JPH03120304A - 金属微粉末の製造方法および装置 - 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） 本発明は、高温の溶融金属材料を棒状あるいは板状に流
下させ、これに高流速のガスジェットを衝突させて微粒
化することにより金属微粉末を製造する方法および装置
に関するものである。

（従来の技術） ガスアトマイズ法は、高温の溶融金属材料を棒状あるい
は板状に流下させ、これにある角度をもヮて高流速のガ
スジェットを噴射・衝突させることにより当該溶融金属
材料を微粒化するとともに冷却することにより金属粉末
を大量に生産する方法である。

（発明が解決しようとする課題） アトマイズ法によって高温の溶融金属材料から粉末材料
を生成する設備においては、一般に溶融金属材料は３〜
８ＩＩＩｌの小口径の注湯管部分を通してアトマイズノ
ズルに供給されるので、そのような小口径の注湯管部分
を溶融金属材料が通過する時の温度低下が大きく流動性
を失うことによって固化・閉塞トラブルが発生しやすい
。また、熔融金属材料の通過に伴って注湯管部分に析出
物が堆積して閉塞に至ることも多い。

閉塞に至らなくても−Ｉ？Ｉ融金属の流下量が変わるこ
とによって相対的にアトマイズガスの量が多くなり、得
られる金属微粒子の特性が大きくバラツクことになる。

ところで、従来技術として特開昭６３−６５００４号に
は溶解チャンバー内の圧力を制御する方法が開示されて
いるが、その目的は溶解チャンバーの圧力を単独で調整
すること、つまり背後から加圧することにより十分な背
圧を与えて注湯管からの溶融金属流の自由落下を確保す
ることである。したがって、溶解チャンバーの圧力調整
もアトマイズチャンバー内の圧力にたいして十分な圧差
を得るようにするのである。

特に、かかる従来技術は注湯管が小口径の場合加圧した
溶融金属材料を安定して通過させる方法であるが、−ａ
の金属粉末製造に際してはその加圧が大きすぎると溶融
金属材料の流量が過大となって微細な粉末を生成できな
いという問題がある。

しかも、かかる従来技術には閉塞を防止する具体的方法
は開示されていない。

本発明は、上記問題点を解消し、効率よく安定して微細
金属粉末を生産する方法およびその装置を提供すること
を目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、種々研究を重ねた結果、以下
の構成によって本発明が完成された。

すなわち、本発明は、流下する溶融金属流に高速のガス
ジェットを噴射して衝突させることにより当該溶融金属
材料を微粒化する方法および装置において、溶融金属材
料の貯留容器をガスシールできる溶解チャンバー内に収
納して適正な圧力を該溶解チャンバー内の溶融金属材料
の自由表面に印加できる手段と、溶融金属材料を貯留容
器から流出させてアトマイズノズルに小径の溶湯流とし
て供給する管状部材、すなわち注湯管の壁部温度を検知
する手段と、この検知した温度と予め設定した温度とを
比較してその温度差に応じて前記溶解チャンバー内の溶
融金属材料の自由表面に印加する圧力を調整して前記注
湯管の閉塞を防止するとともに注湯管からの流量を一定
とすることを特徴とする金属粉末の製造方法および装置
に関するものである。

（作用） 本発明の構成および作用を詳細に説明する。

アトマイズ法によって高温の溶融金属材料から粉末材料
を製造する場合、一般に溶融金属材料は３〜８ｍ＋ｗの
小口径の注湯管部分を通してアトマイズノズルに供給さ
れるので、これら小口径の注湯管を溶融金属材料が通過
する時の温度低下が大きく流動性を失うことによって溶
融金属の固化、さらには注湯管の閉塞トラブルが発生す
る。すなわち温度低下によって粘性が増加すると溶融金
属材料の２ｔｆｉが減少しその結果として更に注湯管の
温度が低下して溶融金属材料が固化して注湯管を閉塞す
るのである。

そこでこれを防止する方法として、本発明では、溶融金
属材料収納容器、つまり貯留容器からアトマイズノズル
の間で溶融金属の温度が最も低下する注湯管での壁部温
度を検知して予め設定した温度値以下となったとき貯留
容器を収納している溶解チャンバーを高圧ガスで加圧し
て溶融金属材料自由表面の圧力がアトマイズタンクに対
して高圧となるようにして注湯管を流れる熔融金属材料
の流量を見掛は上場前して注湯管の温度低下、つまり注
湯管の内壁面への溶融金属の凝着を防止するのである。

このように、本発明の好適態様によれば、溶解チャンバ
ーとアトマイズタンクの圧力は監視される。なお、アト
マイズ中、アトマイズタンクｌは大量の７トマイズガス
の流入によりアトマイズタンク内の圧力はアトマイズ前
よりも高圧になるのが普通であり、また操業条件によっ
てはアトマイズタンク内の圧力はアトマイズ中に変動す
ることもある、このときアトマイズタンク内の圧力を無
視して溶解チャンバーを加圧すれば溶解チャンバーとア
トマイズタンクとの圧力差が所望以下の値になることは
十分起こりうることであり、溶融金属材料の自由表面に
かかるみかけの圧力が少なくなるため溶融金属流の流量
は安定しない。このためアトマイズする都度に溶解チャ
ンバーとアトマイズタンクの圧力差を検知し、溶融金属
材料の流量を制？１１することが好ましい、このような
圧力差の検知手段を設けることによりアトマイズ中の溶
解チャンバー内の溶湯金属材料のアトマイズタンク内へ
の流下に伴う体積の減少による圧力減少にも関係な（適
正な圧力を印加できるといった効果も期待できる。

ここに、注湯管の内壁面への溶融金属の凝着つまり断面
積減少ということであるから、溶解チャンバーの圧力を
増加して見掛は上の熔融金属の流量を増加することは常
に一定流量を確保することを意味する゛。

注湯管の温度検知は直接溶融金属材料に触れる管状材料
の外側に密着させた金属製のバイブを配設して該金属製
パイプに熱電対を設置して行うのが適切である。

前記金属製パイプに配設した熱電対によって検知した温
度から熱伝達計算によって注湯管内を流れる溶融金属材
料の温度を推定し当該材料の液相線温度より一般的に１
００〜３００°Ｃ高温となるよう熔解チャンバーを高圧
ガスで加圧して溶融金属材料自由表面の圧力がアトマイ
ズタンクに対して高圧となるようにして注湯管を流れる
溶融金属材料の流量を増して温度低下を防止する。この
とき検知温度と設定値との差に応じた加圧度の設定には
例えば比例制御を用いればよい。

（実施例） 本発明を実施例により具体的に説明する。

実施例１ 第１図、第２図および第３図は本発明にかかる装置の概
略図である。

本発明にかかる金属微粉末の製造装置１は、注湯管２を
備えた貯留容器３を収容する溶解チャンバー４と、該溶
解チャンバー４から注湯管２を経て供給される熔融金属
５を噴霧微粉化させるアトマイズタンク６と、前記溶解
チャンバー４の内圧の制御手段と、該溶解チャンバー４
とアトマイズタンク６との圧力差の検知装置１０と、溶
融金属５の噴霧中に熔融金属の流れる注湯管２の壁部温
度の検知手段１１と壁部温度と設定温度値との差に応じ
て前記溶解チャンバー４内の圧力を調整する手段１３．
１３とを備えている０図示例ではこの圧力調整手段は弁
Ｉ３．１３から構成される。

図中、粉末回収タンクをも兼ねるアトマイズタンク６の
上部にはアトマイズノズル７が設置されている。該アト
マイズノズル７の中央部には、アトマイズノズル７の上
方に設置された溶融金属を収容する貯留容器３の底部に
設けられた流下注入用開口８が設けられており、この流
下注入用開口８を通って前記溶融金Ｍ５が注湯管２を経
てアトマイズノズル７に供給され、噴霧される。粉末と
なった金属は前記のアトマイズタンク６の下方に集めら
れる。

第２図に示されているようにアトマイズノズル７の溶融
金属流下用開口８°の周囲にはガスジェットの噴射孔９
が環状に配置されており、これらの噴射孔９は溶融金属
流下用開口８”を通って流下してくる溶融金ｊ［１０に
対して所定の交差角θをもって設置され、例えば高圧窒
素ガスなどを前記溶融金属１０に向けて噴射衝突させ、
粉化して粉末とするものである。

第３図に示すように、注湯管２は直接溶融金属５に触れ
る管状部材２゛の外側に密着させて金属製パイプ１６を
配設して成り、該金属製パイプ１６の外側もしくは内部
に熱電対１５を設置してその温度を検知するのが好まし
い。

前記金属製バイ１１６に配設した熱電対１５によって検
知した温度から熱伝達計算によって注湯管内を流れる溶
融金属５の温度を推定し当該金属の液相ｖＡ湿温度り一
般的に１００〜３００℃高温となるよう溶解チャンバー
４を高圧ガスで加圧して溶融金属材料自由表面の圧力が
アトマイズタンク６に対して高圧となるようにして注湯
管２を流れる溶融金属１０の流量を見掛は上増して温度
低下による閉塞を防止する。加圧に際してはアトマイズ
タンク６内の圧力と溶解チャンバー４内の圧力との差を
圧力計によって測定する。このとき検知温度と設定値と
の差に応じた加圧度の設定には例えば比例制御を用いる
。

例えば、注湯管の温度が低下し設定値との差がある値を
越えると溶解チャンバーとアトマイズタンクの圧力差を
検知し、圧力制御装置を作動させて圧力を溶解チャンバ
ーに加えることにより、溶融金属を注湯管から滞りなく
排出させるようにしてもよい、それでもなお温度が低下
する場合、溶解チャンバーとアトマイズタンクの圧力差
を検知しながら圧力制御装置により設定値との差に比例
して溶解チャンバーを加圧する。

第４図には注湯管２内を流れる溶融金属５の温度と設定
値との差とそれに応じた加圧力との関係を示している。

溶融金属５が注湯管２を流れていくうちに温度が下がり
溶融金属５の温度と設定値との差がある値以下になると
、加圧装置１４の弁１３の操作によって溶解チャンバー
４内に高圧ガスを導入し溶融金属５を押し出す。閉塞防
止と一定流ＭｆｌＩ保が行い得る。

実施例２ 注湯管２内の溶融温度の経時的な変化は、第５図のよう
になることが別途実験により分かったので、溶解チャン
バー４を第４図に基づいて第６図のように所定の温度に
なるように加圧力を調整できるよう圧力制御装置１４に
プリセットしておき、アトマイズ開始とともに圧力調整
−溶湯流量制御を行った。

第１表および第２表には、第１図〜第３図に示す本発明
にかかる装置・方法、ならびに従来技術でそれぞれステ
ンレス鋼粉末を製造したときの結果を示す。

第１表 第２表 （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吹上な
どによる装置損傷等のトラブルを全く発生せず、注湯管
内にて溶融金属が凝固閉塞することもなく安定して溶融
金属材料から微細な真球状粉末を生成でき、効率の良い
操業が可能となり生産性が向上し、産業上きわめて有益
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方法による粉末製造装置の概略構成図
； 第２図は、本発明方法による粉末製造装置の構成部材で
あるアトマイズノズルと二重円筒の縦断面図； 第３図は、本発明方法による注湯管への熱電対取付側説
明図； 第４図は、溶湯温度と設定値との差に対応した加圧力の
関係説明図； 第５図は、アトマイズ開始後の時間と溶湯温度の関係説
明図：および 第６図は、アトマイズ開始後の時間と加圧度の関係説明
図である。 ｌ：金属＠わ）末の製造装置 ２：注湯管 ３：貯留容器 ４：溶解チャンバー ５＝溶融金属 ６：アトマイズタンク ７：アトマイズノズル ８：流下注入用開口 ＩＩ：温度検知手段 １３：圧力検知手段 １５；熱電対 １６二金属製パイプ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）溶融金属材料を収容する貯留容器から注湯管を経
   て流下する溶融金属流にアトマイズノズルからガスジェ
   ットを噴射して衝突させることにより当該溶融金属材料
   を微粒化する際に、前記貯留容器内の溶融金属材料の自
   由表面に圧力を印加可能とするとともに、前記注湯管の
   壁部温度を検知し、検知した温度と予め設定した温度と
   の温度差に応じて前記圧力を調整して前記注湯管の閉塞
   を防止するとともに前記溶融金属流の流量の一定化を図
   ることを特徴とする金属微粉末の製造方法。
2. （２）注湯管を備えた貯留容器を収容する溶解チャンバ
   ーと、該貯留容器から注湯管を経て供給される溶融金属
   を噴霧微粉化させるアトマイズノズルを備えたアトマイ
   ズタンクと、前記溶解チャンバーの内圧の制御手段と、
   該溶解チャンバーとアトマイズタンクとの圧力差の検知
   手段と、溶融金属の噴霧中に溶融金属の流れる注湯管の
   壁部温度を検知する手段と、その壁部温度と設定温度値
   との差に応じて前記溶解チャンバー内の圧力を調整する
   手段を備えた、金属微粉末の製造装置。