１．研究の目的と背景 ・■■■■用雰囲気制御チャンバーの作製レーザ加工中の雰囲気を制御する方法としては，密閉容器内にレーザ光透過窓を取り付け，レーザを照射する方法が知られているが，■■■においては，粉末材料をキャリアガスとともにレーザ照射部に供給する必要があるため，上記の方法は適用できない．本研究では，図１に示すように，アクリル製チャンバー内で加工ヘッドが可動できる半密閉容器を用いた．酸素濃度は，チャンバー内に導入するアルゴンと空気の流量により制御した．また，比較のため，同様の条件で通常の大気中雰囲気でも■■■実験を行った． ・ 実験条件基材は板厚■■■■■の■■■■■■を用いた．粉末は，超硬合金の造粒焼結粉ff■■■製，■■■■■■■■■■ ■■■■■■■～■■■■■を用いた．レーザは，最大出力 ■■■の半導体レーザff■■■■■■■■■■■■■■■ ■■■■■■■を使用し，ビームスポットは加工点で■■■■■×■■■■の正方形とした．粉末の供給は■■ガスをキャリアガスとして用い，粉末供給量は■■■■■■■■■■とした．キャリアガスの流量は■■■■■■とし，レーザ照射中はノズルからシールドガスとして■■を■■■■■■■■で供給した．ヘッドの移動速度は■■■■■■に固定し，種々のレーザパワーで肉盛実験を行った．半導体レーザ粉末供給機アルゴンガス圧縮空気キーワード：レーザメタルデポジション，超硬合金，炭化物超硬合金は，硬さと破壊靭性の両特性に優れることから，代表的な耐摩耗材料として，切削工具や金型などに広く利用されている．一方，超硬合金は■や■■など希少元素を多く含むため材料コストが高く，高硬度であるため成型後の二次加工においても大きな加工コストが必要である．安価で加工性の良い鉄系基材等の表面に超硬合金をコーティングすれば，超硬合金の使用量や加工コストを減らすことが可能になる．近年溶射技術の進歩■■により，緻密な超硬合金の皮膜を得ることができているが，溶射皮膜は基材との密着性が不十分である場合がある．レーザメタルデポジションff以下■■■■は，基材上に粉末を供給しながらレーザを照射することで，基材との密着性に優れた肉盛層が得られる手法である．また，肉盛層を■次元的に積層することで，ニアネットシェイプの造形も可能である．■■■は，耐食性や耐摩耗性の向上を目的として，■■系や■■系などの材料が使用されることが多いが，さらに耐摩耗性を向上させるため，炭化物等の硬質粒子を複合化した肉盛材料が使用される場合もある ■．一方，粉末冶金プロセスで得られる超硬合金のような数■以下の微細な炭化物が高い体積率で含有された肉盛層の形成については，いくつかの報告■■■■はあるものの，硬質粒子複合型材料の■■■についての報告に比べて少ない．これは，超硬合金粉末を■■■に適用すると，肉盛層に気孔や割れなどの欠陥が多数発生し，実用化が困難であるためと考えられる．気孔欠陥については，■■の分解もしくは液相中への溶出によって発生した■が■と結合し，■■ガスを発生させるためと言われている■■．■■は耐酸化性に乏しく，大気中では■■■℃付近から酸化による分解が開始することが知られている■■．一方，密着性の良好な肉盛層を得るためには，結合相である■■や基材の融点以上に加熱する必要があり，酸素が介在する状態では■■の分解が避けられないことが，超硬合金の■■■を困難にしている要因の一つと考えられる．通常，■■■においては酸化抑制のためにシールドガスを使用するが，周囲の大気を巻き込むことから完全に酸素を遮断することはできない．そこで，本研究では，■■■に適用可能な雰囲気制御用チャンバーを作製し，超硬合金のレーザ肉盛における処理雰囲気中の酸素濃度の影響について調べた■■．大阪産業技術研究所和泉センター加工成形研究部（ ■■■年度一般研究開発助成■■■ ■■■ ■■■■■）主任研究員山口拓人２．実験方法光ファイバ試験片図■■実験装置の模式図カメラゴムシート余剰ガス排気酸素濃度計− 247 −雰囲気制御を利用した■■■■■超硬合金のレーザメタルデポジション技術の開発
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