JPH0585601B2 - - Google Patents
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- JPH0585601B2 JPH0585601B2 JP63044854A JP4485488A JPH0585601B2 JP H0585601 B2 JPH0585601 B2 JP H0585601B2 JP 63044854 A JP63044854 A JP 63044854A JP 4485488 A JP4485488 A JP 4485488A JP H0585601 B2 JPH0585601 B2 JP H0585601B2
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- JP
- Japan
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- gas
- pressure
- molten material
- flow
- jet
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- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
Description
（産業上の利用分野）
本発明は、高温の溶融材料を棒状あるいは板状
に流下させ、これに高流速の気体を衝突させて微
粒化するガスアトマイズ法によつて微粉末を製造
する方法に関するものである。 （従来の技術） ガスアトマイズ法は、金属等の溶融材料を棒状
あるいは板状に流下させ、その溶融材料に対して
ある角度をもつて噴射させた気体ジエツトを噴き
付けて衝突させることにより溶融材料を粉砕し、
同時に冷却して金属または合金等の微細粉末を大
量に製造する方法である。 ところで、このガスアトマイズ法によつて微粒
子を得る方法として、非常に高圧のガスを噴射
して超高速のガス流を溶融金属流に衝突させて微
粉末を得る方法（特開昭61−266506号公報）、ま
たは50Kg／cm2程度までの通常の高圧ガスを用い
て高速のガス流を噴射し、金属の微粉を得る方法
（特公昭62−24481号公報）、あるいは超音波振
動するガス流を溶融金属流に衝突させて粉砕し、
粉末を得る方法（D.H.Ro and H.Sunwoo：
1983Annu.Powder Metall.Conf.Proc.（1984）
P.109〜124）、等が提案されている。 （発明が解決しようとする課題） しかしながら上記の特開昭61−266506号公報
に開示された方法は、非常に高圧のガスを取扱う
ために工業的には設備費用、保守管理費用及び運
転費ともに高額となることから実施には解決すべ
き問題点が多い。 またの特公昭62−24481号公報に開示された
方法は、大量のガス（約1Nm3ガス／１Kg材料）
を必要とし、かつ得られる粉末も粒度が平均50〜
100ミクロンと大きい。 更にの方法は、例えばAl合金について通常
のガスアトマイズ法と比較して、ガス流量と金属
流量の比と、325メツシユ以下の粉末量との関係
が一本の直線上にあるという結果が得られてお
り、超音波アトマイズの効果が現れていない。 本発明は、上記問題点に鑑みて成されたもので
あり、通常の圧力の高圧ガス（50Kg／cm2以下）を
用いるガスアトマイズ法によつて可及的小さな粒
径の球形微粉末を安価かつ大量に製造できる方法
を提供せんとするものである。 （課題を解決するための手段） 本発明者等は種々研究・実験の結果、末広が
りノズルチツプを用いて高圧のガスを低圧室へ噴
出させて超音速気流を得る場合、前記末広がりノ
ズルチツプの出口断面積とスロート部の断面積と
の比をガス圧力、ガス種に応じた所定値以下にす
ると、ノズルチツプ出口から圧力と流速が流れ方
向に振動する不足膨張噴流が得られること、そし
て、流下する溶融材料にこのような不足膨張噴
流を衝突させると、高速の気流によつて溶融材料
が粉砕されるとともに、気流の圧力の振動とそれ
に基づく流速の振動によつてさらに微粒化する効
果のあること、を知見した。 ここで、不足膨張噴流とは、末広がりノズルチ
ツプを用いて高圧のスを低圧室へ噴出させて超音
速気流を得る際に、適正膨張状態（ノズル内及び
ガス流れにおいて衝撃波が発生せず高速流を理想
的に生成できる状態）の生成域を越える高圧力の
ガスを噴射することにより、ノズル出口で背圧ま
で膨張しきれなくなつた状態（不足膨張状態）の
噴流のことである。 したがつて、このような不足膨張状態になる
と、超音速気流内に膨張波と圧縮波が生じ、上記
噴流の圧力と流速はこの膨張波と圧縮波により振
動する。この振動した状態で溶融材料と衝突する
と、噴流の圧力と流速の振動に応じた加速度が溶
融材料に加わる。 本発明はかかる知見に基づいて生成されたもの
であり、流下する溶融材料に高流速の気体を噴射
して衝突させることにより当該溶融材料を微粉化
するガスアトマイズ法において、前記流下する溶
融材料の周囲から不足膨張噴流を噴射して、衝突
領域で全圧を振動させることを要旨とするもので
ある。 （作 用） 本発明において、溶融材料との衝突領域におい
て全圧を振動させることとしたのは、本発明者等
の実験結果に基づくものである。すなわち、第３
図に示すようにかかる全圧振動を加え、かつ全圧
振動の全振幅が大きくなると生成する粒子の平均
径が急速に小さくなるからである。全圧振動の全
振幅は好ましくは15kPaであり、さらに好ましく
は50kPa以上である。 上記した本発明方法によれば、噴射する気体を
超音速の不足膨張噴流とすることにより、この噴
流の中心流速が音速になるまでの区間では、周囲
の雰囲気ガスの巻き込みが非常に少ないので、噴
流は高流速を保つたままノズル出口形状のままで
流れる。従つて、これを溶融材料の流れに衝突さ
せれば、高流速気流によつて微細に粉砕される。 また、噴流は音速以下に速度が減衰したあと、
周囲の雰囲気をまき込んで拡散して更に低流速化
するが、この場合も溶融材料の流れに近づいてか
ら拡散するので速度低下幅は小さく、従来の噴流
に比べれば高流速となつており、微粉化効果があ
る。 更に、高流速ガスの衝突による微粉化に加え
て、溶融材料との衝突域で噴流の圧力の振動と流
速が振動しているため、分裂させた粒子にガスの
圧力の振動と流速の振動に応じた加速度を加える
ことができるので、これによつて溶融粒子をさら
に分裂させ微粉末を得ることができる。 （実施例） 以下本発明を添付図面に基づいて説明する。 第１図は本発明方法を実施する装置の一実施例
を示す概略図であり、図中１は粉末回収タンクで
あつて、該粉末回収タンク１の上部にアトマイズ
ノズル本体２が設置されている。そして、このア
トマイズノズル本体２の例えば中心には、アトマ
イズノズル本体２の上方に設けられた溶融材料容
器３内の溶融材料４の流下注入用開孔５が設けら
れており、この開孔５を通つて前記溶融材料４が
粉末回収タンク１内に所要量宛流下供給されるの
である。 ６はアトマイズノズル本体２の前記開孔５の周
囲例えば８等分位置に配設されたノズルチツプで
あり、これらノズルチツプ６は開口５を通つて粉
末回収タンク１内に流下注入せしめられる溶融材
料４に対して所要の交差角をもつて設置され、例
えばArガス等の高圧ガス７を前記溶融材料４に
噴射衝突せしめて溶融材料４を粉砕・冷却し、微
粉末を生成するのみである。なお、この微粉末は
固気分離器８にて噴射ガスと分離して回収され、
一方ガスは放出される。 ところで、本発明方法は、前記したノズルチツ
プ６として第２図に示すような末広がり状のもの
を使用し、第２図における左側の端部をアトマイ
ズノズル本体２に接続し、アトマイズノズル本体
２は図示しない高圧ガス供給室に接続してノズル
チツプ６の右側の端部から例えば供給室内圧力
4MPaのArの高圧ガス７を噴出させるのである。 そして、本発明ではこのノズルチツプ６から噴
出させる高圧ガス７を不足膨張噴流と成す必要が
ある為、ノズルチツプ６の出口端Ｂの断面積So
とノズルチツプ６内の流路９の最小断面積部Ａの
断面積STとの比So／ST（以下「スロート比」とい
う）を適切に選ぶことが肝要である。 下記第１表は、第２図に示す末広がり状のノズ
ルチツプ６を用いた第１図に示む微粉末の製造装
置により微粉末を製造した場合の結果を示したも
のである。なお、ノズルチツプ６の各種寸法を第
２表に、また製造条件は第１表に併せて示してい
る。
に流下させ、これに高流速の気体を衝突させて微
粒化するガスアトマイズ法によつて微粉末を製造
する方法に関するものである。 （従来の技術） ガスアトマイズ法は、金属等の溶融材料を棒状
あるいは板状に流下させ、その溶融材料に対して
ある角度をもつて噴射させた気体ジエツトを噴き
付けて衝突させることにより溶融材料を粉砕し、
同時に冷却して金属または合金等の微細粉末を大
量に製造する方法である。 ところで、このガスアトマイズ法によつて微粒
子を得る方法として、非常に高圧のガスを噴射
して超高速のガス流を溶融金属流に衝突させて微
粉末を得る方法（特開昭61−266506号公報）、ま
たは50Kg／cm2程度までの通常の高圧ガスを用い
て高速のガス流を噴射し、金属の微粉を得る方法
（特公昭62−24481号公報）、あるいは超音波振
動するガス流を溶融金属流に衝突させて粉砕し、
粉末を得る方法（D.H.Ro and H.Sunwoo：
1983Annu.Powder Metall.Conf.Proc.（1984）
P.109〜124）、等が提案されている。 （発明が解決しようとする課題） しかしながら上記の特開昭61−266506号公報
に開示された方法は、非常に高圧のガスを取扱う
ために工業的には設備費用、保守管理費用及び運
転費ともに高額となることから実施には解決すべ
き問題点が多い。 またの特公昭62−24481号公報に開示された
方法は、大量のガス（約1Nm3ガス／１Kg材料）
を必要とし、かつ得られる粉末も粒度が平均50〜
100ミクロンと大きい。 更にの方法は、例えばAl合金について通常
のガスアトマイズ法と比較して、ガス流量と金属
流量の比と、325メツシユ以下の粉末量との関係
が一本の直線上にあるという結果が得られてお
り、超音波アトマイズの効果が現れていない。 本発明は、上記問題点に鑑みて成されたもので
あり、通常の圧力の高圧ガス（50Kg／cm2以下）を
用いるガスアトマイズ法によつて可及的小さな粒
径の球形微粉末を安価かつ大量に製造できる方法
を提供せんとするものである。 （課題を解決するための手段） 本発明者等は種々研究・実験の結果、末広が
りノズルチツプを用いて高圧のガスを低圧室へ噴
出させて超音速気流を得る場合、前記末広がりノ
ズルチツプの出口断面積とスロート部の断面積と
の比をガス圧力、ガス種に応じた所定値以下にす
ると、ノズルチツプ出口から圧力と流速が流れ方
向に振動する不足膨張噴流が得られること、そし
て、流下する溶融材料にこのような不足膨張噴
流を衝突させると、高速の気流によつて溶融材料
が粉砕されるとともに、気流の圧力の振動とそれ
に基づく流速の振動によつてさらに微粒化する効
果のあること、を知見した。 ここで、不足膨張噴流とは、末広がりノズルチ
ツプを用いて高圧のスを低圧室へ噴出させて超音
速気流を得る際に、適正膨張状態（ノズル内及び
ガス流れにおいて衝撃波が発生せず高速流を理想
的に生成できる状態）の生成域を越える高圧力の
ガスを噴射することにより、ノズル出口で背圧ま
で膨張しきれなくなつた状態（不足膨張状態）の
噴流のことである。 したがつて、このような不足膨張状態になる
と、超音速気流内に膨張波と圧縮波が生じ、上記
噴流の圧力と流速はこの膨張波と圧縮波により振
動する。この振動した状態で溶融材料と衝突する
と、噴流の圧力と流速の振動に応じた加速度が溶
融材料に加わる。 本発明はかかる知見に基づいて生成されたもの
であり、流下する溶融材料に高流速の気体を噴射
して衝突させることにより当該溶融材料を微粉化
するガスアトマイズ法において、前記流下する溶
融材料の周囲から不足膨張噴流を噴射して、衝突
領域で全圧を振動させることを要旨とするもので
ある。 （作 用） 本発明において、溶融材料との衝突領域におい
て全圧を振動させることとしたのは、本発明者等
の実験結果に基づくものである。すなわち、第３
図に示すようにかかる全圧振動を加え、かつ全圧
振動の全振幅が大きくなると生成する粒子の平均
径が急速に小さくなるからである。全圧振動の全
振幅は好ましくは15kPaであり、さらに好ましく
は50kPa以上である。 上記した本発明方法によれば、噴射する気体を
超音速の不足膨張噴流とすることにより、この噴
流の中心流速が音速になるまでの区間では、周囲
の雰囲気ガスの巻き込みが非常に少ないので、噴
流は高流速を保つたままノズル出口形状のままで
流れる。従つて、これを溶融材料の流れに衝突さ
せれば、高流速気流によつて微細に粉砕される。 また、噴流は音速以下に速度が減衰したあと、
周囲の雰囲気をまき込んで拡散して更に低流速化
するが、この場合も溶融材料の流れに近づいてか
ら拡散するので速度低下幅は小さく、従来の噴流
に比べれば高流速となつており、微粉化効果があ
る。 更に、高流速ガスの衝突による微粉化に加え
て、溶融材料との衝突域で噴流の圧力の振動と流
速が振動しているため、分裂させた粒子にガスの
圧力の振動と流速の振動に応じた加速度を加える
ことができるので、これによつて溶融粒子をさら
に分裂させ微粉末を得ることができる。 （実施例） 以下本発明を添付図面に基づいて説明する。 第１図は本発明方法を実施する装置の一実施例
を示す概略図であり、図中１は粉末回収タンクで
あつて、該粉末回収タンク１の上部にアトマイズ
ノズル本体２が設置されている。そして、このア
トマイズノズル本体２の例えば中心には、アトマ
イズノズル本体２の上方に設けられた溶融材料容
器３内の溶融材料４の流下注入用開孔５が設けら
れており、この開孔５を通つて前記溶融材料４が
粉末回収タンク１内に所要量宛流下供給されるの
である。 ６はアトマイズノズル本体２の前記開孔５の周
囲例えば８等分位置に配設されたノズルチツプで
あり、これらノズルチツプ６は開口５を通つて粉
末回収タンク１内に流下注入せしめられる溶融材
料４に対して所要の交差角をもつて設置され、例
えばArガス等の高圧ガス７を前記溶融材料４に
噴射衝突せしめて溶融材料４を粉砕・冷却し、微
粉末を生成するのみである。なお、この微粉末は
固気分離器８にて噴射ガスと分離して回収され、
一方ガスは放出される。 ところで、本発明方法は、前記したノズルチツ
プ６として第２図に示すような末広がり状のもの
を使用し、第２図における左側の端部をアトマイ
ズノズル本体２に接続し、アトマイズノズル本体
２は図示しない高圧ガス供給室に接続してノズル
チツプ６の右側の端部から例えば供給室内圧力
4MPaのArの高圧ガス７を噴出させるのである。 そして、本発明ではこのノズルチツプ６から噴
出させる高圧ガス７を不足膨張噴流と成す必要が
ある為、ノズルチツプ６の出口端Ｂの断面積So
とノズルチツプ６内の流路９の最小断面積部Ａの
断面積STとの比So／ST（以下「スロート比」とい
う）を適切に選ぶことが肝要である。 下記第１表は、第２図に示す末広がり状のノズ
ルチツプ６を用いた第１図に示む微粉末の製造装
置により微粉末を製造した場合の結果を示したも
のである。なお、ノズルチツプ６の各種寸法を第
２表に、また製造条件は第１表に併せて示してい
る。
【表】
【表】
ノズルチツプ６は上記第２表に示すように全て
最小部Ａの径がφ1mmとなるよう製作し、同一圧
力で噴射した場合にガス流量は同一となるように
している。なお幾何学的焦点１０（第１図ロ参
照）とノズルチツプ６の出口端Ｂとの距離は25mm
である。 第１表に示すとおり、本発明方法によるガス噴
射を行つた場合に生成する粉末粒子径は従来の方
法（従来例１、２）による場合に比べて1/3〜1/4
に小さくなる。 第４図は上記第２図及び第２表に示すノズルチ
ツプ６を第１図に示すアトマイズノズル本体２に
取り付け、第１表に示す条件で高圧ガス７を噴射
して、ノズルチツプ中心軸に沿う全圧を測定した
結果である。幾何学的焦点１０の上下約５mmで溶
融材料４の大部分の粉化が進行することが別の写
真撮影等によつて分かつているので、ノズルチツ
プ６の中心軸上で圧力振動を測定し、かつ幾何学
的焦点１０の上下５mmの領域の圧力振動の全振幅
を測定した。 また、中心軸上での圧力振動の全振幅と生成粉
末粒子径との関係は前記した第３図に示すとおり
であり、粉化領域で圧力の振動があると微粉化し
て効果があることが判明した。 すなわち、本発明方法のようにノズルチツプ６
のスロート比SO／STを適切に選ぶことによつてノ
ズルチツプ６から噴出せしめる高圧ガス７を不足
膨張噴流と成すことで、該噴流が拡散せず高流速
を保つ長さが長くなつて、溶融材料４を微細に粉
砕することができるようになる。加えて本発明で
は溶融材料４との衝突域で噴流の圧力の振動と、
流速の振動があることにより、更に溶融材料４を
微細に粉砕できる。 （発明の効果） 以上説明したように本発明方法によれば、噴射
する気体を超音速の不足膨張噴流とすることによ
り、この噴流の中心流速が音速になるまでの区間
では、周囲の雰囲気ガスの巻き込みが非常に少な
いので、噴流は高流速を保つたままノズル形状の
ままで流れる。従つて、これを溶融材料の流れに
衝突させれば、高流速気流によつて微細に粉砕さ
れる。 また、噴流は音速以下に速度が減衰したあと、
周囲の雰囲気をまき込んで拡散して更に低流速化
するが、この場合も溶融材料の流れに近づいてか
ら拡散するので速度低下幅は小さく、従来の噴流
に比べれば高流速となつており、微粉化効果があ
る。 更に、高流速ガスの衝突による微粉化に加え
て、溶融材料との衝突域で噴流の圧力の振動と、
流速の振動があるため、分裂させた粒子にガスの
圧力、流速変動に応じた加速度を加えることがで
きるので、これによつて溶融粒子をさらに分裂さ
せ微粉末を得ることができる。 すなわち、本発明によれば通常の工業用装置を
用いて発生できる高圧ガスを用いて微細な球状粉
を安価・大量に製造できる。従つて、射出成形用
粉末、焼結助剤などとして供給することができ
る。
最小部Ａの径がφ1mmとなるよう製作し、同一圧
力で噴射した場合にガス流量は同一となるように
している。なお幾何学的焦点１０（第１図ロ参
照）とノズルチツプ６の出口端Ｂとの距離は25mm
である。 第１表に示すとおり、本発明方法によるガス噴
射を行つた場合に生成する粉末粒子径は従来の方
法（従来例１、２）による場合に比べて1/3〜1/4
に小さくなる。 第４図は上記第２図及び第２表に示すノズルチ
ツプ６を第１図に示すアトマイズノズル本体２に
取り付け、第１表に示す条件で高圧ガス７を噴射
して、ノズルチツプ中心軸に沿う全圧を測定した
結果である。幾何学的焦点１０の上下約５mmで溶
融材料４の大部分の粉化が進行することが別の写
真撮影等によつて分かつているので、ノズルチツ
プ６の中心軸上で圧力振動を測定し、かつ幾何学
的焦点１０の上下５mmの領域の圧力振動の全振幅
を測定した。 また、中心軸上での圧力振動の全振幅と生成粉
末粒子径との関係は前記した第３図に示すとおり
であり、粉化領域で圧力の振動があると微粉化し
て効果があることが判明した。 すなわち、本発明方法のようにノズルチツプ６
のスロート比SO／STを適切に選ぶことによつてノ
ズルチツプ６から噴出せしめる高圧ガス７を不足
膨張噴流と成すことで、該噴流が拡散せず高流速
を保つ長さが長くなつて、溶融材料４を微細に粉
砕することができるようになる。加えて本発明で
は溶融材料４との衝突域で噴流の圧力の振動と、
流速の振動があることにより、更に溶融材料４を
微細に粉砕できる。 （発明の効果） 以上説明したように本発明方法によれば、噴射
する気体を超音速の不足膨張噴流とすることによ
り、この噴流の中心流速が音速になるまでの区間
では、周囲の雰囲気ガスの巻き込みが非常に少な
いので、噴流は高流速を保つたままノズル形状の
ままで流れる。従つて、これを溶融材料の流れに
衝突させれば、高流速気流によつて微細に粉砕さ
れる。 また、噴流は音速以下に速度が減衰したあと、
周囲の雰囲気をまき込んで拡散して更に低流速化
するが、この場合も溶融材料の流れに近づいてか
ら拡散するので速度低下幅は小さく、従来の噴流
に比べれば高流速となつており、微粉化効果があ
る。 更に、高流速ガスの衝突による微粉化に加え
て、溶融材料との衝突域で噴流の圧力の振動と、
流速の振動があるため、分裂させた粒子にガスの
圧力、流速変動に応じた加速度を加えることがで
きるので、これによつて溶融粒子をさらに分裂さ
せ微粉末を得ることができる。 すなわち、本発明によれば通常の工業用装置を
用いて発生できる高圧ガスを用いて微細な球状粉
を安価・大量に製造できる。従つて、射出成形用
粉末、焼結助剤などとして供給することができ
る。
第１図イは本発明方法に使用するガスアトマイ
ズ装置の概略説明図、ロはアトマイズノズル本体
の拡大図、第２図はノズルチツプの拡大縦断面
図、第３図は全圧振動の全振幅と生成粒子の平均
径との関係を示す図、第４図はノズルチツプ出口
からの距離と噴流中心軸上の全圧との関係を示す
図である。 ４は溶融材料、６はノズルチツプ、７は高圧ガ
ス。
ズ装置の概略説明図、ロはアトマイズノズル本体
の拡大図、第２図はノズルチツプの拡大縦断面
図、第３図は全圧振動の全振幅と生成粒子の平均
径との関係を示す図、第４図はノズルチツプ出口
からの距離と噴流中心軸上の全圧との関係を示す
図である。 ４は溶融材料、６はノズルチツプ、７は高圧ガ
ス。
Claims (1)
- １ 流下する溶融材料に高流速の気体を噴射して
衝突させることにより当該溶融材料を微粒化する
ガスアトマイズ法において、前記流下する溶融材
料の周囲から不足膨張噴流を噴射して、衝突領域
で全圧を振動させることを特徴とするガスアトマ
イズ法による微粉末の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4485488A JPH01219109A (ja) | 1988-02-26 | 1988-02-26 | ガスアトマイズ法による微粉末の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4485488A JPH01219109A (ja) | 1988-02-26 | 1988-02-26 | ガスアトマイズ法による微粉末の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01219109A JPH01219109A (ja) | 1989-09-01 |
| JPH0585601B2 true JPH0585601B2 (ja) | 1993-12-08 |
Family
ID=12703070
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4485488A Granted JPH01219109A (ja) | 1988-02-26 | 1988-02-26 | ガスアトマイズ法による微粉末の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01219109A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2012157733A1 (ja) * | 2011-05-18 | 2014-07-31 | 株式会社 東北テクノアーチ | 金属粉末の製造方法および金属粉末の製造装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60168554A (ja) * | 1984-02-13 | 1985-09-02 | Sugino Mach:Kk | 液中ジエツト噴射用ノズル |
-
1988
- 1988-02-26 JP JP4485488A patent/JPH01219109A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2012157733A1 (ja) * | 2011-05-18 | 2014-07-31 | 株式会社 東北テクノアーチ | 金属粉末の製造方法および金属粉末の製造装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01219109A (ja) | 1989-09-01 |
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