JP2022529003A

JP2022529003A - 付加製造用途のための非熱プラズマグロー放電により作製された小粒子による官能化金属粉末

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Publication number: JP2022529003A
Application number: JP2021561003A
Authority: JP
Inventors: マキシムデルメ，; グレゴリーメルツ，
Original assignee: Am 4 Am SA RL
Current assignee: Am 4 Am SA RL
Priority date: 2019-04-16
Filing date: 2020-04-14
Publication date: 2022-06-16
Also published as: CA3138747A1; EP3956087A1; WO2020212312A1; US20220203446A1; LU101177B1; CN113966256A

Abstract

本発明は、付加製造（ＡＭ）による加工性を改善するための金属粉末の非熱プラズマ処理を開示する。本発明は、金属または金属合金で構成される一次粒子を、非熱プラズマ処理によって金属、金属合金、セラミックまたはポリマーから構成される複数の二次粒子に結合することにある。一次粒子は、二次粒子よりも大きい平均直径を有する。両方の粒子は、非熱プラズマグロー放電を介して、および／またはそのアフターグロー領域（プラズマ放電の下流の領域）に注入され、そこで汚染物質および／または酸化物層を除去することによってそれらの表面が清浄化され、互いに反応するように活性化される。次いで、官能化金属粉末が収集され、その後ＡＭによって加工されて高品質の部品を得る。このプラズマ処理によって製造された官能化金属粉末は、ＡＭによる金属の加工性を改善する。実際に、反射率を低下させ、汚染物質および酸化物層を除去し、溶融材料の等方性固化を高め、焼結温度を低下させることにより、粉末ベースのＡＭプロセスの効率が向上する。【選択図】図１

Description

本発明は、金属または金属合金官能化粉末を製造するための非熱プラズマプロセスを提供する方法に関する。本発明はまた、溶融または焼結ＡＭプロセスにより官能化粉末を加工するそのような方法に関する。

より詳細には、本発明は、付加製造による加工性を改善するための金属粉末のプラズマ処理に関する。

付加製造（ＡＭ）は、広範囲の材料の複雑な部品を加工するための新興技術である。ＡＭプロセスは、定義されたパターンで材料層を上下に積層することによって三次元物体を構築することにある。ＡＭの主な利点の中でも、使用可能な材料の幅広いパネル（ポリマー、セラミック、金属等）および大量の利用可能な加工システムのように、従来の製造では加工できない複雑な部品を設計する能力は、産業界の特段の関心を集めている。

この分野では、３つの主要なカテゴリのプロセスが一般に区別される。まず、レーザによる材料粉末床の選択的焼結もしくは溶融、例えば、選択的レーザ焼結（ＳＬＳ）、選択的レーザ溶融（ＳＬＭ）；または電子ビーム、例えば電子ビーム溶融（ＥＢＭ）による方法が挙げられる。高エネルギービームは、粉末を焼結または溶融して第１の層を生成する。第１の層が形成されると、新たな粉末層が表面に適用され、焼結または溶融が実行されて、前の層の上に新しい層が追加される。所望の部品が製造されるまで操作が繰り返される。第２に、指向性エネルギー堆積（ＤＥＤ）は、レーザまたは電子ビームの焦点に粉末流または材料のワイヤを送ることにある。材料は溶融し、表面に堆積して、部品を層ごとに構築する。第３に、物品は、押し出された粉末または材料のワイヤを表面に堆積させることによって形成される。押出ノズルは、ターゲット部品をトレースするように移動している。

高エネルギービームを使用するＡＭプロセスは、特に金属または金属合金粉末に適用される場合、依然としていくつかの大きな課題を示す。実際に、業界で使用されている５０００を超える金属または金属合金粉末のうち、今日製造できるものはごくわずかである。高い強度、耐摩耗性または耐酸化性を有する高性能金属合金を産業界に提供するためには、いくつかのゲートを克服する必要がある。

１つの課題は、レーザ源による溶融または焼結を困難にするアルミニウムまたは銅のような金属粉末の高い反射率である。実際に、レーザエネルギーの大部分が、材料を形成するために吸収される代わりに反射され得る。このプロセスは、より高いパワーで行われなければならず、したがってその生産性を低下させる。

金属粉末ＡＭにおける別の課題は、アルミニウム等のいくつかの合金が空気中に存在する水分によって酸化を受けることである。この酸化物層は、プロセス中の粉末の正確な焼結を妨げる。粉末は、使用される前に慎重に保管されなければならず、システムは、それらの賞の増加をもたらし得るこの現象を回避するように適合されなければならない。

さらに別の課題は、金属部品が焼結プロセスによって製造される場合に一般的に見られる亀裂、空隙および欠陥を有する微細構造の形成である。これらの欠陥は、溶融した材料の固化の熱力学に起因する。実際に、レーザまたは電子ビームによって使用される急な温度勾配は、高い冷却速度をもたらす。この高い冷却速度は、いくつかの合金の場合に亀裂を発生させる異方性固化を誘発する。

最後に、重要な課題は、多相脆弱構造をもたらす共晶または包晶分解を回避することである。実際に、焼結中に金属合金粉末が達する高温は、しばしばそのような分解を引き起こす。焼結助剤を用いて焼結温度を低下させることは、冶金においてしばしば見られる戦略である。

これらの課題に対処するために、いくつかの化合物が粉末に添加されている。例えば、いくつかの特許は、部品構造を強化するためのセラミック粒子等の焼結助剤の使用を強調している（特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５及び特許文献６）。焼結助剤は、結晶粒微細化剤および核剤として作用し、焼結温度を低下させ、溶融材料の等方性固化をもたらす。これらの粒子は、亀裂および空隙の量を制限し、強い微細構造を形成することを可能にする。しかしながら、これらの助剤の均一な分散は、時には達成が非常に困難であり、部品が製造されるときに微細構造中に欠陥が依然として存在する。

実際に、特許文献７、特許文献８および特許文献９に記載されているように、高エネルギー下での共粉砕（メカノシンセシスとして知られている）によって２つの粉末を完全に混合することにより、粉末表面の改質を得ることができる。しかしながら、得られた粉末は、粉末の表面が完全に回復／官能化されていないため、付加製造に必要な要件に達していない。

開発された１つの解決策は、焼結助剤粒子を金属粉末粒子に付着させて焼結助剤分散を改善することである。いくつかの特許は、より小さな粒子を金属粒子粉末に結合させることにより、ＡＭによって加工される能力が増加することを示している（特許文献１０、特許文献１１、特許文献１２、特許文献１３、特許文献１４、特許文献１５、特許文献１６、特許文献１７、特許文献１８および特許文献１９）。金属粒子粉末の官能化は、金属ＡＭに関するいくつかの問題に対処する。

例えば、金属粉末粒子への小粒子の付着は、それらの表面の化学的性質およびそれらの粗さを変化させることが示されている。表面粗さの変化は、粉末粒子上に存在するより小さな粒子の分布によって制御することができる。さらに、粒子表面粗さは反射率に影響を及ぼすことが示されている。表面粗さを大きくすると、反射率が低下する（特許文献１１）。

別の例は、官能化が金属酸化に対する追加の保護層を提供し、粉末の容易な取り扱いを改善し、粉末の部分酸化による欠陥部品のリスクを低減することである（特許文献１５および特許文献１６）。

近年、より大きな粒子に小粒子を付着させる様々な方法が開発されている。それらのほとんどは、化学反応（特許文献２０）、乳化爆発（特許文献２１）、レーザアブレーション（特許文献２２）、熱処理（特許文献２３）、プラズマトーチおよび高エネルギー粉砕反応器により補助された流動床（特許文献１９）を含み、触媒またはセンサとして様々な用途に使用されている。しかしながら、これらの製造経路の主な欠点または制限は、それらの多段階プロセス、大量の溶媒の使用、有害な化学物質、必要な高温、非連続プロセスである。

そのような構造化粒子を形成するためのプラズマ処理もまた検討されている。例えば、炭素およびアルミニウム上の担持パラジウム触媒は、両方の前駆体をプラズマ放電で注入することによって得られている（特許文献２４）。それにもかかわらず、ほとんどの場合、そのようなプラズマプロセスは、放電中に重合する液体前駆体の注入によってモノマーコーティング粒子に適用される（特許文献１３および特許文献２５）。構造化粒子を形成する放電中のこのｉｎ－ｓｉｔｕ重合では、製造される材料を有意に制御することができない。別の例は、二次粒子上で分解および凝縮するためのプラズマ放電中の一次粒子の注入として説明されている。先の例と同様に、粒子特性がプロセス中に変更されるため、正しい制御を達成することは困難である。最後に、ある特許は、官能化粉末が流動床によって製造されたことを記載している（特許文献１９）。官能化粒子は、制御された温度下で流動床を循環するそのような粉末に噴霧される。そのような反応は、プラズマトーチによって補助されて、窒素、炭素、ボアまたは酸素等のヘテロ原子の拡散を促進することができる。さらに、高温プラズマトーチを使用して、粉末の球状化を提供することができる。しかしながら、先の特許では、プラズマは、金属粉末上への核剤、焼結助剤または小粒子のグラフト化を可能にしない。さらに、このプロセスは、製造速度を非連続的に制限する。

結論として、ＡＭ専用の官能化粉末への関心は現実的であり、効果的な製造法を開発する必要がある。それらのうちのいくつかは既に構築されているが、ＡＭにおけるこれらの種類の粉末の使用を拡張するためには、一段階の無溶媒および有害化学物質不含の合成法の必要性、ならびに粒子特徴のより良好な制御が重要である。

ＵＳ６８１４９２６ＵＳ２０１８０１６１８７４ＵＳ２０１６０１７５９２９ＵＳ７０７０７３４ＵＳ１０５０７６３８ＵＳ５９８０６０２ＡＵＳ３８１６０８０ＵＳ３５９１３６２ＵＳ４７０６８９４ＵＳ１０００５１２７ＷＯ２０１５０３６８０２ＷＯ２０１５１８４４７４ＵＳ２００８０２４８３０６ＥＰ１５９４６７９ＵＳ２０１７０３６８６０３ＵＳ２０１５０３３７４２３ＵＳ２０１６０３３９５１７ＥＰ３０８８１０４ＷＯ２０１８０４６８７１ＵＳ２０１００２０９６９６ＵＳ２０１１０１８３８３３ＵＳ７５２７８２４ＵＳ６６５２９６７ＵＳ５９８９６４８ＵＳ２００８０１４５５５３

本発明は、そのような背景、ならびにそれに関連する制限および問題に対して開発された。

付加製造（ＡＭ）による金属、金属合金粉末の非熱プラズマ処理の改善された加工性を提供する飛行制御システムが必要とされている。

したがって、本発明の主な目的は、非熱プラズマ処理が、その使用を制限する金属ＡＭにおいて見られる構造における反射率、酸化に対する感度および亀裂、空隙または欠陥の存在の改善を提供することである。

本発明の目的は、両方の粉末の表面を活性化して、静電反応によって互いに反応するのに十分なエネルギーをそれらに提供することによる非熱プラズマの使用に関する。実際に、グローまたはアフターグロープラズマを通って連続的な流れで循環する粉末は励起され、その表面に正または負の電荷を形成する。そのような用途では、一次粒子は、粉末の化学的性質に応じて正または負に帯電することができ、二次粉末は反対の電荷であり、一次粉末と反応する確率を与え、それらを適切に被覆する。

これを達成するために、金属または金属合金官能化粉末を製造するための非熱プラズマプロセスを提供する本発明の方法は、請求項１に記載の特徴を含み、本発明は、請求項２０に記載の溶融または焼結ＡＭプロセスによって官能化粉末を加工する方法を提供する。

本発明の有利な実施形態は、従属請求項に記載されている。

本発明は、付加製造（ＡＭ）による加工性を改善するために、金属、金属合金粉末の非熱プラズマ処理を開示する。この処理は、特に、高い反射率、酸化に対する感度、および金属ＡＭで見られる構造内の亀裂、空隙または欠陥の存在等の、その使用を制限する課題に直面している。

第１の態様において、本方法は、金属または金属合金粉末を製造するための非熱プラズマプロセスを提供し、前記官能化粉末は、複数の金属または金属合金粒子で構成され、定義された平均直径の前記一次粒子は、より小さい定義された平均直径の複数の金属、金属合金、セラミックまたはポリマー粒子である前記二次粒子に付着している。二次粒子は、一次粒子の表面上に分布している。いくつかの場合において、一次粒子上の二次粒子の結合能力は、有機リンカーによって増強され得る。有機リンカーは、一次粒子と同様に注入される。

第２の態様において、本非熱プラズマプロセスは、金属または金属合金一次粒子を提供するステップと；金属、金属合金、セラミックまたはポリマー二次粒子を提供するステップと；プロセス全体にわたって粒子を誘導するためのキャリアガスストリームを提供するステップと；粒子が洗浄され、活性化され、互いに反応することを可能にする非熱プラズマグロー放電を提供するステップと；プラズマ放電の後に配置された、官能化粉末を受け入れるための少なくとも２つの容器である、前記コレクタを提供するステップとを含む。

いくつかの実施形態において、複数の一次粒子は、複数の二次粒子と混合される。粒子混合物は、ガスストリーム中に注入される。このキャリアガスストリームは、反応が生じる非熱プラズマグロー放電に向けて粒子を誘導する。次いで、複数の二次粒子でコーティングされた一次粒子で構成される官能化粉末が収集される。

いくつかの他の実施形態において、複数の一次粒子は、ガスストリーム中に注入される。複数の二次粒子は、別のガスストリーム中に注入される。これらのキャリアガスストリームは、反応が生じる非熱プラズマグロー放電に向けて一次粒子および二次粒子の両方を誘導する。次いで、複数の二次粒子でコーティングされた一次粒子で構成される官能化粉末が収集される。

いくつかの他の実施形態において、複数の一次粒子は、ガスストリーム中に注入される。このキャリアガスストリームは、洗浄および活性化するために非熱プラズマグロー放電に向けて一次粒子を導く。複数の二次粒子は、別のガスストリーム中に注入される。この第２のキャリアガスストリームは、反応が生じる前述の非熱プラズマグロー放電の下流の領域である、前記アフターグロー領域に向けて二次粒子を誘導する。次いで、複数の二次粒子でコーティングされた一次粒子で構成される官能化粉末が収集される。

いくつかの他の実施形態において、複数の一次粒子は、複数の二次粒子と混合される。粒子混合物は、ガスストリーム中に注入される。このキャリアガスストリームは、反応が生じるアフターグロー領域に向けて粒子を誘導する。次いで、複数の二次粒子でコーティングされた一次粒子で構成される官能化粉末が収集される。

いくつかの他の実施形態において、複数の一次粒子は、ガスストリーム中に注入される。このキャリアガスストリームは、アフターグロー領域に向けて一次粒子を誘導する。複数の二次粒子は、別のガスストリーム中に注入される。この第２のキャリアガスストリームは、反応が生じるアフターグロー領域に向けて二次粒子を誘導する。次いで、複数の二次粒子でコーティングされた一次粒子で構成される官能化粉末が収集される。

本発明は、流入ガスストリームに印加されるＲＦ、マイクロ波、ＤＣ等の電界による非熱プラズマグロー放電の生成を含む。

いくつかの実施形態において、電界は、２つの電極間に電圧を印加することによって生成される。これらの電極間に印加される電圧は、約１０Ｖ～１００ｋＶの間で変動し得る。交流が使用される場合、非熱的プラズマグロー放電は、約１Ｈｚ～約９００ＭＨｚの周波数の電界によって生成され得る。非熱プラズマグロー放電を生成するために印加される電力は、約１０Ｗから約１００００Ｗまで変動し得る。

いくつかの実施形態において、このガスストリームは、ヘリウム、窒素、アルゴン、水素、二酸化炭素、一酸化炭素、一酸化窒素、亜酸化窒素、二酸化窒素、クリプトン、ネオン、キセノン、またはそれらの組み合わせで構成され得る。ガスストリームは、約０．１～５０００標準リットル／分の間で固定されてもよい。非熱プラズマグロー放電が生成される反応器内の圧力は、約０．０１～約３０気圧の間で選択され得る。

第３の態様において、本発明は、溶融または焼結ＡＭプロセスによる上述の官能化粉末の加工を含む。ＡＭ加工はこの処理によって改善され、高品質の部品が製造される。これらの部品は、機械的強度、ならびに亀裂、ボイドおよび欠陥のない微細構造等の向上した特性を有する。

非熱プラズマ処理後の粉末１０の異なる可能な構造を示す図である。図１Ａでは、二次粒子２は、有機リンカー３を使用せずに一次粒子１の表面上に分布している。図１Ｂでは、二次粒子２は、有機リンカー３により一次粒子１の表面上に分布している。図１Ｃでは、一次粒子１の表面は二次粒子２によって完全に被覆され、粒子の層を形成している（有機リンカーなし）。図１Ｄでは、一次粒子１の表面は二次粒子２によって完全に被覆され、少なくとも２つの粒子の層を形成している（有機リンカーなし）。非熱プラズマグロー放電２２に注入されてアフターグロー領域２３を通過する前に一次粒子および二次粒子が一緒に混合される（２１）本発明の一実施形態２０を示す図である。粉末が処理されると、それはコレクタ２４に集められる。一次粒子３１および二次粒子３２が異なる容器に注入され、非熱プラズマ放電３３に（混合されることなく）２つの異なる手法によって注入され、アフターグロー領域３４を通過する本発明の一実施形態３０を示す図である。粉末が処理されると、それはコレクタ３５に集められる。一次粒子４１が非熱プラズマ放電４３に注入される本発明の実施形態４０を示す図である。二次粒子４２は、アフターグロー領域４４に注入される。次いで、アフターグロー領域で一次粒子および二次粒子が反応する。粉末が処理されると、それはコレクタ４５に集められる。非熱プラズマグロー放電５２によって生成されたアフターグロー領域５３に直接注入される前に一次粒子および二次粒子が一緒に混合される（５１）本発明の一実施形態５０を示す図である。粉末が処理されると、それはコレクタ５４に集められる。一次粒子６１および二次粒子６２が異なる容器に注入され、非熱プラズマ放電６３によって生成されたアフターグロー領域６４に（混合されることなく）２つの異なる手法によって注入される本発明の実施形態６０を示す図である。粉末が処理されると、それはコレクタ６５に集められる。

本発明の第１の態様によれば、本方法は、複数の粒子で構成される金属または金属合金官能化粉末１０を製造するための非熱プラズマプロセスを提供し、定義された平均直径の前記一次粒子１は、より小さい定義された平均直径の複数の金属、金属合金、セラミックまたはポリマー粒子である前記二次粒子２に付着している。二次粒子２は、一次粒子１の表面上に分布している。いくつかの実施形態において、一次粒子は、一次粒子上の二次粒子の結合能力を高めるために有機リンカー３によってコーティングされる。有機リンカー３は、一次粒子１と同様に注入される。いくつかの好ましい実施形態において、プロセスは有機リンカーなしで行われる。

金属、金属合金粉末の一次粒子１は、以下のリストからの金属で構成され得る：Ｌｉ、Ｂｅ、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｋ、Ｃａ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｒｂ、Ｓｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｂｉ、ＰＯおよびそれらの組み合わせ。一次粒子１はまた、以下のリストからの合金化非金属元素を含有し得る：Ｂ、Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ａｔおよびそれらの組み合わせ。

いくつかの好ましい実施形態において、一次粒子１は、１０００、２０００、３０００、４０００、５０００、６０００、７０００、８０００、９０００系のアルミニウム合金で構成されてもよい。

一次粒子１は、様々なサイズおよび形状のものであってもよい。いくつかの実施形態において、一次粒子１は、球形、ロッド状または中空であってもよい。これらの一次粒子１は、１：１～２００：１のアスペクト比を有してもよい。このアスペクト比は、最長寸法と最短寸法との比を規定する。いくつかの他の実施形態において、一次粒子１は、０．０１μｍ～１０００μｍの平均直径を有し得る。

金属および金属合金で構成される一次粒子１は、固体金属部品の粉砕、金属ターゲットのレーザアブレーション、プラズマ合成、電着、金属塩の沈殿、金属酸化物の還元、金属化合物の熱分解またはガス噴霧を含むがこれらに限定されない様々な合成方法から製造され得る。

二次粒子２は、金属、金属合金、セラミック又はポリマーで構成され得る。金属は、以下のリストから選択され得る：Ｌｉ、Ｂｅ、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｋ、Ｃａ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｒｂ、Ｓｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｐｏおよびそれらの組み合わせ。金属二次粒子２は、以下のリストからの非金属元素を含有し得る：Ｂ、Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ａｔおよびそれらの組み合わせ。セラミック二次粒子２は、以下のリストからの金属の炭化物、窒化物、水素化物、酸化物またはホウ化物で構成され得る：Ｌｉ、Ｂｅ、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｋ、Ｃａ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｒｂ、Ｓｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｂｉ、ＰＯおよびそれらの組み合わせ。ポリマー二次粒子２は、以下のファミリーのリストから選択され得る：ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリブタジエン、ポリアクリル酸、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリイミド、ポリアクリロニトリル、ポリビニル、ポリエステル、ポリイソプレン、ポリクロロプレン、ポリアセタール、ポリアニリン、ポリシロキサン、ポリホスファゼン、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリアセテート、ポリカーボネート、これらのポリマーの誘導体およびそれらからのコポリマー。

二次粒子２は、様々なサイズおよび形状のものであってもよい。いくつかの実施形態において、二次粒子２は、球形、棒状または中空であってもよい。これらの二次粒子２は、１：１～２００：１のアスペクト比を有してもよい。いくつかの他の実施形態において、二次粒子２は、０．００２μｍ～９００μｍの平均直径を有し得る。しかしながら、二次粒子２は、常に一次粒子よりも小さい。

金属および金属合金で構成される二次粒子２は、固体金属部品の粉砕、電着、金属塩の沈殿、金属酸化物の還元、化学物質の熱分解またはガス噴霧を含むがこれらに限定されない様々な合成法から製造され得る。

セラミックで構成される二次粒子２は、水熱合成、ゾル－ゲル合成、化学物質の熱分解、沈殿合成、蒸発凝縮または溶媒除去法を含むがこれらに限定されない様々な合成法から製造され得る。

ポリマーで構成される二次粒子２は、プラズマ重合、噴霧乾燥法、乳化合成、異相重合を含むがこれらに限定されない様々な合成法から、または従来の湿式化学によって製造され得る。

二次粒子２は、一次粒子１の表面上に分布していてもよい（図１Ａおよび図１Ｂ）。いくつかの実施形態において、一次粒子１は、０．１～１００％の表面被覆率を有し得る。１００％の被覆率は、一次粒子１が二次粒子２の層によってコーティングされていることを表す（図１Ｃ）。この層は、約０．００２μｍ～約９００μｍの厚さを有し得る。一次粒子１は、１から１００層の二次粒子２によってコーティングされてもよい（図１Ｄ）。

いくつかの実施形態において、異なる組成を有する複数の二次粒子２が一次粒子１をコーティングしてもよい。複数の二次粒子２は、異なる金属、金属合金、セラミックまたはポリマーから構成されていてもよい。

いくつかの実施形態において、有機リンカー３を使用して、一次粒子１への二次粒子２の付着を増強することができる。一次粒子１の表面に位置するこれらの有機リンカー３は、アルコール、アルデヒド、アミン、エポキシ、ケトン、カルボン酸、チオールまたはシラン官能基を含有し得る。これらの有機リンカー３は、以下の非網羅的な有機化合物のリストから選択され得る：グリセロール、ヘパリン、無水マレイン酸、硫酸コンドロイチン、ヘパリン、クエン酸ナトリウム、硫酸マンナン、硫酸デキストラン、１－カラギーナン。これらの有機リンカー３は、以下の非網羅的なポリマーのリストから選択され得る：ポリアクリル酸、ポリアルキルアミン、ポリビニルピロリドン、ポリ四級アンモニウム塩、ポリグルタミン酸、ポリアスパラギン酸、ポリリジンおよびそれらのコポリマーまたは組み合わせ。

複数のより小さい二次粒子２によってコーティングされた一次粒子１で構成される粉末のＡＭ加工は、この分野における課題に対する適切な答えである。

第１に、一次粒子１の表面上に分布する二次粒子２は、粉末の反射率を変化させることができる。実際に、アルミニウム合金または銅等のいくつかの金属または金属合金は、広範囲の波長に対して高い反射率を有する。高反射性粉末は、入射レーザビームの最も重要な部分を反射する。この反射は、粒子の溶融を妨げる。部品を正確に製造するためには、レーザ出力を増加させる必要があり、このようにしてプロセスはあまり効率的ではない。表面上に分布する反射性粒子が少ないという事実は、そのバルク組成およびその特性を変化させることなく、粉末の全体的な反射率およびエネルギー吸収を減少させる。さらに、二次粒子２は、一次粒子１の表面上に同じ材料の平滑な層よりも反射率を大きく低下させる粒状層を形成する。実際に、粗い表面は、表面の規則的な反射率を低減し、材料によるレーザビームの吸収を高める。

第２に、一次粒子１を取り囲む二次粒子２の層を形成することにより、外部水分による表面酸化に対する保護を提供することができる。金属粉末の酸化は、ＡＭプロセスにおいて重大な問題である。実際に、形成された厚い酸化物層は、いくつかの場合には正しい焼結または溶融を阻害する可能性がある。例えば、アルミニウム合金は水分に非常に敏感であることが周知であり、空気に曝露されるとすぐにアルミナ不動態層が形成される。アルミナシェルは高い融点を有し、レーザビームに曝露されると境界での粒成長および拡散を妨げる。そのような粉末の加工は、亀裂、空隙および欠陥の存在を伴う脆弱なまたは多相の部品をもたらす。一次粒子１上の二次粒子２の分布は、空気中の水分に対するバリアとして作用し、酸化物層の形成を回避する。一次粒子と同様またはそれより低い融点を有する二次粒子２は、境界での粒成長および拡散を可能にし、そのため、そのような粉末の容易な取り扱いおよび加工性を促進する。

第３に、一次粒子１に付着した二次粒子２は、焼結部品の最終構造を改善／強化する焼結助剤および核剤として作用し得る。ＡＭによって部品を加工するために使用される急な温度勾配は、高い加熱および冷却速度をもたらす。いくつかの金属粉末は、この高い冷却速度に耐えられず、固化ステップ中に微細構造に亀裂が現れる。この固化力学は極めて異方性であり、脆弱部品を形成する亀裂および空隙の存在をもたらす不均一な成長を生じる。本発明では、二次粒子２は焼結助剤および核剤として作用し、溶融した材料の等方性固化をもたらす。二次粒子２は、微細構造における亀裂、空隙および欠陥の形成を防止する。さらに、二次粒子２を一次粒子１に結合させることにより、到達しにくい場合がある材料全体に焼結助剤が均一に分布することが保証される。

最後に、二次粒子２は焼結助剤として作用し、粉末の焼結温度を低下させることができる。金属粉末を焼結するためにＡＭプロセスで使用される高温は、共晶または包晶分解および多相構造の形成をもたらし得る。焼結助剤は、材料の焼結温度を低下させるだけでなく、部品構造を強化するためにも使用される。二次粒子２は、一次粒子１の焼結温度を低下させ、分解および多相構造を回避する。結論として、二次粒子２は、製造された部品の合金バルク組成が出発材料と同じであることを保証する。

本発明の第２の態様によれば、本非熱プラズマプロセスは、金属または金属合金一次粒子を提供するステップと；金属、金属合金、セラミックまたはポリマー二次粒子を提供するステップと；プロセス全体にわたって粒子を誘導するためのキャリアガスストリームを提供するステップと；粒子が洗浄され、活性化され、互いに反応することを可能にする非熱プラズマグロー放電を提供するステップと；プラズマ放電の後に配置された、官能化粉末を受け入れるための少なくとも２つの容器である、前記コレクタを提供するステップとを含む。

以下のセクションでは、当業者の理解を容易にするために、技術用語を導入して詳述する。以下の概念の説明は、文書全体について説明されている。

「非熱プラズマグロー放電」は、強い電界をガスに印加することによって生成されるイオン化ガスである前記プラズマを表す。この電界は、無線周波数、マイクロ波または直流を使用して生成され得る。この電界を生成するために、２つの電極間に高電圧が印加される。両方の電極間のギャップにはガスが供給され、ガスは電界下でイオン化されてプラズマを生成し、これが前記プラズマ放電である。電圧は、非熱プラズマ放電（８０℃未満）を維持するために、電気アークの形成よりも低い範囲で選択される。このプラズマは、自由電子、イオン、ラジカル、励起種および紫外線等の高エネルギー種で構成される。プラズマ放電中に存在する反応種は、材料表面をエッチングまたは活性化するためだけでなく、化学反応を開始するためにも使用され得る。粒子に適用される非熱プラズマグロー放電のいくつかの一般的な用途は、例えば、プラズマエッチングによる層および汚染物質の除去、さらなる処理を考慮した表面活性化、均一な重合および成長による液体モノマーからの粒子形成、または表面に化合物を付着させることによる粒子の官能化である。

「アフターグロー領域」は、非熱プラズマグロー放電の下流のゾーンを表す。この特定の領域は、自由電子、イオン、ラジカル、励起種および紫外線等の反応種で構成される。これらの種は、非熱プラズマグロー放電からこの特定の領域にガスストリームによって拡散する、またはもたらされる。プラズマ放電中に存在する反応種は、材料表面をエッチングまたは活性化するためだけでなく、化学反応を開始するためにも使用され得る。アフターグロー領域の最も一般的な用途は、非熱プラズマグロー放電とほぼ同じである。しかしながら、この領域では反応種の量およびそれらのエネルギーがより低く、このゾーンは反応性がより低いと考えることができる。同時に、この領域に強い電界が存在しないことにより、いくつかの導電性粒子等の電界に敏感な粒子の処理が容易になる。実際に、高電界は、寄生凝集または導電性粒子の堆積をもたらし得る。

「キャリアガスストリーム」は、粒子をそれらの容器から異なるプラズマ領域を通してコレクタに向けて誘導するために使用されるガスストリームを表す。粒子は、インジェクタによってガスストリームと混合され、異なるプラズマ領域に向けて供給される。キャリアガスストリームは、電極間のギャップを通過する。このガスストリームは、プラズマ放電を生成するためのガスとしても機能する。最後に、処理された粒子は、コレクタの１つに推進される。

実施形態２０（図２）では、複数の一次粒子１が複数の二次粒子２と混合される。粒子の混合物は、異なる比率の一次粒子および二次粒子で構成されてもよい。粒子比率は、０．５％の二次粒子および９９．５％の一次粒子から９９％の二次粒子および１％の一次粒子までから選択され得る。

まず、粒子混合物２１は、インジェクタによってキャリアガスストリームと混合される前に容器に注入される。ガスキャリアストリームは、０．１ｎｇ／ｃｍ^３～２ｇ／ｃｍ^３の粒子を含有し得る。ある特定の実施形態において、有機リンカー３は、必要に応じて同じキャリアガスストリーム中に注入されてもよい。このキャリアガスストリームは、非熱プラズマグロー放電２２に粒子混合物を誘導する。プラズマ放電では、プラズマ反応種が一次粒子および二次粒子と相互作用する。両粒子ファミリーの表面はプラズマによって清浄化および活性化されて反応性となり、そのような相互作用によって複数の二次粒子が一次粒子に結合する。次いで、キャリアガスストリームはアフターグロー領域２３に向けて粒子を伝播し、そこでは結合反応がまだ生じ得る。最後に、複数の二次粒子２でコーティングされた一次粒子１で構成される官能化粉末１０は、固有のキャリアガスによってコレクタ２４の１つに誘導される。

別の実施形態３０（図３）では、複数の一次粒子は、インジェクタによって第１のキャリアガスストリームと混合される前に第１の容器３１に注入される。第１のガスキャリアストリームは、０．１ｎｇ／ｃｍ^３～２ｇ／ｃｍ^３の粒子を含有し得る。ある特定の実施形態において、有機リンカー３は、必要に応じて同じキャリアガスストリーム中に注入されてもよい。複数の二次粒子は、別のインジェクタによって第２のキャリアガスストリームと混合される前に第２の容器３２に注入される。第２のガスキャリアストリームは、０．１ｎｇ／ｃｍ^３～２ｇ／ｃｍ^３の粒子を含有し得る。キャリアガスストリームは、非熱プラズマグロー放電３３に向けて一次粒子および二次粒子を誘導する。キャリアガスストリーム混合物は、１％の一次キャリアガスストリームおよび９９％の二次キャリアガスから、９９．９％の一次キャリアガスストリームおよび０．１％の二次キャリアガスまでから構成されてもよい。プラズマ放電では、プラズマ反応種が一次粒子および二次粒子と相互作用する。両粒子ファミリーの表面はプラズマによって清浄化および活性化されて反応性となり、そのような相互作用によって複数の二次粒子が一次粒子に結合する。次いで、キャリアガスストリームはアフターグロー領域３４に向けて粒子混合物を伝播し、そこでは結合反応がまだ生じ得る。最後に、複数の二次粒子２でコーティングされた一次粒子１で構成される粉末１０は、固有のキャリアガスによってコレクタ３５の１つに誘導される。

別の実施形態４０（図４）では、複数の一次粒子は、インジェクタによって第１のキャリアガスストリームと混合される前に第１の容器４１に注入される。第１のガスキャリアストリームは、０．１ｎｇ／ｃｍ^３～２ｇ／ｃｍ^３の粒子を含有し得る。ある特定の実施形態において、有機リンカー３は、必要に応じて同じキャリアガスストリーム中に注入されてもよい。この第１のキャリアガスストリームは、非熱プラズマグロー放電４３に一次粒子を誘導する。非熱プラズマグロー放電では、プラズマ反応種が一次粒子と相互作用する。それらの表面は、プラズマによって洗浄および活性化され、反応性になる。次いで、活性化された一次粒子は、キャリアガスストリームによってアフターグロー領域４４に向けて誘導される。同時に、複数の二次粒子は、別のインジェクタによって第２のキャリアガスストリームと混合される前に第２の容器に注入される。ガスの第２のキャリアストリームは、０．１ｎｇ／ｃｍ^３～２ｇ／ｃｍ^３の粒子を含有し得る。この第２のキャリアガスストリームは、アフターグロー領域４４に向けて二次粒子を誘導する。キャリアガスストリーム混合物は、１％の一次キャリアガスストリームおよび９９％の二次キャリアガスから、９９．９％の一次キャリアガスストリームおよび０．１％の二次キャリアガスまでから構成されてもよい。アフターグロー領域では、二次粒子は、非熱プラズマグロー放電から拡散するプラズマ反応種および活性化された一次粒子と相互作用する。この相互作用により、複数の二次粒子が一次粒子に結合する。最後に、複数の二次粒子２でコーティングされた一次粒子１で構成される粉末１０が、固有のキャリアガスによってコレクタの１つに誘導される。

実施形態５０（図５）では、複数の一次粒子１が複数の二次粒子２と混合される。粒子の混合物は、異なる比率の一次粒子および二次粒子で構成されてもよい。粒子比率は、０．５％の二次粒子および９９．５％の一次粒子から９９％の二次粒子および１％の一次粒子までから選択され得る。

まず、粒子混合物は、インジェクタによってキャリアガスストリームと混合される前に容器５１に注入される。ガスキャリアストリームは、０．１ｎｇ／ｃｍ^３～２ｇ／ｃｍ^３の粒子を含有し得る。ある特定の実施形態において、有機リンカー３は、必要に応じて同じキャリアガスストリーム中に注入されてもよい。このキャリアガスストリームは、アフターグロー領域５３に向けて粒子混合物を誘導する。アフターグロー領域では、非熱プラズマグロー放電５２から拡散したプラズマ反応種が一次粒子及び二次粒子と相互作用する。両粒子ファミリーの表面はプラズマによって清浄化および活性化されて反応性となり、この相互作用によって複数の二次粒子が一次粒子に結合する。最後に、複数の二次粒子２でコーティングされた一次粒子１で構成される粉末１０は、固有のキャリアガスによってコレクタ５４の１つに誘導される。

別の実施形態６０（図６）では、複数の一次粒子は、インジェクタによって第１のキャリアガスストリームと混合される前に第１の容器６１に注入される。第１のガスキャリアストリームは、０．１ｎｇ／ｃｍ^３～２ｇ／ｃｍ^３の粒子を含有し得る。ある特定の実施形態において、有機リンカー３は、必要に応じて同じキャリアガスストリーム中に注入されてもよい。複数の二次粒子は、別のインジェクタによって第２のキャリアガスストリームと混合される前に第２の容器６２に注入される。第２のガスキャリアストリームは、０．１ｎｇ／ｃｍ^３～２ｇ／ｃｍ^３の粒子を含有し得る。キャリアガスストリームは、アフターグロー領域６４に向けて一次粒子及び二次粒子を誘導する。キャリアガスストリーム混合物は、１％の一次キャリアガスストリームおよび９９％の二次キャリアガスから、９９．９％の一次キャリアガスストリームおよび０．１％の二次キャリアガスまでから構成されてもよい。アフターグロー領域では、非熱プラズマグロー放電６３から拡散したプラズマ反応種が一次粒子及び二次粒子と相互作用する。両粒子ファミリーの表面はプラズマによって清浄化および活性化されて反応性となり、この相互作用によって複数の二次粒子が一次粒子に結合する。最後に、複数の二次粒子２でコーティングされた一次粒子１で構成される粉末１０は、固有のキャリアガスによってコレクタ６５の１つに誘導される。

本発明は、流入ガス流に印加されるＲＦ、マイクロ波、ＤＣ等の電界による非熱プラズマグロー放電の生成を含む。

いくつかの実施形態において、電極間に注入されるガスストリームは、ヘリウム、窒素、アルゴン、水素、二酸化炭素、一酸化炭素、一酸化窒素、亜酸化窒素、二酸化窒素、クリプトン、ネオン、キセノン、またはそれらの組み合わせで構成され得る。ガス流は、約０．１～５０００標準リットル／分の間で固定されてもよい。非熱プラズマグロー放電が生成される反応器内の圧力は、約０．０１～約３０気圧の間で選択され得る。好ましい実施形態において、反応器は大気圧で動作している。

本発明は、ＡＭ加工性を高めるためにより小さい二次粒子に結合した一次粒子を製造するための非熱プラズマグロー放電プロセスを記載している。本発明は、このＡＭ分野における最新技術と比較していくつかの利点を有する。

第１に、本プロセスは、溶媒および有害な化学物質の使用を回避する。実際に、この非熱プラズマグロー放電プロセスは、ガス、粒子、およびいくつかの実施形態では、非毒性有機リンカーでのみ動作する。

第２に、このプロセスは、湿式化学ならびに乾燥および／または精製ステップで構成される多段階製造を回避する。実際に、官能化粉末は、プラズマ反応器内に粒子を注入し、このプラズマ反応器の出口で粒子を収集することによって製造される。さらに、プラズマ放電のエッチング能力により、粒子表面上に存在する汚染物質および酸化物層が除去され得る。粒子は、同じプロセスで洗浄され、脱不動態化され、一緒に結合されて、プロセス時間における重要な利得をもたらす。

最後に、本プロセスは、この技術をスケールアップし、金属粉末の工業的需要を満たすことを可能にする連続モードで動作することができる。実際に、いくつかのコレクタがプラズマ反応器の出口に実装される。コレクタのうちの１つは、他のものが空にされ洗浄されるときに官能化粉末を受け入れることができる。使用されるコレクタが一杯になると、官能化粉末が充填されたガスストリームは、粒子を連続的に受け入れるために別のコレクタに向けられてもよい。

本発明の第３の態様によれば、本発明は、溶融または焼結ＡＭプロセスによる上述の官能化粉末の加工を含む。ＡＭ加工はこの処理によって改善され、そこから高品質の部品が製造される。これらの部品は、機械的強度、ならびに亀裂、ボイドおよび欠陥のない微細構造等の向上した特性を有する。

上述の粉末から高品質部品を形成するために、選択的レーザ焼結（ＳＬＳ）、選択的レーザ溶融（ＳＬＭ）、電子ビーム溶融（ＥＢＭ）または指向性エネルギー堆積（ＤＥＤ）等のＡＭプロセスを使用することができる。好ましい実施形態において、焼結プロセスは、焼結がより穏やかで合金分解が起こらないため、金属合金の溶融プロセスよりも主に選択される。

一実施形態において、官能化粉末のＡＭプロセスは、
第１に、レーザまたは電子ビーム等の高エネルギービームへの曝露によって提供される一定量の官能化粉末の焼結または溶融にある。この高エネルギービームは、粉末の全体または一部を所望のパターンで溶融する。

第２に、溶融した材料が固化し、所望のパターンの第１の固体層が形成される。

第３に、新たな量の官能化粉末が提供され、第１および第２のステップが標的部品が達成されるまで繰り返される。

官能化粉末は、材料が堆積されなければならないスポット内にノズルを通して粉末を連続的に吹き込むことによって、または粉末床を充填し、固体層が形成された後に新しい粉末層を連続的に実行することによって提供され得る。

そのような官能化粉末のＡＭ加工は、良好な機械的耐性ならびに亀裂、空隙および欠陥のない部品をもたらす。二次粒子は、亀裂、空隙および欠陥の形成を回避する焼結助剤および核剤として作用している。実際に、二次粒子は固化の等方性を高める。一次粒子表面に酸化物層および汚染物質がないことも、高品質部品の加工において重要な役割を果たす。

さらに、金属、金属合金、セラミックまたはポリマーから構成されるより小さい二次粒子でコーティングされた金属または金属合金から構成される一次粒子で構成される官能化粉末の使用は、２つの様式でＡＭプロセスをより効率的にすることを可能にする。

第１に、一次粒子の表面上に存在する二次粒子は、粉末の反射率を低下させ得る。この下落した反射率は、ビームエネルギーを減少させることを可能にする。

第２に、二次粒子によって形成された酸化に対する保護層は、プロセス前の材料のより容易な取り扱いを可能にする。特に粉末床プロセスの場合、床は不活性雰囲気中に設置する必要がある。

結論として、本発明は３つの主要な態様で構成される。第１に、この方法によって製造された粉末の特性およびＡＭプロセスに対するそれらの利点が記載されている。第２に、非熱プラズマグロー放電プロセス、その変形形態、およびこの技術の利益が示さている。最後に、そのような処理粉末のＡＭプロセスおよび効率の増加が説明されている。

本発明をその特定の実施形態と併せて説明してきたが、多くの代替形態、修正形態および変形形態が当業者には明らかであることは明確である。したがって、添付の特許請求の範囲に含まれるすべてのそのような代替形態、修正形態、および変形形態を包含することが意図されている。

Claims

複数の粒子で構成される金属または金属合金官能化粉末を製造するための非熱プラズマプロセスを提供する方法であって、
一次粒子が複数のより小さい二次粒子に付着し、前記二次粒子が付加製造用途のために前記一次粒子の表面上に分布し、前記非熱プラズマプロセスが、
金属または金属合金一次粒子を提供するステップと、
金属、金属合金、セラミックまたはポリマー二次粒子を提供するステップと、
キャリアガスストリームを提供して、前記プロセス全体を通して前記粒子を誘導するステップと、
非熱プラズマグロー放電、およびこの放電の下流の領域を提供するステップであって、前記アフターグロー領域は、粒子を洗浄し、活性化し、互いに反応させるステップと、
前記プラズマ放電の後に配置された少なくとも２つのコレクタであって、前記官能化粉末を受け入れるためのコレクタを提供するステップと
を含む方法。
複数の一次粒子が複数の二次粒子と混合され、前記粒子混合物がガスストリーム中に注入され、このキャリアガスストリームが、前記反応が生じる前記非熱プラズマグロー放電に向けて前記粒子を誘導し、次いで、複数の二次粒子でコーティングされた一次粒子で構成される前記官能化粉末が収集される、請求項１に記載の方法。
複数の一次粒子がガスストリーム中に注入され、前記複数の二次粒子が別のガスストリーム中に注入され、これらのキャリアガスストリームが、前記反応が生じる前記非熱プラズマグロー放電に向けて一次粒子と二次粒子の両方を誘導し、次いで、複数の二次粒子でコーティングされた一次粒子で構成される前記官能化粉末が収集される、請求項１に記載の方法。
複数の一次粒子がガスストリーム中に注入され、このキャリアガスストリームが、洗浄および活性化するために前記非熱プラズマグロー放電に向けて前記一次粒子を誘導し、前記複数の二次粒子が別のガスストリーム中に注入され、この第２のキャリアガスストリームが、前記非熱プラズマグロー放電の下流の領域に向けて前記二次粒子を誘導し、前記アフターグロー領域で反応が生じ、次いで、複数の二次粒子でコーティングされた一次粒子で構成される前記官能化粉末が収集される、請求項１に記載の方法。
複数の一次粒子が複数の二次粒子と混合され、前記粒子混合物がガスストリーム中に注入され、このキャリアガスストリームが、前記反応が生じる前記アフターグロー領域に向けて前記粒子を誘導し、次いで、複数の二次粒子でコーティングされた一次粒子で構成される前記官能化粉末が収集される、請求項１に記載の方法。
複数の一次粒子がガスストリーム中に注入され、このキャリアガスストリームが、アフターグロー領域に向けて前記一次粒子を誘導し、前記複数の二次粒子が別のガスストリーム中に注入され、この第２のキャリアガスストリームが、前記反応が生じる前記アフターグロー領域に向けて前記二次粒子を誘導し、次いで、複数の二次粒子でコーティングされた一次粒子で構成される前記官能化粉末が収集される、請求項１に記載の方法。
前記一次粒子が前記金属または金属合金から構成される、請求項１に記載の方法。
前記一次粒子が、１０００、２０００、３０００、４０００、５０００、６０００、７０００、８０００、９０００系のアルミニウム合金である、請求項１に記載の方法。
前記一次粒子が０．０１μｍ～１０００μｍの平均直径を有する、請求項１に記載の方法。
前記二次粒子が、金属、金属合金、セラミックまたはポリマーで構成される、請求項１に記載の方法。
前記二次粒子が０．００２μｍ～９００μｍの平均直径を有し、前記二次粒子が常に前記一次粒子よりも小さい、請求項１に記載の方法。
有機リンカーが、一次粒子への二次粒子の付着を増強するために使用される、請求項１に記載の方法。
高い反射率、酸化に対する感度、および金属ＡＭで見られる構造内の亀裂、空隙または欠陥の存在等の、その使用を制限する課題に直面している、請求項１に記載の方法。
流入ガス流に印加されるＲＦ、マイクロ波、ＤＣ等の電界による非熱プラズマグロー放電の生成を含む、請求項１に記載の方法。
前記電界が、２つの電極間に電圧を印加することによって生成され、これらの電極間に印加される電圧は約１０Ｖ～１００ｋＶの間で変化し、交流が使用される場合、前記非熱プラズマグロー放電は、約１Ｈｚ～約９００ＭＨｚの周波数の電界によって生成される、請求項１４に記載の方法。
非熱プラズマグロー放電を生成する前記電界を生成するために、約１０Ｗから約１００００Ｗまで変動する電力が印加される、請求項１４に記載の方法。
前記流入ガス流が、ヘリウム、窒素、アルゴン、水素、二酸化炭素、一酸化炭素、一酸化窒素、亜酸化窒素、二酸化窒素、クリプトン、ネオン、キセノン、またはそれらの組み合わせで構成される、請求項１４に記載の方法。
前記流入ガス流が、約０．１～５０００標準リットル／分の間で固定される、請求項１４に記載の方法。
前記非熱プラズマグロー放電が生成される前記プロセスの反応器内の圧力が、約０．０１～約３０気圧の間で選択される、請求項１に記載の方法。
前記官能化粉末が、溶融または焼結ＡＭプロセスによって加工され、前記方法が、
第１のステップにおいて、レーザまたは電子ビーム等の高エネルギービームへの曝露によって提供される一定量の金属粉末の焼結または溶融であって、この高エネルギービームは所望のパターンで粉末の全体または一部を溶融する、焼結または溶融と、
第２のステップにおいて、溶融した材料が固化して、所望のパターンの第１の固体層が形成されることと、
第３のステップにおいて、新たな量の金属粉末が提供され、前記第１および第２のステップが目標部品が達成されるまで繰り返されることと
からなる、請求項１に記載の方法。
前記官能化粉末が、前記材料が堆積されなければならないスポット内にノズルを通して粉末を連続的に吹き込むことによって、または粉末床を充填し、固体層が形成された後に新しい粉末層を連続的に実行することによって提供される、請求項２０に記載の方法。
良好な機械的抵抗、ならびに亀裂、ボイドおよび欠陥のない部品をもたらし、前記二次粒子が焼結助剤および核剤として作用して亀裂、ボイドおよび欠陥の形成を回避し、前記二次粒子が固化の等方性を高め、前記一次粒子表面における酸化物および汚染物質の欠如はまた、高品質部品の加工を高める、請求項２０に記載の方法。