JPS58189309A - 金属粉末製造用ノズル - 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】 本発明は、回転冷却液体中に溶融金属を噴射して金属粉
末を製造するのに使用する溶融金属噴射用のノズルに関
するものである。

従来、溶融金属から金属粉末を製造する方法として、（
１）溶融金属ジェットに水ジェツトを衝突させる方法、
（２）溶融金属ジェットにガスジェットを衝突させる方
法、（３）溶融金属ジェットを静止水中に噴射する方法
、（４）溶融金属ジェットを回転固体に衝突させる方法
、（５）溶融金属に超音波や振動を作用させる方法など
が知られているが、これらの方法は、例えば（１）の方
法では高速の水ジェツトを得る手段が高価となり、かつ
装置も大型化し、さらに粒度の揃った粉末を得るのが困
難であり、（２）の方法ではガスの熱伝導率、比熱の関
係で溶融金属の冷却速度が遅くなり、組織の細かい粉末
、さらに非晶質金属粉末を得ることが難しく、又、（３
）（４）の方法では微細な金属粉末が得られず、（５）
の方法では冷却速度が遅くなると共に生産性が悪いなど
、夫々一長一短があり、冷却速度を早くし、より微細で
酸化の少ない均一な球状の金属粉末を得ることは容易で
はなかった。

そのため、本発明者は、上述の如き状況に鑑み、その難
点を打開し、より良い金属粉末を工業的有利に、かつ経
済的に得るべく鋭意研究を重ね、その結果、回転液体層
中への溶−金属の噴射を試み、さきに回転するドラム内
に遠心力により液体層を形成し、その液体層中に溶融金
属を噴射供給して溶融金属を粉末化する方法を提案した
。

第１図、第２図はかかる方法を実施するための装置例を
示しており、モータ（６）の回転軸（７）に固着された
ベルト車（８）、ベルト（９）、他方のベルト車（５）
を通じてモータ（６）の回転をベルト車（５）に伝え、
このベルト車（５）の回転により軸受（４）に支承され
た前記ベルト車（５）と同軸の回転軸（３）を介してド
ラム（１）を回転する。そして、このドラムの回転数が
所定の回転数に達したとき、水等の液体をドラム（１）
内面に注入すると、この注入された液体は遠心力により
ドラム内壁面に液体層を形成すると共に、流出防止板（
２）によりドラム（１）からの液体の流出は阻止される
。そこで次に基部筒（１１）に上下動自在に設けられた
支持軸（財）、該支持軸（ロ）に水平方向に移動可能に
設けられた支持杆α→を夫々上下用ハンドル０３）及び
水平用ハンドル（ロ）の操作により作動し、支持杆下端
に支持した溶融金属噴射装置０６）をドラム（１）内、
所定の位置にセットし、噴射装置０６）の噴射ノズル（
１６）を通じて溶融金属ジェット０７）を適当な速度で
液体層＜１０）中に噴射して金属粉末（ホ）を製造する
のである。

ところで、かかる方法において、噴射装置０６）からの
溶融金属の流出量は、噴射装置０６）のノズル（１６）
の孔径、加圧用の〃大圧力などによって主に調整され、
又、一方、製造される金属粉末の粒度分布。

形状、冶金組織は溶融金属の種類、冷却液体の種類と温
度、溶融金属ジェットの速度、ドラムの大く さと回転数、冷却液体層の周速度などに依存する。

そこで、本発明者は更にこれらの各因子について検討を
行ない、前記方法により粒度分布にすぐれ、かつ均一な
金属粉末を得る要因を考察した結果、先ず、噴射装置の
噴射ノズルの孔構成がそれら粒度分布の均一性に１つの
関連があることを知見した。

即ち、本発明はかかる知見にもとづいて提案するもので
あり、通常、試みられる噴射装置のノズル０６）が第３
図に図示するような単一円形断面孔をもつノズルである
ことから、前記金属粉末の粒度分布、形状などに関連す
る因子の変動による影響を受は易く均一な粒度分布を得
難いのに着目し、微小孔が直線的に多数配列されたノズ
ルの孔構成を提供することを特徴とするものである。

ここで、微小孔の孔断面形状は円形でも、又、縦長スリ
ット状でもよく、殊に前者の場合には、孔径は○、１〜
２．０胴程度、後者の場合には孔中（ｄ）が０．２〜２
．０ＩＤＩ程度、孔長缶）がｌ　〜ｌ　Ｏａ程度で、孔
中（ｄ）と孔長（ｈ）の比は可及的１：５又はそれ以上
であることが望ましく、かつ最も実用的である。

もとより、生産性を上げるためには、ノズル断面積が大
きい必要があるが、単一円孔ノズルで断面積を大きくす
ると、製造された粉末粒度も大きくなって決して好まし
くない。

そこで、多孔ノズルとし、個々の噴射孔断面積を小さく
すれば生産性は同一でも、より微細な粉末が得られる。

しかも回転する液体層の全面に溶融金属を噴射すること
になり回転液体層の運動エネルギーをより有効に利用す
ることができる。

しかし、唯、多孔とするからとは云え、無定見に不規則
配列をしたのではノズルから噴出された溶融金属ジェッ
トと、ジェットにより乱された液体との干渉や、ノズル
から噴射される溶融金属ジェット相互の干渉が起り、粒
度分布の均一性が阻害されることになる。

そのため、多孔ノズルの各微小孔は、その所要数が一直
線上にある如く、直線状配列とすることが肝要である。

そして、このように微小断面積の噴射孔を直線状に配列
することにより、このノズルによって微細な粉末をより
効率的に生産することができる。

なお、多孔ノズルにおける噴射孔の数はノズルの大きさ
を始め外部要因によって適宜選定され、殊に縦長スリッ
トの場合にはスリット孔中（ｄ）の変化によっても粒度
分布が余り変化しない面があるので単一スリット孔でも
粒度分布面では影響は少ないがドラム内壁面に拡がる粒
度分布の均一化の面で問題があるので、縦長スリット孔
も、円形の噴射孔同様、僅かの間隔で直線状に配列する
。

次に本発明ノズルの実施例を添付図面にもとづいて説明
する。

第４図、第５図は、本発明ノズルの各実施例であり、第
４図０）←）には多数の微小円形の噴射孔（イ）を直線
状に配列した円形多孔ノズル０９）が、又、第５図（イ
）（ロ）には、縦長スリット孔（２２を間隔をおいてそ
の所要数を直線状に配列したスリット形多孔ノズルＣυ
が夫々示されている。

この場合、円形噴射孔（ホ）をもつ円形多孔ノズル（１
９）と、スリット形多孔ノズル圓とはドラム内面の冷却
液体層に均一条件をもって噴射し易い点は同様であるが
、実験の結果、次の如きことが観察されている。

即ち、第６図は、直径０．２２ｍの円形噴射孔を４個直
線状に配列したノズルと、直径０．５　ｆｉの単一円孔
ノズルを用いて夫々噴射し、得られた各周速におけるＦ
θ−Ｎ１合金粉末の粒度分布を示したもので、前者則ち
本発明の場合を実線で、後者即ち単一円孔ノズル使用の
場合を一点鎖線で示す。

同図より明らかなように、本発明のノズルを使用すると
きは、周速２０％において２００μｍ以下の粒度分布を
もつ粉末が８０％前後得られるのに対し、単一円孔ノズ
ル使用のものは２４．９７の周速でも６０％程度しか得
られず、又、２００１ｔｒｎ以内の粒度分布の粉末を９
０％以上得るのに本発明のノズルは３１．７１乙の周速
で充分であるが、単一円孔ノズルの場合には４３．４−
の周速でも未だそれ以下しか得られないことが分る。

即ち、本発明のノズルは単一円孔ノズルに比較し、遥か
に粒度分布にすぐれた均一性良好な金属粉末を得ること
が理解される。

次に第７図は縦長スリット形ノズルの孔中（第５図（ｄ
））を種々変化（０，２Ｂ、０．４４　、０．６８＋ｎ
＋＋＋）させて溶融金属を噴射した場合の各周速におけ
る粒度分布に対する影響を図示したもので、スリット形
ノズルにあっては、スリット孔中の変化にょつても粒度
分布が余り変らないことが看取される。

しかし、第７図は単一のスリット孔であるため全般的に
粒度分布の均一性は周速との関係では前述の円孔による
本発明の場合より劣る。

ところが前記円形多孔ノズルと同様、第５図のように間
隔をおいて微小スリット孔を配置した場合には、第６図
と同様な均一分布の良好な金属粉末が得られた。

かくして、以上のような実験の結果から、次のようなこ
とも理解される。

（１）　　孔径とスリット巾の等しい円形噴射孔ノズル
と、スリット形ノズルでは、円形ノズルの方が微細な粉
末が得られる。

（２）　　円形噴射孔ノズルでけ孔径が変化すると、得
られる粉末の粒度分布が変化するが、スリット形ノズル
ではスリットの孔中が多少変化しても粉末の粒度分布は
余り変化しない。

（３）従ってノズルが操業中に浸食されない場合には、
円形噴射孔ノズルが有利であり、一方、浸食され易い場
合にはスリット形ノズルが有利である。

以上より明らかなように、本発明ノズルは、直線状に微
小孔を配列したことにより各噴射孔より噴射され、回転
液体層で冷却凝固される溶融金属は互いに干渉すること
がなく、夫々ドラム内面の液体層に広汎にわたり同条件
で接触し、単一孔ノズルに起り勝ちな変動が少なく、シ
かも、同時に複数の噴射孔より噴射されて生産量も増大
し、均一で微細な良品質の金属粉末を効率良く製造する
ことができる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明ノズルを使用する金属粉末製造装置の概
観図、第２図は第１図Ａ−Ａ′線矢視断面図、第３図（
イ）（ロ）は通常の単一孔ノズル構成例の要部を示す断
面図及び正面図、第４図（イ）（ロ）及び第５図（１′
）（ロ）は何れも本発明ノズルの昔実施例を示し、前者
は円形多孔ノズル要部の断面図及び正面図、後者はスリ
ット形多孔ノズル要部の断面図及び正面図、第６図は本
発明円形多孔ノズルと単一円孔ノズルにおける周速の粒
度分布への影響を表わす図表、第７図は各種スリット形
ノズルにおける周速の粒度分布への影響を表わす図表で
ある。 （１）・・・・・・・回転ドラム。 （１０）・・・・・・・液体層。 ０６）・・・・・・・噴射装置。 Ｑａ５・・・・−・・噴射ノズル。 θ′７）・・・・・・・溶融金属。 ０９）・・・・・・・円形多孔ノズル。 （財）・・・・・・・円形噴射孔。 （２υ・・・・・・・スリット形多孔ノズル。 （２湯・・・・・・・縦長スリット孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　回転するドラム内壁面に層形成され、ドラムの回
   転に伴なって回転する冷却液体層中に溶融金属を噴射し
   、該溶融金属を粉末化するための前記溶融金属噴射用の
   ノズルであって、その噴射面に所要数の噴射孔が直線状
   に配列されて設けられていることを特徴とする金属粉末
   製造用ノズル。 ２、　噴射孔が円形孔である特許請求の範囲第１項記載
   の金属粉末製造用ノズル。 ８、　孔径が０．１〜２．０聾である特許請求の範囲第
   ２項記載の金属粉末製造用ノズル。 ４、　噴射孔が縦長のスリット孔である特許請求の範囲
   第１項記載の金属粉末製造用ノズル。 ５、　スリット孔の孔中が０．２〜２．０１０１であり
   、孔長が１〜１０１１１１で、孔中と孔長との比が少く
   ともｌ：５である特許請求の範囲第４項記載の金属粉末
   製造用ノズル。