JPH02236207A - 金属粉末の製造装置 - 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】 く産業上の利用分野〉 本発明は、粉末冶金法にて焼結機械部品を製造するため
に用いられる金属粉末の製造装置に関する。

〈従来の技術〉 溶融金属流を直接噴霧媒を用いて露化、粉砕、冷却、凝
固し金属粉末を製造するアトマイズ法は一般的に第４図
に示すように、溶融金属流を流下するための溶融金属流
の一時溜（タンディッシュ）１、噴霧ノズル２、噴霧槽
３、後処理工程等で構成されている。　４は溶解炉であ
る。

この噴露槽３の目的は、以下の２項にある。

■生成した粉末と噴霧媒ジェットとの混合流を回収する
。

■粉末の酸素量の増加を防ぐため、雰囲気を不活性ガス
に置換する。

このような目的を達成するため、従来から一般に第４図
に示すように筒状のタンク３内に、噴霧ノズル２を設置
する方法がとられていた。　タンク３内に噴露ノズル２
を設置する場合、タンク３内に予め噴霧媒を一定量溜め
た後、噴霧を開始するのが一般的である。　この場合、
噴露槽３内に溜った噴霧媒に、噴霧媒ジェット５が随伴
気流をともなって秒速５０ｍ　／　ｓ　ｅ　ｃ以上の高
速で落下衝突する。　このため槽内に蓄えられた噴霧媒
は、激しく揺動し、著しい場合にはこの噴露媒の波が直
接噴霧媒ジェット５に接触し噴霧を阻害する。　またこ
の揺動は、噴露槽３内に気流を発生させ、噴露媒ジェッ
ト５近傍の気流を周期的に変動させる場合がある。　こ
のような場合、粉末の粒度分布は拡大し、製品の収率は
低下する。

く発明が解決しようとする課題〉 噴霧禮３内のスラリーの揺動による悪影響を防ぐ提案は
多数あるが、それらは、スラリーの動きを妨げる防止板
などを設ける方法であり、このような方法では、基本的
には噴ｎ槽内の気流発生を防ぐことは、むずかしい。

例えば、第５図に示す噴ｎ槽３において、タンディッシ
ュ１底部から流下する溶融金属６流に噴霧媒ジェット５
が衝突する噴露部７の下層に消波用構造物８を設けた装
置があるが、噴霧媒ジェット５直下の気流の乱れは防止
できず、その効果は十分でない（例えば、特開昭５７−
９４５０６号公報参照）。

さらに、例えば特開昭６０−１５２６０５号公報に開示
されているような数μｍの金属粉末の製造にこのような
防止板を用いた場合、これらの板に金属粉末が付着し回
収が困難となるほか、異銘柄の混入の問題が発生し好ま
しくない。

また、第６図に示す特公昭５２−４９７８４号公報で開
示された筒状ガイド９を用いると噴ｎ槽３内の噴露媒の
乱れの影響を少なくすることは可能であるが、前記特開
昭５７−９４５０６号と同様に噴霧禮３内壁面、底面な
どへの金属粉末の付着、堆積の問題は回避できない。　
このような噴露槽３内からの金属粉末の回収に関する問
題は、第４図のような一般的な噴霧槽形状においても発
生している。

この問題に対して、第７図に示す特開昭６１−２６４１
０７号公報の装置では、噴霧槽３内のスラリーを攪拌し
均一にして連続脱水されることが開示されている。

この方法は、従来の方法に比べ金属粉末の付着を少なく
することは可能であるが、噴露槽３内の噴霧媒の乱れに
よる前述の問題を回避することは困難である。

本発明は、水などの液体噴霧媒を溶融金属流に噴射、衝
突させ金属粉末を製造する装置において、従来噴露媒の
噴霧が行なわれていた噴露槽内での噴露媒の揺動等によ
る噴露の不安定化を防止するとともに、得られた金属微
粉末が装置内の壁面、底面などへ付着、堆積することな
く収率よく回収できる金属粉末の製造装置を提供するこ
とを目的としている。

く課題を解決するための手段〉 上記従来技術の問題を解決するための手段を発明者らが
鋭意検討の結果、基本的には、■噴ｎ槽内のスラリーを
減少させ、理想的にはスラリーを蓄えないようにする。

　■噴霧部とスラリー貯蔵部とを分離することが効果的
との知見を得るに至った。

すなわち、上記目的を達成するために本発明によれば、
溶融金属流に対し液体噴露媒を噴射して金属粉末を製造
する装置において、前記液体噴露媒を噴射するノズルの
下部に噴露媒噴射で生じた金属微粒子を凝固可能とする
長さの箇状部を有し、これを介して流下するスラリーを
渦状に回転、装入される気液分ａ槽を有することを特徴
とする金属粉末の製造装置が提供される。

前記筒状部が直管部と流下するスラリーを渦状に回転さ
せて気液分離槽へ装入するための曲管部で構成されるの
が好ましい。

また、前記気液分離槽がスラリーを渦状に回転させるた
めの偏向板を有するのが好ましい。

また、前記液体噴露媒を噴射するノズルの下部外周がシ
ール構造で、かつ前記ノズル上部に不活性ガス供給口を
有するのが好ましい。

以下に本発明を第１図および第２図に示す一実施例に基
づいてさらに詳細に説明する。

本発明の金属粉末製造装置は、溶融金属６を溜め下方へ
流出させる孔を底部に有するタンディッシュ１と、前記
タンディッシュｌの下部にあってタンディッシュ１から
流下する溶融金属６流に噴露媒ジェットを噴射するため
の噴霧ノズル２と、前記噴露ノズル２下部ら延出する筒
状郎１０と、前記筒状部１ｏの下端に接続する気液分離
槽１１と、前記気液分Ｉ！１槽１１の下部に設けられた
排スラリーロＩｌａから排出するスラリーを脱水するた
めに気液分離槽１１下部に設けられる脱水器１２とで構
成されている。

前記箇状部１０は、噴露ノズル２側の直管部１０ａとこ
れに続く曲管部１０ｂで構成ざれ、前記タンディッシュ
１底部に設けられた孔から流下された溶融金属６流は、
前記噴霧ノズル２下部の直管部１０ａにおいて高速の噴
霧媒ジェットにより微粒化ざれ、筒状部１ｏを降下しつ
つ凝固し、雰囲気とともに曲管部１０ｂから排出される
ようになっている。

このように、溶融金属６流の注入部分と曲管部１０ｂ出
側の間を細長い密閉路とすることにより、気流変化など
の影響を排除した。　この結果、従来問題となっていた
噴Ｎ槽内のスラリーの揺動による噴霧領域の気流の乱れ
は、筒状部１０を適正長さにとれば、まったく影響なく
なった。

ざらに、直管部１０ａを降下した気流を伴うスラリージ
ェットは、曲管部１０ｂにより、垂直方向から水平方向
に偏向させられた後、気液分離槽１１内の壁面に沿い回
転降下しつつ、気体と液体に分離される（参考までに気
液分ａ槽１１の横断面を第２図に示した）。

すなわち、気液分離槽１１内のスラリージェットは、一
定方向に定状的に渦状に回転し、これに伴い気流は安定
して分離し、気液分ｌ！ｌＩ槽１１上部に設けられた排
気口１ｌｂより排出される。　このため、従来装置でみ
られたスラリーの揺動による気流の乱れは、気液分ｍ禮
１１の設置により皆無となった。

なお、筒状部１０を直管部１０ａのみとして、例えば第
３図に示すように気液分１１禮１１の上部へ接続し、分
離槽１１内に偏向板１３を設けるようにしても、前記曲
管部１０ｂを用いた場合と同様にスラリージェットを渦
状に回転させることができ、この場合はレイアウト上有
利となる。

従来、噴ｎ槽内全体を金属粉末の酸化防止のため不活性
ガスに置換することが行われていたが、本発明の装置で
は、例えば噴霧ノズル２下部を外気から遮断できるよう
シールし、不活性ガスを噴霧ノズル上部から供給するこ
とにより噴露が行われる筒状部１０の雰囲気を不活性ガ
スに容易に置換することが可能である。

また、この不活性ガスの供給量を調整することにより噴
霧媒ジェット上部の圧力の調整が可能であり、筒状部の
径長さを変えることにより、噴露媒ジェット下部の圧力
も噴霧媒の蒸気圧から大気圧までの範囲で調整可能であ
る。

また、従来装置でみられた噴露槽内壁面、底面などへの
金属粉末の付着、堆積の問題は、前記筒状部１０におい
ては高速の噴霧媒ジェットの通過により、常に洗浄され
ることで解決された。

また、気液分離槽１１内においても、常時スラリーが回
転しているため分離槽１１壁面への粉末の付着は皆無と
なった。

さらに、本発明の装置は安定に排スラリー口１１ａから
スラリーの排出が可能なため、タンクなどに溜めること
なく直接遠心沈降型、あるいは濾過型などの脱水器１２
に、噴霧のままスラリーを供給可能であり、従来みられ
た貯槽タンクへの金属粉末の付着、金属粉末の酸化など
が回避できるとともにスラリーボンブ、脱水器等でみら
れた過負荷、粉詰まりなどのトラブルは皆無となった。

本発明の装置を用い金属粉末を製造した結果、従来みら
れなかった安定噴露が実現し、得られた金属粉末の粒度
分布は狭く、ロフト内、ロフト間ともに粒度が安定した
． くわえて、本発明装置は、従来の金属粉末製造装置にみ
られた巨大な噴′ｎ糟は必要なく、製造装置の建設費を
低減できた． なお、本発明の笥状部１０の長さは目的とする金属粉末
の粒径によって溶融金属の凝固に必要な長さが異なるた
め異なり、粒径が５０μｍ程度の場合は、１．５ｍ以上
必要であるが、１０μｍ程度では０．５ｍ程度でよい。

　ただし、これより長くしても本発明の効果は得られる
． く実施例〉 以下に本発明を実施例に基づき具体的に説明する。

（実施例１） ＳＵＳ３　１　６Ｌ組成のステンレスを容量２００ｋｇ
の高周波溶解炉を用い溶解し、１６００〜１７５０℃の
間に昇温し、これを第１図に示す本発明の金属粉末製造
装置における予熱されたタンディッシュに注渇し、タン
ディッシュ底部に設けられた径１〜８ｍｍのタンディッ
シュノズルから溶融金属流を流下させた． この溶融金属流に水圧１５０〜１０００ｋｇ７ｃｍ２、
水量０．　　１　〜０．　　２　３ｍ’／ｍｉｎの水を
噴射衝突させ噴霧を行った。

筒状部のバイブの径は、水圧など噴露条件により生成す
る粉末の粒径が異なる場合変える必要があるが、水圧５
００〜１０００ｋｇ／ｃＩＩ＋２、タンディッシュノズ
ル径１〜５ｍｍの時、内径４　０　〜６　０　ｍ　ｍ　
，長さ１　〜２　ｍを用いた。

気液分離槽の形状は、第２図および第３図に示すものを
用いた．　いずれの場合も噴霧媒の安定な噴露が得られ
るとともに、得られた金属粉末が装置内の壁面、底面な
どへ付着、堆積することがなく、収率よ〈回収できたく
本発明例１〜３）。　その結果を表１に示す． また、気液分ＩＩＩ　４Ｉから連続排出されたスラリー
を遠心沈降型および濾過型の脱水器を用い連続的に脱水
したところ、従来の装置で見られていた金属粉末の沈降
によるトラブルは、まったく発生せず速やかに脱水でき
た。

表　　　　１ く発明の効果〉 本発明は、以上説明したように構成されているので、本
発明の装置を用いることにより、噴霧部分の気流を安定
にし粗粒発生の少ない金属粉末製造が可能となるととも
に、装置内各部への粉末の付着が皆無となり、安定した
噴露媒ジェットにより収率よく、かつ異銘柄の混入する
ことなく金属粉末を回収することができるという効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の金属粉末製造装置の一実施例を示す
概要図である。 第２図は、第１図における気液分ｌ１稽の横断面説明図
である。 第３図は、本発明における気液分Ｉｌｌ１槽の他の例を
示す概要図である。 第４図は、従来の一般的金属粉末製造装置の説明図であ
る。 第５図は、ｏｊＩｎ４ｉｆ内に構造物を設けた装置の説
明図である。 第６図は、筒状部を有する従来装置の説明図である。 第７図は、噴ｎ槽内を攪拌する従来装置の説明図である
。 符号の説明 １・・・タンディッシュ、 ２・・・噴露ノズル、 ３・・・噴霧楢、 ４・・・溶解炉、 ５・・・噴霧媒ジェット、 ６・・・溶融金属、 ７・・・噴霧部、 ８・・・消波用構造物、 ９・・・簡状ガイド、 １０・・・問状部、 １０ａ・・・直管部、 １０ｂ・・・曲管部、 １１・・・気液分離槽、 １ａ・・・排スラリーロ、 １ｂ・・・排気口、 ２・・・脱水器、 ３・・・偏向板 ＦＩＧ．１ １０ｂ ＦＩＧ．４ ＦＩＧ．７

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）溶融金属流に対し液体噴霧媒を噴射して金属粉末
   を製造する装置において、前記液体噴霧媒を噴射するノ
   ズルの下部に噴霧媒噴射で生じた金属微粒子を凝固可能
   とする長さの筒状部を有し、これを介して流下するスラ
   リーを渦状に回転、装入される気液分離槽を有すること
   を特徴とする金属粉末の製造装置。
2. （２）前記筒状部が直管部と流下するスラリーを渦状に
   回転させて気液分離槽へ装入するための曲管部で構成さ
   れる請求項１記載の金属粉末の製造装置。
3. （３）前記気液分離槽がスラリーを渦状に回転させるた
   めの偏向板を有する請求項１記載の金属粉末の製造装置
   。