JPH062019A - Method and device for producing rapidsolidified metal flake - Google Patents
Method and device for producing rapidsolidified metal flakeInfo
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- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、急冷凝固金属材料の製
造法に関し、特に遠心力を利用して溶融金属の融滴を回
転冷却盤の傾斜面に衝突させることにより超急冷された
フレーク状凝固金属を安全に製造する方法およびこの方
法の実施に供する製造装置を提案するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a rapidly solidified metal material, and more particularly to a flake shape which has been ultra-quenched by causing molten metal droplets to collide with the inclined surface of a rotary cooling platen by utilizing centrifugal force. The present invention proposes a method for safely producing a solidified metal and a production apparatus for carrying out this method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、遠心力を利用した急冷凝固金属材
料の製造方法としては、「Trans Indian Inst Met 」(V
ol.28 No.3 p250〜254, 278, 279)に開示されている、
金属電極を回転させると同時に、この電極を用いてアー
ク放電させることにより金属を溶融し、遠心力にて射出
する方法が既知である。また、特開平１−142005号公報
に開示されているような、るつぼ内溶融金属を該るつぼ
の回転に伴う遠心力により射出し、これを冷却基盤に衝
突させて、その衝撃により微粉化急冷金属を得る方法も
知られている。2. Description of the Related Art Conventionally, as a method for manufacturing a rapidly solidified metal material using centrifugal force, "Trans Indian Inst Met" (V
ol. 28 No. 3 p250 to 254, 278, 279),
A method is known in which a metal electrode is rotated and, at the same time, an arc discharge is used to melt the metal and eject the metal by centrifugal force. Further, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 1-142005, a molten metal in a crucible is ejected by a centrifugal force caused by the rotation of the crucible, and the molten metal is collided with a cooling base, and the impact causes a finely-pulverized quenched metal. It is also known how to obtain.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上記各従来技術のうち
前者のものは、金属の微小融滴を雰囲気ガス中に射出す
る方法であるから、雰囲気ガスを冷媒とすることになる
ために冷却能力が小さいという問題点があった。従っ
て、その冷却能力を高めるためには、金属融滴の飛行距
離を大きく取るか、この金属融滴をできるだけ小さくす
る必要があるところ、その実現のためには、装置の大型
化、あるいは駆動装置の高速化が必要となるという課題
を残していた。しかも、この従来技術の下で製造される
金属粉は、微細なために粉の表面積が大きく、それ故に
粉塵爆発の危険が増大し、安全性の面でも問題を抱えて
いた。The former one of the above-mentioned prior arts is a method of injecting fine molten metal droplets into an atmosphere gas. Therefore, the atmosphere gas is used as a refrigerant, so that the cooling capacity is reduced. There was a problem that was small. Therefore, in order to increase the cooling capacity, it is necessary to increase the flight distance of the metal droplets or to make the metal droplets as small as possible. There was a problem that it was necessary to speed up. Moreover, the metal powder produced under this conventional technique has a large surface area because of its fineness, which increases the danger of dust explosion and poses a safety problem.
【０００４】一方、上記従来技術のうち後者のものは、
冷却基盤の採用により冷却能力の向上は得られるが、製
造された金属粉が微細なために粉塵爆発の危険が却って
増大するという問題点があった。それ故に、この粉塵爆
発の危険を無くすために金属粉表面の酸化処理等が不可
欠となり、製造粉体のハンドリングやその取扱いが複雑
となる欠点があった。もちろん、このような欠点は、粗
粒金属粉やフレーク状金属を製造することで回避するこ
とができる。しかし、この従来技術の場合、溶融容器
（るつぼ）自身を回転させて噴射するため、ノズルのオ
リフィス形状を大きくすることができず（溶湯の漏洩が
起こる）、構造上から金属粉の微粉化は避けられないの
が実情である。On the other hand, the latter of the above prior arts is
Although the cooling capacity can be improved by adopting the cooling base, there is a problem that the risk of dust explosion is rather increased because the manufactured metal powder is fine. Therefore, in order to eliminate the danger of dust explosion, it is indispensable to oxidize the surface of the metal powder and the handling of the manufactured powder and its handling are complicated. Of course, such a drawback can be avoided by producing coarse-grained metal powder or flake-shaped metal. However, in the case of this conventional technique, since the melting container (crucible) itself is rotated and jetted, the orifice shape of the nozzle cannot be increased (the leakage of the molten metal occurs), and the metal powder is not pulverized due to the structure. The reality is inevitable.
【０００５】本発明の目的は、製造される金属粉が微粉
化して粉塵爆発の危険が増大するという従来技術が抱え
ている弊害を除去することにあり、そしてこの目的は、
フレーク状の急冷凝固金属を得るのに好適な技術の提案
によって有利に実現される。The object of the present invention is to eliminate the disadvantages of the prior art that the metal powder produced is pulverized and the risk of dust explosion increases, and this object is
It is advantageously realized by the proposal of a technique suitable for obtaining a flake-like rapidly solidified metal.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上述した本発明の目的に
つき、その実現について鋭意研究した結果、本発明者
は、以下に述べるような要旨構成にかかる製造方法なら
びにその装置が有効であるとの結論を得た。As a result of earnestly researching the realization of the above-mentioned object of the present invention, the present inventor has found that the manufacturing method and its apparatus according to the gist configuration as described below are effective. I got a conclusion.
【０００７】すなわち、本発明は、不活性ガス雰囲気中
に保持した溶湯容器内の溶融金属を、この溶湯容器下部
に配設した回転射出ノズルより、このノズルの回転とは
反対方向に回転する冷却盤上に流下させて急冷すること
により凝固金属を製造するに当たり、オリフィス径が
1.0mm以上の同心の互いに逆方向に回転する射出ノズル
と冷却盤とを具える装置にて、射出ノズルを3000〜5000
rpm の速度で回転させながら金属溶湯を遠心力により水
平方向に射出させると同時に、3000〜7000rpm の速度で
逆方向に回転する冷却盤の傾斜内壁面に衝突させて展延
された急冷凝固金属のフレークを得ることを特徴とする
急冷金属フレークの製造方法である。そして、上記の方
法の実施には、主として雰囲気調整チャンバー内に、主
として溶解炉, 溶融金属の回転射出ノズル, このノズル
とは逆方向に回転する冷却盤を配設してなる装置におい
て、前記溶解炉の底部に注湯ノズルを取付けると共に、
この注湯ノズル直下に、下端部の周面に複数のオリフィ
スを開口してなる射出ノズルを回転可能に支持すると共
に、この射出ノズルの回転軸と同心の外側に前記オリフ
ィスに面して傾斜壁面を有する漏斗状の回転冷却盤を逆
転可能に支持したことを特徴とする急冷金属フレークの
製造装置が有効であることが判った。That is, according to the present invention, the molten metal in the molten metal container held in an inert gas atmosphere is cooled by a rotary injection nozzle disposed in the lower portion of the molten metal container in a direction opposite to the rotation of the nozzle. When producing solidified metal by allowing it to flow down onto the board and quenching, the orifice diameter
A device equipped with a cooling plate and a concentric injection nozzle of 1.0 mm or more that rotates in the opposite directions.
While rotating at a speed of rpm, the molten metal is horizontally ejected by centrifugal force, and at the same time, it is collided with the inclined inner wall surface of the cooling plate that rotates in the opposite direction at a speed of 3000 to 7000 rpm, and the rapidly solidified metal is spread. A method for producing quenched metal flakes, characterized by obtaining flakes. In order to carry out the above method, the melting furnace is mainly arranged in the atmosphere adjusting chamber, a rotary injection nozzle for molten metal, and a cooling board rotating in the opposite direction to the nozzle are arranged in the apparatus. While attaching the pouring nozzle to the bottom of the furnace,
Immediately below this pouring nozzle, an injection nozzle formed by opening a plurality of orifices on the peripheral surface of the lower end is rotatably supported, and an inclined wall surface concentric with the rotation axis of the injection nozzle and facing the orifice. It has been found that a quenching metal flake manufacturing apparatus characterized by supporting a funnel-shaped rotating cooling plate having a rotator so as to be reversible is effective.
【０００８】[0008]
【作用】本発明の考え方の基本は、回転する射出ノズル
内に保持した金属溶湯を、オリフィスから遠心力によっ
て融滴として射出すると同時に、これを逆回転している
冷却盤の傾斜内壁面に衝突させ、溶融金属を超急冷して
凝固させてフレーク状の急冷金属を得るようにしたこと
にある。このように、急冷手段として冷却盤を用いるこ
とにより金属融滴の冷却に必要な飛行距離を小さくする
ことができるので装置の小型化が図れる。The principle of the present invention is based on the fact that the molten metal held in the rotating injection nozzle is ejected as a molten droplet from the orifice by centrifugal force, and at the same time, the molten metal collides against the inclined inner wall surface of the rotating cooling plate. Then, the molten metal is ultra-quenched and solidified to obtain a flake-shaped quenched metal. As described above, by using the cooling plate as the quenching means, the flight distance required for cooling the metal melt droplets can be shortened, so that the apparatus can be downsized.
【０００９】そして、本発明においては、回転射出ノズ
ルと逆回転冷却盤の各回転数を好適な範囲に維持するこ
とにより、冷却盤の傾斜内壁面に衝突した金属融滴を、
該壁面に展延伸長させることで、冷却面積の拡大とそれ
に伴う急冷金属のフレーク化を同時に実現するのであ
る。このような回転数として、本発明では、射出ノズル
は、3000〜5000rpm , 冷却盤は3000〜7000rpm の範囲に
コントロールすることが必要である。この理由は、射出
ノズルおよび冷却盤の回転数が3000rpm 以下では凝固金
属がフレークにならずリボン状の連続体となり、一方、
射出ノズルが5000rpm 、冷却盤が7000rpm を超えると、
凝固金属が微粉化して、やはりフレーク状にならないか
らである。Further, in the present invention, by maintaining the respective rotation speeds of the rotary injection nozzle and the reverse rotation cooling board within a suitable range, the metal melt droplets colliding with the inclined inner wall surface of the cooling board,
By extending and extending the wall surface, it is possible to simultaneously increase the cooling area and the flake of the quenched metal. In the present invention, it is necessary to control such a rotation speed in the range of 3000 to 5000 rpm for the injection nozzle and 3000 to 7000 rpm for the cooling plate. The reason for this is that when the number of revolutions of the injection nozzle and cooling plate is 3000 rpm or less, the solidified metal does not become flakes but becomes a ribbon-like continuous body, while
When the injection nozzle exceeds 5000 rpm and the cooling board exceeds 7000 rpm,
This is because the solidified metal is pulverized and does not become flakes.
【００１０】なお、射出ノズルのオリフィス径として
は、1.0 mmφ以上のものをノズル下部の周面に適数個開
口する。この径が1.0 mmφ未満では、射出する融滴が微
細化して本発明の目的とするフレーク状急冷金属が得ら
れないからである。An appropriate number of orifices having an orifice diameter of 1.0 mmφ or more are opened on the peripheral surface of the lower portion of the nozzle. This is because if the diameter is less than 1.0 mmφ, the molten droplets to be ejected become fine and the flake-like quenched metal intended by the present invention cannot be obtained.
【００１１】[0011]
【実施例】図１は、本発明装置の好適例を示すものであ
り、図示の１は処理雰囲気を不活性ガス雰囲気に維持す
るために採用されるチャンバーである。このチャンバー
１は、主として上室１ａと下室１ｂとに画成され、チャ
ンバー上室１ａ内には高周波溶解炉２が配設され、一
方、チャンバー下室１ｂ内には回転射出ノズル３と漏斗
状の冷却盤４とが配設され、そして、チャンバー１外に
は前記射出ノズル３と冷却盤４との回転駆動機構５, ６
が配設される。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows a preferred example of the apparatus of the present invention, in which reference numeral 1 is a chamber adopted to maintain the processing atmosphere in an inert gas atmosphere. This chamber 1 is mainly divided into an upper chamber 1a and a lower chamber 1b, and a high frequency melting furnace 2 is arranged in the chamber upper chamber 1a, while a rotary injection nozzle 3 and a funnel are provided in the chamber lower chamber 1b. A cooling plate 4 in the shape of a cylinder, and a rotation driving mechanism 5, 6 for the injection nozzle 3 and the cooling plate 4 outside the chamber 1.
Is provided.
【００１２】上記高周波溶解炉２には、その底部に注湯
ノズル７がチャンバー下室１内の前記射出ノズル３の直
上に臨んで突設してあり、そしてこの注湯ノズル７に
は、シリンダー８の作動によって上下動するノズルスト
ッパー９が上下動可能に取付けてあり、このノズルスト
ッパー９の上下動によって開閉する注湯ノズル７を経
て、前記高周波溶解炉２内溶融金属を所定量、下方の射
出ノズル３内に適時に供給することができる。In the high-frequency melting furnace 2, a pouring nozzle 7 is provided at the bottom of the high-frequency melting furnace so as to project directly above the injection nozzle 3 in the chamber lower chamber 1, and the pouring nozzle 7 has a cylinder. A nozzle stopper 9 that moves up and down by the operation of 8 is attached so as to move up and down, and a predetermined amount of molten metal in the high-frequency melting furnace 2 is moved downward through a pouring nozzle 7 that opens and closes when the nozzle stopper 9 moves up and down. It can be supplied into the injection nozzle 3 in a timely manner.
【００１３】上記射出ノズル３と冷却盤４とは、同軸上
に回転可能に、かつ互いに逆方向に回転するように支持
してあり、そして、この両者は、この射出ノズル３の下
端部周面に開口させた複数個のオリフィス３ａの吐出方
向に面して、冷却盤４の傾斜内壁面４ａが位置する関係
の下に配置されている。なお、上記射出ノズル３内に受
湯した射出用溶融金属が凝固しないように、高周波加熱
コイル10を介して加熱することができる。The injection nozzle 3 and the cooling board 4 are supported so as to be coaxially rotatable and to rotate in opposite directions, and both of them are provided on the peripheral surface of the lower end portion of the injection nozzle 3. The inclined inner wall surfaces 4a of the cooling platen 4 are arranged so as to face the discharge direction of the plurality of orifices 3a opened in the direction. The molten metal for injection received in the injection nozzle 3 can be heated via the high-frequency heating coil 10 so as not to solidify.
【００１４】以下に、上記製造装置を使って、実際にフ
レーク状急冷金属を製造した例につき説明する。 (1) ＡＺ９１合金（Ａl ９wt％、Zn１wt％、残部がＭg
よりなるＭg 合金) を、高周波溶解炉２にて溶解し、注
湯ノズル７を経て 820℃の合金溶湯を4000rpm で回転す
る射出ノズル３内に供給し、同時にこのノズル内溶湯を
6500rpm で逆回転する冷却盤４内に遠心力で射出したと
ころ、厚さ20〜40μｍ、幅１〜３mm、長さ10〜30mmのＭ
g 合金フレークを製造することができた。なお、射出ノ
ズル３のオリフィス径は1.5 mmのものを用いた。An example in which a flake-like quenched metal is actually manufactured using the above manufacturing apparatus will be described below. (1) AZ91 alloy (Al 9 wt%, Zn 1 wt%, balance Mg
(Mg alloy) consisting of a molten alloy is melted in the high-frequency melting furnace 2 and the molten alloy at 820 ° C. is supplied through the pouring nozzle 7 into the injection nozzle 3 rotating at 4000 rpm.
When injected by centrifugal force into the cooling platen 4 which rotates in the reverse direction at 6500 rpm, a thickness of 20 to 40 μm, a width of 1 to 3 mm, and a length of 10 to 30 mm
It was possible to produce g-alloy flakes. The orifice diameter of the injection nozzle 3 was 1.5 mm.
【００１５】(2) 80at％Ｍg −10at％Ｃu −10at％Ｙ合
金を、高周波溶解炉２にて溶解し、注湯ノズル７を経て
600℃の合金溶湯を、4000rpm で回転する射出ノズル３
内に供給し、同時にこのノズル内溶湯を6500rpm で逆回
転する冷却盤４内に遠心力で射出したところ、得られた
Ｍg 合金フレーク( 厚さ20〜40μｍ, 幅２〜５mm, 長さ
10〜15mm) は、いずれも非晶質合金となった。(2) 80 at% Mg -10 at% Cu -10 at% Y alloy is melted in the high frequency melting furnace 2 and passed through the pouring nozzle 7.
Injection nozzle 3 that rotates alloy melt at 600 ℃ at 4000 rpm
When the molten metal in the nozzle was simultaneously injected into the cooling platen 4 which rotates in the reverse direction at 6500 rpm by centrifugal force, the obtained Mg alloy flakes (thickness 20 to 40 μm, width 2 to 5 mm, length
10 to 15 mm) were all amorphous alloys.
【００１６】[0016]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、従
来技術では得られない次のような効果がある。 １）溶解炉や溶湯ノズルとは別に射出用ノズルを採用
し、かつ冷却盤とともにそれらの回転数を適当なものに
コントロールすることにより、急冷金属フレークを容易
に作ることができるから、製造過程でしばしば見られる
粉塵爆発の危険を回避することができる。 ２）本発明の方法および装置を用いることにより、溶融
金属を確実に超急冷することができるので、各種金属合
金の非晶質材を作ることができる。As described above, according to the present invention, there are the following effects which cannot be obtained by the prior art. 1) A quenching metal flake can be easily made by adopting an injection nozzle in addition to a melting furnace and a molten metal nozzle, and controlling the number of rotations of them together with a cooling plate, so that the quenching metal flakes can be easily manufactured. The danger of dust explosions often seen can be avoided. 2) By using the method and apparatus of the present invention, the molten metal can be surely rapidly quenched, so that amorphous materials of various metal alloys can be produced.
【図１】本発明の急冷凝固金属フレーク材製造装置の断
面図である。FIG. 1 is a sectional view of an apparatus for producing a rapidly solidified metal flake material according to the present invention.
１ チャンバー １ａ チャンバー上室 １ｂ チャンバー下室 ２ 高周波溶解炉 ３ 射出ノズル ３ａ オリフィス ４ 冷却盤 ５ 駆動装置 ６ 駆動装置 ７ 注湯ノズル ８ シリンダー ９ ノズルストッパー １０ 高周波コイル 1 chamber 1a chamber upper chamber 1b chamber lower chamber 2 high frequency melting furnace 3 injection nozzle 3a orifice 4 cooling plate 5 driving device 6 driving device 7 pouring nozzle 8 cylinder 9 nozzle stopper 10 high frequency coil
Claims (2)
内の溶融金属を、この溶湯容器下部に配設した回転射出
ノズルより、このノズルの回転とは反対方向に回転する
冷却盤上に流下させて急冷することにより凝固金属を製
造するに当たり、 オリフィス径が 1.0mm以上の射出ノズルを3000〜5000rp
m の速度で回転させながら金属溶湯を遠心力により水平
方向に射出させると同時に、3000〜7000rpm の速度で逆
方向に回転する冷却盤の傾斜内壁面に衝突させて展延さ
れた急冷凝固金属のフレークを得ることを特徴とする急
冷金属フレークの製造方法。1. A molten metal in a molten metal container held in an inert gas atmosphere is flowed down from a rotary injection nozzle arranged in the lower part of the molten metal container onto a cooling plate which rotates in a direction opposite to the rotation of the nozzle. When producing solidified metal by quenching and quenching, use an injection nozzle with an orifice diameter of 1.0 mm or more at 3000 to 5000 rp.
The molten metal is ejected horizontally by centrifugal force while rotating at a speed of m, and at the same time, the rapidly solidified metal is spread by colliding with the inclined inner wall surface of the cooling plate that rotates in the opposite direction at a speed of 3000 to 7000 rpm. A method for producing a quenched metal flake, which comprises obtaining a flake.
として溶解炉, 溶融金属の回転射出ノズル, このノズル
とは逆方向に回転する冷却盤を配設してなる装置におい
て、 前記溶解炉の底部に注湯ノズルを取付けると共に、この
注湯ノズル直下に、下端部の周面に複数のオリフィスを
開口してなる射出ノズルを回転可能に支持すると共に、
この射出ノズルの回転軸と同心の外側に前記オリフィス
に面して傾斜壁面を有する漏斗状の回転冷却盤を逆転可
能に支持したことを特徴とする急冷金属フレークの製造
装置。2. An apparatus mainly comprising a melting furnace, a rotary injection nozzle for molten metal, and a cooling plate which rotates in a direction opposite to the nozzle, which is provided in the atmosphere adjusting chamber. In addition to mounting the hot water nozzle, an injection nozzle formed by opening a plurality of orifices on the peripheral surface of the lower end is rotatably supported immediately below the hot water pouring nozzle,
An apparatus for producing quenched metal flakes, characterized in that a funnel-shaped rotary cooling plate having an inclined wall surface facing the orifice is supported on the outside of the axis of rotation of the injection nozzle so as to be reversible.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16560292A JPH062019A (en) | 1992-06-24 | 1992-06-24 | Method and device for producing rapidsolidified metal flake |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16560292A JPH062019A (en) | 1992-06-24 | 1992-06-24 | Method and device for producing rapidsolidified metal flake |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH062019A true JPH062019A (en) | 1994-01-11 |
Family
ID=15815475
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16560292A Pending JPH062019A (en) | 1992-06-24 | 1992-06-24 | Method and device for producing rapidsolidified metal flake |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH062019A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007045570A1 (en) * | 2005-10-17 | 2007-04-26 | Ciba Specialty Chemicals Holding Inc. | Apparatus and method for producing metal flakes from the melt |
| KR20180025260A (en) * | 2016-08-29 | 2018-03-08 | 공주대학교 산학협력단 | Apparatus and Method for Producing Alloy Powder by the Gas and Water Hybrid Process |
-
1992
- 1992-06-24 JP JP16560292A patent/JPH062019A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007045570A1 (en) * | 2005-10-17 | 2007-04-26 | Ciba Specialty Chemicals Holding Inc. | Apparatus and method for producing metal flakes from the melt |
| KR20180025260A (en) * | 2016-08-29 | 2018-03-08 | 공주대학교 산학협력단 | Apparatus and Method for Producing Alloy Powder by the Gas and Water Hybrid Process |
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