JPH01219110A - 金属粉末の製造方法 - Google Patents
金属粉末の製造方法Info
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- JPH01219110A JPH01219110A JP4543888A JP4543888A JPH01219110A JP H01219110 A JPH01219110 A JP H01219110A JP 4543888 A JP4543888 A JP 4543888A JP 4543888 A JP4543888 A JP 4543888A JP H01219110 A JPH01219110 A JP H01219110A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
この発明は垂直に流下する高温の溶融金属流に高流速の
流体ジェットを衝突させて粉砕・冷却することによって
微粉末を得る方法に係り、流体ジェットおよび溶融金属
の吹き上げを防止し、かつ安定した微粉化効果を得る方
法に関する。
流体ジェットを衝突させて粉砕・冷却することによって
微粉末を得る方法に係り、流体ジェットおよび溶融金属
の吹き上げを防止し、かつ安定した微粉化効果を得る方
法に関する。
金属粉末の製造方法としては、周知のとおり溶融金属に
ガス、油あるいは水のジェットを吹付けて粉化させるア
トマイズ法が生産性がよく、適用範囲が広いこと等から
多用されている。 特に最近では、射出成形、溶射等の用途から球形の微粉
末の需要が多く、この球形の微粉末の製造にはガス７ト
マイズ法が適用されている。 このガスアトマイズ法の噴霧装置としては、円環型、ペ
ンシル型、■型等が使用されているが、特にペンシル型
は噴射ジェットの調整がノズルチップの取替のみで可能
であること、噴射の経時的安定性が高いこと等の利点を
有する。 近年、粉末の利用分野では粒子径をざらに微細化するこ
゛とが要求されているが、粉末の微細化をはかるために
噴霧媒の噴射速度や噴射角度を増大すると、ガスジェッ
トの焦点すなわち溶融金属流とガスジェットとの交差点
付近から噴射ガスの一部が吹き上げられる現象が発生し
、溶融金属滴がガス流れによってはね上げられてノズル
おるいはノズル室等に付着堆積し、操業を停止せざるを
得ない状況となる。 これを回避するため、噴霧装置の複数のノズルチップの
噴射角度を変化させて溶融金属流とガスジェットの交差
点を分散させる方法（特開昭６１−９１３０３公報、特
公昭６２−２４４８１公報等）、あるいは溶融金属流の
周囲で噴射ガスを旋回させる方法（特開昭６２−４７４
１２号公報）等が提案されている。 ［発明が解決しようとする課題］ しかし、従来の前記の方法には次のような欠点があった
。 噴射角度の異なるノズルチップを配置して溶融金属流と
ガスジェットの交差点を分散させる方法では、溶融金属
流とガスジェットの衝突角度が異なることによって、生
成粒子径に大きな差が生ずる結果、粒度分布に大きなバ
ラツキが生じ、目標粒度の粉末収率が低い。 また、旋回ジェットを用いる方法ではガスジェットの溶
融金属流に対する衝突力が弱くなり、溶融金属を粉化さ
せる能力が低下し微粉の収率が低い。 この発明は従来の技術のこのような問題点に鑑みなされ
たものであり、目標粒度の微粉末を高収率で安定して１
ｍし得る方法を提案しようとするものである。 ［課題を解決するための手段］ この発明は溶融金属流の周囲から複数のガスジェットを
噴射して微粉化する場合、ガスジェットと溶融金属流と
の交差点を一点に集中させず分散させればガスの吹き上
げに伴うブロッキングを回避できるが、溶融金属流とガ
スジェットの衝突角度が異なると前記したとおり粒度分
布に大きなバラツキが生じるため、この問題を解決する
手段として、衝突角度を一定として流体ジェット噴射ノ
ズルの配置を改善するとともに、溶融金属流と流体ジェ
ットの交差点の分布範囲を適正化したものである。 すなわち、この発明は垂直に流下する溶融金属流の周囲
に２本一対の流体ジェット噴射ノズルを溶融金属流の中
心軸から同一距離を隔てて同一水平面に対向して配置す
るとともに、各２本一対の流体ジェット噴射ノズルを溶
融金属流と流体ジェットの交差角度一定で、流体ジェッ
ト噴射孔と溶融金属流との水平距離を変化させて設ける
ことにより、溶融金属流と流体ジェットの交差点を溶融
金属流の流下方向に沿って溶融金属流の直径の２〜５倍
の範囲で分布させることを特徴とするものである。
ガス、油あるいは水のジェットを吹付けて粉化させるア
トマイズ法が生産性がよく、適用範囲が広いこと等から
多用されている。 特に最近では、射出成形、溶射等の用途から球形の微粉
末の需要が多く、この球形の微粉末の製造にはガス７ト
マイズ法が適用されている。 このガスアトマイズ法の噴霧装置としては、円環型、ペ
ンシル型、■型等が使用されているが、特にペンシル型
は噴射ジェットの調整がノズルチップの取替のみで可能
であること、噴射の経時的安定性が高いこと等の利点を
有する。 近年、粉末の利用分野では粒子径をざらに微細化するこ
゛とが要求されているが、粉末の微細化をはかるために
噴霧媒の噴射速度や噴射角度を増大すると、ガスジェッ
トの焦点すなわち溶融金属流とガスジェットとの交差点
付近から噴射ガスの一部が吹き上げられる現象が発生し
、溶融金属滴がガス流れによってはね上げられてノズル
おるいはノズル室等に付着堆積し、操業を停止せざるを
得ない状況となる。 これを回避するため、噴霧装置の複数のノズルチップの
噴射角度を変化させて溶融金属流とガスジェットの交差
点を分散させる方法（特開昭６１−９１３０３公報、特
公昭６２−２４４８１公報等）、あるいは溶融金属流の
周囲で噴射ガスを旋回させる方法（特開昭６２−４７４
１２号公報）等が提案されている。 ［発明が解決しようとする課題］ しかし、従来の前記の方法には次のような欠点があった
。 噴射角度の異なるノズルチップを配置して溶融金属流と
ガスジェットの交差点を分散させる方法では、溶融金属
流とガスジェットの衝突角度が異なることによって、生
成粒子径に大きな差が生ずる結果、粒度分布に大きなバ
ラツキが生じ、目標粒度の粉末収率が低い。 また、旋回ジェットを用いる方法ではガスジェットの溶
融金属流に対する衝突力が弱くなり、溶融金属を粉化さ
せる能力が低下し微粉の収率が低い。 この発明は従来の技術のこのような問題点に鑑みなされ
たものであり、目標粒度の微粉末を高収率で安定して１
ｍし得る方法を提案しようとするものである。 ［課題を解決するための手段］ この発明は溶融金属流の周囲から複数のガスジェットを
噴射して微粉化する場合、ガスジェットと溶融金属流と
の交差点を一点に集中させず分散させればガスの吹き上
げに伴うブロッキングを回避できるが、溶融金属流とガ
スジェットの衝突角度が異なると前記したとおり粒度分
布に大きなバラツキが生じるため、この問題を解決する
手段として、衝突角度を一定として流体ジェット噴射ノ
ズルの配置を改善するとともに、溶融金属流と流体ジェ
ットの交差点の分布範囲を適正化したものである。 すなわち、この発明は垂直に流下する溶融金属流の周囲
に２本一対の流体ジェット噴射ノズルを溶融金属流の中
心軸から同一距離を隔てて同一水平面に対向して配置す
るとともに、各２本一対の流体ジェット噴射ノズルを溶
融金属流と流体ジェットの交差角度一定で、流体ジェッ
ト噴射孔と溶融金属流との水平距離を変化させて設ける
ことにより、溶融金属流と流体ジェットの交差点を溶融
金属流の流下方向に沿って溶融金属流の直径の２〜５倍
の範囲で分布させることを特徴とするものである。
溶融金属流の周囲に溶融金属流の中心軸から同一距離を
隔てて同一水平面上に２個一対の流体ジェットを対向さ
せて配置させるのは、以下に示す理由による。 第３図（Ａ＞に示すごとく、同一水平面上における溶融
金属流（１）の中心軸との距離が同一であると、垂直に
流下する溶融金属流（１）と、噴射ノズル（２）から噴
出する流体ジェット（３）の交差点付近で溶融金属の粉
化が完了し、かつ生成した溶融滴が溶融金属流の鉛直下
方に落下する。したがって、粒−子径の均一な粉末が得
られ、また粉末回収タンク壁への衝突による異径粉も生
成しない。 しかし、同図（Ｂ）（Ｃ）に示すように、噴射角度が同
一であっても２個一対の噴射ノズル（２）の配置が溶融
金属流に関して非対象であると、生成粒子の粒径が相対
的に大きくなり、かつ回収タンクへの衝突による異形粉
が生成混入して品質を劣化させることになる。 このため、噴射ノズルは溶融金属流の中心を円の中心と
する同心円上に対向させて配置する必要がある。 また、噴射ノズルから噴出するガスジェットの噴射角度
を一定にするのは、噴射角度（溶融金属流とガスジェッ
トの衝突角度）と生成粒子径の関係を考慮したことによ
る。 すなわち、アトマイズ法による粉末の製造においては、
溶融金属流と噴霧媒の衝突角度が生成粒子径に大きな影
響をおよぼす。第４図は第５図に示すようなＶ型噴射を
第１表に示す噴霧条件で行なった場合の生成粒子径と噴
射角度の関係を示す。 第４図より、噴射角度を小さくすると衝突角度が小さく
なり衝突力が弱められることと、ガスの噴射孔と交差点
との距離が長くなって交差点でのガス流速が低下して粉
化しにくいことの相乗影響により粒子径が大きくなる。 したがって、ガスジェットの噴射角度は一定とする必要
がある。 第 １ 表 また、溶融金属流とガスジェットの交差点をある１点に
集中させずに鉛直方向に分布させるのは、既に明らかに
なっているように、ガスの吹き上げ現象を防止するため
である。これは、上方で焦点を結ぶガスジェットによる
鉛直下向きガス流れによって、その下方で焦点を結ぶガ
スジェットの一部が吹き上がるのを抑制する効果による
。 しかしながら、単に鉛直方向に分布させるだけでは、ガ
スの吹き上げ現象は防止できても生成粒子径の微細化お
よび粒度分布の均一化ははかれない。 そこで発明では溶融金属流とガスジェットの交差点の分
布範囲を溶融金属流の流下方向に沿って当該溶融金属流
の直径の２〜５倍の範囲と規定したのである。 すなわち、ガスジェットの吹き上げを防止するためには
交差点の分布範囲を溶融金属流の直径（Ｄ）の２倍以上
とする必要があり、また生成粒子径を小ざくし、かつ粒
度分布を均一化し目標粒度の粉末収率を上げるためには
交差点の分布範囲をＯの５倍以下とする必要がある。 第６図は生成粒子径と交差点の分布の長さの関係を実験
により求めたデータである。なお、衝突角度は１５度で
行なった。第７図（Ａ）はアトマイズノズルの配置状況
を示す平面図であり、Ｂ−Ｂ。 Ｂ’ −８’ 、Ｂ”−Ｂ″断面重ねて描いた図を第７
図（Ｂ）に示す。第７図（Ｂ）中のしは交差点分布範囲
である。 このデータより、Ｌ／Ｄが２〜５の範囲で粉末の平均粒
子径が最も小さく、Ｌ／Ｄが５以上になると平均粒子径
が大きくなることがわかる。 次に、この発明方法を実施するためのアトマイズノズル
としては、第１図（Ａ＞（Ｂ）にその−例を示すごとく
、円環型のノズル室（５）の底面に２本一対のガスジェ
ット噴射ノズル（２）を溶融金属流（１）の中心軸から
同一距離を隔ててそれぞれ相対向して配置するとともに
、その複数組の２本一対の噴射ノズル（２）はすべて溶
融金属流（１）と流体ジェット（３）との衝突角度を一
定として、溶融金属流と流体ジェットの交差する点が溶
融金属流の直径りの２゛〜５倍の範囲に分布するように
取付ける。 また、第２図に示すように、菱形に形成したノズル室（
１５）に２個一対の噴射孔（１２）をそれぞれ相対向し
て設けた構造の７トマイズノズルを用いる等、この発明
の条件を満しておればノズル室の形状に制限はない。 （実 施 例］ 第１図に示す噴射ノズルを使用し、Ｃｕ−２０％Ｎ。 溶湯から第２表に示す噴霧条件で粉末を製造した結果を
、噴射角度を変化させて交差点を分散させる方法（従来
法１）と、噴射ガスを旋回させる方法（従来法２）と比
較して第２表に併せて示す。 第２表より、本発明法は平均粒子径並びに粒度分布のい
ずれも従来法に比し優れていることがわかる。 以下余白 第 ２ 表 ＊累積篩上１０％径と６０％径の比 （小ざいほど均一径に近い） ［発明の効果］ 以上説明したごとく、この発明方法によれば、流体ジェ
ットの吹き上げに伴うブロッキングを回避できるだけで
なく、粒子の微細化並びに粒度分布の均一化がはかられ
、目標粒度の球形微粉末を安定して高収率で製造するこ
とができ、そのもたらす効果は甚大である。
隔てて同一水平面上に２個一対の流体ジェットを対向さ
せて配置させるのは、以下に示す理由による。 第３図（Ａ＞に示すごとく、同一水平面上における溶融
金属流（１）の中心軸との距離が同一であると、垂直に
流下する溶融金属流（１）と、噴射ノズル（２）から噴
出する流体ジェット（３）の交差点付近で溶融金属の粉
化が完了し、かつ生成した溶融滴が溶融金属流の鉛直下
方に落下する。したがって、粒−子径の均一な粉末が得
られ、また粉末回収タンク壁への衝突による異径粉も生
成しない。 しかし、同図（Ｂ）（Ｃ）に示すように、噴射角度が同
一であっても２個一対の噴射ノズル（２）の配置が溶融
金属流に関して非対象であると、生成粒子の粒径が相対
的に大きくなり、かつ回収タンクへの衝突による異形粉
が生成混入して品質を劣化させることになる。 このため、噴射ノズルは溶融金属流の中心を円の中心と
する同心円上に対向させて配置する必要がある。 また、噴射ノズルから噴出するガスジェットの噴射角度
を一定にするのは、噴射角度（溶融金属流とガスジェッ
トの衝突角度）と生成粒子径の関係を考慮したことによ
る。 すなわち、アトマイズ法による粉末の製造においては、
溶融金属流と噴霧媒の衝突角度が生成粒子径に大きな影
響をおよぼす。第４図は第５図に示すようなＶ型噴射を
第１表に示す噴霧条件で行なった場合の生成粒子径と噴
射角度の関係を示す。 第４図より、噴射角度を小さくすると衝突角度が小さく
なり衝突力が弱められることと、ガスの噴射孔と交差点
との距離が長くなって交差点でのガス流速が低下して粉
化しにくいことの相乗影響により粒子径が大きくなる。 したがって、ガスジェットの噴射角度は一定とする必要
がある。 第 １ 表 また、溶融金属流とガスジェットの交差点をある１点に
集中させずに鉛直方向に分布させるのは、既に明らかに
なっているように、ガスの吹き上げ現象を防止するため
である。これは、上方で焦点を結ぶガスジェットによる
鉛直下向きガス流れによって、その下方で焦点を結ぶガ
スジェットの一部が吹き上がるのを抑制する効果による
。 しかしながら、単に鉛直方向に分布させるだけでは、ガ
スの吹き上げ現象は防止できても生成粒子径の微細化お
よび粒度分布の均一化ははかれない。 そこで発明では溶融金属流とガスジェットの交差点の分
布範囲を溶融金属流の流下方向に沿って当該溶融金属流
の直径の２〜５倍の範囲と規定したのである。 すなわち、ガスジェットの吹き上げを防止するためには
交差点の分布範囲を溶融金属流の直径（Ｄ）の２倍以上
とする必要があり、また生成粒子径を小ざくし、かつ粒
度分布を均一化し目標粒度の粉末収率を上げるためには
交差点の分布範囲をＯの５倍以下とする必要がある。 第６図は生成粒子径と交差点の分布の長さの関係を実験
により求めたデータである。なお、衝突角度は１５度で
行なった。第７図（Ａ）はアトマイズノズルの配置状況
を示す平面図であり、Ｂ−Ｂ。 Ｂ’ −８’ 、Ｂ”−Ｂ″断面重ねて描いた図を第７
図（Ｂ）に示す。第７図（Ｂ）中のしは交差点分布範囲
である。 このデータより、Ｌ／Ｄが２〜５の範囲で粉末の平均粒
子径が最も小さく、Ｌ／Ｄが５以上になると平均粒子径
が大きくなることがわかる。 次に、この発明方法を実施するためのアトマイズノズル
としては、第１図（Ａ＞（Ｂ）にその−例を示すごとく
、円環型のノズル室（５）の底面に２本一対のガスジェ
ット噴射ノズル（２）を溶融金属流（１）の中心軸から
同一距離を隔ててそれぞれ相対向して配置するとともに
、その複数組の２本一対の噴射ノズル（２）はすべて溶
融金属流（１）と流体ジェット（３）との衝突角度を一
定として、溶融金属流と流体ジェットの交差する点が溶
融金属流の直径りの２゛〜５倍の範囲に分布するように
取付ける。 また、第２図に示すように、菱形に形成したノズル室（
１５）に２個一対の噴射孔（１２）をそれぞれ相対向し
て設けた構造の７トマイズノズルを用いる等、この発明
の条件を満しておればノズル室の形状に制限はない。 （実 施 例］ 第１図に示す噴射ノズルを使用し、Ｃｕ−２０％Ｎ。 溶湯から第２表に示す噴霧条件で粉末を製造した結果を
、噴射角度を変化させて交差点を分散させる方法（従来
法１）と、噴射ガスを旋回させる方法（従来法２）と比
較して第２表に併せて示す。 第２表より、本発明法は平均粒子径並びに粒度分布のい
ずれも従来法に比し優れていることがわかる。 以下余白 第 ２ 表 ＊累積篩上１０％径と６０％径の比 （小ざいほど均一径に近い） ［発明の効果］ 以上説明したごとく、この発明方法によれば、流体ジェ
ットの吹き上げに伴うブロッキングを回避できるだけで
なく、粒子の微細化並びに粒度分布の均一化がはかられ
、目標粒度の球形微粉末を安定して高収率で製造するこ
とができ、そのもたらす効果は甚大である。
第１図（Ａ＞はこの発明方法を実施するための７トマイ
ズノズルの一例を示す縦断面 図、同図（Ｂ）は同上ノズルの底面図 である。 第２図は同じくアトマイズノズルの変形例を示す斜視図
である。 第３図はアトマイズノズルの噴霧形態例を示す図で、図
（Ａ＞は溶融金属流の中心軸との距離を同一にした２本
一対の噴射ノズルによる噴霧形態、図（Ｂ）（Ｃ）は２
本一対の噴射ノズルの配置が溶融金属に関して非対称の
場合の噴霧形態をそれぞれ示す。 第４図は溶融金属流とガスジェットとの衝突角度と平均
粒子径の関係を示す図である。 第５図は■型噴霧を模式的に示す図である。 第６図はガスジェット交差点の分布と平均粒子径の関係
を示す図である。 第７図（Ａ＞はアトマイズノズルの配置状況を示す平面
図、同図（Ｂ）は図（Ａ＞のＢ−Ｂ線上、Ｂ’−８’線
上、Ｂ′ｌ Ｂ／／線上の断面を重ねて描いた図であ
る。 １・・・溶融金属流 ２・・・噴射ノズル３・
・・流体ジェット ５・・・ノズル室出願人
住友金屈工業株式会社 代理人 弁理士 押田良久、７ｊｉ、＠１１〜．＝：
＋ 第１図 （Ａ） （Ｂ） 第２図 第３図 （Ａ） （Ｂ） （Ｃ）第４
図 溶融金属とガスジェットとの衝突角度（ｄｅｇ ）Ｌ／
Ｄ
ズノズルの一例を示す縦断面 図、同図（Ｂ）は同上ノズルの底面図 である。 第２図は同じくアトマイズノズルの変形例を示す斜視図
である。 第３図はアトマイズノズルの噴霧形態例を示す図で、図
（Ａ＞は溶融金属流の中心軸との距離を同一にした２本
一対の噴射ノズルによる噴霧形態、図（Ｂ）（Ｃ）は２
本一対の噴射ノズルの配置が溶融金属に関して非対称の
場合の噴霧形態をそれぞれ示す。 第４図は溶融金属流とガスジェットとの衝突角度と平均
粒子径の関係を示す図である。 第５図は■型噴霧を模式的に示す図である。 第６図はガスジェット交差点の分布と平均粒子径の関係
を示す図である。 第７図（Ａ＞はアトマイズノズルの配置状況を示す平面
図、同図（Ｂ）は図（Ａ＞のＢ−Ｂ線上、Ｂ’−８’線
上、Ｂ′ｌ Ｂ／／線上の断面を重ねて描いた図であ
る。 １・・・溶融金属流 ２・・・噴射ノズル３・
・・流体ジェット ５・・・ノズル室出願人
住友金屈工業株式会社 代理人 弁理士 押田良久、７ｊｉ、＠１１〜．＝：
＋ 第１図 （Ａ） （Ｂ） 第２図 第３図 （Ａ） （Ｂ） （Ｃ）第４
図 溶融金属とガスジェットとの衝突角度（ｄｅｇ ）Ｌ／
Ｄ
Claims (1)
- １ 垂直に流下する溶融金属流の周囲から複数の流体ジ
ェットを溶融金属流の流下方向下方で交差・衝突するよ
う噴射して微粉末を製造する方法において、溶融金属流
の周囲に２本一対の流体ジェット噴射ノズルを溶融金属
流の中心軸から同一距離を隔てて同一水平面上に対向し
て配置し、かつ溶融金属流と流体ジェットの交差角度一
定で、流体ジェット噴射ノズルと溶融金属流との水平距
離を変化させて設けることにより、溶融金属流と流体ジ
ェットの交差する点を溶融金属流の流下方向に沿って溶
融金属流の直径の２〜５倍の範囲で分布させることを特
徴とする金属粉末の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4543888A JPH01219110A (ja) | 1988-02-27 | 1988-02-27 | 金属粉末の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4543888A JPH01219110A (ja) | 1988-02-27 | 1988-02-27 | 金属粉末の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01219110A true JPH01219110A (ja) | 1989-09-01 |
Family
ID=12719323
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4543888A Pending JPH01219110A (ja) | 1988-02-27 | 1988-02-27 | 金属粉末の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01219110A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7276637B1 (ja) * | 2021-12-21 | 2023-05-18 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 水アトマイズ金属粉末の製造方法および水アトマイズ金属粉末の製造装置 |
| WO2023119896A1 (ja) * | 2021-12-21 | 2023-06-29 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 水アトマイズ金属粉末の製造方法および水アトマイズ金属粉末の製造装置 |
-
1988
- 1988-02-27 JP JP4543888A patent/JPH01219110A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7276637B1 (ja) * | 2021-12-21 | 2023-05-18 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 水アトマイズ金属粉末の製造方法および水アトマイズ金属粉末の製造装置 |
| WO2023119896A1 (ja) * | 2021-12-21 | 2023-06-29 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 水アトマイズ金属粉末の製造方法および水アトマイズ金属粉末の製造装置 |
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