特許 7294141 球状Ｔｉ系粉末およびその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-06-12

(45)【発行日】2023-06-20

(54)【発明の名称】球状Ｔｉ系粉末およびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   B22F 1/00 20220101AFI20230613BHJP

   B22F 9/14 20060101ALI20230613BHJP

   B22F 3/105 20060101ALN20230613BHJP

   B22F 3/16 20060101ALN20230613BHJP

【ＦＩ】

B22F1/00 R

B22F9/14 Z

B22F3/105

B22F3/16

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2019560931

(86)(22)【出願日】2018-12-04

(86)【国際出願番号】 JP2018044501

(87)【国際公開番号】W WO2019124047

(87)【国際公開日】2019-06-27

【審査請求日】2021-11-11

(31)【優先権主張番号】P 2017241302

(32)【優先日】2017-12-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000005083

【氏名又は名称】株式会社プロテリアル

(72)【発明者】

【氏名】坂卷 功一

(72)【発明者】

【氏名】斉藤 和也

(72)【発明者】

【氏名】中村 清美

【審査官】坂本 薫昭

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－２４６２０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２８７１０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２２１６０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２４９５４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０４７５０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－１０５９１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／１４００６４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１０７０５２３５３（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２２Ｆ １／００，３／１０５，３／１６，９／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

体積基準の累積粒度分布の５０％粒径（Ｄ５０）が１～２５０μｍであり、酸素が１３００質量ｐｐｍ以下、水素が１２０質量ｐｐｍ以下、且つ酸素および水素の合計が１４２０質量ｐｐｍ以下であり、粉末の断面における面積欠陥率が０．０７０％以下である三次元積層造形用球状Ｔｉ粉末。

【請求項2】

粉末の二次投影像の面積円形度が０．９０以上である請求項１に記載の三次元積層造形用球状Ｔｉ粉末。

【請求項3】

酸素含有量が１０００質量ｐｐｍ以下である請求項１または請求項２に記載の三次元積層造形用球状Ｔｉ粉末。

【請求項4】

動作ガスとしての水素ガスが０．１ｌ／ｍｉｎ以下、プラズマ出力が２０ｋＷ以下に調整された熱プラズマを用いて、水素が３００質量ｐｐｍ以下、酸素が２７００質量ｐｐｍ以下に調整された粉砕Ｔｉ粉末を溶融凝固処理して、請求項１に記載の球状Ｔｉ粉末を得る三次元積層造形用球状Ｔｉ粉末の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば、電子ビームやレーザー光等を使用した三次元積層造形に用いられる球状Ｔｉ系粉末およびその製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

ＴｉやＴｉ基合金といったＴｉ系材料は、優れた耐食性、延性および強度を有し、且つ軽量性にも優れるため、航空機部品や化学プラント用部品、さらには良好な生体適合性から医療用途等様々な用途へ展開されている。
そして、これらの用途に適用されるＴｉ系材料は、その成形や加工が困難なことから、加工コストが高く、個々に仕様が異なる部品や形状が複雑な製品等の造形品に対しては、任意の形状をニアネットシェイプで成形可能な、三次元積層造形や粉末射出成型等で加工することが注目されつつある。

【0003】

これらの加工方法では、造形品のニアネットシェイプ性を高めるとともに、機械的強度や信頼性を向上させる目的で、用いるＴｉ系粉末を球状とし、粉末の流動性を確保する必要がある。例えば、特許文献１には、水素脆化させた水素含有Ｔｉ系材料を粉砕して水素含有粉砕Ｔｉ系粉末とし、この水素含有粉砕Ｔｉ系粉末を熱プラズマによって溶融凝固させて球状化処理を行ない、水素を０．０５～３．２質量％含有する球状Ｔｉ系粉末とすることで、効率的に流動性の高い球状Ｔｉ系粉末を製造できることが記載されている。

【0004】

また、特許文献２には、水素化脱水素法（以下、「ＨＤＨ法」という。）や粉砕法で製造された粉砕Ｔｉ系粉をプラズマ加工して得られた球形Ｔｉ系粉と非球形Ｔｉ系粉とを混合して、平均円形度を０．８１５以上０．８７０未満、粒径のＣＶ値を２２以上３０以下、安息角を２９°以上３６°以下に調整することで、流動性と造形品の形状保持性に優れたＴｉ系粉を製造できることが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００９－２８７１０５号公報

【文献】国際公開第２０１６／１４００６４号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に記載された球状Ｔｉ系粉末は、流動性が高いという点で上記した三次元積層造形に適するが、水素を０．０５～３．２質量％含有しているため、造形品の内部に、水素に起因する微細なポアが形成されてしまい、造形品の機械的強度を低下させる場合がある。
また、特許文献１に記載のある水素を０．０５～３．２質量％含有した球状Ｔｉ系粉末に対して、真空熱処理等により含有される水素を除去した場合は、球状Ｔｉ系粉末の酸素量が上昇してしまう。このような球状Ｔｉ系粉末で積層造形すると、造形品の内部に酸化物を増加させてしまい、造形品の機械的強度を低下させる場合がある。
その上、球状Ｔｉ系粉末を真空熱処理すると、粉末同士の焼結や凝集が進んでしまい、解砕処理が必要となる。これにより、球状Ｔｉ系粉末の円形度が低下してしまうことに加え、解砕処理中の摩擦熱により、球状Ｔｉ系粉末の表面に酸化皮膜が形成されてしまう場合があり、造形品の品質を低下させる虞がある。

【0007】

一方、特許文献２に記載のあるＴｉ系紛は、平均円形度、粒径のＣＶ値および安息角を所定の範囲に調整することにより、造形品の形状保持性を確保することが可能となるが、平均円形度が０．８１５以上０．８７０未満であると、Ｔｉ系粉の表面に凹凸が形成されている場合があり、流動性が不均一になる虞がある。これは、例えば、パウダーベッド式に代表される三次元積層造形において、局所的に敷き詰め性が低下してしまい、造形品の形状精度が低下するという問題に繋がる。
本発明の目的は、上記課題を解決し、三次元積層造形に適した球状Ｔｉ系粉末およびその製造方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の球状Ｔｉ系粉末は、体積基準の累積粒度分布の５０％粒径（Ｄ５０）が１～２５０μｍであり、酸素および水素の合計が３０００質量ｐｐｍ未満であり、粉末の断面における面積欠陥率が０．１００％未満である。

【0009】

本発明の球状Ｔｉ系粉末は、その粉末の二次投影像の面積円形度が０．９０以上であることが好ましい。
また、本発明の球状Ｔｉ系粉末は、酸素含有量が１０００質量ｐｐｍ以下であることが好ましい。

【0010】

本発明の球状Ｔｉ系粉末は、動作ガスとしての水素ガスが０．３ｌ／ｍｉｎ未満に調整された熱プラズマを用いて、粉砕Ｔｉ系粉末を溶融凝固処理することにより得ることができる。

【発明の効果】

【0011】

本発明は、酸素および水素の合計含有量を制御することにより、積層造形時に形成される造形品内部の微細なポアや酸化物を抑制することが可能となり、造形品の機械的強度を向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】 参考例の球状Ｔｉ系粉末の走査型電子顕微鏡像。

【図2】本発明例２の球状Ｔｉ粉末の走査型電子顕微鏡像。

【図3】本発明例３の球状Ｔｉ粉末の走査型電子顕微鏡像。

【図4】比較例１の球状Ｔｉ系粉末の走査型電子顕微鏡像。

【図5】比較例２の球状Ｔｉ系粉末の走査型電子顕微鏡像。

【図6】比較例３の球状Ｔｉ系粉末の走査型電子顕微鏡像。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明の特徴は、三次元積層造形の原料として用いられる球状Ｔｉ系粉末に含まれる酸素および水素の合計を３０００質量ｐｐｍ未満にする点にある。本発明の球状Ｔｉ系粉末は、酸素の含有量を制御することにより、溶融焼結を阻害し得る酸化物の生成を抑制できる。加えて、本発明の球状Ｔｉ系粉末は、積層造形時に酸化活性なＴｉ等の構成元素と反応して酸化物が再形成されるリスクを抑制することが可能となり、得られる造形品の機械的強度を向上させることができる。
また、本発明の一実施形態となる球状Ｔｉ系粉末は、酸素の含有量が２８００質量ｐｐｍ以下であることが好ましく、１３００質量ｐｐｍ以下であることがより好ましく、１０００質量ｐｐｍ以下であることがさらに好ましく、９８０質量ｐｐｍ以下であることが特に好ましい。

【0014】

また、本発明の球状Ｔｉ系粉末は、水素の含有量を抑制することにより、得られる造形品の内部に、水素に起因した微細なポアが形成されてしまうことを抑制する効果がある。
また、本発明の一実施形態となる球状Ｔｉ系粉末は、水素の含有量を１５０質量ｐｐｍ以下であることが好ましく、１１０質量ｐｐｍ以下であることがより好ましい。
そして、本発明の一実施形態となる球状Ｔｉ系粉末は、上記と同様の理由から、酸素および水素の合計を２０００質量ｐｐｍ以下であることが好ましく、１５００質量ｐｐｍ以下であることがより好ましく、１１３０質量ｐｐｍ以下であることがさらに好ましい。
尚、Ｔｉは、酸化活性な元素であるため、酸素および水素を合計で１０質量ｐｐｍ未満とすることが極めて困難である。このため、製造性の観点から、本発明の一実施形態となる球状Ｔｉ系粉末に含まれる酸素および水素の合計は、２０質量ｐｐｍ以上であることが好ましい。ここで、本発明の一実施形態となる球状Ｔｉ系粉末に含まれる酸素は、１０質量ｐｐｍ以上であることが好ましい。そして、本発明の一実施形態となる球状Ｔｉ系粉末に含まれる水素は、１０質量ｐｐｍ以上であることが好ましい。

【0015】

本発明の球状Ｔｉ系粉末は、体積基準の累積粒度分布の５０％粒径（以下、「Ｄ５０」という。）が１～２５０μｍである。本発明の球状Ｔｉ系粉末は、そのＤ５０を１μｍ以上にすることにより、粉末の表面に吸着する酸素を低減することができ、溶融焼結を阻害し得る酸化物の生成を抑制できる。また、本発明の球状Ｔｉ系粉末は、Ｄ５０を１μｍ以上にすることにより、雰囲気中の湿気等の影響を受けにくくなり、良好な流動性を確保することができる。
また、本発明の球状Ｔｉ系粉末は、そのＤ５０を２５０μｍ以下にすることにより、例えば、パウダーベッド式に代表される三次元積層造形に適用したときに、敷き詰め性を向上させた上で、レーザーや電子ビーム等の熱エネルギーに対する良好な溶融性を確保することができるため、造形品の寸法精度を維持することが可能となる。
尚、本発明の球状Ｔｉ系粉末おける累積粒度分布は、累積体積粒度分布で表され、そのＤ５０は、ＪＩＳ Ｚ ８８２５で規定される、レーザー回折散乱法による測定値で表される。

【0016】

本発明でいうＴｉ系とは、純ＴｉまたはＴｉを５０質量％以上含有するＴｉ基合金のことをいい、Ｔｉ基合金としては、例えば、Ｔｉに６質量％のＡｌと４質量％のＶとを含有させたＴｉ－６％Ａｌ－４％Ｖ（質量％）等のＴｉ－Ａｌ－Ｖ合金や、Ｔｉに８質量％のＡｌと１質量％のＭｏと１質量％のＶとを含有させたＴｉ－８％Ａｌ－１％Ｍｏ－１％Ｖ（質量％）等のＴｉ－Ａｌ－Ｍｏ－Ｖ合金等が挙げられる。

【0017】

本発明の球状Ｔｉ系粉末は、造粒の過程で粉末内部に巻き込まれた不活性ガス等により形成されるポアを抑制するために、粉末の断面におけるポア等の面積欠陥率を０．１００％未満にする。そして、上記と同様の理由から、面積欠陥率は０．０７０％以下がより好ましい。これにより、本発明の球状Ｔｉ系粉末は、得られる造形品の内部欠陥を抑制でき、機械的強度の向上が可能となる。
ここで、本発明でいう粉末の断面における面積欠陥率における断面とは、その粉末の中心位置で分割した直径が粒径である断面とすることが理想的であるが、個々の粉末でこのような断面を正確に露出させることは現実的でない。そこで、本発明では、先ず、球状Ｔｉ系粉末の集合を用意して、一般的な顕微鏡観察用試料の作製要領にしたがい、その複数の粉末が概ね一面に並ぶようにして熱硬化性樹脂等に埋め込んだ後、粒径が１μｍのアルミナ砥粒でバフ研磨して試料調整する。

【0018】

そして、粉末の断面における面積欠陥率は、上記で調整した試料の観察面における粉末の断面を光学顕微鏡により、２００倍の倍率で任意の９００μｍ×６００μｍとなる面積を５箇所撮影する。そして、例えば、パブリックドメインの画像処理ソフトであるＩｍａｇｅＪ１．４５を用いて撮影した画像において、粉末断面部分とそれ以外の部分とを分かつように二値化する。
上述の画像に含まれる円相当径が１μｍ以上の粉末粒子を対象として、断面におけるポアの面積率を面積欠陥率として算出する。すなわち、ポアを含まないように画像処理した状態の粉末の面積（Ａ）と、ポアの面積（Ｂ）を測定し、１００×Ｂ／Ａから粉末の断面における面積欠陥率（％）を算出することができる。

【0019】

球状Ｔｉ系粉末における面積円形度は、０．９０を下回るほど、粉末の表面の凹凸が増加してしまい、粉末同士の動摩擦力が上昇することにより、流動性が低下する。このため、積層造形時に均質な敷き詰めが損なわれ、造形品の内部に欠陥が形成される虞がある。したがって、本発明の球状Ｔｉ系粉末は、粉末の二次投影像における面積円形度を０．９０以上にすることが好ましく、０．９５以上がより好ましい。尚、球状Ｔｉ系粉末における面積円形度の上限値は、１．００である。
ここで、本発明でいう粉末の二次投影像における面積円形度は、例えば、Ｍａｌｖｅｒｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製の静的自動画像分析装置 モフォロギＧ３を用いて、二次投影像における円相当径が１μｍ以上の粉末粒子２００００個に対して面積円形度を測定し、その平均値を算出することで得ることができる。

【0020】

本発明の球状Ｔｉ系粉末は、例えば、不活性ガス誘導溶解ガスアトマイズ法やワイヤープラズマアトマイズ法、回転電極法等で製造することが可能である。
しかし、不活性ガス誘導溶解ガスアトマイズ法で製造した球状Ｔｉ系粉末は、溶融した金属をＡｒ等の不活性ガスで粉砕する際に、粉末の内部に不活性ガスが巻き込まれてしまい、粉末内部にポアが形成される場合がある。さらに、不活性ガス誘導溶解ガスアトマイズ法の場合は、溶融した金属を粉砕する際に、５０μｍ以上の粉末の表面に１～１０μｍ程度の微細な粒子が付着してしまい、面積円形度が低下してしまう場合がある。
一方、ワイヤープラズマアトマイズ法や回転電極法の場合は、上記した不活性ガス誘導溶解ガスアトマイズ法での問題を解消できる可能性がある。
しかし、ワイヤープラズマアトマイズ法は、直径が１ｍｍ以下のＴｉ系細線を製造する必要がある。また、回転電極法は、直径が１００ｍｍ程度の円柱状Ｔｉ系電極を製造する必要がある。このため、これらの製造方法は、不活性ガス誘導溶解ガスアトマイズ法と比べてコストや作業工数が増大する。

【0021】

球状Ｔｉ系粉末は、熱プラズマを用いた溶融凝固処理によって得ることもできる。この熱プラズマを用いた溶融凝固処理は、得ようとする粉末の酸化を抑制する目的で、熱プラズマのエネルギー密度を向上させ、動作ガスとして、分子量が最も低い二原子分子である水素ガスを１．０ｌ／ｍｉｎ以上用いることが一般的である。この動作ガスに水素ガスを用いた条件で、上記したＨＤＨ法等により水素の含有量が調整された粉砕Ｔｉ系粉末を球状化した場合は、球状Ｔｉ系粉末に５００質量ｐｐｍ以上の水素が吸蔵されてしまい、酸素と水素の合計を３０００質量ｐｐｍ未満にすることは困難である。
また、この球状Ｔｉ系粉末について、真空熱処理等で含有される水素を除去した場合は、球状Ｔｉ系粉末の酸素量が上昇してしまい、造形品の内部に酸化物を増加させ、造形品の機械的強度を低下させる場合がある。また、上記で得た球状Ｔｉ系粉末を真空熱処理すると、粉末同士の焼結や凝集が進んでしまい、解砕処理が必要となる。このため、球状Ｔｉ系粉末の円形度が低下してしまうことに加え、解砕処理中の摩擦熱により、球状Ｔｉ系粉末の表面に酸化皮膜が形成されてしまう場合があり、造形品の品質を低下させる虞がある。

【0022】

本発明の球状Ｔｉ系粉末の製造方法は、先ず、ＨＤＨ法により事前に含有される水素量を調整して製造された粉砕Ｔｉ系粉末を原料粉末として用意する。そして、水素ガスを用いない、すなわち動作ガスとしての水素ガスを０．３ｌ／ｍｉｎ未満に制限した熱プラズマで、上記の粉砕Ｔｉ系粉末を溶融凝固処理することにより、球状Ｔｉ系粉末を得る。
本発明の製造方法により得られる球状Ｔｉ系粉末は、球状化の促進、すなわち面積円形度の向上に加え、水素吸蔵量を低減することが可能となる。このため、本発明の製造方法は、上記した溶融凝固処理後の真空熱処理や、それに伴う解砕処理等が不要となる。
そして、本発明の製造方法は、得られる球状Ｔｉ系粉末に含有される酸素と水素の合計を３０００質量ｐｐｍ未満にできることに加え、粉末同士の凝集を抑制することができる。また、本発明の球状Ｔｉ系粉末は、上記と同様の理由から、動作ガスとしての水素ガスを０．２ｌ／ｍｉｎ以下に制限した熱プラズマで溶融凝固処理することにより得ることが好ましく、水素ガスは０．１ｌ／ｍｉｎ以下がより好ましい。

【0023】

また、熱プラズマにおけるプラズマ出力は、２０ｋＷ以下にすることが好ましい。これにより、上記した粉末の断面における面積欠陥率を０．１％未満にできることに加え、粉末の二次投影像における面積円形度を０．９以上の球状Ｔｉ系粉末を製造することができる。
そして、本発明の球状Ｔｉ系粉末を得るためには、粉砕Ｔｉ系粉末の水素含有量を３００質量ｐｐｍ以下に調整しておくことが好ましい。また、粉砕Ｔｉ系粉末の酸素含有量は、２７００質量ｐｐｍ以下に調整しておくことが好ましく、１０００質量ｐｐｍ以下がより好ましく、９５０質量ｐｐｍ以下がさらに好ましい。

【実施例】

【0024】

Ｔｉ－６％Ａｌ－４％Ｖ（質量％）鋳塊より採取した切削屑をＨＤＨ法によって粉砕し、粒径が４５～１５０μｍの範囲になるように篩別分級して粉砕Ｔｉ系粉末を準備した。尚、この粉砕Ｔｉ系粉末は、含有される酸素および水素の合計が２７５０質量ｐｐｍとなるように調整した。

【0025】

プラズマ出力１５ｋＷ、動作ガスとしてＡｒガスのみを７６ｌ／ｍｉｎの流量で供給して発生させた熱プラズマ炎中に、キャリアガスとしてＡｒガスを４ｌ／ｍｉｎとし、１００ｇ／ｈｒの供給速度で上記の粉砕Ｔｉ系粉末を供給して、熱プラズマによる溶融凝固処理によって球状化させ、篩別分級して、Ｄ５０が８０μｍの参考例となる球状Ｔｉ系粉末を得た。

【0026】

１００％Ｔｉ（質量％）鋳塊より採取した切削屑をＨＤＨ法によって粉砕し、粒径が４５～１５０μｍの範囲になるように篩別分級して粉砕Ｔｉ系粉末を準備した。尚、この粉砕Ｔｉ系粉末は、酸素含有量が７７９質量ｐｐｍ、水素含有量が２１２質量ｐｐｍ、すなわち含有される酸素および水素の合計が９９１質量ｐｐｍとなるように調整した。

【0027】

プラズマ出力１５ｋＷ、動作ガスとしてＡｒガスのみを７６ｌ／ｍｉｎの流量で供給して発生させた熱プラズマ炎中に、キャリアガスとしてＡｒガスを４ｌ／ｍｉｎとし、１００ｇ／ｈｒの供給速度で上記の粉砕Ｔｉ系粉末を供給して、熱プラズマによる溶融凝固処理によって球状化させ、篩別分級して、Ｄ５０が９２μｍの本発明例２となる球状Ｔｉ系粉末を得た。

【0028】

１００％Ｔｉ（質量％）鋳塊より採取した切削屑をＨＤＨ法によって粉砕し、粒径が４５～１５０μｍの範囲になるように篩別分級して粉砕Ｔｉ系粉末を準備した。尚、この粉砕Ｔｉ系粉末は、酸素含有量が１０８７質量ｐｐｍ、水素含有量が２３１質量ｐｐｍ、すなわち含有される酸素および水素の合計が１３１８質量ｐｐｍとなるように調整した。

【0029】

プラズマ出力１５ｋＷ、動作ガスとしてＡｒガスのみを７６ｌ／ｍｉｎの流量で供給して発生させた熱プラズマ炎中に、キャリアガスとしてＡｒガスを４ｌ／ｍｉｎとし、１００ｇ／ｈｒの供給速度で上記の粉砕Ｔｉ系粉末を供給して、熱プラズマによる溶融凝固処理によって球状化させ、篩別分級して、Ｄ５０が６８μｍの本発明例３となる球状Ｔｉ系粉末を得た。

【0030】

参考例と同じ粉砕Ｔｉ系粉末を準備した。プラズマ出力１５ｋＷ、動作ガスとして８６ｌ／ｍｉｎのＡｒガスと０．３ｌ／ｍｉｎの水素ガスを同時に供給して発生させた熱プラズマ炎中に、キャリアガスとしてＡｒガスを４ｌ／ｍｉｎとし、１００ｇ／ｈｒの供給速度で上記の粉砕Ｔｉ系粉末を供給して、熱プラズマによる溶融凝固処理によって球状化させ、篩別分級して、Ｄ５０が７１μｍの比較例１となる球状Ｔｉ系粉末を得た。

【0031】

比較例１の球状Ｔｉ系粉末を２．５×１０^－３Ｐａの真空雰囲気中で、温度７００℃、加熱保持時間１ｈｒの条件で真空熱処理して、球状Ｔｉ系粉末に含有される水素を除去した後、ボールミルにより１０ｍｉｎ間の解砕処理を施して、篩別分級して、Ｄ５０が７２μｍの比較例２となる球状Ｔｉ系粉末を得た。

【0032】

本発明例３と同じ粉砕Ｔｉ系粉末を準備した。プラズマ出力１５ｋＷ、動作ガスとして８６ｌ／ｍｉｎのＡｒガスと０．３ｌ／ｍｉｎの水素ガスを同時に供給して発生させた熱プラズマ炎中に、キャリアガスとしてＡｒガスを４ｌ／ｍｉｎとし、１００ｇ／ｈｒの供給速度で上記の粉砕Ｔｉ系粉末を供給して、熱プラズマによる溶融凝固処理によって球状化させ、篩別分級して、Ｄ５０が７４μｍの比較例３となる球状Ｔｉ系粉末を得た。

【0033】

上記で得た本発明例、比較例となる各球状Ｔｉ系粉末のＡｌおよびＶをＩＣＰ発光分光法、酸素を不活性ガス融解－赤外線吸収法、水素を融解－熱伝導度法によって各々分析した。また、各球状Ｔｉ系粉末のＤ５０は、マイクロトラック・ベル製のレーザー回折散乱式粒子径分布測定装置 ＭＴ３０００によって測定した。その結果を表１に示す。
また、各球状Ｔｉ系粉末の外観をキーエンス製の簡易走査型電子顕微鏡 ＶＥ－８８００により２００倍の倍率で撮影した。その結果を図１～図６に示す。
熱プラズマによる溶融凝固処理を施した参考例、本発明例２、本発明例３、比較例１、比較例３は、図１～図４、図６に示すように、良好な真球度を有している上、粉末粒子同士が孤立しているため、流動性が高いことが伺える。
一方、熱プラズマによる溶融凝固処理後に真空熱処理と解砕処理を施した比較例２の粉末は、図５に示すように、球状Ｔｉ系粉末同士の焼結や凝集を完全に解砕することができておらず、一部に球状Ｔｉ系粉末の凝集粉が形成されており、流動性を悪化させることが伺える。

【0034】

【表1】

【0035】

表１の結果から、比較例の球状Ｔｉ系粉末は、酸素と水素の合計がいずれも３０００質量ｐｐｍを超えていた。
これに対して、本発明例の球状Ｔｉ系粉末は、酸素と水素の合計がいずれも３０００質量ｐｐｍ未満であり、造形品内部の微細なポアや酸化物の生成を抑制することができる有用な球状Ｔｉ系粉末であることが確認できた。

【0036】

各球状Ｔｉ系粉末の断面における面積欠陥率を測定するために、本発明例と比較例の球状Ｔｉ系粉末を、概ね一面に並ぶようにして熱硬化性樹脂等に埋め込んだ後、粒径が１μｍのアルミナ砥粒でバフ研磨して試料調整した。

【0037】

各試料について、Ｏｌｙｍｐｕｓ製の倒立金属顕微鏡 ＧＸ７１により、２００倍の倍率で９００μｍ×６００μｍとなる視野を５箇所撮影した。そして、パブリックドメインの画像処理ソフトであるＩｍａｇｅＪ１．４５を用いて撮影した画像において、粉末断面部分とそれ以外の部分とを分かつように二値化した。
上述の画像に含まれる円相当径が１μｍ以上の粉末粒子を対象として、断面におけるポアの面積率を面積欠陥率として算出した。すなわち、ポアを含まないように画像処理した状態の粉末の面積（Ａ）と、ポアの面積（Ｂ）を測定し、１００×Ｂ／Ａから粉末の断面における面積欠陥率（％）を算出した。その結果を表２に示す。

【0038】

本発明例の球状Ｔｉ系粉末の断面における面積欠陥率は、いずれも０．１００％未満であり、積層造形時に形成される造形品内部の微細なポアを抑制できる有用な球状Ｔｉ系粉末であることが確認できた。

【0039】

本発明例の球状Ｔｉ系粉末の二次投影像における面積円形度は、Ｍａｌｖｅｒｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製の静的自動画像分析装置モフォロギＧ３を使用し、二次投影像における円相当径が１μｍ以上の粉末粒子２００００個に対して面積円形度を測定し、その平均を算出することによって求めた。その結果を表２に示す。
その結果、本発明例の球状Ｔｉ系粉末は、面積円形度が０．９０以上であり、積層造形時に均質な敷き詰め性が確保できる有用な球状Ｔｉ系粉末であることが確認できた。

【0040】

【表2】

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】