JPS63190105A

JPS63190105A - 粉末製造装置

Info

Publication number: JPS63190105A
Application number: JP2215187A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Mizukami; 秀昭水上; Kentaro Mori; 健太郎森; Akiya Ozeki; 尾関　昭矢
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1987-02-02
Filing date: 1987-02-02
Publication date: 1988-08-05

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］この発明は粉末冶金等に使用する金属粉末を製造する粉
末製造装置に関する。

〔従来の技術］粉末冶金は、金属又は合金の粉末を型に装入して加圧成
形し、次いでこの成形体を焼結させることにより金属製
品又は金属塊を製造する技術である。粉末冶金において
は、成分元素の偏析が起らないこと、難加工材料の製品
化が可能なこと、極めて微細な結晶組織を有する部材が
得られること、非平衡相を現出させることが可能なこと
等、溶製材では得ることができない種々の利点があり、
また、二次的な切削加工を省略できるという利点がある
。このため、粉末冶金に適用される種々の粉末製造技術
が開発されている。

この中で、噴霧法は、工業的規模での生産が可能であり
、比較的簡単な設備で粉末を製造することができるので
広く用いられている。

噴霧法のうち代表的なものとしては、アルゴンガス噴霧
法及び真空噴霧法の２種類ある。第３図はアルゴンガス
噴霧法を示す。アルゴンガス噴霧法においては、容器２
に貯留された溶湯１が、容器２の底部に設けられたノズ
ル３より流出し、流出する溶湯流にアルゴンガス４を高
エネルギで吹付けて溶湯を噴霧化することにより粉体５
を得る。

第４図は真空噴霧法を示す。真空噴霧法においては、容
器１２内の溶湯１１に高圧ガス１５を吹込んで溶湯１１
にガス１５を過飽和に含有させ、溶湯とガスの混合物を
、ノズル１３を介して、適当な排気手段で減圧された真
空槽１４に放出させ、溶湯１１をガス１５の膨張圧で噴
霧飛散させることにより粉体１６を得る。

前記のガス噴霧法及び真空噴霧法と同様の生産規模で組
織が微細で均一な粉末を日製造することができる方法と
して急速凝固法がある。第５図は、急速凝固法を示す。

この急速凝固法においては、高周波コイル２２に高周波
電流を付与することにより容器２１内で金属塊を溶解し
て生成した溶湯２３を高速回転するディスク２４上に落
下させ、このディスク２４の回転により溶湯２３を飛散
させる。そして、この飛散した溶湯２３を水素ガス又は
ヘリウムガス等の熱伝導率の高い冷却媒体により急速凝
固させる。

他の粉末製造方法として回転電極法及び遠心造粒法があ
る。第６図は回転電極法を示す。回転電極法においては
、第６図に示すように、消耗電極３１と非消耗電極３２
の間にアーク３３を形成し、この際に、消耗電極３１を
モータ等の回転手段（図示せず）で高速に回転させて、
消耗電極３１が溶融して生成する液滴３４を飛散させる
ことにより粉体３５を得る。

第７図は遠心造粒法を示す模式図である。遠心造粒法に
部いては、アルゴンガス雰囲気下で回転可能に設置され
たるつぼ４１と、鉛直に設置された電極４２との間にア
ーク４３を形成し、るつぼ４１を水冷しながら回転させ
て電極４２が溶融して形成された液滴４４をるつぼ４１
内に滴下することにより、液滴４４を飛散させて粉末を
生成する。

［発明が解決しようとする問題点］しかしながら、アルゴンガス噴霧法の場合は、溶湯１を
貯留する容器２、ノズル３及び噴霧ガス４から不純物が
混入する虞があり、真空噴霧法及び急速凝固法の場合に
は夫々容器１２．２１から不純物が混入する虞があるた
め、高合金及び超合金用粉末等の高純度の粉末を製造す
ることが困難であるという問題点がある。

回転電極法及び遠心分離法の場合には、上述の方法の場
合に比較して少ないものの夫々非消耗電極３２及びるつ
ぼ４１からの不純物混入がある。

また、従来の回転電極及び遠心造粒法の場合には、夫々
非消耗電極３２及び回転ディスク４１を水冷しておく必
要があり、消費電力の５０％はこの水冷電極に奪われる
ため粉末の製造効率が低く、エネルギ経済上極めて不利
である。更にまた、これらの方法では、得ようとする合
金でつくられた消耗電極３１、及び、水冷電極として作
用するディスク４１は、粒径の小さい粉末を得るために
高速回転させる必要があるが、これらの電極を高速で回
転させるためには電極の加工精度上及び回転機構主著し
い困難性を伴う。

この発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであって、
高合金及び超合金等に使用される高純度の粉末を、効率
良く、低コストで製造することができ、装置構成が機構
上簡単な粉末製造装置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］本発明に係る粉末製造装置は端部を間隔をおいて対向さ
せ、製造する合金粉末の主要成分を含む少くとも一対の
電極と、成分調整用の添加剤を電極間に連続的に供給す
る添加剤供給手段と、電極間にアークを形成させて電極
の対向端部および添加剤を溶拳するアーク形成手段と、
電極の対向端部区域の下方に配置されたディスクと、デ
ィスクを回転させる回転手段とを具備し、電極および添
加剤の溶融により形成された液滴をディスク上に落下さ
せディスクの回転により飛散させて粉末とすることを特
徴する。

［作　用］この発明においては２本の電極間にアークを形成させこ
のアークにより、電極の対向端面および添加剤供給手段
からこのアークに供給された添加剤が溶融される。この
場合、添加剤供給手段によって棒状もしくは粒状の添加
剤は供給量を制御されながら電極間のアークへ供給され
る。したがって電極および添加剤のそれぞれの溶解量は
製造する合金粉末の成分に見合ったものとなる。こうし
て生成した液滴を回転しているディスク上に落下させる
とこの液滴に含まれる電極および添加剤の成分がディス
ク上で混合されて合金となる。この溶融合金はディスク
の回転による遠心力によって周囲に飛散し、瞬時に冷却
して所望の合金粉末が得られる。

［実施例］以下添付図面を参照してこの発明について具体的に説明
する。第１図はこの発明の実施例を示すもので、添加剤
として粒状に成形された添加剤５４を用いたものである
。

製造する合金粉末の主要成分を含む組成の金属からなる
１対の電極５１の端部が間隔をおいて設置されている。

この電極には電圧が印加され、電極の対向端部にアーク
５２が形成されるようになっている。アーク５２により
電極５１の対向端部が溶融し液滴５３が生成する。１対
の電極５１にはその長手軸を中心として回転する回転装
置、電極の対向端部の溶融による消耗に応じて電極相互
間の間隔を一定に保持する制御駆動装置などが備えられ
ているが、これらの装置は一般によく知られた装置であ
るので図面を簡明にするため省略されている。また、電
極の上方に添加剤供給手段６１として適宜の切出し装置
を備えたホッパー５５と添加剤５４をアーク５２の形成
領域に落下させる案内手段５６が備えである。

前記添加剤５４は、製造する合金粉末の主要成分からな
る電極成分に添加して、所定の製品組成にするための添
加成分からなり、アークの直上から供給される。

電極の対向端部の下方にはディスク５７がその面を上方
、に向けて回転可能に設置されており、回転装置５８に
より鉛直方向に延長する軸５９を中心として例えば５，
０００〜５０，０００ｒｐｍの回転数で高速回転される
ようになっている。このディスク５７の上に前述の電極
および添加剤の溶融しだ液滴５３が落下するように構成
されいる。

このように構成された粉末製造装置においては、先づ電
源が電極５１に給電され、アーク５２を形成し、このア
ーク５２により電極５１の対向端部および添加剤５４を
溶融させる。

電極に装備された長手軸を中心とする回転装置により、
電極を回転させるので電極の溶融端面は一様に融解され
、安定したアークと一定した溶解量が実現される。

この電極５１と添加剤５４が溶融して生成した液滴５３
は下方に設置されたディスク５７上に滴下する。この場
合に、ディスク５７は回転装置５８により回転されてい
るので、液滴５３はディスク５７に落下すると同時にそ
の遠心力により飛散し、瞬時に冷却されて粉末となる。

第２図はこの発明に係る他の実施例を示すもので、添加
剤として棒状もしくはワイヤ状に形成された添加剤６０
を用いたものである。第１図と共通の部分は同一番号を
付し、特に必要のない限り説明を省略する。

添加剤６０は棒状もしくはワイヤ状で一般によく知られ
た適宜の供給装置（図示すぜ）によりアーク５２の直上
からアーク形成領域に所定量づつ供給され、その先端部
がアーク５２により溶融し、電極５１の対向端部の溶融
液滴とともに液滴５３となってディスク５７上に落下す
る。こうして上記実施例の場合と同様に電極成分および
添加剤成分を含む合金粉末が得られる。

このように、例えば製造せんとする粉末の基本的な成分
々）らなる消耗電極と添加剤を使用しているので、るつ
ぼ及び非消耗電極からの不純物混入がなく、粉末に対す
る汚染源が極めて少ない。また、一対の電極の双方とも
消耗電極であるため製造速度が速いと共に、非消耗電極
を使用する場合のように一方の電極を水冷する必要がな
いので、従来よりもエネルギ効率が極めて良い。更に、
電極又は水冷るつぼを高速回転する必要がないので、装
置の機構上簡単である。

次に第１図の実施例により実際に粉末を製造した具体例
について説明する。電極５−１は直径１２０ｕφの純Ｔ
ｉとし、添加剤５４は−Ａノ、■それぞれ６０ｖｔ％、
４０ｖｔ％の合金粉で平均粒径１００μｍである。添加
剤の供給速度は３００ｇ／ｍｉｎ、ＴＩ電極に流す電流
は３０００Ａとして溶融した液滴を直径９０ａＩφ、回
転速度２０，０００ｒｐｍのディスク５７上に落下させ
、平均粒径２００μｍの合金粉末（Ｔｔ−６Ａｊ’−４
Ｖ）が３〜／　ｍ　ｉ　ｎの生産速度で得られた。

［発明の効果コこの発明によれば、粉末成分からなる消耗電極および添
加剤を使用するのでるつぼ、ガス、および非消耗電極か
ら不純物が混入する屓がなく、高純度の粉末を得ること
ができる。また電極の双方に消耗電極を使用し、添加剤
も同時に溶融滴下させるので高生産速度を維持すること
ができ、しかも電極を水冷する必要がないのでエネルギ
ー効率が良く粉末の製造コストを安くすることができる
。

更に、電極を高速で回転させる必要がないので簡単な機
構の装置で粉末を得ることができる。また本発明によれ
ば目的の合金粉末と同じ組成の消耗電極をあらかじめ製
造することも不要であり粉末製造コスト低減にもつなが
る。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの発明の実施例に係る粉末製造
装置を示す図、第３図乃至第７図はそれぞれ異る従来の
粉末製造装置を示す図である。５１・・・電極、５２・・・アーク、５３・・・液滴、
５４・・・粉状の添加剤、５５・・・ホッパー、５６・
・・添加剤の運搬手段、５７・・・ディスク、５８・・
・回転装置、６１・・・添加剤供給手段、６０・・・棒
状の添加剤。　　０ＯＷＥｌ　　１］ＩＩｚ図第３図第４　図。高５図第６図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）端部を間隔をおいて対向させ、製造する合金粉末
の主要成分を含む少くとも一対の電極と、成分調整用の
添加剤を電極間に連続的に供給する添加剤供給手段と、
電極間にアークを形成させて電極の対向端部および添加
剤を溶融するアーク形成手段と、電極の対向端部区域の
下方に配置されたディスクと、ディスクを回転させる回
転手段とを具備し、電極および添加剤の溶融により形成
された液滴をディスク上に落下させディスクの回転によ
り飛散させて粉末とすることを特徴とする粉末製造装置
。
（２）前記添加剤供給手段がポッパーと、ポッパーから
粉状または塊状の添加剤を所定量づつ切出す切り出し手
段と、切り出された添加剤を電極間のアーク形成領域に
落下させる案内手段で構成されていることを特徴とする
特許請求の範囲第１項に記載の粉末製造装置。
（３）前記添加剤供給手段が棒状もしくはワイヤ状の添
加剤と、添加剤を所定量づつアーク形成領域に供給して
溶融、落下させる供給手段で構成されていることを特徴
とする特許請求の範囲第１項に記載の粉末製造装置。