃以上１４５０℃以下、３００℃以上１４００℃以下、４００℃以上１５００℃以下、４００℃以上１４５０℃以下、４００℃以上１４００℃以下、またはこれらのいずれかの端点から形成されるすべての部分範囲である。

【0088】

いくつかの態様では、接合されたブラウンボディ部品３７０を第２温度より高く加熱することは接合されたブラウンボディ部品を無酸素環境（例えば、真空チャンバ／不活性雰囲気）で加熱することを含むことができる。

【0089】

態様ではブロック３０８、３１０、および３１２のうちの少なくとも２つは単一のステップ（たとえば、オーブン内の接合された未焼成部品の場所）で行われ得る。

【0090】

本明細書で説明される様々な態様が方法３００を参照して説明されるが、本明細書で説明される接合の態様は当業者によって知られ、使用される様々な方法とともに使用され得ることを理解されたい。特に、グリーン部分部品を形成することは、多くの異なる方法で、多くの異なるステップで、及び多くの異なる場所で達成され得る。
〔例〕
態様は、以下の実施例によってさらに明らかにされる。これらの実施例は、上記の態様に限定されないことを理解されたい。

【0091】

接合材料例
制御接合部ＪＰＣ１：
図２１および図２２を参照して、３１６Ｌステンレス鋼で形成された第２グリーン部分ＧＰ２を、３１６Ｌステンレス鋼で形成された第１グリーン部分ＧＰ１の上に配置した。ここで図２３を参照すると、組み立てられた部分は制御接合部品ＪＰＣ１を製造するために、１３９０℃の炉内で６時間加熱された。図２３に示されるように、接合材料を使用せずに第１グリーン部分と第２グリーン部分とを接合すると、第１グリーン部分と第２グリーン部分との間に破壊された分離した微細構造が生じた。

【0092】

例示的接合部品ＪＰＥ１およびＪＰＥ２：
ここで図２４～２７を参照すると、例示的接合部品ＪＰＥ１およびＪＰＥ２は、制御接合部品ＪＰＣ１を製造するために使用されるものと同様の手法を使用して製造された。しかし、図２１に戻って参照すると、第１グリーン部分ＧＰ１の上に第２グリーン部分ＧＰ２を配置する前に、約２５μｍの粒度分布を有する３１６Ｌステンレス鋼粉末０．５ｇを第１グリーン部分ＧＰ１ＡのグルーブＧに均一に塗布した。

【0093】

ここで表１を参照すると、微小硬度試験を、界面接合部に沿った５点でウィルソンＶＨ３３００オートマチック硬度試験機を用いて実施し、例示的な接合部ＪＰＥ１およびＪＰＥ２のバルク材を、５００ｇの荷重力を用いてビッカーススケールで測定した。接合部品ＪＰＥ１およびＪＰＥ２の接合部はそれぞれ７６および７２の平均硬度を有し、これらは、接合部品ＪＰＥ１およびＪＰＥ２のバルクの平均硬度である７４及び７３とほぼ同様であった。この同様の硬度は、接合部品ＪＰＥ１およびＪＰＥ２がほとんどまたは全く多孔性を有していないことを示す。

【0094】

図２５及び図２７に示すように、そして表１に示すように、３１６Ｌのステンレス鋼粉末を用いた場合、接合材料として約２５μｍの粒度分布を有し、第１グリーン部分と第２グリーン部分との間に継ぎ目のないきれいな微細構造が得られた。

【0095】

「表１」

【表1】

【0096】

制御接合部品ＪＰＣ２および例示接合部品ＪＰＥ３～ＪＰＥ８を参照する。図２８～３０を参照すると、制御接合部品ＪＰＣ２および例示接合部品ＪＰＥ３～ＪＰＥ８は、制御接合部品ＪＰＣ１を製造するために使用されるものと同様の手法を使用して製造された。しかしながら、図２１に戻って参照すると、第１グリーン部分ＧＰ１の上に第２グリーン部分ＧＰ２を配置する前に、３１６Ｌのステンレス鋼粉末とパーマボンド９２２バインダとからなる接合材料６ｇを第１グリーン部分ＧＰ１Ａの溝部Ｇに均一に塗布した。制御接合部品ＪＰＣ２については、１．６７：１の３１６Ｌステンレス鋼粉末対パーマボンド９２２バインダの重量比を適用した。例えば、接合部ＪＰＥ３、ＪＰＥ４、およびＪＰＥ５に、パーマボンド９２２バインダ対１６Ｌステンレス鋼粉末の３．３３：１の重量比を適用した。例えば、接合部ＪＰＥ６、ＪＰＥ７、およびＪＰＥ８に、３１６Ｌステンレス鋼対パーマボンド９２２バインダの５：１の重量比率を適用した。

【0097】

図２８に示されるように、粉末対バインダの充分な比率（すなわち、３：１～８：１）を欠く接合材料を用いて第１グリーン部分と第２グリーン部分とを接合すると、第１グリーン部分と第２グリーン部分との間に破壊され、分離された微細構造が生じた。

【0098】

ここで、表２を参照して、界面接合部に沿った５箇所と、例示的接合部品ＪＰＥ３～ＪＰＥ８のバルク材とで、微小硬度の評価を行った。

【0099】

「表２」

【表2】

【0100】

「表２（続き）」

【表3】

【0101】

図２９及び図３０に示すように、そして表２に示すように、３．３３：１の重量比及び５：１の重量比の３１６Ｌステンレス鋼及びパーマボンド９２２バインダを接合材料として使用すると、第１及び第２グリーン部分の間に継ぎ目のないきれいな微細構造が得られた。

【0102】

例示的接合部品ＪＰＥ９～ＪＰＥ１１：
ここで、表３を参照して、粉末と表３に示されるバインダ重量比率を有する接合材料を用いて２つの単一クーポンを接合し、接合部をアルキメデス密度試験に供することによって、密度評価を行った。単一クーポンのアルキメデス密度は９８．２３％であった。パーツＪＰＥ９、ＪＰＥ１０、およびＪＰＥ１１のアルキメデス密度は、それぞれ９８．８４％、９８．８３％、および９８．８６％であった。したがって、表３に示されるように、部品を接合するために本明細書に記載されるような接合材料を使用すると、単一部品と同様の密度を有する接合部品が得られる。

【0103】

「表３」

【表4】

【0104】

接合設計例
ここで図３１～図３４を参照すると、制御接合部品ＪＰＣ３および例示的接合部品ＪＰＥ９はＲｅｎｅ’１０８ニッケル合金粉末から形成された第１および第２グリーン部分を提供し、パーマボンド９２２バインダを第１グリーン部分に塗布し、第１および第２グリーン部分に接触させることによって製造された。組み立てられた部分を１３００℃のオーブン中で１２時間加熱して、接合された部分を製造した。図３１および図３３に示されるように、制御接合部ＪＰＣ３の界面接合部は角度が付けられておらず、例示的接合部ＪＰＥ９の界面接合部は角度が付けられていた。

【0105】

ここで図３２および図３４を参照すると、３点ビーム曲げ実験が行われた。２４．４ｋｇの破壊荷重で、制御接合部ＪＰＣ３が接合部で破壊された。接合部ＪＰＥ９は同様の破壊荷重２３．８ｋｇで破壊されたが、継ぎ目では破壊しなかった。図３１～図３４によって示されるように、界面接合部が、界面接合部における破壊を防止するように角度付けられることが有益であり得る。

【0106】

本明細書に記載されるように、グリーンボディ部品の様々な態様は１μｍ以上５０μｍ以下の粒径分布を有する粉末を含む接合材料を含み、継ぎ目のない界面接合、ならびに接合部および部品全体の改善された強度をもたらす。

【0107】

本開示のさらなる態様は、以下の主題によって提供される：

【0108】

１．第１粒状材料の第１複数層を含む第１グリーン部分と、
第２粒状材料の第２複数層を含む第２グリーン部分と、
前記第１グリーン部分と前記第２グリーン部分との間の界面接合部と、
前記界面接合部内に配置された接合材料と、
を含み、
前記接合材料は、１μｍ以上５０μｍ以下の粒径分布を有する粉末を含む、
グリーンボディ部品。

【0109】

２．前記粉末が金属粉末を含み、
前記金属粉末が、ニッケル合金、ステンレス鋼合金、コバルト－クロム合金、アルミニウム合金、鉄合金、チタン合金、銅合金、および銅ニッケル合金のうちの少なくとも１つを含む、
上記いずれかに記載のグリーンボディ部品。

【0110】

３．前記粉末がセラミック粉末を含み、
前記セラミック粉末が、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、および窒化ホウ素のうちの少なくとも１つを含む、
上記いずれかに記載のグリーンボディ部品。

【0111】

４．前記接合材料がバインダをさらに含み、
前記バインダが複数の反応性モノマーを含む、
上記いずれかに記載のグリーンボディ部品。

【0112】

５．前記バインダが、増粘剤をさらに含む、
上記いずれかに記載のグリーンボディ部品。

【0113】

６．前記増粘剤が、ポリスチレン、ポリカーボネート、およびポリビニルピロリドンのうちの少なくとも１つを含む、
上記いずれかに記載のグリーンボディ部品。

【0114】

７．前記増粘剤が、１０，０００ｇ／ｍｏｌ以上５０，０００ｇ／ｍｏｌ以下の分子重量を有する、
上記いずれかに記載のグリーンボディ部品。

【0115】

８．前記接合材料中の粉末とバインダとの重量比率が、３：１～８：１である、
上記いずれかに記載のグリーンボディ部品。

【0116】

９．前記接合材料が、７５重量％以上８８重量％以下の粉末と、１２重量％以上２５重量％以下のバインダとを含む、
上記いずれかに記載のグリーンボディ部品。

【0117】

１０．前記接合材料が、１００ｃＰ以上５０，０００ｃＰ以下の粘度を有する、
上記いずれかに記載のグリーンボディ部品。

【0118】

１１．前記複数の反応性モノマーが、エポキシモノマー、アクリレートモノマー、およびビニルエーテルモノマーの少なくとも１つを含む、
上記いずれかに記載のグリーンボディ部品。

【0119】

１２．前記エポキシモノマーが、３，４－エポキシシクロヘキシルメチル３，４－エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、ジグリシジル１，２－シクロヘキサンジカルボキシレート、１，２，７，８－ジエポキシオクタン、ジシクロペンタジエンジオキシド、１，２－ブタンジオールジグリシジルエーテル、および１，２－エポキシドデカンのうちの少なくとも１つを含む、
上記いずれかに記載のグリーンボディ部品。

【0120】

１３．前記アクリレートモノマーが、シアノアクリレート、アリルシアノアクリレート、アルキルアヤノアクリレート、ネオペンチルグリコールプロポキシレート（１ＰＨ／ＯＨ）ジアクリレート、ジ（エチレングリコール）ジアクリレート、１，６－ヘキサンジオールジアクリレート、およびトリ（プロピレングリコール）ジアクリレートのうちの少なくとも１つを含む、
上記いずれかに記載のグリーンボディ部品。

【0121】

１４．前記ビニルエーテルモノマーが、シクロヘキシルビニルエーテルおよびジエチレングリコールジビニルエーテルの少なくとも１つを含む、
上記いずれかに記載のグリーンボディ部品。

【0122】

１５．接合材料が０．０１重量％以上２重量％以下の熱開始剤をさらに含み、
前記熱開始剤が、ブロック化六フッ化アンモニウムアンチモン触媒、１，１’－アゾビス（シクロヘキサンカルボニトリル）、２，２’－アゾビス（２－メチルプロピオニトリル）、（４－ヒドロキシフェニル）メチル（２－メチルベンジル）スルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、およびベンジル（４－ヒドロキシフェニル）メチルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネートのうちの少なくとも１つを含む、
上記いずれかに記載のグリーンボディ部品。

【0123】

１６．前記界面接合部は、少なくとも１つの湾曲部分を有する、
上記いずれかに記載のグリーンボディ部品。

【0124】

１７．前記粉末が、前記第１粒状材料および前記第２粒状材料のうちの少なくとも１つと同じ要素を含む、
上記いずれかに記載のグリーンボディ部品。

【0125】

１８．前記第１粒状材料および前記第２粒状材料のうちの少なくとも１つが、金属粒状材料の少なくとも１つを含み、
前記金属粒状材料が、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、アルミニウム系合金、タングステン合金、ステンレス鋼合金、低炭素鋼、および銅を含む、
上記いずれかに記載のグリーンボディ部品。

【0126】

１９．前記第１粒状材料および前記第２粒状材料のうちの少なくとも１つがセラミック材料を含み、
前記セラミック材料が、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、および窒化ホウ素のうちの少なくとも１つを含む、
上記いずれかに記載のグリーンボディ部品。

【0127】

２０．第１粒状材料の第１複数層を含む第１グリーン部分と、第２粒状材料の第２複数層を含む第２グリーン部分とを提供し、
前記第１グリーン部分の面上に接合材料を塗布し、
前記接合材料は、１μｍ以上５０μｍ以下の粒径分布を有する粉末を含み、
前記第２グリーン部分を前記第１グリーン部分の面上の前記接合材料に接触させて、前記第１グリーン部分と前記第２グリーン部分との間に界面接合部を有する接合グリーンボディ部品を形成する、
接合部品の製造方法。

【0128】

２１．前記粉末が金属粉末を含み、
前記金属粉末が、ニッケル合金、ステンレス鋼合金、コバルト－クロム合金、アルミニウム合金、鉄合金、チタン合金、銅合金、および銅ニッケル合金のうちの少なくとも１つを含む、
上記いずれかに記載の方法。

【0129】

２２．前記接合材料がバインダをさらに含み、
前記バインダが複数の反応性モノマーを含む、
上記いずれかに記載の方法。

【0130】

２３．前記接合材料を硬化させるために、６５℃以上１４０℃以下の温度で前記接合グリーンボディ部品を加熱することをさらに含む、
上記いずれかに記載の方法。

【0131】

２４．前記接合グリーンボディ部品を第１温度より高く加熱して、前記バインダの少なくとも一部分を除去し、前記粉末の少なくとも一部分を焼結して、前記焼結された粉末が前記第１粒状材料と前記第２粒状材料との間にネック領域を形成することで、接合ブラウンボディ部品を形成し、
前記接合ブラウンボディ部品を第２温度より高く加熱して、前記第１粒状材料と前記第２粒状材料とを焼結することで、接合された固結部品を形成する、
上記いずれかに記載の方法。

【0132】

上記態様、および上記態様の特徴は例示的なものであり、本開示の範囲から逸脱することなく、単独で、または本明細書で提供される他の態様の任意の１つまたは複数の特徴との任意の組合せで提供され得る。

【0133】

本開示の思想および範囲から逸脱することなく、本開示に様々な修正および変更を加えることができることが、当業者には明らかであろう。したがって、本開示は添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物の範囲内に入る限り、本開示の修正形態および変形形態を包含することが意図される。

【図1】