JPH0328304A - 金属粉末の製造装置 - Google Patents
金属粉末の製造装置Info
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- JPH0328304A JPH0328304A JP15968789A JP15968789A JPH0328304A JP H0328304 A JPH0328304 A JP H0328304A JP 15968789 A JP15968789 A JP 15968789A JP 15968789 A JP15968789 A JP 15968789A JP H0328304 A JPH0328304 A JP H0328304A
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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
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野Ｊ
本発明は、金型プレス法および射出成形法等に代表され
る種々の粉末冶金プロセスに利用する微細かつ低不純物
の金属又は合金粉末を製造する為の金属又は合金粉末の
製造装置に関するものである。
る種々の粉末冶金プロセスに利用する微細かつ低不純物
の金属又は合金粉末を製造する為の金属又は合金粉末の
製造装置に関するものである。
［従来の技術］
従来、粉末冶金プロセスに用いる金属又は合金粉末の製
造方法としては、（１）鋳造法等により作製されたイン
ゴットを機械的に破砕する方法、（２〉カルボニール法
に代表される化学的反応を用いた方法、そして（３〉溶
融した金属又は合金に何らかの粉砕エネルギーを印加し
飛散凝固させるいわゆるアトマイズ法、等が代表的なも
のであり種々の特長を有する粉末が得られている。とこ
ろで近年粉末冶金を応用したプロセスの開発が盛んとな
りその際使用する粉末に対する要求も多岐に渡っている
。その中で特に射出成形プロセス並びに押し出しプロセ
ス等のいわゆるニアネットシェーブの概念を応用したプ
ロセスにおいては、寸法精度並びに焼結性等の向上の目
的からより微細で、かつ低不純物含有の粉末が求められ
ている。
造方法としては、（１）鋳造法等により作製されたイン
ゴットを機械的に破砕する方法、（２〉カルボニール法
に代表される化学的反応を用いた方法、そして（３〉溶
融した金属又は合金に何らかの粉砕エネルギーを印加し
飛散凝固させるいわゆるアトマイズ法、等が代表的なも
のであり種々の特長を有する粉末が得られている。とこ
ろで近年粉末冶金を応用したプロセスの開発が盛んとな
りその際使用する粉末に対する要求も多岐に渡っている
。その中で特に射出成形プロセス並びに押し出しプロセ
ス等のいわゆるニアネットシェーブの概念を応用したプ
ロセスにおいては、寸法精度並びに焼結性等の向上の目
的からより微細で、かつ低不純物含有の粉末が求められ
ている。
現在、これらの要求に対し最も多く用いられている粉末
製造の手段としては、アトマイズ法があり、その普及に
は著しいものがある。ところで，そのアトマイズ法には
大別するとガスおよび液体等の流体を噴霧媒質として用
いる方式および回転ディスク等の固体サブストレートを
破砕源とする方式の２つの方式に分類され、それぞれの
粉体特性を生かし種々の用途に使用されている。ところ
が、近年、前述した様に粉末に対する微細化要求が強ま
るに伴い現在生産に寄与している設備では対応が困難と
なる状況が発生しており．その対策として流体を噴霧源
とした場合には、噴霧圧力を増大せしめる方法や、一方
、回転ディスク等の場合には回転数および速度を上昇せ
しめる等の方策が威されてきた。しかし，その改造等に
は多くの技術的困難さを伴うばかりではなく、設備の大
型化および複雑化が避けられず粉末製造のコストの上昇
を招く原因ともなっている。又その他の微細化の手法と
しては，噴霧時における溶湯の粘性係数を低下させるこ
とにより微細化を行なう手法がある。たとえばアトマイ
ズ法における粒子の平均直径と噴霧条件との関係を表わ
す式として抜山らの実験式があり、この実験式は第１式
の様に表わされる。この式中で溶融金属の粘性係数μ，
値を低下させることが可能であれば粉末の平均直径を小
さくすることが可能となることが明らかである。
製造の手段としては、アトマイズ法があり、その普及に
は著しいものがある。ところで，そのアトマイズ法には
大別するとガスおよび液体等の流体を噴霧媒質として用
いる方式および回転ディスク等の固体サブストレートを
破砕源とする方式の２つの方式に分類され、それぞれの
粉体特性を生かし種々の用途に使用されている。ところ
が、近年、前述した様に粉末に対する微細化要求が強ま
るに伴い現在生産に寄与している設備では対応が困難と
なる状況が発生しており．その対策として流体を噴霧源
とした場合には、噴霧圧力を増大せしめる方法や、一方
、回転ディスク等の場合には回転数および速度を上昇せ
しめる等の方策が威されてきた。しかし，その改造等に
は多くの技術的困難さを伴うばかりではなく、設備の大
型化および複雑化が避けられず粉末製造のコストの上昇
を招く原因ともなっている。又その他の微細化の手法と
しては，噴霧時における溶湯の粘性係数を低下させるこ
とにより微細化を行なう手法がある。たとえばアトマイ
ズ法における粒子の平均直径と噴霧条件との関係を表わ
す式として抜山らの実験式があり、この実験式は第１式
の様に表わされる。この式中で溶融金属の粘性係数μ，
値を低下させることが可能であれば粉末の平均直径を小
さくすることが可能となることが明らかである。
但し、Ｄ，；分散された溶融金属粒子の調和平均直径（
ｍ） μ，；粘性係数 ■．；噴霧媒体の初期噴射速度（ｉ／ｈ ）γ，；溶融
金属の表面エネルギー（ｋｇ／ｈ２）ｄ，；溶融金属の
密度（ｋｇ／１） Ｗヵ ：噴霧媒体の単位時間当りの重量流量（ ｋｇ
／ｈ） Ｗ，；溶融金属の単位時間当りの重量流量（ ｋｇ ／
ｈ） Ｗ， ／Ｗ＝ ＜０．１ ところで，具体的に粘性係数を下げる手段としては、た
とえばＦｅ系の合金にＳｉ等の粘性係数が低下する元素
を添加する方法および溶湯温度を増大させる方法等があ
り、第２式に示したアンドレイドの式によれば溶融金属
の粘性係数μ，値は溶融金属の温度の上昇によって低下
することは明らかであり、具体的に純鉄においては、融
点近傍１５５０℃での粘性係数６．７ Ｘ １ ０−’
Ｐａ−Ｓから１８５０℃においては５．２ Ｘ １ ０
−’Ｐａ−Ｓと大きく低下することが実測されており、
後述する本発明者らの実験結果においても上記２つの原
理を応用した粉末の製造において従来法に比較し、より
微細化する効果が確かめられている。
ｍ） μ，；粘性係数 ■．；噴霧媒体の初期噴射速度（ｉ／ｈ ）γ，；溶融
金属の表面エネルギー（ｋｇ／ｈ２）ｄ，；溶融金属の
密度（ｋｇ／１） Ｗヵ ：噴霧媒体の単位時間当りの重量流量（ ｋｇ
／ｈ） Ｗ，；溶融金属の単位時間当りの重量流量（ ｋｇ ／
ｈ） Ｗ， ／Ｗ＝ ＜０．１ ところで，具体的に粘性係数を下げる手段としては、た
とえばＦｅ系の合金にＳｉ等の粘性係数が低下する元素
を添加する方法および溶湯温度を増大させる方法等があ
り、第２式に示したアンドレイドの式によれば溶融金属
の粘性係数μ，値は溶融金属の温度の上昇によって低下
することは明らかであり、具体的に純鉄においては、融
点近傍１５５０℃での粘性係数６．７ Ｘ １ ０−’
Ｐａ−Ｓから１８５０℃においては５．２ Ｘ １ ０
−’Ｐａ−Ｓと大きく低下することが実測されており、
後述する本発明者らの実験結果においても上記２つの原
理を応用した粉末の製造において従来法に比較し、より
微細化する効果が確かめられている。
μｐ 一Ａ ｅ Ｆ ・・・［第２式］Ａ，Ｂ
・・・定数 Ｔ ・・・溶融温度 Ｋ ・・・ボルツマン定数 ［発明が解決しようとする課題］ しかし上記２つの方法の共通の問題として前者において
は、必然的に混入する添加元素、後者においては溶湯温
度の上昇による溶解るつぼおよび溶湯吐出ノズルとの反
応増加並びに酸素固溶ユの増大によって、形成された粉
末中への不純物含有量の増加が避けられず結果的に製造
後の粉末成形性、焼結性および製品特性に対し著しい問
題を引き起こす結果となっている。
・・・定数 Ｔ ・・・溶融温度 Ｋ ・・・ボルツマン定数 ［発明が解決しようとする課題］ しかし上記２つの方法の共通の問題として前者において
は、必然的に混入する添加元素、後者においては溶湯温
度の上昇による溶解るつぼおよび溶湯吐出ノズルとの反
応増加並びに酸素固溶ユの増大によって、形成された粉
末中への不純物含有量の増加が避けられず結果的に製造
後の粉末成形性、焼結性および製品特性に対し著しい問
題を引き起こす結果となっている。
斯る観点に鑑み本発明の技術的課題は、従来の種々のア
トマイズ法においてその実現化が難しい粉末微細化の方
法を容易かつ安価に提供することにある。
トマイズ法においてその実現化が難しい粉末微細化の方
法を容易かつ安価に提供することにある。
［課題を解決するための手段］
本発明者らは、従来のアトマイズ法の長所を生かし短所
を補う方法を確立すべく鋭意研究を行なった結果，本発
明を完成するに至ったものである。
を補う方法を確立すべく鋭意研究を行なった結果，本発
明を完成するに至ったものである。
本発明によれば、金属又は合金溶湯を一定口径を有する
溶湯吐出ノズルより連続的に落下せしめ、所定の落下点
で該落下された溶湯を微細に分散させて冷却し、金属又
は合金粉末を製造するアトマイズ装置において、前記溶
湯吐出ノズルと前記所定の落下点との間に前記落下され
た溶湯を加熱するための加熱手段を設けたことを特徴と
する金属又は合金粉末の製造装置が得られる。
溶湯吐出ノズルより連続的に落下せしめ、所定の落下点
で該落下された溶湯を微細に分散させて冷却し、金属又
は合金粉末を製造するアトマイズ装置において、前記溶
湯吐出ノズルと前記所定の落下点との間に前記落下され
た溶湯を加熱するための加熱手段を設けたことを特徴と
する金属又は合金粉末の製造装置が得られる。
即ち、本発明は、落下中の溶湯を急加熱する加熱手段を
設けることにより、溶湯の粘性係数を低下せしめ、これ
により前述した粉末微細化効果を促進させることができ
るものである。なお溶湯の加熱方法としては落下する溶
湯の流れを乱すことなく静的に昇温することが極めて重
要であり、この方法が確立出来ない限り溶湯の流れに乱
れが生じ微細化はおろか粉末の作製自体が不可能となる
。
設けることにより、溶湯の粘性係数を低下せしめ、これ
により前述した粉末微細化効果を促進させることができ
るものである。なお溶湯の加熱方法としては落下する溶
湯の流れを乱すことなく静的に昇温することが極めて重
要であり、この方法が確立出来ない限り溶湯の流れに乱
れが生じ微細化はおろか粉末の作製自体が不可能となる
。
然る点に鑑み、その加熱手段としては、レーザーおよび
赤外線等の光エネルギー、周波数の高い誘導加熱手段お
よびそれらを組み合せた構造が本発明の課題を解決する
為の加熱手段として有効である。又、前述した粘性係数
を低下させる為の元素の添加およびるつぼ内での昇温方
法も、不純物含有の許容範囲内であるならば本発明との
組み合せによって、より大きな微細化効果を示す方法と
して採用でき、これも本発明の範囲に含まれることは言
うまでもない。
赤外線等の光エネルギー、周波数の高い誘導加熱手段お
よびそれらを組み合せた構造が本発明の課題を解決する
為の加熱手段として有効である。又、前述した粘性係数
を低下させる為の元素の添加およびるつぼ内での昇温方
法も、不純物含有の許容範囲内であるならば本発明との
組み合せによって、より大きな微細化効果を示す方法と
して採用でき、これも本発明の範囲に含まれることは言
うまでもない。
［実施例］
本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
実施例１．
第１図は本発明の粉末製造装置の一構成例を模式的に示
す図である。この図において不活性雰囲気中でアルミナ
製溶解るつぼ１で原料を５２０℃で加熱溶融してＦｅ５
０−Ｃｏ５０％の溶融金属とし溶湯吐出ノズル２より自
由落下せしめこの溶融金属３が下部落下点９に配置され
た水を噴霧媒質とする環帯ノズル４に至る溶湯自由落下
領域にあらかじめ配置された出力３ＫＷからなる高出力
炭酸ガスレーザ発生装置５より自由落下中の溶湯３に直
接ビーム光を照射せしめこの溶湯３を急加熱し、その状
態を維持し噴霧化を行なった。
す図である。この図において不活性雰囲気中でアルミナ
製溶解るつぼ１で原料を５２０℃で加熱溶融してＦｅ５
０−Ｃｏ５０％の溶融金属とし溶湯吐出ノズル２より自
由落下せしめこの溶融金属３が下部落下点９に配置され
た水を噴霧媒質とする環帯ノズル４に至る溶湯自由落下
領域にあらかじめ配置された出力３ＫＷからなる高出力
炭酸ガスレーザ発生装置５より自由落下中の溶湯３に直
接ビーム光を照射せしめこの溶湯３を急加熱し、その状
態を維持し噴霧化を行なった。
なお、溶湯３がレーザービーム光によって加熱される手
前および加熱後の溶湯温度をサーモバイル温度計を用い
確認した結果を第１表に示すが、レーザ光による昇温効
果が絶大であることがわかる。
前および加熱後の溶湯温度をサーモバイル温度計を用い
確認した結果を第１表に示すが、レーザ光による昇温効
果が絶大であることがわかる。
一方、本発明の比較例として、（１）同一合金組成によ
る不活性雰囲気中での通常の水アトマイズ法を行なうこ
と及び（ｎ）同一合金組成の溶湯中へ噴霧直前にＳｉを
０．５νｔ添加し不活性雰囲気中での通常の水アトマイ
ズを行なうことと（ＩＩＩ）同一合金組成を同様のるつ
ぼ内で通常の溶融温度よりも高温の１Ｂ５０℃で溶融し
ておき上述した通常の水アトマイズを行なうこと、以上
（Ｉ）（ｎ）（ＩＩ［）の３方式とし、その一連の結果
を第２表に示す。
る不活性雰囲気中での通常の水アトマイズ法を行なうこ
と及び（ｎ）同一合金組成の溶湯中へ噴霧直前にＳｉを
０．５νｔ添加し不活性雰囲気中での通常の水アトマイ
ズを行なうことと（ＩＩＩ）同一合金組成を同様のるつ
ぼ内で通常の溶融温度よりも高温の１Ｂ５０℃で溶融し
ておき上述した通常の水アトマイズを行なうこと、以上
（Ｉ）（ｎ）（ＩＩ［）の３方式とし、その一連の結果
を第２表に示す。
これより、本発明の装置で作製した粉末が微細化効果お
よび不純物の侵入を防止する上で極めて優れていること
が確認出来た。
よび不純物の侵入を防止する上で極めて優れていること
が確認出来た。
第１表
［実施例２］
第２図は本発明の粉末製造装置の他の構成例を模式的に
示す図である。この図において、アルミナ製溶解るつぼ
１、吐出ノズル２は実施例１の装置と同様な構成で、ま
た落下する溶湯の加熱源として出力２０ＫＷ周波数が１
− ０ ０ ＫＨｚの高周波電源６を用い、溶湯落下部
のまわりにワークコイル７を配した装置構成．となって
いる。下部落下点１０には溶湯３破砕源として回転ディ
スク８を配置した。又原料にはＳｎ６３−Ｐｂ３，から
なるはんだを用い不活性雰囲気中で行った。
示す図である。この図において、アルミナ製溶解るつぼ
１、吐出ノズル２は実施例１の装置と同様な構成で、ま
た落下する溶湯の加熱源として出力２０ＫＷ周波数が１
− ０ ０ ＫＨｚの高周波電源６を用い、溶湯落下部
のまわりにワークコイル７を配した装置構成．となって
いる。下部落下点１０には溶湯３破砕源として回転ディ
スク８を配置した。又原料にはＳｎ６３−Ｐｂ３，から
なるはんだを用い不活性雰囲気中で行った。
第３表は加熱源となるワークコイル７通過前および通過
後の温度をサーモパイルにより測定した結果を示してお
り昇温効果は十分に得られている。
後の温度をサーモパイルにより測定した結果を示してお
り昇温効果は十分に得られている。
一方、第４表は回転ディスクの回転条件を一定とし、本
発明の加熱装置を取り付けた場合（実施例２）および従
来法と同様に未装着における粉末粒径（比較例４）の比
較を行なっているが、顕著に微細化効果を示す結果が得
られ、本発明の効果が確認出来た。
発明の加熱装置を取り付けた場合（実施例２）および従
来法と同様に未装着における粉末粒径（比較例４）の比
較を行なっているが、顕著に微細化効果を示す結果が得
られ、本発明の効果が確認出来た。
第 ３
表
第 ４
表
［発明の効果］
以上述べたように、本発明の金属又は合金粉末の製造装
置により製作された粉末は、従来の製造装置で作製した
粉末に比較して極めて微細となりかつ不純物の混入を防
ぐ効果も大きく実用的価値は大である。
置により製作された粉末は、従来の製造装置で作製した
粉末に比較して極めて微細となりかつ不純物の混入を防
ぐ効果も大きく実用的価値は大である。
又、本発明の金属又は合金粉末の製造装置は、従来にお
いて利用した設備のわずかな改造により成し得ることお
よび局部的な加熱法であることにより省エネルギープロ
セスであり、粉末の製造コストを引き上げずに微細粉末
の提供が可能となる。
いて利用した設備のわずかな改造により成し得ることお
よび局部的な加熱法であることにより省エネルギープロ
セスであり、粉末の製造コストを引き上げずに微細粉末
の提供が可能となる。
第１図は本発明の粉末製造装置の一構成例を示す図、第
２図は本発明の粉末製造装置の他の構成例を示す図であ
る。 図中、１・・・溶解るつぼ、２・・・溶湯吐出ノズル、
３・・・溶湯、４・・・水噴霧用環帯ノズル、５・・・
高出力炭酸ガスレーザ発生装置、６・・・高周波電源、
７・・・ワークコイル、８・・・回転ディスク、９．１
０・・・溶湯落下点。
２図は本発明の粉末製造装置の他の構成例を示す図であ
る。 図中、１・・・溶解るつぼ、２・・・溶湯吐出ノズル、
３・・・溶湯、４・・・水噴霧用環帯ノズル、５・・・
高出力炭酸ガスレーザ発生装置、６・・・高周波電源、
７・・・ワークコイル、８・・・回転ディスク、９．１
０・・・溶湯落下点。
Claims (1)
- １、金属又は合金溶湯を一定口径を有する溶湯吐出ノズ
ルより連続的に落下せしめ、所定の落下点で該落下され
た溶湯を微細に分散させて冷却し金属又は合金粉末を製
造するアトマイズ装置において、前記溶湯吐出ノズルと
前記所定の落下点との間に前記落下された溶湯を加熱す
るための加熱手段を設けたことを特徴とする金属又は合
金粉末の製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1159687A JP2784802B2 (ja) | 1989-06-23 | 1989-06-23 | 金属粉末の製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1159687A JP2784802B2 (ja) | 1989-06-23 | 1989-06-23 | 金属粉末の製造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0328304A true JPH0328304A (ja) | 1991-02-06 |
| JP2784802B2 JP2784802B2 (ja) | 1998-08-06 |
Family
ID=15699126
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1159687A Expired - Lifetime JP2784802B2 (ja) | 1989-06-23 | 1989-06-23 | 金属粉末の製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2784802B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106825596A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-06-13 | 西安交通大学青岛研究院 | 一种镍铝粉的雾化制备装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5216062A (en) * | 1975-07-25 | 1977-02-07 | Air Ind | Filter bag and filter system |
| JPS61264108A (ja) * | 1985-05-17 | 1986-11-22 | Agency Of Ind Science & Technol | レ−ザによる微粉末の製造法 |
| JPS62110738A (ja) * | 1985-09-24 | 1987-05-21 | リューダー ゲルキング | 球形の微粒子を製造するための方法及び装置 |
-
1989
- 1989-06-23 JP JP1159687A patent/JP2784802B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5216062A (en) * | 1975-07-25 | 1977-02-07 | Air Ind | Filter bag and filter system |
| JPS61264108A (ja) * | 1985-05-17 | 1986-11-22 | Agency Of Ind Science & Technol | レ−ザによる微粉末の製造法 |
| JPS62110738A (ja) * | 1985-09-24 | 1987-05-21 | リューダー ゲルキング | 球形の微粒子を製造するための方法及び装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106825596A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-06-13 | 西安交通大学青岛研究院 | 一种镍铝粉的雾化制备装置 |
| CN106825596B (zh) * | 2016-12-30 | 2018-09-21 | 西安交通大学青岛研究院 | 一种镍铝粉的雾化制备装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2784802B2 (ja) | 1998-08-06 |
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