JPS6244509A - 形状制御された金属粉末の製造装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、アトマイズ噴流を構成する溶融金属粒子の冷
却水迄の落下距離を調節することにより該溶融金属粒子
の溶融状態継続時間（又は表面張力作用時間）を調節し
、もって形状の制御された金属粉末を製造する方法に関
するものである。

［従来の技術］ 粉末冶金技術の進歩に伴なって金属粉末の需費量は益々
増大しつつある。ところで金属粉末を製造するに当たっ
ては、一般に（１）ａ械的エネルキーによって対象金属
を粉砕する粉砕法、（２）化学的エネルギーを利用して
粉末状に析出させる析出法、等が採用されているが、こ
のうち（＋）の粉砕法としては、（ａ）ボールミル等を
用いて対象金属を直接粉砕する方法、（ｂ）金属化合物
の状態で粉砕し、還元反応等の化学反応を利用して元の
金属に戻す方法、（Ｃ）対象金属を、結合力の弱い液体
状ｆＥ、で分散させ、粉末状で冷却固化させる方法、箋
が挙げられる。

上記（ｃ）の方法はアトマイズ法という名称で知られて
いるが、この方法を用いて金属粉を製造し製品化するに
当たっては、■溶解工程、■アトマイズ工程、■乾燥工
程、■還元・焼なまし工程。

■解砕・篩分工程、■ブレンド・包装工程、等を経るの
が一般的である。そしてＦ記諸工程のうち、■のアトマ
イズ工程は、得られる金属粉末の諸特性（見掛密度９粒
度分布１粒子形状等）を規定する」−で最も屯要な工程
の一つである。

ところで該アトマイズ工程は通常下記の様な方法によっ
て行なわれている。即ちタンディッシュから溶融金属流
を流下させつつ一方ではアトマイズ水ノズルから該溶融
金属流へ向けて高圧水を噴射し、該溶融金属流を噴霧状
の７トマイズ噴流として冷却水中へ落下させ、該冷却水
中にて７トマイズ噴流（前記溶融金属粒子）を凝固させ
て金属粉末とする。

こうしたアトマイズ工程においては、（Ａ）溶融金属流
の流下速度、（Ｂ）溶融金属流へ向けて噴射される水の
圧力（運動エネルギー）、及び融水と溶融金属流との角
度、（Ｃ）冷却水中における前記溶融金属粒子の冷却態
様１等を調節することによって、前述の如き金属粉末の
緒特性を制御しようとする技術的試みがなされているが
、必ずしも満足できる制御レベルに達する迄には至って
いない、特に粒子形状についてはこれを制御できる有効
な手段は実際上殆んど講じられていないということがで
きる。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明はこうした事情を考慮してなされたものであって
、溶鋼流と７１マイズ水との衝突力の調節の他に前記溶
融金属粒子が冷却水中へ落下するまでの距離を調節する
ことにより溶融状態継続時間（又は表面張力作用時間）
を調節し、もって形状の制御された金属粉末を製造する
方法を提供しようとするものである。

［問題点を解決するための手段１ 本発明に係る金属粉末製造方法とは、水アトマイズ法を
利用した金属粉末製造方法であって、溶融金属落下流と
噴射水との交差部と、冷却用水槽の液面との距離を調節
自在に構成して形状の制御された金属粉末を製造すると
ころにその要旨が存在するものである。

［作用］ 本発明者等は、アトマイズ法によって得られる金属粉末
の形状を制御するという本発明の目的を達成すべく、種
々の観点から広範囲な研究を重ねていたところ、アトマ
イズ噴流を構成する各溶融金属粒子の表面張力作用時間
（又は溶融状態継続時間）を制御してやれば、上記目的
を十分達成できるのではないかとの着想を得るに至り、
該着想を基に更に実証的研究を重ねた結果本発明を完成
するに至った。

即ち本発明は、該表面張力作用時間（又は溶融状態継続
時間）を調節するに当たり、溶融金属流と噴射水との交
差部と、冷却用水槽の液面との距離（以下溶融金属粒子
の落下時間という場合もある）を自在に調節するところ
に最大の特徴を有するものである。

第１図はこうした本発明の特徴を示す模式図である。タ
ンディツシュ等から落下してくる溶融金属流ｌに向けて
アトマイズ水２が噴射されると、溶融金属Ｉｉ、ｌは図
示する様に噴霧状となりつつ冷却水３中へ落下する。尚
ここで落下距１ｔＬ（Ｌａ＜Ｌｂ）　、Ｌａ　、Ｌｂに
対応する落下空間を夫々Ｓａ、Ｓｂとする。１述の如く
噴霧状となった溶融金属粒子４が落下空間Ｓａ及びｓｂ
中を落下するときの該溶融金属粒子の形状について概念
的に説明すると以下の通りである。

即ち粒子形状は、落下空間Ｓａ、Ｓｂのいずれを落下す
る溶融金属粒子についても、その落下初期においては差
がないはずである（溶融金属ｖｔｌ゛の落下速度やアト
マイズ水の噴射速度等を一定にするという前提の下であ
る）、シかし該溶融金属粒子４は固体状態でなく溶融状
態にある為、表面張力が作用して球状になろうとするか
ら、冷却水３の表面へ落下する直前においては、落下時
間或は表面張力作用時間（又は溶融状態継続時間）の長
短によってその形状に差異が生じてくることになる。従
って落下空間Ｓａとｓｂの比較においては、落下空間ｓ
ｂを落下して得られる粒子状金属の方が、Ｓａのそれよ
りも表面張力の影響をより長い時間受けることになり、
より球状に近くなる。この様に落下距ｇＩＬを変化させ
ることによって粒子形状を制御することが可能となる。

以下本発Ｉｌｌの実施例を挙げることによって本発明を
具体的に説明する。

［実施例］ 第２図は本発明に係る金属粉末製造方法を実現する装置
の一部断面説明図である。溶融金属鍋５中の溶融金属６
は、いったんタンディツシュアへ導かれ、ここから溶融
金属流８として冷却水槽９中の冷却水１０へ向けて流下
する。一方該タンディンシュ７の下方部には該溶融金属
Ｉｉ８の左右方向にアトマイズ水ノズル１１．１１が設
けられており、これを通じて上記溶融金ＩＩｊｌｉｌｆ
ｔへ高圧のアトマイズ水１２，１２が噴射される。該噴
射によって上記溶融金属流８は噴霧状に分散され、図示
する様に冷却水１０の表面に落下到達し該冷却水によっ
て冷却され粉末状の金属となる。１３は冷却水槽９を昇
降させる為に設けられた昇降装置であるが、これによっ
て溶融金属８とアトマイズ水１２．１２の交差部と、冷
却水１０の液面との距＃（図中りで示す）が調節される
。尚図示された。該昇降装置１３は、パワーシリンダ１
３ａによって屈伸脚１３ｂの高さ調節を行なう形式のも
のであるが、要は昇降を自在に調節できるものであれば
何でもよい、この調節によって金属粉末の粒子形状を制
御し得るという本発明の効果が発揮されることは前述の
通りである。尚上記の例ではＬを調節するに当たって冷
却水槽９側に昇降装置１３を用いて冷却水槽９を昇降さ
せたが、溶融金属鍋５．タンディツシュ７、アトマイズ
水ノズル８．８を含む系全体を昇降させる様に構成して
も良い。

第３図は本発明に係る金属粉末製造方法が採用された金
属粉末製造方法の好適実施例を全体図として示す説明図
である。溶融金属鍋５内で溶融された溶鋼６ａは、該溶
融金属鍋５の下方部に設けられたタンディツシュアを経
由し、冷却水槽９中の冷却水１０へ溶鋼流８ａとして流
下していく。

一方タンディッシュ７の下方部には、アトマイズ水ノズ
ルブロー、り１４によって固定されたアトマイズ水ノズ
ル１１．１１が設けられ、これによって上記溶鋼流８ａ
のＰ点を指して高圧のアトマイズ水１２，１２が噴射さ
れる。そうすると該溶鋼流８ａは図示する如く噴霧状と
なって噴霧状溶融鋼１５を生じ上記冷却水１０中へ落下
していく。

冷却水槽９内には防波用筒体（図示する様に下方部へ向
けて連続的又は断続的に絞られている）１６がスパイダ
１７によって立設保持されているので、上記噴霧状溶融
鋼１５はこの防波用筒体１６内へ落下していくことにな
る。一方該冷却水槽９の下方部には昇降装置１３が取り
付けられこれによって該冷却水槽９の上下移動が確保さ
れ粒子形状の制御が前記第１図で説明した如く可能とな
る。ところで前記アトマイズ水ノズルブロック１４には
、気体流入口１８及び気体流出口１９を有するアトマイ
ズチャンバ２０の上方端が図示する如く取り付けられ、
一方該アトマイズチャンパ２０の下方開口端は、前記冷
却水槽９の１一部に設けられたオーバーフロー集水樋２
１を取り囲む様に、シールチューブ２２を介して覆せら
れている。該シールチューブ２２は、第４図に示す様に
上記オーバーフロー集水樋２１の外面部２１ａに固着さ
れ流体の流出入によって膨張・縮小化するように構成さ
れている。該シールチューブ２２は、冷却水槽９の昇降
に応じて前記アトマイズチャンバ２０の内周面を摺動す
るので、該摺動時には縮小して移動抵抗を小さくするが
、該チューブ２２の材質としてはこの摺動による機械的
熱的影響等に耐え得る様なものが選ばれる。この様なシ
ールチューブ２２を設けたことによって前記溶鋼流８及
び噴霧状溶融Ｉｎ４１５は空気中の酸素から遮断される
。即ち前駆気体流入口１８から例えばＮ２ガス等の不活
性気体を７トマイズチヤンパ２０内へ流入させつつ、一
方では気体流出口１９から流出させるという操作を行な
うことによって、噴霧状溶融鋼１５等に対する酸素の影
響を除去することができる。尚シール効果が高いので移
動中はＮ２パージ操作を中断してもよい。また本装置ｄ
においては、防波用筒体１６を設けてここに前記噴霧状
溶融鋼１５を投入せしめているので、該投入に伴なう表
面の攪乱状態を緩和することが可能となる。従って噴霧
状溶融鋼１５の前記落下距離を一層厳密に３１節するこ
とができ、粒子形状の調節レベル向上に寄与することは
言う迄もない。

こうして得られた鉄粉は、冷却水槽９の下方部に設けら
れた取出口２３から外部へ取り出される訳であるが、本
装置においては該取出口２３に工ゼクター２４を設けて
該エゼクタ−２４の作用を有効に利用する様に努めた。

即ち該取出口２３から取り出される鉄粉の取出し、搬送
及び脱水を該エゼクタ−２４によって同時に行なわせる
こととし、該取り出し作業ひいては該装置全体の効率向
上に資することとした。しかし脱水については必ずしも
完全を期し難いが、該エゼクタ−２４の出口側に固液分
離装置例えば磁選機２５等を設けて水分との一次分敲を
図り、フィルタープレス、熱風乾燥等のシステムを付加
することもできる。

従ってエゼクタ−２４によって取り出された鉄粉は、該
磁選機２５へと導かれ、ここでより完全な脱水が行なわ
れ、更にスクレーバー２７を経てコンベア２８へと導か
れる。

尚磁！＠２５へ導かれる鉄粉は上記エゼクタ−２４から
搬出されるものに限られる訳ではなく、前記オーバーフ
ロー集水樋２１中へ越流した水の中に含まれる鉄粉をも
加えることができる。即ち該オーバーフロー集水樋２１
中へ越流した鉄粉含有水を回収管経由で前記磁選機２５
へ導けばよい。この様に構成することによって鉄粉取り
出し作業の効率化及び経済性を向上させることができる
。

［発明の効果］ 以上説明した様に本発明によれば、水アトマイズ法を用
いて金属粉末を製造するに当たり、該金）ヱ粉末の形状
を制御することがｉ１ｒ能となった。

【図面の簡単な説明】

第１１Δは本発明の特徴を示す模式図、第２図は本発明
に係る金属粉末製造方法を実現する装置の一部断面説明
図、第３図は本発明に係る金属粉末製造方法が採用され
た金属粉末製造装置の好適実施例を示す説明図、第４図
は第３図の装置に用いられたシールチューブの拡大断面
説明図である。 ４・・・溶融金属粒子　　８・・・溶融金属流８ａ・・
・溶鋼１１Ｌ９・・・冷却水槽ｌＯ・・・冷却水　　　
　　１２・・・アトマイズ水Ｉ５・・・噴射状溶融鋼

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 水アトマイズ法によって金属粉末を製造するに当たり、
   注入される溶融金属流と噴射水との交差部と、冷却用水
   槽の液面との距離を調節自在に構成することを特徴とす
   る形状の制御された金属粉末を製造する方法。