JPS6024302A - 非晶質合金粉末の製造方法 - 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、流下する合金耐湯に高速流体を吹きつけて非
晶質合金粉末を製造する方法に関する。

従来非晶質合金は、その形状により　ｆｍ々の方法で製
造されている。例えば薄片の非晶質合金を製造する場合
、がン法、ピストン・アノビル法、トーション・カタノ
（シ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、水泥中紡糸法、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、形状が特定され島任悲形状の部
品等を作製することが大変困次１右である。

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、キャビテーション法、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は半成ヅを材、部品
等を製作することができない。従ってこれらの方法で得
られた粉末を工粟的に粉末冶金法に利用することは困址
である。

本発明者は、この問題ｆ：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、酊湯流如対する
高速流体の剪断力などによって決まる粉化物性と、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、１ｇ湯の物理的性質
と密接な関係があり、冷却過程における粘性、辰面張力
などによっ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。

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
を破簸し冷却速度を高め、このことによって圧粉成形が
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
した粉末を効率よく得ることを目的とする。

すなわち、第１の発明は、非晶質化する合金の溶湯を細
孔から流下して高速流体を吹きつけ、溶湯を粉化すると
ともに急冷凝固して非晶質合金粉末を製造する方法にお
いて、溶湯を粉化する個所の周囲に吸引管を配置するこ
とを特徴とし、第２の発明は、更に吸引管の下方に粉末
受は体を配置することを特徴とする。

以下本発明を図面を参照して説明する。

図面は、非晶質合金の装造装置の一例を示す。

この装置は、噴ａタンク１上にルツボ２を配置し、ルツ
？２の下方に噴霧ノズル３、吸引管４及び粉末受は体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
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
て還移金属元素に約１５〜３５原子チの半金属元素（Ｂ
　、　Ｃ、Ｓｉｌ　Ｐ、Ｇｅなど）全加えた共晶合金型
及び遷移金属−遷移金ハ系、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、高速流体（例えば水等の液体あるいは
ガス）を噴出する例えば環状リングノズルで、ａ点で高
速流体の焦点を結ぶようになっている。この高速流体の
交角は、噴霧ノズル開口径、高速流体の速さ、吸引管４
の径及び長さによって異なるが３０°〜１００°が好適
である。寸だ高速流体の速さは、噴霧圧Ｐに依存し、そ
の匝は液体の場合８０　ｋ４７ｆ／ｃｍ以上、ガスの場
合５ｉ＜ｙｆ／ｃｍ　以上が望ましい。

更に吸引管４Ｉｉ、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１．２〜３．０倍程度が好丑しい。

また長さは、あまり短いと吸引効果が小さくなるため１
０ｃｒｎ以上とする必蟹がある。１だ形状は、どのよう
な形状でもよいが、円筒状のものが好ましい。更ニ噴霧
タンク１の上チェンバ８と下チェンバ９の圧力差が２０
闇Ｈ２０以上、好１しくけ４０　ｙｖｎ　ＨＯ〜２００
　ｔｔｗｎ　Ｈ２Ｏとなるようにする。

また粉末受は体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。粉末受は体５の構造は特に限
定したものでなく、吸引管４と一体となったものでも分
離したものでもよい。

しかして本発明方法は、ルツ７］ニ２の細孔から溶湯を
流下し、流下する溶湯を噴荘ノズル３から噴出する高速
流体により粉化する。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
より高速流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
は体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、一旦粉末受は体５に当てるので噴霧タンクＪ
内の水面のゆれを抑えて上下チャンバ間の差圧変動を防
ぎ、粉末化を安定しておこなうととができる。

次に本発明の実施例につき説明する。

実施例ｌ Ｆｅ８０原子チ、Ｐ１３原子係、Ｃ７原子チの組成の合
金５ｋｌｉ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
２９０７／ｍｉｎ　、噴霧交角６５°で水を噴出し、更
に吸引管で吸引し、粒子受は体に当てて非晶質合金粉末
（Ａ１）を得た。この場合、吸引管は、内径５．０ｍｍ
φ、長さ４００＋ｍｎ、上下チェンバ間の差圧１１０　
ｒａｍ　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、その結果を第１表に示す。また比較のため吸引管、
粉末受は体を用いず他の条件を同じとして非晶質合金粉
末（煮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。

次に本発明に係る粉末（Ａ１）のうち＋１００メツシユ
、−３５０メツシユのものをＸ線回折して非晶質化して
いるか否かヲ調べた。その結果を第２図Ｂ）（＋１ｏｏ
メツシユ）及び同図（ロ）（−３５０メツシユ）に示す
。丑だ従来の粉末（煮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）（−４−ｉｏｏメツシュ）及び同図（ロ）（−３
５０メツシユ）に示す。第２図及び第３図から本発明の
ものは、結晶質の回折ツクターンが見られず、ブロード
になっており、非晶質化していることがわかる。

次に名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。

第２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（Ａ　Ｉ　＝　Ａ　２　）の形状
全顕微鏡で調べ、その模式図を第４図０）（不発［ｌｌ
］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っていることがわか
る。

次に本発明に係る粉末（扁１）と従来の粉末（Ａ２）と
の見掛密度（Ａ、Ｄ。）と流動度（Ｆ、Ｒｏ）とを調べ
たその結果を第３表に示す。

第３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原子チ、８１１０原子飴、Ｂ１５原子チの合金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。

第４表 実施例３ 鉄７５原子裂、８１１５原子係、ＢＩＯ原子チの合金５
−を溶解し、実施しｌ１１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。

第５表 実施例４ 鉄８０原子チ、ボ゛ロン２０原子係の合金４．Ｏｋｇを
ｎ解し、溶湯温度１４００℃、噴籾圧力１００　ｋｇ７
ｃｍ２、水の流量２５０ｔ／ｍｉｎ、噴霧交角４０度、
吸引管は内径４０門φ、長さ５００ｍｍ、上下チェンバ
ーの圧力差７０　ｍｍ　Ｂ２０で粉末を作製した。その
非晶質化度を第６表に示す。

第　６　表 実施例５ 鉄４０原子チ、ニッケル４０原子係、ボロン２０んミ子
係の合金５．０　ｋ１７をｍ解し、浴湯温反１４００℃
、噴霧圧力１１０ｋｇ／ｃｍ　１水の流量２６０ｔ／ｍ
１ｎｓ噴２ｙ交角５０度、吸引管は内径５０ｒｍφ、長
さ５００　ｒｂｘ、上下チェンバーの圧力差８５τＨ２
０で粉末を作８・Ｊシた。その非晶質化度を第７表に示
す。

第７衣 実施例６ 鉄６８原子チ、クロム１０原子チ、モリブデン２原子チ
、リン１３原子チ、炭素７原子チの合金５．０　ｋｇを
溶解し、溶湯温度１４００℃、噴霧圧力１２０ｋｇ／ｍ
２、水の流量２７０１／而ｎ　ｓ　”ｉｔ　Ｆ４交角６
８夏、吸引管は内径５０ｗφ、長さ４５０τ１上下チエ
ンバーの圧力差１０（ｌ　ｒｐ、ｍ　Ｂ２０で粉末を作
製した。七の非晶質化度を第８灰に示す。

第８表 以上説明したように本発明によれは、吸引管を設置して
冷却速度全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、Ｅ　ｆ３１戎形、ロール
間での成形、押出し成形などができ、例えば複離な形状
の磁性材料、高耐食性材料など〒１来の非晶質合金では
作ることができなかった静［シい用途に使用できる顕著
な効果を奏する。又粉末受は体を設けることにより安定
して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槽造で効率よく
製造できる。

なお本発明方法は、超急冷合金粉末の作製にオリ用する
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。 ｌ・・・噴霧タンク、２・・・ルツボ、３・・・噴霧ノ
ズル、４・・・吸引管、５・・・粉末受は体、６・・・
オーバーフロー管、７・・・排出タンク。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦矛１図 矛２ （イ） ２θ 矛３ （イ） 矛４ （イ） （ロ） 図 （ロ） ｅ 図 （ロ） 、□１．卯０％２５゜　（ 特許庁長官若杉和夫　殿 （ １、事件の表示 ＩＭ願昭５８−１３１３８１号 ２゛　発明０名称　（ 非晶ａ合金粉末の製造方法 ３、補正をする渚 事件との関係　特許用にｉ１１人 日本金属株式会社 ４、代理人 補正の内容 １）明細書中第６頁第３行目に１１２〜３０倍］とある
を「０２〜３０倍」と訂正する０２）　同か１１０頁第
１行目〜同頁第２行目に［−１−１００メツシユ、−３
５０メツシユ］とあるをｒ＋ｌｏ。 メツシュ、−１００〜＋３５０メツシユ、及び−３５０
メツシユ」と１正する。 ３）同第１０頁第１１行目〜第１２行目に１わかる。」
とあるな「わかる。な＞−１００〜＋３５０メツシユに
ついては、図示していないが、同様のＸ線回街によシ本
発明のものが非晶質化し、従来のくのか結晶質であるこ
とがわかった。」と訂正する。 １０−

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）非晶質化する合金の溶湯を細孔から流下して高速
   流体を吹きつけ、溶湯を粉化するとともに急冷凝固して
   非晶質合金粉末を製造する方法において、溶湯を粉化す
   る個所の周囲に吸引管を配置することを特徴とする非晶
   質合金粉末の製造方法。
2. （２）非晶質化する合金の溶湯を細孔から流下して高速
   流体を吹きつけ、溶湯を粉化するとともに急冷凝固して
   非晶質合金粉末を製造する方法において、ω湯を粉化す
   る個所の周囲に吸引管を配置し、かつ同吸引管の下方に
   粉末受は体を配置することを特徴とする非晶質合金粉末
   の製造方法。