JPH0368922B2 - - Google Patents

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JPH0368922B2
JPH0368922B2 JP60291329A JP29132985A JPH0368922B2 JP H0368922 B2 JPH0368922 B2 JP H0368922B2 JP 60291329 A JP60291329 A JP 60291329A JP 29132985 A JP29132985 A JP 29132985A JP H0368922 B2 JPH0368922 B2 JP H0368922B2
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JP
Japan
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powder
amorphous
molten metal
alloy
suction tube
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JP60291329A
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Hiroshi Kumai
Tatsuhiko Noda
Tadashi Ichama
Takashi Sato
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Nippon Kinzoku Co Ltd
Original Assignee
Nippon Kinzoku Co Ltd
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  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕 本発明は、流下する合金溶湯に高速液体を吹き
つけて非晶質合金粉末を製造する方法に関する。 〔従来技術〕 従来非晶質合金は、その形状により種々の方法
で製造されている。冷えば薄片の非晶質合金を製
造する場合、ガン法、ピストン・アンビル法、ト
ーシヨン・カタパルト法などが使用される。また
薄帯を連続的に製造する場合、遠心法、単ロール
法、双ロール法などが使用される。更に細線を製
造する場合、水流中紡糸法、回転液中紡糸法など
が使用されている。しかしこれらの方法で得られ
る非晶質合金は、形状が特定され、任意形状の部
品等を作製することが大変困難である。 これに対し複雑な形状の部品を製造する方法と
して、粉末をプレスなどを用いて圧粉成形する粉
末冶金法が知られている。また非晶質の合金粉末
を製造する方法として、スプレー法、キヤビテー
シヨン法、回転液中噴出法、アトマイズ法などが
知られている。 しかしこの方法は、冷却速度が十分でなく、細
かい粒子のものしか非晶質化せず、歩留りが悪い
とともに、非晶質化の程度も不均一である。しか
も得られた非晶質合金粉末の形状が球状あるいは
フレーク状であるため、圧粉成形しても粉末相互
のからみ合いが少なく、結合剤を用いなければ半
成素材、部品等を製作することができない。従つ
てこれらの方法で得られた粉末を工業的に粉末冶
金法に利用することは困難である。 本発明者は、この問題を解消すべく研究を重ね
た結果、以下の知見を得た。 溶湯を粉化して得られる粉末の形状は、溶湯流
に対する高速液体の剪断力などによつて決まる粉
化特性と、粉化後の凝固、冷却に至る過程とに大
きく影響される。とくに凝固、冷却に至るまでの
過程は、溶湯の物理的性質と溶接な関係があり、
冷却過程における粘性、表面張力などによつて粉
末の形状が影響を受ける。またこれら物理的性質
と冷却速度との相対的な諸因子が粉末の非晶質化
にも大きな影響を与える。 〔発明が解決しようとする技術的課題〕 本発明は、この知見にもとづいてなされたもの
で、溶湯粉化後の粉末が吸引されることにより粉
末周囲の蒸気膜を破壊し冷却速度を高め、このこ
とによつて圧粉成形が可能なほど不規則形状化さ
せるとともに完全に非晶質化した粉末を安定して
かつ効率よく得ることを目的とする。 〔技術的課題を解決する手段〕 すなわち、本発明は、非晶質化する合金の溶湯
を細孔から流下させる工程と、流下した溶湯に高
速液体を吹きつけて、溶湯を粉化するとともに急
冷凝固する工程と、溶湯を粉化する箇所の周囲に
吸引管を配置して20mmH2O乃至200mmH2Oの圧力
差で吸引する工程と、同吸引管の下方に粉末受け
体を配置して、凝固した非晶質粉末を、一旦この
粉末受け体に当てる工程と、同粉末受け体に当て
た後、非晶質粉末を液体を入れたタンクに落下さ
せる工程と、を具備して、粉末の全てが不規則形
状で非晶質単相からなり、かつ圧粉成形可能であ
る非晶質合金粉末を製造することを特徴とする。 以下本発明を図示する実施例を参照して説明す
る。図面は、非晶質合金の製造装置の一例を示
す。この装置は、噴霧タンク1上にルツボ2を配
置し、ルツボ2の下方に噴霧ノズル3、吸引管4
及び粉末受け体5を順に配置し、更に噴霧タンク
1に取付けたオーバーフーロー管6を排出タンク
7に接続している。 ルツボ2は、非晶質化する合金の溶湯を入れる
もので、下部に細孔を形成している。この合金と
しては、主として遷移金属元素に約15〜35原子%
の半金属元素(B、C、Si、P、Geなど)を加
えた非晶質合金型及び遷移金属−遷移金属系、遷
移金属−金属系、金属−金属系、金属−希土類系
の金属間化合物合金型などが挙げられる。 噴霧ノズル3は、水等の高速液体を噴出する例
えば環状リングノズルで、a点で高速液体の焦点
を結ぶようになつている。この高速液体の交角
は、噴霧ノズル開口径、高速液体の速さ、吸引管
4の径及び長さによつて異なるが30°〜100°が好
適である。また高速液体の速さは、噴霧圧Pに依
存し、80Kgf/cm2以上が望ましい。 更に吸引管4は、a点を囲うように設けられ、
オーバーフロー管6より上方に位置している。こ
の吸引管4は直径が小さい方が冷却速度を大きく
とれるが、あまり小さいと粉化後の粉末が吸引管
4の内壁に付着し、粉化の継続が困難になるた
め、その直径が噴霧ノズル開口部直径の0.2〜3.0
倍程度が好ましい。また長さは、あまり短いと吸
引効果が小さくなるため10cm以上とする必要があ
る。また形状は、どのような形状でもよいが、円
筒状のものが好ましい。更に粉霧タンク1の上チ
エンバ8と下チエンバ9の圧力差が20mmH2O〜
200mmH2O好ましくは40mmH2O〜200mmH2Oとな
るようにする。この理由は、圧力差が小さすぎる
と吸引効果が小さく初期の目的を達成できない
が、大きすぎると液体と粉末とが接触しにくくな
り所望の冷却速度が得られらなつて完全な非晶質
とすることが困難となるためである。 また粉末受け体5は、吸引管4の直下で、オー
バーフロー管6より上方に設ける。粉末受け体5
の構造は特に限定したものでなく、吸引管4と一
体となつたものでも分離したものでもよい。 〔発明の作用、効果〕 しかして本発明方法は、ルツボ2の細孔から溶
湯を流下し、流下する溶湯を噴霧ノズル3から噴
出する高速液体により粉化する。この時粉化した
合金粉末を、吸引管4の減圧作用で強制的に下方
に押し出す。このことにより高速液体が合金粉末
により強く作用して粉末を不規則化する。更に粉
末周囲に発生する蒸気膜を破壊して粉末の冷却速
度をも著しく上昇する。そして粉末を粉末受け体
5に当ててから噴霧タンク1又は排出タンク7で
捕捉し、その後付着流体の除去という工程を経
て、非晶質合金粉末を得る。この場合、一旦粉末
受け体5に当てるので噴霧タンク1内の水面のゆ
れを抑えて上下チヤンバ間の差圧変動を防ぎ、そ
の結果常に所望の圧力差を得ることができ粉末化
を安定しておこなうことができる。 〔実施例〕 次に本発明の実施例につき説明する。 実施例 1 Fe80原子%、P13原子%、C7原子%の組成の
合金5Kgを溶解し溶湯温度1400℃でノズルから流
下せしめた。この流下溶湯に噴霧圧力125Kg、流
量290/min、噴霧交角65°で水を噴出し、更に
吸引管で吸引し、粒子受け体に当てて非晶質合金
粉末(No.1)を得た。この場合、吸引管は、内径
50mmφ、長さ400mm、上下チエンバ間の差圧100mm
H2Oとした。 このようにして得られた非晶質合金粉末の粒度
分布を調べ、その結果第1表に示す。また比較の
ため吸引管、粉末受け体を用いず他の条件を同じ
として非晶質合金粉末(No.2)を製造し、その粒
度分布を調べた。その結果を第1表に併記する。
【表】 次に本発明に係る粉末(No.1)のうち+100メ
ツシユ、−100〜+300メツシユ及び−350メツシユ
のものをX線回折して非晶質化しているか否かを
調べた。その結果を第2図イ(+100メツシユ)
及び同図ロ(−350メツシユ)に示す。また従来
の粉末(No.2)についても同様にX線回折して非
晶質化しているか否かを調べた。その結果を第3
図イ(+100メツシユ)及び同図ロ(−350メツシ
ユ)に示す。第2図及び第3図から本発明のもの
は、結晶質の回折パターンが見られず、ブロード
になつており、非晶質化していることがわかる。
なお−100〜+350メツシユについては、図示して
いないが、同様のX線回折により本発明のものが
非晶質化し、従来のものが結晶質であることがわ
かつた。 次に各非晶質合金粉末の非晶質化度を示差熱分
析により調べた。その結果を第2表に示す。
【表】 第2表から本発明方法で完全に非晶質化できる
ことがわかる。 また各非晶質合金粉末(No.1、No.2)の形状を
顕微鏡で調べ、その模式図を第4図イ(本発明粉
末)及び同図ロ(従来粉末)に示す。第4図から
本発明合金粉末が不規則形状となつていることが
わかる。 次に本発明に係る粉末(No.1)と従来の粉末
(No.2)との見掛密度(A.D.)と流動度(F.R.)
とを調べたその結果を第3表に示す。
【表】 上表から本発明粉末は、見掛密度が従来に比べ
著しく低く、流動度が悪いため、従来のものに比
べて著しく不規則であることがわかる。 実施例 2 鉄75原子%、Si10原子%、B15原子%の合金5
Kgを溶解し、実施例1と同様の条件で非晶質合金
粉末を作製した。その非晶質化度を第4表に示
す。
【表】 実施例 3 鉄75原子%、Si15原子%、B10原子%の合金5
Kgを溶解し、実施例1と同様の条件で非晶質合金
粉末を作製した。その非晶質化度を第5表に示
す。
【表】 実施例 4 鉄80原子%、ボロン20原子%の合金4.0Kgを溶
解し、溶湯温度1400℃、噴霧圧力100Kg/cm2、水
の流量250/min、噴霧交角40度、吸引管は内
径40mmφ、長さ500mm、上下チエンバーの圧力差
70mmH2Oで粉末を作製した。その非晶質化度を
第6表に示す。
【表】 実施例 5 鉄40原子%、ニツケル40原子%、ボロン20原子
%の合金5.0Kgを溶解し、溶湯温度1400℃、噴霧
圧力110Kg/cm2、水の流量260/min、噴霧交角
50度、吸引管は内径50mmφ、長さ500mm、上下チ
エンバーの圧力差85mmH2Oで粉末を作製した。
その非晶質化度を第7表に示す。
【表】 実施例 6 鉄68原子%、クロム10原子%、モリブデン2原
子%、リン13原子%、炭素7原子%の合金5.0Kg
を溶解し、溶湯温度1400℃、噴霧圧力120Kg/cm2
水の流量270/min、噴霧交角68度、吸引管は
内径50mmφ、長さ450mm、上下チエンバーの圧力
差100mmH2Oで粉末を作製した。その非晶質化度
を第8表に示す。
【表】 以上説明したように本発明によれば、吸引管を
設置して冷却速度を上昇させることにより、完全
に非晶質化された合金粉末を得ることができると
ともに、合金粉末を不規則形状化させることがで
きる。このため、この合金粉末を結合剤を用いる
ことなく、圧粉成形、ロール間での成形、押出し
成形などができ、例えば複雑な形状の磁性材料、
高耐食性材料など従来の非晶質合金では作ること
ができなかつた新しい用途に使用できる顕著な効
果を奏する。又粉末受け体を設けることにより安
定した粉末を製造することができる。しかも従来
装置に吸引管、粉末受け体を設けるという簡単な
構造で効率よく製造できる。 なお本発明方法は、超急冷合金粉末の作製に利
用することもできる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法に係る非晶質合金粉末の製
造装置の一例を示す説明図、第2図イ及び同図ロ
は本発明合金粉末のX線回折結果を示す図、第3
図イ及び同図ロは従来合金粉末のX線回折結果を
示す図、第4図イは本発明合金粉末の模式図、同
図ロは従来合金粉末の模式図である。 1……噴霧タンク、2……ルツボ、3……噴霧
ノズル、4……吸引管、5……粉末受け体、6…
…オーバーフロー管、7……排出タンク。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 非晶質化する合金の溶湯を細孔から流下させ
    る工程と、 流下した溶湯に高速液体を吹きつけて、溶湯を
    粉化するとともに急冷凝固する工程と、 溶湯を粉化する箇所の周囲に吸引管を配置して
    20mmH2O乃至200mmH2Oの圧力差で吸引する工程
    と、 同吸引管の下方に粉末受け体を配置して、凝固
    した非晶質粉末を、一旦この粉末受け体に当てる
    工程と、 同粉末受け体に当てた後、非晶質粉末を液体を
    入れたタンクに落下させる工程と、を具備して、 粉末の全てが不規則形状で非晶質単相からな
    り、かつ圧粉成形可能である非晶質合金粉末を製
    造する方法。
JP29132985A 1985-12-24 1985-12-24 非晶質合金粉末の製造方法 Granted JPS61204305A (ja)

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