JPH0355522B2 - - Google Patents

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JPH0355522B2
JPH0355522B2 JP59006352A JP635284A JPH0355522B2 JP H0355522 B2 JPH0355522 B2 JP H0355522B2 JP 59006352 A JP59006352 A JP 59006352A JP 635284 A JP635284 A JP 635284A JP H0355522 B2 JPH0355522 B2 JP H0355522B2
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/06Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material
    • B22F9/08Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying
    • B22F9/082Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying atomising using a fluid
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    • B22F9/082Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying atomising using a fluid
    • B22F2009/088Fluid nozzles, e.g. angle, distance

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  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は溶融金属の噴霧微粉化装置に関する。 粉末冶金応用製品のうち、研削用ダイヤモンド
ホイル、高速度鋼バイトチツプ、熱間静水圧圧縮
に供する機械部品プリホーム、射出成形プリホー
ムなどにおいては、製造原料の金属粉の平均粒子
径は数ミクロンのものが要望されている。 従来、金属微粉を製造する方法には、酸化物還
元法、電解法、カルボニル法等が知られている。
これらは、いずれも単一金属粉の製造には適する
が、合金微粉の製造には合金組成上の制約が大き
くて製造し難く、しかも製造コストが高くなる等
の欠点があつた。 一方合金粉の製造には噴霧法が広く実用されて
いるが、この方法では生成粉の平均粒子径が精々
数十ミクロンであり、それより一桁小さい粉末の
製造は不可能とされていた。 噴霧法において溶融金属の微粉化に最も効果的
とされているものは、水を主とする液体を噴霧媒
に用い、そのジエツトのエネルギーを一点に集中
させる円錐状ジエツト方式である。この方式にお
ける装置として第1図に示すような装置(特許第
552253号明細書参照)が知られている。該装置で
は、ノズル外筒7とノズル内筒8とによつて構成
された環帯状隙間から水ジエツトを噴出して環帯
の中心軸上の一点0に焦点を結ぶ円錐面を形成さ
せる。該液体噴出は液体導入管9から圧入する圧
力による。他方溶融金属は溶融ノズル12から溶
融金属流13として落下させる。水ジエツトによ
り形成される円錐面の内側すなわち、溶融金属が
流入する側のジエツト近傍では、通常は気圧が10
〜100Torrの負圧となつており、溶融金属流13
は動揺なくそれに吸引される。これに対してジエ
ツトの外側の気圧はほぼ1気圧である。生成粉の
平均粒子径はジエツトの噴射圧力(速度)及び円
錐頂角Θが大きいほど小さくなるが、工業的には
最高噴射圧力200Kgf/cm2、円錐頂角20°<Θ
40°で噴霧されている。円錐頂角Θをさらに大き
くすると、焦点0からジエツト流が逆流し、溶融
金属が吹き上げられて噴霧を続けられない。噴霧
を連続できるΘの最大値、すなわち、臨界頂角は
噴射圧力が上昇するにつれて小さくなる。 このΘを大きくするようにした装置として、特
開昭54−114467号がある。該装置はジエツトの中
心軸と同心でノズル底部に密着した長い吸引管を
設け、ジエツトをこの管の中へ噴射することによ
つて、ノズル上部から溶融金属と共に吸引される
空気流量を増大し、焦点からのジエツトの逆流を
押えて80°<Θ<120°の噴霧を可能にしている。 しかし、この装置では、ジエツトは円錐面を境
として吸引管の作用で大量に吸引される空気と混
合して吸引管径まで膨張して密度が小さくなる。
従つて、微粉化に効くジエツトエネルギーの低下
はまぬかれない。また水噴霧を不活性ガス中で行
う場合には、大量の不活性ガスを消費することに
なり、不活性ガス雰囲気中で水噴霧を必要とする
場合には適応し得ない欠点がある。 本発明は、従来の噴霧微粉化装置における欠点
をなくすべくなされたもので、その目的はジエツ
トの噴射圧力が従来装置における範囲内は言うま
でもなく、400〜600Kgf/cm2と従来のものよりも
著しく高い場合にも、円錐頂角Θを40°〜90°の高
角度に保つことができ、かつジエツトに吸引され
る雰囲気ガスの流量を大幅に減少させることがで
き、これにより生成粉の平均粒子径6〜4ミクロ
ンと極めて細かい微粒子が製造し得られる装置を
提供するにある。 本発明の溶融金属の噴霧微粉化装置を第2図に
基いて説明すると、第2図Aは縦断面図、第2図
BはA図のA−A′における断面図を示す。 ノズル外筒7とノズル内筒8の端部のノズル端
子1と2とによつて噴射環帯を形成している。こ
の噴射環帯は、装置の非使用時には第2図Aに示
したようにノズル端子1および2が接して閉じた
状態にある。このノズル端子1および2には圧縮
圧力が加えられている。 溶融金属の噴霧微粉化を行う場合には、高圧ポ
ンプによつて加圧された高圧液体を導入管9より
液体室10に導入し、上記の噴射環帯をこの高圧
液圧の圧力によつて均一に開かせ、形成されたス
リツトから噴射環帯の中心軸と同心の円錐状の液
体ジエツトを噴出させる。溶融ノズル12からの
溶融金属は溶融金属流13として中心部に流下さ
せ、液体ジエツトによつて微粉化される。 ノズル端子1および2の開閉の状態について要
部の拡大図として示したものが第3図A,Bであ
る。 ノズル端子1および2は、通常は、第3図Aに
示したように相互に接して閉じた状態にある。こ
の時ノズル端子1および2には締め付け圧力が加
えられている。図中のσaおよびσbは応力の状態を
示しており、σaは、ノズル端子1および2の接し
た環帯に発生した応力で、ほぼ圧縮力としての締
め付け圧力に相当している。また、σbは、σaの垂
直分力である。 ノズル端子1および2に高圧液体の圧力が加え
られ、ノズル端子1および2にσa以上の圧力が加
えられると、その圧力に応じて環帯が第3図Bに
示したように開き、形成されたスリツトから液体
ジエツトが噴出する。 なお、締め付け圧力とオリフイスの内径には、
ノズル端子の材質に応じて固有の相関性がある。
この相関性を確認し、次いで高圧液体の圧力と環
帯の開き幅との関係を把握することによつて、溶
融金属の噴霧微粉化の際の液体の圧力と環帯の開
き幅を制御することができる。 添付した図面の第4図および第5図は、各々、
SUS304によつてノズル端子を形成した場合の締
め付け圧力とオリフイス内径との関係、および水
圧と環帯幅との関係を示したものである。 この第3図および第4図からも明らかなよう
に、締め付け圧力、オリフイス内径、液体圧力お
よび環帯幅を正確にコントロールすることができ
る。 従来の噴霧化装置においては、一般に噴射圧力
を一定とする場合、ジエツトを高速化するには、
噴射環帯の隙間を狭くするが、隙間を0.1〜0.01
mmと狭く、しかも噴射環帯全周に亘つてそれを均
一に保つことは、隙間を調整するネジやパツキン
グの寸法精度からみて極めて困難である。 本発明ではノズル端子1、及び2に圧縮応力を
かけておき、通常は閉じており、液体室10に導
入した液体の圧力に応じてノズル端子1、及び2
で構成された噴射環帯が開くようにしたため、該
噴射環帯の隙間を0.1〜0.01mmの狭い範囲でも、
ほぼ均一に保つことができ、円錐軸に対称なジエ
ツトが容易に得られる。また円錐状のジエツトの
頂角を40〜90°までに亘つて大きくすることも容
易で、噴射圧力も従来よりはるかに大きい400〜
600Kgf/cm2の高圧にもなし得る。 そして、本発明の装置においては、ノズルの底
部に減圧室6が設けられ、該減圧室6はフランジ
3に設けられたフランジ孔5とボス横溝4によつ
てジエツトの噴射側下側部に連通させている。従
つて減圧室6の負圧を大きくすることによつて、
ノズル頂部との圧力差でジエツトにより形成させ
る円錐面を上部から押えると共に円錐ジエツトの
下部負圧とが相俟つて、ジエツトの頂部方向への
逆流を押えることができ、それによりジエツトの
頂角を最大の90°まであげることができる。減圧
室の圧力は30〜700Torrの負圧であることが好ま
しい。 30Torrより小さい負圧ではジエツトの逆流が
起こり易くなり、また、水、ポリマー水溶液等に
よりジエツトでは700Torrを超える負圧は形成し
難い。また溶融金属流を吸引する円錐面近傍に生
じた負圧との差は20〜690Torrであることが好ま
しい。 すなわち、本発明の装置において、ノズルの環
帯を前記のように構成することと、ノズル底部に
減圧室を設け、該減圧室をジエツト側下側部に連
通することが相俟つて従来装置における噴射圧力
をはるかに越える400〜600Kgf/cm2の高圧でも安
定して噴射でき、生成粉の平均粒子径は6〜4ミ
クロンと従来装置に比べて1桁細かい微粉末が得
られる優れた効果を奏し得られる。 なお、11は拘束リングであり、これは円錐頂
角や噴射圧力に応じ、溶融金属が減圧室側壁に付
着せず、かつ減圧室の気圧が最も低くなるように
調節する作用をするものである。そのため、内径
の異なるリングを用意し、任意に取換えることが
できるように構成する。しかし、これは必ずしも
必要としないが、設けることが好ましい。 次に、SUS304によつてノズル端子を形成した
本発明の装置による金属粉末の製法を挙げ、また
従来装置による比較例を示し、本発明装置におけ
る作用効果の優れていることを明らかにする。な
お、従来装置は第1図に示す装置である。 実施例1、比較例1 90Cu−10Sn合金を使用し、その条件ならびに
生成粉末の性質を示すと、次の第1表の通りであ
つた。
【表】 該結果が示すように、本発明装置の場合が従来
装置の場合に比べて、溶融金属流を吸引する注入
口の負圧が低く、ここに吸引される空気の流量が
小さい。また生成粒の平均粒径がはるかに微細で
あり、見かけ密度が低い。 実施例2、比較例2 鉄を使用し、その条件ならびに生成粉末の性質
を示すと、次の第2表の通りであつた。
【表】 この結果が示すように、実施例1と同様なこと
を示すと共に、本発明装置で得られた鉄粉を930
℃で1時間水素中で還元後、解砕したものは見か
け密度が2.4g/cm3で、鉱石還元鉄粉に匹敵する
成形性を示した。 実施例 3〜6 91Ni−3Mo−6W合金、80Ni−20Cr合金、
SKH9相当高速度銅、SUS410相当ステンレス合
金を、それぞれ本発明の装置を使用して微粉末を
製造した。その結果はそれぞれ第3表〜第6表に
示す通りであつた。
【表】
【表】
【表】
【表】 この結果が示すように、いずれも平均粒子径が
6〜4ミクロンと微細であり、そしてこのように
微細に拘わらず、酸化量は従来装置による平均粒
子径数十ミクロンの粉末と同程度である。例えば
噴霧したままの91Ni−3Mo−6W合金粉は酸素量
は約600ppmである。このことは高圧噴霧によつ
て1粒子当りの酸化量が大巾に低下し得られるこ
とを示している。数ミクロンの粒子はほぼ球状化
しており、比較的圧縮性がよい。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の噴霧微粉化装置の断面図、第2
図は本発明の噴霧微粉化装置を示し、第2図Aは
その縦断面図、第2図Bは第2図AのA−A′に
おける断面図である。第3図A,Bは、第2図の
装置の要部拡大断面図である。第4図および第5
図は、各々、この発明の装置の一例について締め
付け圧力とオリフイス内径、水圧と環帯幅の関係
を示した図である。 1,2:ノズル端子、3:フランジ、4:ボス
の縦溝、5:フランジ孔、6:減圧室、7:ノズ
ル外筒、8:ノズル内筒、9:液体導入管、1
0:液体室、11:拘束リング、12:溶湯ノズ
ル、13:溶融金属流。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 環状のノズル端子と該ノズル端子の端縁部を
    背後から圧縮力によつて押圧している第二の環状
    のノズル端子とからなり、ノズル端子間への高圧
    液体の流入によつて二つのノズル端子が離れてス
    リツトが形成される噴射環帯と、噴射環帯の下部
    に設けた減圧室と、減圧室と高圧液体ジエツトの
    噴射側下側部との連通路とからなることを特徴と
    する溶融金属の噴霧微粉化装置。
JP59006352A 1984-01-19 1984-01-19 溶融金属の噴霧微粉化装置 Granted JPS60152605A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59006352A JPS60152605A (ja) 1984-01-19 1984-01-19 溶融金属の噴霧微粉化装置
US06/691,312 US4624409A (en) 1984-01-19 1985-01-14 Apparatus for finely dividing molten metal

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JP59006352A JPS60152605A (ja) 1984-01-19 1984-01-19 溶融金属の噴霧微粉化装置

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JPS60152605A JPS60152605A (ja) 1985-08-10
JPH0355522B2 true JPH0355522B2 (ja) 1991-08-23

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