JPS6056002A - 非晶質金属粉末の製造方法 - Google Patents

非晶質金属粉末の製造方法

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JPS6056002A
JPS6056002A JP16247183A JP16247183A JPS6056002A JP S6056002 A JPS6056002 A JP S6056002A JP 16247183 A JP16247183 A JP 16247183A JP 16247183 A JP16247183 A JP 16247183A JP S6056002 A JPS6056002 A JP S6056002A
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Makoto Takagi
誠 高木
Yukihisa Takeuchi
幸久 竹内
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Denso Corp
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NipponDenso Co Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/06Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material
    • B22F9/08Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying
    • B22F2009/0804Dispersion in or on liquid, other than with sieves
    • B22F2009/0812Pulverisation with a moving liquid coolant stream, by centrifugally rotating stream

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  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)

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、非晶質金属粉末の製造方法に関する。
非晶質金属は、電解めっき、無電解めっき、低温真空蒸
着、スパッタ法、などでも得られることが知られている
が、現在、晟も一般的に採用されているのは、溶融状態
の液体合金を高速回転する熱伝導性の良いドラム上に噴
射し10 ℃/S程庚の急速冷却をする方法である。
この様な手段等で得られた非晶質金属は、非晶¥1構造
をとるため、機械的強度が大きく、熱膨張係数、放射線
損傷が小さく、化学的耐食性及び耐摩耗性に優れている
。また、特に磁性体としての非晶質材は、結晶粒界など
の構造上の欠陥がないこと、結晶磁気異方性が存在しな
いこと、保磁力、比透磁率に暑ニジい改善がみられるこ
と、高い電気抵抗率をもつこと等の優れた性質を有して
いる。
このため、非晶質金属は、磁気ヘッド、磁気シールドや
磁気カートリッジに実用化され、リレー、印字装置、セ
ンサ、変圧器鋼板等極めて広範囲の用途が朋マ等されて
いる。特殊な例として、従来の金属又はフェライト材に
比べて、極めて大きな磁気ひずみ定数、電気機械結合係
数を有する非晶質体の発見もあり、超音波発受素子、可
変超音波汀延線等への応用も期待が寄せられている。
非晶質金属は、以上のごとき、情報技術、エレクトロニ
クス、メカトロニクス、省エネルギー技術など多方面で
の応用に期待がかけられており、最近、盛んに、簡便か
つ散産性のある非晶質金属の製造方法が研究されている
ところで、非晶質金属の製造に当たって、リボン状、フ
ァイバー状、フレーク状、及び球粒千秋、の形状のもの
を製造する方法が考えられている。
しかし、従来は、製造上の困難性から一般にリボン状の
ものが多く、ついでファイバー状、フレーク状のものが
製造され、球粒千秋のものを製造する方法についての技
術は、はとんど存在していない。
ところが球粒千秋の非晶質合金の利点は、リボン状のも
のに比べて、(1)成形や複合化が簡単に行えること、
(2)表面積が大きく高活性であるため化学反応、又は
触媒に用いることができること、(3)粉末状であるた
めに使いやすいこと、(/1)セメント、ブラスチクス
等と混合して複合材料を作成しやすいことである。
そこで、本発明は特に粒子状の非晶質合金を製造する方
法を提供し、非晶質合金の用途の拡大を図ろうとするも
のである。
従来の非晶質合金の製造方法を第1図から第3図に示す
。第1図は、高速回転をしている筒状の容器からなる冷
却筒11の内側壁に噴射ノズル30を接近させ、溶融金
属(メルト)12を高圧不活性ガスを使用して噴射ノズ
ルから前記側壁に噴射接触させることにより、急速冷却
させて、回転力を利用してリボン状の非晶質金属を得る
方法を示したものである。第2図は、両側に回転ロール
目1.1 /1. bを設け、該ロールの相互の接触面
に溶融金属12を吹付けて、急速冷却させて非晶質金属
13を得る双ロール法を示したものである。
これらの方法によって、厚さ50μm5幅1〜100m
m程度のリボン状合金が得られることが知られている。
又、第3図は、非晶質金属のファイバーを得るために考
案された従来の手段である。すなわち、中空形状の冷却
筒15の中に水16を入れ、該冷却筒をモーター17に
よって回転させ、遠心力を利用して冷却筒の内部の側壁
に、高速水流を起こし、この水流中に溶融合金12を噴
出させ、急速冷却してファイバーを得る方法である。
ところが、上記方法では、対称性の良い球状の粉末を得
ることは、困難であった。
さらに、非晶質金属の球粒子を作製する方法としては、
従来スパークエロージョン法とアトマイズ法が知られて
いるが、前者では油中放電で極微量の5〜30μm径の
ひずんだ球状粒が得られているが、油中からの粒子の回
収は超音波洗浄を数回要するなど面倒である。また後者
では、ジェット水流中に溶融合金を滴下して多量のパウ
ダーを得ることができるが、粒子形状は不規則形であり
、両者とも良好な球粒子の非晶質金属を得る方法ではな
い。
本発明は、以上の様な従来の製造方法の欠点を解除する
ためになされたものであり、非晶質化を向」二速せ、均
一な真球に近い微粉末粒の非晶質金属を製造する方法を
提供することを目的とする。
すなわち本発明は、開口部の周囲が封Iしされ、開口面
の中心を通りそれに垂直な軸を回転軸とし、該回転軸に
沿って前記間口部から遠ざかるにつれて回転半径が小さ
くなる熱伝導性の良い曲面で形成された壁面を有し、該
壁面は、V&細な凹凸形状に加工されている回転対称の
容器状回転体を用いて、該容器状回転体を前記回転軸を
中心軸として、高速回転し、該容器状回転体の内部に、
遠心力により液層を形成し、該液層の表面に溶融金属を
噴口・jすることにより、該溶融金属を急速に冷却して
、非晶質の金属粉末を製造することからなる非晶質金属
粉末の製造方法である。
ここで、溶融金属は急速冷却によって非晶質体となるも
のであれば、とくにその種類には、限定されない。
たとえば、鉄属金属と半金属であるP、CSB。
Si等との合金、あるいは、鉄族元素と希土類金属であ
るGd、Tb、DV等との合金が使用できる。本製造方
法で使用した容器状回転体の断面図を第4図に示す。容
器状回転体1は回転中心となる回転軸5を有する回転体
で形成されている。この回転体は、開口部6の周囲が封
止部材4によフて封止され、その開口部のの中心部に窓
を有した形状となっている。容器状回転体1の壁面2の
形状は回転軸5に沿って開口部6から遠ざかるにつれて
回転半径rが徐々に小さくなるような形状を有している
。具体的には、この壁面の形状は、回転放物曲面、回転
双曲線曲面、球面部等の2次曲面であったり、又第5図
に示す様に傾斜した円錐状であっても良い、壁面の内面
は、微細な凹凸形状に加工されている。この凹凸形状は
実施態様項に挙げたように、凹凸形状の山部と谷部の高
低差が0.3〜3mの範・囲にあり、ピッチは0.2〜
3IIII11の範囲にある形状であるのが望ましい。
この凹凸形状は、溶融金属が噴射された時の冷却速度を
高める効果を有している。又壁面を回転軸に沿って、開
口部から遠ざかるにつれて、回転半径が小さくなるよう
な形状としているのは、噴射された溶融金属が液面で一
部反射されて飛散した場合に、飛散した溶融金属が、容
易に壁面と多数回接触して粉砕されることにより、急速
冷却され、均一な球状の非晶質合金粉末を得ることに効
果があるためである。
冷却液には、水、油等が使用できる。容器状回転体1は
モーターによって回転されるが、その回転速度は溶融金
属の噴射点における周速度が40m / secから1
00m/seeであることが望ましい。
壁面は熱伝導性の良い金属、例えば黄銅、銅等が使用で
きる。
軸7は、溶融金属の噴射方向を示している。この溶融金
属の噴射角は実施態様項に挙げたように冷却層の液表百
8とのなす角θが50°〜75゜である範囲がのぞまし
い。
又液表面層8における噴射位置Pは、噴射方向にとった
水?2Dが;(〜105mの範囲にあるのが望ましい。
このような範囲の条件において製造したとき、最も直球
形状に近く、均一かつ卑細な非晶質粉末が得られた。
本発明は容器状回転体の壁面を2次曲面等の曲面体とし
、その壁面の表面を凹凸形状に作成したものである。こ
の凹凸形状の作用により液層中に入って冷却された金属
粉末は、凹凸形状の壁面に衝突し、さらに、粉砕されて
冷却されるため、粒子の非晶質性が向−Lすると共に真
球形状が得られる。
又、椀形状に壁面を構成しているので、液面で反射され
た溶融金属は、凹凸形状の壁面に衝突しさらtこ、粉末
化、急冷化されるので、均一性の良い微粒子粉末が得ら
れる。
以下。本発明を実施例にもとずいて説明する。
実施例 第6図は、本発明方法を実施するための一具体的な装置
の構成を示した断面図である。容器状回転体1として、
その壁面2が回転放物面となるような椀形状のものを作
製した。この$4質は、熱伝導率の高い銅で作製されて
いる。壁面2の内面は、ローレット加工により山部と谷
部の高低差がl。
5關てピッチが0.8waの凹凸形状に加工されている
。この容器状回転体1の開口部の半径は30印であり容
器状回転体の深さは9c+nである。この容器状回転体
をモーター17により5000rr1mで高速回転させ
、壁面2と開口部6を封止する封止部kA’ /して形
成された空間に遠心力によって液層9を形成する。液M
9の表面8に溶融金属50を噴射する。溶融金属50を
噴射するノズル52の口径は0.2關〜1.O+mnで
ある。噴射角θは30度に、噴射位置は、噴射方向にと
った水深が7mmとなる位置に設定されている。加熱炉
54は、金属を加熱して溶融するためのものである。こ
の状態で、溶融金属50を液面8に噴射させたところ、
液層9の中に入るものが噴射溶融金属のうち、約60〜
70%であった。また液層の回転動圧により、液層表面
8で、跳ね返されるものが、約30〜/10%存在した
第7図、第E(図は、溶融金属の冷却機構を説明した説
明図である。液層9の中に入った溶融金属50は、液層
中で分断され、冷却されると同時に凹凸形状3を有する
壁面2に衝突することにより、さらに溶融金属は分断さ
れ、超急冷されて細かな非晶質粉末となる。従って従来
技術のように回転液層のみて、冷却粉末化する方法に比
較して、冷却速度が高く、粒径の小さな非晶質粉末を得
ることかてづた。
溶融金属の噴射角度及び噴射位置を色々変化させて、実
験を行った結果、噴射角度は、16〜40°が望ましく
、噴射位置は液層深さが3〜1゜髄の場合が最適であっ
た。
又溶融金属のうち、液層表面で跳ねかえされたもの56
は、凹凸形状3をもつ金属性の壁面2に再衝突し、その
瞬間に分断され、超急冷されて非晶質化した粉末となる
。そしてこのように粉末化されたものが、液層に沈殿す
る。
第9図は、本実施例で得られた非晶質合金粉末の粒形の
分布特性を測定したものである。本実施例方法で得られ
たものは実線で、壁面に凹凸形状を作成しなかった容器
状回転体で製造した非晶質金属の粉末は、破線で比較例
として示した。この実験データーからも分かるように壁
面2に凹凸形状3を設けることによって、粒径は、より
小さくなった。さらに粒子は、t;Eぼ757Lmのも
のが多く、より均一なものが得られていることがわかる
すなわち壁面に凹凸形状を設けた為に、フレーク状のも
のはほとん、ど存在ぜず大部分が球状のものになった。
なお本実施例で用いた合金は、Fe−(Co)−B−5
i系合金、Fe−N1−P−B系合金、Fe−P−C系
合金、及びN1−B−3i系合金、について、それ′ぞ
れ非晶質金属粉末を製作したが、いずれも粒径の小さな
球状の粉末を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図、第3図は、従来の非晶質合金を製造す
る方法を示した構成図である。第4図、第5図は、本発
明の製造方法を説明する構成図である。第6図は、本発
明の製造方法を実施する具体的な製造装置についての構
成図である。第7図及び第8図は、噴射溶融合金の冷却
過程を説明する説明図である。第9図は、同実施例で製
造した非晶質合金の粒径に関する分布特性である。 1・・・容器状回転体 2・・・壁面 3・・・凹凸形状 5・・・回転軸 8
・・・液面ぎ)・・・溶融金属の噴射方向 特許出願人 日本電装株式会社 代理人 弁理士 大川 宏 同 弁理士 藤谷 修 同 弁理士 丸山明夫 第5図 第6図 1′、;48図 第9図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)開口部の周囲が封止され、間口面の中心を通りそ
    れに垂直な軸を回転軸とし、該回転軸に沿って、前記開
    口部から遠ざかるにつれて回転半径が小さくなる熱伝導
    性の良い曲面で形成された壁面を有し、該壁面は、微細
    な凹凸形状に加工されている回転対称の容器状回転体を
    用いて、該容器状回転体を前記回転軸を中心軸として、
    高速回転し、該容器状回転体の内部に、遠心力により液
    Iv!1を形成し、該液層の表面に溶融金属を噴射する
    ことにより、該溶融金属を急速に冷却して、非晶質の金
    属粉末を製造することからなる非晶質金属粉末の製造方
    法。
  2. (2)前記容器状回転体の壁面に形成された、微細な凹
    凸形状は、山部と谷部の高低差が0.;う〜J mmの
    gjf!IMIにあり、ピッチは0.2〜3IIII!
    1の範囲ある形状であることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の非晶質金属粉末の製造方法。
  3. (3)前記容器状回転体の壁画の形状は、2次曲面であ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の非晶質
    金属粉末の製造方法。
  4. (4)前記溶融金属の噴射方向は、前記液層の表面に対
    し50″〜75″であり、噴射位置は、液層の深さが3
    〜10mmとなる液層の表面位置であることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載の非晶質金属粉末の製造方
    法。
JP16247183A 1983-09-02 1983-09-02 非晶質金属粉末の製造方法 Granted JPS6056002A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08209207A (ja) * 1995-02-02 1996-08-13 Masumoto Takeshi 金属粉末の製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH08209207A (ja) * 1995-02-02 1996-08-13 Masumoto Takeshi 金属粉末の製造方法

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