JPH04325607A - 金属粉末の製造方法およびその装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶融金属を旋回移動す
る冷却液層中に噴射して金属粉末を製造する方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】急冷凝固金属粉末は、結晶粒が微細で合
金元素も過飽和に含有させることができるので、例えば
アルミニウムやその合金の急冷凝固粉末によって形成さ
れた押出材は、溶製材では具備することのない優れた材
質特性を有し、機械部品等の素材として注目されている
。

【０００３】前記急冷凝固金属粉末の好適な製造方法と
して、回転ドラム法がある。この方法は、図２に示すよ
うに、回転する冷却ドラム６１の内周面に冷却液層６２
を遠心力の作用で形成し、該冷却液層６２に溶融金属流
を噴射し、微細に分断して急冷凝固した金属粉末を得る
方法である。同図において、６３は溶融金属噴射手段と
しての噴射るつぼであり、その外周面には加熱用の高周
波コイル６４が装着され、その下部側壁には噴射ノズル
６５が開設されている。前記るつぼ６３内の溶融金属６
６は、該るつぼ６３に不活性ガス６７を加圧注入するこ
とによって前記ノズル６５から噴射される。そして、冷
却ドラム６１内の金属粉末は、一定量溜まると、冷却ド
ラム６１の回転を止め、冷却液と共に回収され、脱液後
、乾燥される。かかる金属粉末の製造方法は特公平１−
４９７６９　号公報に開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、回転ド
ラム法では、いわゆるバッチ式操業となり、生産性が劣
る。そのうえ、粉末回収時に溶融金属の噴射を止めなけ
ればならないため、ノズルに孔詰りが生じ易いという問
題がある。また、冷却温度を一定にするためには、冷却
液層の液面より冷却液を供給、排出して温度制御しなけ
ればならないが、この際、液面が乱れ、粉末粒度や品質
にばらつきが生じ易いという問題がある。

【０００５】また、触媒や合成樹脂等への添加複合材と
して用いる金属粉末は表面積が大きいことが要求される
が、回転ドラム法によって製造される粉末はかかる要求
を必ずしも満足していない。本発明は、表面積の大きい
、安定した品質の金属粉末を連続的に製造することがで
きる金属粉末の製造方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の金属粉末の製造
方法は、冷却用筒体の内周面に沿って冷却液を噴出供給
して筒体内周面に沿って旋回しながら流下する冷却液層
を形成し、該冷却液層の内周面側より溶融金属を噴射し
、冷却液層によって分断すると共に未凝固の金属粒子を
筒体内周面に衝突変形させ、冷却凝固させて偏平形状の
金属粉末を得ることを発明の構成とするものである。 未凝固の金属粒子の偏平化に際しては、冷却用筒体の内
周面にスリーブを交換自在に設け、このスリーブに金属
粒子を衝突させることによって偏平に変形させてもよい
。

【０００７】

【作用】冷却用筒体の内周面に沿って噴出供給された冷
却液は、筒体内周面もしくはスリーブ内周面に沿って旋
回しながら流下し、旋回時の遠心力の作用でほぼ一定層
厚の冷却液層を形成する。この冷却液層の内周面より溶
融金属を噴射供給すると、溶融金属流又は溶滴は旋回流
により分断される。冷却液層の層厚を比較的薄く形成し
ておくことにより、分断された金属粒子は噴射による運
動エネルギーや遠心力の作用で凝固する前に筒体内周面
又はスリーブ内周面に到達し、該内周面に衝突して変形
し、冷却凝固し、表面積の大きい偏平形状の金属粉末が
得られる。

【０００８】スリーブを冷却用筒体の内周面に装着する
場合、肉厚の異なるスリーブを交換することにより、冷
却液層の層厚を容易に調整することができ、これにより
冷却液層によって分断された未凝固金属粒子の冷却状態
ひいては偏平化の程度を容易にコントロールすることが
できる。この際、冷却液層は常に新たに供給される冷却
液によって形成されるために一定の温度が容易に維持さ
れる。このため、温度制御のために液面より冷却液を排
出、供給する必要がなく、液面には乱れは生じず、安定
した状態が維持される。それ故、冷却液層に噴射された
溶融金属は常に一定状態の下で冷却液層中に注入、分断
され、一定温度の下で冷却凝固されるため、金属粉末の
品質が安定する。

【０００９】冷却液層中の金属粉末は冷却液と共に旋回
しながら流下し、筒体の下端より排出されるので、金属
粉末の連続生産が可能となる。

【００１０】

【実施例】まず、本発明の金属粉末製造方法を実施する
ための装置について説明する。図１は実施例に係る金属
粉末製造装置を示しており、内周面に冷却液層２１を形
成するための冷却用筒体１　と、冷却液層２１に溶融金
属２２を噴射供給するための手段である噴射るつぼ２　
と、前記筒体１　に冷却液を供給するための手段である
ポンプ３　を備えている。

【００１１】前記筒体１　は、円筒形状であり、その上
端には、溶融金属を冷却液層２１に供給するための開口
４　が中心部に形成された蓋体５　が被着されている。 下部内周面には、冷却液層２１によって分断された未凝
固金属粒子を衝突変形させるためのスリーブ６　がボル
トによって着脱、交換自在に取り付けられている。上部
には冷却液噴出管７　の吐出口８　が筒体内周面に接線
方向から等間隔で複数箇所開口しており、該噴出管７　
の管軸方向は筒体軸心に直交する平面に対して０〜２０
°程度斜め下方に設定されている。筒体１　の下端には
液切り用部材として円筒状の網体９　が連設されており
、該網体９　の下端には、粉末回収用の漏斗体１０が取
り付けられており、網体９　の回りにはカバー１１が設
けられている。

【００１２】前記冷却液噴出管７　は、ポンプ３　を介
してタンク１２に配管接続されている。また、前記カバ
ー１１の底部はタンク１２に配管されており、カバー１
１によって回収された冷却液はタンク１２に戻され、循
環使用される。 尚、タンク１２には、図示省略の補給用の冷却液供給管
が設けられ、またタンク内や循環流路の途中に冷却器を
適宜介在させてもよい。冷却液としては一般に水が使用
されるが、油が使用される場合もある。

【００１３】前記蓋体５　の上部には、溶融金属噴射手
段としての噴射るつぼ２　が設けられており、その外周
には加熱用誘導コイル１４が巻回形成され、その底部に
はノズル孔１５が開設されている。噴射るつぼ２　には
ＡｒやＮ２　等の不活性ガスや溶融金属が圧送され、る
つぼ２　内の溶融金属２２が前記ノズル孔１５より冷却
液層２１に噴射される。尚、噴射るつぼ２　は黒鉛や窒
化珪素等の耐火物で形成されている。

【００１４】本発明を実施するには、まずポンプ３　を
作動させて、筒体１　の内周面に高速旋回しながら流下
する冷却液層２１を形成する。すなわち、筒体１　の内
周面に沿って冷却液噴出管７　より噴出された冷却液は
、筒体１　の内周面に沿って旋回しながら流下し、スリ
ーブ６　をオーバーフローして下方へ流出する。この際
、冷却液は旋回時の遠心力の作用で前記スリーブ６　の
内周面においてほぼ一定層厚の冷却液層２１が容易に形
成される。冷却液層２１の層厚を変えるには、冷却液の
吐出量や吐出圧を調整してもよいが、冷却液の吐出条件
を一定にしたまま、スリーブ６　を肉厚の異なったもの
と交換するだけで容易に層厚調整を行うことができる。

【００１５】該冷却液層２１は、常に新たに供給される
冷却液によって形成されるため、一定の温度が容易に維
持される。従って、温度制御のために液面より冷却液を
供給、排出する必要がなく、液面に乱れが生じにくく、
安定性に優れる。次に、筒体１　の上部に設けられた噴
射るつぼ２　にＡｒガス等の不活性ガスを圧送して、る
つぼ２　内の溶融金属２２をノズル孔１５より冷却液層
２１の内面に向けて噴射し、旋回流により分断すると共
に冷却液層２１を通過させてスリーブ６　の内周面に衝
突させ、偏平形状に変形させる。変形の程度は、冷却液
層２１の旋回速度、層厚、溶融金属の噴射温度、噴射圧
力等により調整される。但し、冷却液層２１の層厚は、
冷却液層２１によって分断された未凝固金属粒子がスリ
ーブ内周面に当接する前に凝固しないように、分断粒子
の大きさ、冷却液の温度等を勘案して適宜の層厚に設定
する必要がある。

【００１６】スリーブ６　によって変形された金属粒子
は冷却液によって冷却凝固され、偏平形状の金属粉末が
連続製造される。この粉末は、温度や液面状態が安定な
冷却液層によって形成されるため、品質の安定性に優れ
る。冷却液層２１中の金属粉末は、冷却液と共に旋回し
ながらスリーブ６　を越えて流下し、筒体１　の下端よ
り液切り用網体９　に入る。ここで、冷却液は遠心力の
作用で網体９　より放射状に外方へ飛散排出され、一次
的に脱液される液分の少ない金属粉末が得られる。

【００１７】前記網体９　により一次脱液され、漏斗体
１０から排出された金属粉末は、液分が少ないので、順
次遠心分離機等の適宜の脱液装置にかけることにより短
時間で液分がほとんどなくなり、容易に乾燥され、製品
粉末となる。上記実施例においては、冷却用筒体１　の
内周面にスリーブ６　を設け、冷却液層２１を通過して
きた未凝固金属粒子をスリーブ６の内周面に衝突させて
変形させたが、スリーブ６　は必ずしも必要ではなく、
未凝固粒子を筒体内周面に直接衝突させてもよい。この
場合、冷却液層の層厚調整は冷却液の吐出量、吐出圧に
よって調整される。

【００１８】また、冷却用筒体の形状としては、図例の
ような円筒形状に限らず、例えば、内周面が上拡き回転
放物面で形成された横断面円形の漏斗形状や切頭逆円錐
形状としてもよい。上記実施例においては、噴射るつぼ
２　内の溶融金属２２は、圧媒を作用させて加圧するこ
とによりノズル孔１５から噴射したが、圧媒を作用させ
ることなく、溶融金属２２自体に作用する重力（自重）
　により噴射るつぼ２　内の下部の溶融金属を加圧状態
とし、ノズル孔１５から噴射（噴出）　してもよい。こ
の場合、筒体１　の軸心を鉛直方向に対して若干傾斜さ
せ、鉛直下方に指向するノズル孔１５より溶融金属を噴
出させ、重力落下する溶融金属を筒体内周面に形成され
た冷却液層に供給するようにするとよい。

【００１９】尚、本発明は、Ａｌ合金やＭｇ合金等の軽
量金属粉末の製造に限らず、鉄やその合金等の金属粉末
の製造に適用できることは勿論である。

【００２０】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明の金属粉末の
製造方法によると、筒体の内周面に沿って冷却液を噴出
供給して、筒体内周面もしくはスリーブ内周面に沿って
旋回しながら流下する冷却液層を形成するので、溶融金
属が噴射供給される冷却液層のの内周面は安定し、温度
も均一に保持される。そして、該冷却液層中に溶融金属
を噴射供給し、凝固前に金属粒子を筒体内周面もしくは
スリーブ内周面に衝突変形させるので、品質の安定した
表面積の大きい偏平形状の急冷凝固粉末が連続的に生産
され、噴射ノズルに孔詰りも生じない。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に係る金属粉末製造装置の要部断面説明
図である。

【図２】従来の金属粉末製造装置の要部断面説明図であ
る。

【符号の説明】

１　　冷却用筒体 ２　　噴射るつぼ（溶融金属噴射手段）３　　ポンプ（
冷却液供給手段） ６　　スリーブ ７　　冷却液噴出管 ９　　液切り用網体 ２１　　冷却液層 ２２　　溶融金属

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　冷却用筒体の内周面に沿って旋回しな
   がら流下する冷却液層を形成し、該冷却液層の内周面側
   より溶融金属を噴射し、冷却液層によって分断すると共
   に未凝固の金属粒子を筒体内周面に衝突変形させ、冷却
   凝固させて偏平形状の金属粉末を得ることを特徴とする
   金属粉末の製造方法。
2. 【請求項２】　　冷却用筒体の内周面にスリーブを交換
   自在に設け、該スリーブの内周面に沿って旋回しながら
   流下する冷却液層を形成し、該冷却液層の内周面側より
   溶融金属を噴射し、冷却液層によって分断すると共に未
   凝固の金属粒子をスリーブ内周面に衝突変形させ、冷却
   凝固させて偏平形状の金属粉末を得ることを特徴とする
   金属粉末の製造方法。