JPS6232973Y2 - - Google Patents
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- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
Description
本考案は金属アトマイズ粉製造用の吸引ノズル
に係り、特に非金属介在物の少ない金属アトマイ
ズ粉を製造するのに適したアトマイズ用ノズルに
関するものである。
アルミニウム合金等の酸化され易い金属を溶解
する際は、金属の一部が酸化されてAl2O3などの
酸化物が生成し、合金中に非金属介在物として存
在することは広く知られている。アルミニウム系
合金の場合、特に酸化され易いマグネシウム
（Mg）を含むAl−Mg系合金の場合はMgO，
MgAl2O4等を生じ易く、また溶解原料として再
生地金を用いるときは、その持込む非金属介在物
が増加することは避けられない。
一方、アルミニウム合金をアトマイズする場
合、溶湯中に非金属介在物が存在するとノズル部
分の閉塞を生じ、円滑なアトマイジング操作がで
きないばかりでなく、製品粉末中に混在する非金
属介在物は粉末冶金製品とした場合は、機械的特
性の劣化、商品価値の低下をもたらし好ましくな
い。特に粗大な非金属介在物ほど悪影響が大きく
なることは言うまでもない。
金属溶湯中の非金属介在物の除去方法として多
孔質のセラミツクフイルターを使用することは広
く知られている。しかしながら従来のフイルター
の使用方法は、大容量の溶解炉や保持炉中にフイ
ルターを設置して過処理するものであり、装置
が大型化し複雑になることは避けられなかつた。
本考案はアルミニウム合金のアトマイズ粉末製
造のような、比較的小規模容量の金属溶湯を効率
良く過処理することを可能にする、極めて簡便
な過装置を提供せんとするものである。
金属溶湯をアトマイズする方法は各種提案され
ているが、溶湯中にパイプの一端を浸漬させ、パ
イプの他端近傍に流体を流して減圧状態を作り、
該パイプ中に金属溶湯を吸引してその先端から噴
出させ、高速の流体に乗せて噴霧する方法が効果
的である。
上記のような方法においてノズルとして機能す
るパイプの先端に多孔質セラミツク製のフイルタ
ーを設置しておけば、アトマイズ直前に溶湯を
過することが可能となり、溶湯中の非金属介在物
を効果的に除去することができる。
本考案の特徴とするところは、耐熱性パイプの
一端を多孔質セラミツク体内に内包して接合し、
該多孔質セラミツク体内の耐熱性パイプの近傍に
空洞部を設けた点にある。
本考案の詳細を図面に基づいて説明すれば次の
とおりである。
第１図は本考案によるアトマイズ用ノズルの外
観を示す図である。図において１は耐熱性パイ
プ、２は多孔質セラミツク体よりなるフイルター
である。アトマイズに際してはフイルター２部分
を含むノズル下部を金属溶湯中に浸漬しておき、
ノズル先端部１ａ近傍で高速流体を流せば、金属
溶湯はノズル先端部１ａより噴霧される。
ノズルを構成する耐熱性パイプ１は目的とする
金属溶湯と反応せず、高温に耐えるものであれば
ステンレス等の金属製パイプでも良く、アルミナ
やシリカ等の非金属製パイプを使用しても良い。
アルミニウム合金溶湯に対してはぬれ性を考慮す
ると炭化ケイ素や窒化ケイ素で製作された中空パ
イプを用いるのが適当である。パイプの太さや長
さは目的とする装置の大きさにより適宜選択すれ
ば良い。
次にノズル先端部に取付けるフイルター２は、
多孔質のセラミツクで構成したものを使用する。
フイルターとして使用するセラミツクの材質は、
溶湯金属に対して安定であり、かつ溶湯温度に耐
えるものであれば良く、たとえばアルミナ
（Al2O3），炭化ケイ素（SiC），コージライト
（2MgO・2Al2O3・5SiO2），シヤモツト，黒鉛お
よびこれらの混合物などが使用できる。そして溶
湯を過するために、これらのセラミツクは多孔
質をなしていることが必要である。気孔の大きさ
は除去しようとする非金属介在物の大きさに応じ
て選択するが、通常は100〜500μｍ程度が良い。
フイルター構成するセラミツク体の形状は特に
制約されるものではなく、角柱状でも円柱状でも
良い。セラミツク体の層厚は溶湯の性質にもよる
が、10mm以上あれば効果が認められる。
セラミツク体は第２図に示すごとく一層構造で
も充分な過機能を発揮するが、多層構造であつ
ても良い。この場合、内部のセラミツク体の気孔
の大きさを、外部のセラミツク体の気孔の大きさ
よりも小さくなるように構成すると過効率が良
い。第３図にはセラミツク体を２層構造とした例
を示した。
次にノズルパイプ１とセラミツク体フイルター
２の接続方法について説明する。
第２図および第３図は本考案になるアトマイズ
用ノズルの断面を示す図である。図に示すごと
く、本考案においてはノズルパイプ１の先端部１
ｂは多孔質のセラミツク体フイルター２に内包さ
れ、フイルター２のほぼ中央に位置するように配
置されている。パイプ先端部１ｂは多孔質セラミ
ツク体２に接していても溶湯吸引には支障は無い
が、セラミツク体２の内部のパイプ先端部１ｂ近
傍に空洞３を設けておくと、湯溜りの効果を発揮
して吸引過効率が良くなる。空洞３の大きさは
過された溶湯が一時的に溜るだけの容量があれ
ば良く、パイプ１の内径と同程度の断面積と、パ
イプ１の内径の半分程度の深さを有していれば充
分である。
ノズルパイプ１とセラミツク体フイルター２と
の接続は、接合部分を耐熱性接着剤を使用して接
着すれば充分である。
また、第３図に示すような複層構造のフイルタ
ーとするときは、内層と外層のセラミツク体を耐
熱接着剤で接合しても良いし、機械的に噛合結合
させても良い。
次に本考案のアトマイズ用ノズルの効果につい
て実施例をあげて説明する。
実施例 １
フイルターとしてコージライト製の立方体を使
用、その気孔の大きさは500μｍ、フイルター立
方体の大きさは一辺30mm、吸引ノズルは窒化ケイ
素製で外径12mm、内径８mmの円管ノズルであり、
吸引ノズルの一端は上記立方体フイルターの内部
に挿入され、先端部分で内径８mm、深さ５mmの空
洞を設けて接合した構造を有する吸引用ノズルを
準備した。
上記吸引ノズルを使用してSi20％，Mg1％，
Cu3％を含むAl−Si−Mg−Cu合金をアルゴンガ
スを使用して上吹法によりアトマイズした。溶湯
温度は680℃であつた。得られたアルミニウム合
金アトマイズ粉末の粒度と非金属介在物の含有量
を測定した。
非金属介在物の定量法は、アルミニウム合金を
硝酸（HNO3）でまず溶解し、Si初晶、共晶を含
む合金の場合はその後さらにHNO3−HFで溶解
して残渣を灰化秤量する方法によつた。
また、比較のため上記実施例と同一のアルミニ
ウム合金を、セラミツク体フイルターを使用しな
いノズルでアトマイズした場合の、アルミニウム
アトマイズ粉末の粒度と非金属介在物の量を測定
した。
これらの測定結果を表１に示す。
The present invention relates to a suction nozzle for producing metal atomized powder, and particularly to an atomizing nozzle suitable for producing metal atomized powder with few nonmetallic inclusions. It is widely known that when a metal that is easily oxidized, such as an aluminum alloy, is melted, a portion of the metal is oxidized and oxides such as Al 2 O 3 are generated, which exist as nonmetallic inclusions in the alloy. There is. In the case of aluminum-based alloys, especially Al-Mg-based alloys containing magnesium (Mg), which is easily oxidized, MgO,
MgAl 2 O 4 etc. are likely to be produced, and when recycled metal is used as a raw material for melting, it is inevitable that the amount of nonmetallic inclusions introduced by the recycled metal will increase. On the other hand, when atomizing aluminum alloy, the presence of non-metallic inclusions in the molten metal will not only cause blockage of the nozzle, making it impossible to perform a smooth atomizing operation, but also prevent non-metallic inclusions mixed in the product powder. When used as a product, it is undesirable because it causes deterioration of mechanical properties and a decrease in commercial value. It goes without saying that the larger the non-metallic inclusions are, the greater the negative effect will be. It is widely known that a porous ceramic filter is used as a method for removing nonmetallic inclusions from molten metal. However, the conventional method of using a filter is to install the filter in a large-capacity melting furnace or holding furnace for overtreatment, which inevitably increases the size and complexity of the equipment. The present invention aims to provide an extremely simple overtreatment device that enables efficient overtreatment of a relatively small volume of molten metal, such as the production of atomized aluminum alloy powder. Various methods have been proposed for atomizing molten metal, including immersing one end of a pipe in the molten metal and flowing fluid near the other end of the pipe to create a reduced pressure state.
An effective method is to suck the molten metal into the pipe, jet it out from the tip, and spray it on a high-speed fluid. In the above method, if a porous ceramic filter is installed at the tip of the pipe that functions as a nozzle, it will be possible to pass through the molten metal immediately before atomization, effectively removing non-metallic inclusions in the molten metal. Can be removed. The feature of this invention is that one end of the heat-resistant pipe is enclosed in a porous ceramic body and joined.
The point is that a cavity is provided in the vicinity of the heat-resistant pipe within the porous ceramic body. The details of the present invention will be explained below based on the drawings. FIG. 1 is a diagram showing the appearance of an atomizing nozzle according to the present invention. In the figure, 1 is a heat-resistant pipe, and 2 is a filter made of porous ceramic body. During atomization, the lower part of the nozzle, including the two parts of the filter, is immersed in molten metal.
When a high-speed fluid flows near the nozzle tip 1a, the molten metal is sprayed from the nozzle tip 1a. The heat-resistant pipe 1 constituting the nozzle may be a metal pipe such as stainless steel, as long as it does not react with the target molten metal and can withstand high temperatures, or it may be a non-metallic pipe such as alumina or silica. .
Considering wettability with molten aluminum alloy, it is appropriate to use a hollow pipe made of silicon carbide or silicon nitride. The thickness and length of the pipe may be appropriately selected depending on the size of the intended device. Next, filter 2 is attached to the nozzle tip.
Use one made of porous ceramic.
The ceramic material used as a filter is
Any material may be used as long as it is stable to molten metal and can withstand molten metal temperature, such as alumina (Al 2 O 3 ), silicon carbide (SiC), cordierite (2MgO・2Al 2 O 3・5SiO 2 ), and siyamoto. , graphite, and mixtures thereof can be used. In order to allow the molten metal to pass through, these ceramics must be porous. The size of the pores is selected depending on the size of the nonmetallic inclusions to be removed, but is usually about 100 to 500 μm. The shape of the ceramic body constituting the filter is not particularly limited, and may be prismatic or cylindrical. The layer thickness of the ceramic body depends on the properties of the molten metal, but the effect is recognized if it is 10 mm or more. As shown in FIG. 2, the ceramic body exhibits sufficient functionality even when it has a single layer structure, but it may also have a multilayer structure. In this case, if the size of the pores in the internal ceramic body is smaller than the size of the pores in the external ceramic body, the overefficiency can be improved. FIG. 3 shows an example in which the ceramic body has a two-layer structure. Next, a method of connecting the nozzle pipe 1 and the ceramic filter 2 will be explained. FIGS. 2 and 3 are cross-sectional views of the atomizing nozzle according to the present invention. As shown in the figure, in the present invention, the tip 1 of the nozzle pipe 1
b is enclosed in a porous ceramic filter 2, and is arranged so as to be located approximately in the center of the filter 2. Even if the pipe tip 1b is in contact with the porous ceramic body 2, there will be no problem in suctioning the molten metal, but if a cavity 3 is provided near the pipe tip 1b inside the ceramic body 2, the effect of pooling water will be exhibited. This improves the suction efficiency. The size of the cavity 3 only needs to be large enough to temporarily store the molten metal, and it should have a cross-sectional area about the same as the inner diameter of the pipe 1 and a depth about half the inner diameter of the pipe 1. It is sufficient. It is sufficient to connect the nozzle pipe 1 and the ceramic filter 2 by gluing their joints together using a heat-resistant adhesive. Further, in the case of a filter having a multilayer structure as shown in FIG. 3, the ceramic bodies of the inner layer and the outer layer may be bonded with a heat-resistant adhesive, or may be mechanically interlocked. Next, the effects of the atomizing nozzle of the present invention will be described with reference to examples. Example 1 A cube made of cordierite was used as a filter, the size of the pores was 500 μm, the size of the filter cube was 30 mm on each side, the suction nozzle was a circular pipe nozzle made of silicon nitride with an outer diameter of 12 mm and an inner diameter of 8 mm,
A suction nozzle having a structure in which one end of the suction nozzle was inserted into the interior of the cubic filter and joined with a cavity having an inner diameter of 8 mm and a depth of 5 mm at the tip portion was prepared. Using the above suction nozzle, Si20%, Mg1%,
An Al-Si-Mg-Cu alloy containing 3% Cu was atomized by the top-blowing method using argon gas. The molten metal temperature was 680°C. The particle size and content of nonmetallic inclusions of the obtained aluminum alloy atomized powder were measured. To quantify non-metallic inclusions, an aluminum alloy is first dissolved with nitric acid (HNO 3 ), and in the case of alloys containing Si primary crystals or eutectics, the alloy is then further dissolved with HNO 3 -HF, and the residue is incinerated and weighed. It depends on the method. For comparison, the particle size of the aluminum atomized powder and the amount of nonmetallic inclusions were measured when the same aluminum alloy as in the above example was atomized using a nozzle that did not use a ceramic filter. The results of these measurements are shown in Table 1.
【表】
結果から明らかなとおり、本考案によるアトマ
イズ用ノズルを使用した場合は、アトマイズ粉末
中の非金属介在物の含有量を従来に比較して著し
く低減することが可能となる。
また、本考案によるアトマイズ用ノズルは構造
がきわめて簡単であり、安価で取扱いも容易であ
る等の利点を有するものである。[Table] As is clear from the results, when the atomizing nozzle according to the present invention is used, the content of nonmetallic inclusions in the atomized powder can be significantly reduced compared to the conventional method. Further, the atomizing nozzle according to the present invention has advantages such as an extremely simple structure, low cost, and easy handling.
第１図は本考案によるアトマイズ用ノズルの外
観を示す図、第２図および第３図は本考案による
アトマイズ用ノズルの構造を説明するための断面
図である。
１……ノズルパイプ、２……セラミツク体フイ
ルター、３……空洞部。
FIG. 1 is a diagram showing the appearance of the atomizing nozzle according to the present invention, and FIGS. 2 and 3 are sectional views for explaining the structure of the atomizing nozzle according to the present invention. 1... Nozzle pipe, 2... Ceramic body filter, 3... Cavity part.
Claims (1)
に内包して接合し、該多孔質セラミツク体内の
耐熱性パイプ先端近傍に空洞部を設けてなるこ
とを特徴とするアトマイズ用ノズル。 ２ 多孔質セラミツク体が２層構造をなし、内側
の多孔質体の気孔の大きさが、外側の気孔の大
きさよりも小となるごとくに構成したことを特
徴とする実用新案登録第１項記載のアトマイズ
用ノズル。[Claims for Utility Model Registration] 1. An atomizer characterized by having one end of a heat-resistant pipe enclosed within a porous ceramic body and joined together, and a hollow portion being provided near the tip of the heat-resistant pipe within the porous ceramic body. Nozzle for. 2. Utility Model Registration Paragraph 1, characterized in that the porous ceramic body has a two-layer structure, and the size of the pores in the inner porous body is smaller than the size of the pores on the outside. Nozzle for atomization.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3481684U JPS60147632U (en) | 1984-03-13 | 1984-03-13 | Atomization nozzle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3481684U JPS60147632U (en) | 1984-03-13 | 1984-03-13 | Atomization nozzle |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60147632U JPS60147632U (en) | 1985-10-01 |
| JPS6232973Y2 true JPS6232973Y2 (en) | 1987-08-24 |
Family
ID=30538538
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3481684U Granted JPS60147632U (en) | 1984-03-13 | 1984-03-13 | Atomization nozzle |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60147632U (en) |
-
1984
- 1984-03-13 JP JP3481684U patent/JPS60147632U/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60147632U (en) | 1985-10-01 |
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