JPH02101103A - 溶湯噴霧方法および装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、機械部品の成形原料や塗料混合材に用いられ
る金属粉末の製造等のため回転円板上に溶湯を供給し遠
心力を作用させて該溶湯を噴霧する。いわゆる遠心噴霧
法およびその装置に関するものである。

［従来の技術〕 遠心噴霧法とは、平坦な面を持つ円板を垂直、ないしは
、垂直に近い回転軸の回りに高速で回転させ、高温にて
所望成分に調整した金属等の溶融物（以下、溶湯という
）を該円板の−Ｅ面に注〈ことにより１円板上の溶湯に
遠心力を生ぜしめてこれを噴霧するもので、遠心力を得
た溶湯は自ら細かく分裂・飛散し、気相中を飛散する間
に冷えて粉末となる。この技術は、例えは実公昭６２−
１２０９　、特公昭６２−２０２．特公昭６２−２０２
４５により知られている。

ここて、微粉末な高収率て得るには溶湯に高い遠心力を
与える必要があり、その手段として、■回転を高速化す
ること、■円板径を大きくし周速の速い円板周辺部で噴
霧すること、などが考えられる。このうち、■について
は、一般に１機械的に安定した高速回転を行うには回転
体を小型・軽量化する必要がある。ところか、ここて、
円板の径を小さくしては意味かない。従って、事実上、
上記■を実現することかきわめて重要である。

ところが、従来、この遠心噴霧法ては微粉末な高収率て
製造することはむずかしいと考えられてきた。というの
は１円板の周辺部付近に供給すると、良好な遠心噴霧状
態が生しないからである。

本発明者らの実験によれば、高温の溶湯な円板の周辺部
付近に供給すると、溶湯の多くは円板の回転運動に乗ら
ず直径数ｌｌｌｌ１１の粒になって円板の外に転がり落
ちる。そこで溶湯温度を若干低めにすると、高速回転に
おいては、ます、溶湯の飛沫が円板面に部分的に付いて
細かな突起部を形成し、引続き供給される溶温か円板面
に達する前にこの突起部て叩き散らされ、溶湯が円板の
本来の回転面に達しない。一方１回転速度がそれほど速
くない場合、溶湯は回転円板に乗るが温度が低いため凝
固物となって円板上に盛り上がる。この様に、溶湯を円
板の周辺部付近に供給すると、溶湯が円板の回転運動に
乗らずに転がり落ちるか、乗っても急激に冷却されて凝
固物になり、良好な遠心噴霧状態を実現できない。

ところが１円板の中心部付近に溶湯を供給すると、遠心
噴霧状態を生ぜしめることか出来る。円板の中心部付近
に溶湯な供給すると１円板の中心部付近の溶湯表面には
次ノ？に新たな溶湯か流れ込むため、たとえ、円板状の
溶湯の下層部か円板面に付着したとしてもその表面側は
良好な溶融状態に保たれる。このため、引続き供給され
る溶湯は叩き散らされることなく円板面にのって液膜と
なり、遠心力の作用で周辺部の方へ広がる。ここで、円
板の径が４０〜５０ｍｍ程度てあれば、良好な噴霧か可
能である。

しかしながら、強い遠心力を加えるべく円板の径を６ｈ
ｍや７０ｍｍ、あるいはそれ以上に大きくすると問題が
生じる。円板の径か大きい場合、溶湯供給の初期におい
て、遠心力の作用で膜状に広がった溶湯は円板の外周に
達する前に凝固して円板に付着・積層し、飛散・霧化の
状態に至らない。円板上に一定の凝固物が形成されたあ
とは、引続き供給される溶湯の一部か凝固することなく
微細な液滴として円板から水平方向に飛出し、良好な噴
霧状態が現れるが、それもごく短時間に限られる。とい
うのは、その間も円板上の凝固物はわずかづつ大きくな
っており、やがて重量不均衡のため激しい振動によって
該凝固物か円板から離脱するかうである。凝固物の離脱
と共に噴霧状態は消失し、円板は安定した回転状態に戻
るが、次いで供給される溶湯が新たに円板に付着・積層
する、という現象か周期的に繰り返される。

ここて、液滴は円板上に積層した凝固物の外周から飛出
す。凝固物は遠心噴霧段階の後期はど大きく、その周速
度か増す結果、生成される粉末の粒度も凝固物の成長・
離脱の周期と共に変化する。

し発明か解決しようとする課題］ 以上述べたように、従来の平坦な円板による遠心式噴霧
法ては、溶湯を円板の中心部付近に供給せざるを得ない
ため微粉末を高い収率で得ることか出来ず、また、この
中心部に注湯する方式においても、■凝固物のため回転
か不安定化する、■凝固物か出来るため粉末の収率が下
がる。■生成する粉末の粒度が凝固物の大きさに左右さ
れ粒度の制御が困難である、などの問題があった。

この遠心噴霧法に関して、実公昭６２−１２０９に。

円板中央部に凹状係止部を設けて凝固物の離脱な防止す
る技術か開示されている。しかしながら、凝固物が形成
される限りその重量不均衡か避けられず、また、その不
均衡が時間と共に拡大され、これが回転軸に大きな負荷
を掛ける。従って、この方法は従来よりも回転速度か低
い遠心噴霧法にしか適用出来ない。従来、ある程度の高
速回転まで連続運転が可能であったのは、この凝固物が
周期的に離脱したからである。

以上の問題を根本的に解決するには、従来の方法とは全
く異なり、円板上に凝固物を形成させず、溶融状態のま
まで噴霧する方法でなければならない。更に、微細な粉
末を得るためには、溶湯が常に円板の周辺部から飛び出
す状態を実現する必要かある。本発明はこのような技術
思想に甚く９のである。

［課題を解決するための手段］ 本発明の手段は、■円板の周辺部に同心の溝を設けるこ
と、■その溝の中に溶湯を供給すること、を特徴とし、
更に付は加えるならば、（ｊ）溶湯の温度について、そ
れが溝の中から円板の外に飛出すまての間に凝固しない
ように、十分高い温度で供給することか好ましい。

従来、溶湯を高速の円板に乗せるために、円板を冷却し
て溶湯の一部を円板面に固着させ、あるいは、溶湯の凝
固を前提として、その離脱を防ぐための円板形状が開示
されている。従来の発想にたてば、ここに提示した円板
形状は、不安定きわまりないものである。というのは、
この形状は敢えて周辺部に溶湯を限定するものであるが
、いきなり円板の周辺部において凝固物が生成した場合
、それが重力の均衡がとれたものになるはずがないから
である。ところが、事実は全く逆である。ここに提示し
た円板の形状は、溶湯を円板上において凝固させること
なく噴霧することを大前提として想到されたものであり
、従来の遠心噴霧法の問題点を根本的に解決しつる方法
である。

［作用コ 以下、この円板上の周辺部に円板と同心の溝を設け、こ
こに溶湯を供給することの意義を説明する。

まず、同根状の溶湯の存在をその周辺部に限定すること
により、溶湯は膜状に広がらず、湯溜りを形成する。こ
のとき、溶湯と円板表面、および、溶湯と気相との接触
面積か小さく限定され、溶湯の温度か良好に保たれる。

溶湯の持つ熱の一部は円板の表面に伝わり、円板表面温
度を溶湯の融点以上に加熱するか、溶湯な直接、周辺部
の溝の中に供給することにより、円板の表面のうち、溶
湯の熱て加熱されるべき部分か狭い範囲に限定され、溶
湯からの少ない熱量で円板表面の必要な部分か効率的に
加熱される。更に、回転する円板に対しては、その上方
より円板の中心部に向かって吸い込まれ、円板面にそっ
て周辺方向に噴き出す旋回気流が存在するが、湯溜り部
を円板の基準面より低くすることで、この旋回気流によ
る冷却作用を回避しつる。以上にのべた、複合的な溶湯
保熱の作用かこの溝の第１の効果である。

また、−旦、湯溜りか形成されると、引続き供給される
溶湯はこの湯溜りの中に吸込まれるように注入され、跳
ねたり転かり出たりすることがない。当然、溝の外壁か
、溶湯か跳ねた場合に、直接それを円板」二にとどめる
作用をするが、それよりも、溝の形によって形成された
溶湯の厚い膜のなかに湯か注入されることて、溶湯の跳
上がりか抑制される。この、供給された溶湯を回転円板
上に円滑に補足する作用か、この溝の第２の効果である
。

そして、溝の外壁部は、溶湯の転落を直接的に押しとど
め、高速回転にのせて溶湯に大きな遠心力を生せしめる
。

［実施例］ 第１図に本発明の状況を示す。１は電動機６によって回
転される回転円板で、溶湯２は円板周辺部に設けられた
溝３の中に供給される。溶湯は、円板上て凝固すること
なく水平方向に飛び出し粉末４になる。ここて溝の外側
部分の高さは円板の基準面と同しかそれ以下の高さであ
れば良い。なお、５は円板ｌの表面を覆うように設けた
断熱性皮膜である。

第２図に従来法の状況を示す。溶湯２は、回転円板１の
中心部付近に供給されるか、供給の初期において溶湯２
は凝固物７になり、その後の溶湯か凝固物上から水平方
向に飛び出し粉末４になる。

第１図（本発明）、第２図（従来）の方法てアルミニウ
ムを噴霧した例について説明する。溶湯供給条件は温度
１０００°Ｃ１供給速度３００ｇ／ｍｉｎで、得られた
粉末の状況は第１表の通りである。ここて粉末収率は溶
湯供給量に対する３００μＩ以下の粉末の割合てあり、
円板に凝固したり円板から粒状て転落したものかこれか
ら除かれる。この割合か従来の３５１に比べその２倍程
度と大幅に向上している。また、水沫て得られた粉末粒
径（３００μｍ１以下の粉末の平均値）は、第３図に示
す如く円板の回転速度との間に規則的な関係か認められ
る。これらの結果を利用して、目標とする粒径の粉末を
効率的に製造することか出来る。

第 表 ［発明の効果］ 以上述べたように、従来の平坦な円板による遠心式噴霧
法では、溶湯を周辺部に供給すると回転円板上に溶融状
態で乗せることも満足にできないため、やむを得ず中心
部付近に溶湯な落とす方法が取られて、また、その場合
１周期的に形成される凝固物の上ての噴霧になるのて、
■凝固物のため回転か不安定化する、■凝固物か出来る
ため粉末の収率か下がる、■生成する粉末の粒度が凝固
物の大きさに左右され粒度の制御が困難である、などの
問題があった。

本発明により、同根上に付着物を形成させること゛なく
、また、溶湯な転落させることなく、溶融状態のまま回
転運動に乗せることか出来、これにより、回転装置の安
定連転を保証しつつ、目標とする粒度の粉末を精度良く
、高収率で得ることか可能になった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を示す図、第２図は従来法を示す
図、第３図は本発明による結果の例て、円板の回転速度
と粉末粒径の関係を示す。 ｌ・・・回転円板、２・・・溶湯、３・・・円板１の外
周部に設けた溝、５・・・円板ｌの表面を覆う断熱性の
皮膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、高速で回転する円板上に溶湯を供給しこれを遠心力
   で飛散・霧化させる方法において、該円板上の周辺部に
   同心の溝を設け、ここに溶湯を供給することを特徴とす
   る溶湯噴霧方法。 ２、回転円板の上面に回転軸と同心の溝を設けたことを
   特徴とする溶湯噴霧装置。