JPH02187161A - 溶融金属を噴霧化する装置 - 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】 ａ、　産業上の利用分野 本発明は、基板の上に溶融金属粒子を受止めることによ
り金属物体を製造するための装置における溶融金属の噴
霧化のための装置に関する。

ｂ、　従来の技術 噴霧化された溶融金属から金属物体を製造するための装
置は、その原理的構成において例えば西独特許出願公開
第２０４３８８２号公報から公知である。

このような装置は、溶融金属のための排出部材を底面に
備えている貯蔵容器から成る。貯蔵容器の下には、溶融
金属を噴霧化するための装置が配置されている。この装
置は、下方に向き注出ビームの軸線に対して傾いている
、例えば窒素、アルゴン又はその他の不活性ガス等の噴
霧化ガスの供給のための排出開口部を有するリング状管
から成る。

ノズルとも呼ばれるこの装置は排出部材に対して同心に
配置されている。排出部材から流出する金属ビームは、
このノズルを通って流れるガスにより非常に微細な粒子
に噴霧化される。これらの粒子即ち金属量は基板の上に
受止められ、そこで比較的高い密度を有する溶射体を形
成する。基板は成る形状体であることも平面であること
もある。

基板は、保護ガスが充填されている気密室の中に配置さ
れている。溶融金属の噴霧化のためのノズルは、保護ガ
スが充填されているこの室の中と外の双方に配置される
ことが可能である。貯蔵容器は頻繁に交換可能であり、
溶融金属が充填されている状態で多くの場合にはノズル
の上にｉ置され、排出部材とノズルの軸線が一敗するよ
うに排出部材と一緒に位置調整される。ノズルが室の中
に配置されている場合には溶融金属の貫流のために壁の
中に開口部が必要であることは当然である。

所定の噴霧化条件に刊整するために、噴霧化すべき金属
ビームができるだけ平滑にそして一様に噴霧化ノズルの
中にはいり込むことに従来から留意されてきたが、金属
ビームに対するガス排出開口部の傾斜、ガス圧力及び溶
融金属量が、製造すべき溶融金属粒子の一様性に、そし
てこれにともない製造すべき金属物体の品質に影響する
ことも知られている。

特に溶融軽金属の噴霧化においては、非常に微細な溶融
金属量が溶融金属とガスビームの流れ方向に逆らって噴
霧化ノズルの貫流開口部の中に押し戻され、ノズル内面
に沈積し噴霧化条件を…ないそして最後にはノズル開口
部の閉鎖を招くことが見出されている。

その際にこれまでのところ、貯蔵容器の排出部材、貯蔵
容器の底面又は室の壁に対するノズルの相対的配置及び
形状が著しく重要であることが認識されていなかった。

Ｃ１発明が解決しようとする課題 本発明の課題は、前記の欠陥を除去しノズルにおける沈
積を回避し製品の品質を改善することを保証することに
ある。

ｄ、　課題を解決するための手段 底面の中に排出部材が配置されている溶融金属のための
貯蔵容器と、底面の下に間隔を置いて配置され溶融金属
ビームを囲み排出部材に同心に位置するノズルを備え、
ノズルは噴霧化ガスのための排出開口部を備え、排出開
口部の軸線がこの軸線が溶融金属ビームをノズルの下で
切るように位置調整され、基板の」二で溶融金属粒子を
捕捉することにより金属）容射体を製造するための装置
における溶融金属を噴霧化する装置において、本発明に
より、ノズルの溶融金属流入側に対向して溶融金属貫流
のための中央の開口部を有する面が配置され、この面の
形状が、面とノズルの間隔により形成される自由空間の
断面がノズルの外側端縁からノズルの下面まで連続的に
減少するように、ノズルの輪郭に合せて形成されている
ことが提案される。

本発明の基礎をなす認識は、溶融金属ビームの噴霧化の
作用をする゛″自由ビーム゛′としてガス流が空気又は
室の中に存在する不活性ガスを吸引するということにあ
る。従来のノズルにおいてはガスビームと溶融金属ビー
ムとの間に渦が発生し、この渦は溶融金属ビームから幾
何学的な噴霧化点の上方において金属滴を分離し、これ
らの金属滴を金属の流れ方向と反対の方向に搬送する。

これらの滴は冷たいノズル壁に沈積しそこで塊となる。

これらの塊は流れの状態を更に悪化させ極端な場合には
ノズルの自由な横断面を閉鎖する。

本発明においては、ノズルとノズルの上の空間と貯蔵容
器の排出部材とは流体技術的に一体と見なされ、一体に
形成されている。ノズルの上方に配置されている面によ
り流体空間が形成され、この流体空間はその連続的な輪
郭形状と、ノズルの外側エツジからノズル下部エツジま
で減少するその横断面により、噴霧化を損なう渦形成を
排除する。本発明においては連続的とは、流体チャネル
を区画する壁面が平滑な壁のように変化することを言う
。

この場合に本発明の有利な実施例においては、排出部材
から排出される溶融金属ビームを間隔を置いて囲んでい
るノズルの内側外套面は、ノズルの内側の横断面が溶融
金属の貫流方向において減少するように凸状に形成され
ている。

更に本発明の別の実施例においては、ノズルの）容量金
属流入側に対向して位置する面が貯蔵容器の底面板によ
り形成されていることが提案される。

この場合に形状部材を貯蔵容器の底面の下に、排出部材
を囲むように取付けることができる。排出部材の外壁は
、対応する形状形成によっても面の形状に合せて形成さ
れることが可能である。更に、排出部材の下部エツジが
ノズルの断面の内側に突出していると有利である。

流体チャネルを制限する面は、噴霧化ノズルを収容する
室壁の内側によっても形成することが可能である。双方
の場合において、セラミック管として形成されている排
出部材が内管として、貯蔵容器の底面の中に配置されて
いるリングノズルの中に設けられていると有利である。

この場合にリングノズルは、特にノズル軸線に平行に配
置されているガスが供給される孔を有する。金属ビーム
に対して軸線と平行に配置されているこれらのノズルと
、これらのノズルから排出されるガスビームとにより金
属ビームが案内されると有利である。

ｅ、　実施例 第１図には貯蔵容器ｌの底面２が示されている。

底面２の切欠部１４の中には耐火材から成る管状排出部
材３が設けられ管状排出部材３の下部エツジは、その下
に間隔を置いて位置するノズル５の中にまで延在する。

気密室１９により閉じて囲まれているノズル５は、第２
図に破線で示されている溶融金属ビーム４を同心に囲ん
でいる。ノズル５は排出開口部６を備えている。排出開
口部６の軸線７は、軸線７が）容量金属ビーム４をノズ
ル５を下方で切るように溶融金属ビーム４に対して傾い
ている。排出開口部６から流出するガスにより溶融金属
ビーム４は滴に細分され基板１５に受止められる。ノズ
ル５の溶融金属流入側１０に対応して配置されている面
１１は、貯蔵容器１の底面２の部分である。面１１から
のノズル５の間隔りにより形成されている自由空間の断
面が連続的に減少するように、面１１はノズル５の輪郭
に合せて形成されている。ノズル５の外套面８は凸状に
形成されている。

この外套面８は、溶融金属流入側の平面１３からノズル
下部エツジ９までノズル５の内側の断面Ｆが連続的に減
少するように延在している。外套面８は境界領域なしに
溶融金属流入側ｌＯにおけるノズル５の面へ移行してい
る。１２によりノズル５の（破線により示されている）
外側端縁が示されている。管状排出部材３は注出容器１
からレヘル１３の下まで延在している。

管状排出部材３は、軸に平行な孔１７を有し容器１の底
ｉｍ２の中に配置されているリングノズル１６の構成部
品である。孔１７にはガスを導管１８を介して供給する
ことができる。孔１７から排出されるガスビームは溶融
金属４の集束化をもたらし、さらに噴霧化条件を一定に
するための調整に用いられる。

第３図には別の１つの実施例が断面図で概念的に示され
ている。第１図に示されている装置とは異なり、この場
合には貯蔵容器ｌは室１９の上に載置され、排出部材３
は室１９の内壁により形成されている面１１の中にある
。室１９はノズル５と噴霧化された溶融金属ビーム（第
２図における４）と基板１５を気密に閉じて囲んでいる
。

ｆ、　発明の効果 本発明により次の利点が得られる。

噴霧化点までの金属供給領域での渦形成が回避される。

ノズルにおける金属粒子が塊となることが阻止される。

形成された金属溶射体の密度の均一化が達成される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置の概念的な断面図、第２図は第１
図の噴霧化ノズルの領域における詳細を示した断面図、
第３図は本発明の装置の別の１つの実施例の断面図であ
る。 ｌ・・・貯蔵容器、 ３・・・管状排出部材、 ５・・・ノズル、 ７・・・軸線、 ９・・・ノズル下部エツジ、 １１・・・面、 １３・・・平面、 １５・・・基板、 １７・・・孔、 １９・・・室。 ２・・・底面、 ４・・・溶融金属ビーム、 ６・・・排出開口部、 ８・・・外套面、 １０・・・溶融金属流入側、 １２・・・外側＃Ａ縁、 １４・・・切欠部、 １６・・・リングノズル、 １８・・・導管、 手 続 ネ甫 正 書 平成２ （方式） 補正の内容 明細書第１頁第４行に、下記の項目を加入する。 記 「２．　　特許請求の範囲」 事件の表示 平成１年特許願第２２２７７９号 発１！Ｉ］の名称 ７容融金属を噴霧化する装置 補正をする者 事件との関係　　特許出願人 名称　　　マンネスマン・アクチェンゲゼルシャフ！・ ４、　代理人 住所 〒１０７ 東京都港区赤坂３丁目２番３号 二ニー赤坂ビル７階 補正命令の日付 平成１年１２月１１日 （発進口　平成　１　年１２月 日）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）底面（２）の中に排出部材（３）が配置されている
   溶融金属のための貯蔵容器（１）と、底面（２）の下に
   間隔を置いて配置され溶融金属ビーム（４）を囲み排出
   部材（３）に同心に位置するノズルを備え、ノズル（５
   ）は噴霧化ガスのための排出開口部（６）を備え、排出
   開口部（６）の軸線（７）は、この軸線（７）が溶融金
   属ビーム（４）をノズル（５）の下で切るように位置調
   整され、基板（１５）の上で溶融金属粒子を捕捉するこ
   とにより金属物体を製造するための装置における溶融金
   属を噴霧化する装置において、ノズル（５）の溶融金属
   流入側（１０）に対向して溶融金属貫流のための中央の
   開口部を有する面（１１）が配置され、面（１１）の形
   状が、面（１１）とノズル（５）の間隔（ｈ）により形
   成される自由空間の断面がノズルの外側端縁（１２）か
   らノズル（５）の下面（９）まで連続的に減少するよう
   に、ノズル（５）の輪郭に合せて形成されていることを
   特徴とする溶融金属を噴霧化する装置。 ２）排出部材（３）から排出される溶融金属ビーム（４
   ）を間隔を置いて囲んでいる前記ノズル（５）の内側の
   外套面（８）が、ノズル（５）の断面の内側が溶融金属
   の貫流方向に向って減少するように凸形に形成されてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の溶融
   金属を噴霧化する装置。 ３）前記面（１１）が貯蔵容器（１）の底面板により形
   成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載の溶融金属を噴霧化する装置。 ４）前記面（１１）が、前記ノズル（５）と噴霧化され
   た溶融金属ビーム（４）と基板（１５）とを気密に閉じ
   て囲んでいる室（１９）の内壁により形成されている特
   許請求の範囲第１項に記載の溶融金属を噴霧化する装置
   。 ５）前記排出部材（３）が前記貯蔵容器（１）の底面（
   ２）の中又は下に配置されているリングノズル（１６）
   の内管を形成し、リングノズル（１６）はガスを供給で
   きる孔（１７）を同心に備えていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載の溶融金属を噴霧化する装置
   。 ６）前記排出部材（３）が前記ノズル（３）の断面の内
   側の中に突出していることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載の溶融金属を噴霧化する装置。 ７）前記リングノズル（１６）を越えて突出している排
   出部材（３）の外壁が、前記面（１１）の変化に合せて
   形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   から第６項のうちのいずれか１項に記載の溶融金属を噴
   霧化する装置。