JPS63190106A - 粉末製造装置 - 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〕 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、溶融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２図はアルゴンガス
噴霧法を示す模式図である。アルテ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３図は真空噴霧法を示す模式図である。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製造することができる方法とし
て急速凝固法がある。第４図は、急速凝固法を示す模式
図である。この急速凝固法においては、高周波コイル２
２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５図は回転電極法を示す模式図である。回転電極
法においては、第５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６図は遠心造粒法を示す模式図である。遠心造粒法に
おいては、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、これらの方法の場合には、製造速度が噴霧法より
極めて少なく、アルゴンガス噴霧法による製造量が１０
００　ｔｏｎ／年であるのに対し、この回転電極法によ
る製造量は１００Ｌｏｎ／年にすぎないという問題点が
ある。更に、従来の回転電極法及び遠心造粒法の場合に
は、夫々非消耗電極３２及び回転るつぼ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
して作用するるつぼ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上
着しい困難性を伴う。

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等間隔に対向させて
配置された３本の電極と、この電極と３相交流電源によ
ってアークを形成させて電極の対向端部を溶融するアー
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
、前記電極が溶融してなる液滴を前記ディスク上に落下
させ、ディスクの回転により飛散させることを特徴とす
る。ここでいう１本の電極とは異なる材料の素材を組合
せて１本とした電極も含むものとする。

〔作　用〕

この発明においては３本の電極にお互に位相が１２０°
づつ異った交流電流が流れ、これにともなって電極間に
アークが形成され、このアークにより電極が溶融して生
成した液滴を回転しているディスク上に落下させる。そ
うすると、この液滴はディスクの回転による遠心力によ
り周囲に飛敗し、瞬時に冷却して粉末となる。

〔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に係る粉末製造装
置である。第１図（ａ）は平面、（ｂｌは側面を示す模
式図である。チャンバ５０は真空ポンプ等の排気手段（
図示せず）に接続されてお゛す、また、ガス導入口５２
が設けられていて、その内部は減圧下に、又は、ガス雰
囲気下例えばアルゴンガス若しくはヘリウムガス雰囲気
下に保持されるようになっている。

チャンバー５０内には例えば製造しようとする粉末と同
一組成の３本の電極３１がその長手軸が水平面内にあっ
て１つの交点をもち隣合う２軸の″なす角は等しく１２
０°になるように配置されている。電極として例えばＴ
ｉ−Ａ　１−Ｖ合金が使用される。この合金粉末は加圧
成形、焼結により製造される航空機部材の原料として注
目されている。第１図（ａ）に示す通りこの３木の電極
から３箇のターミナル５１が配線され、ここで３相交流
の電源に結合されて電極３１の間にアーク３２が形成さ
れるようになっている。アーク３２により電極３１の対
向端部が溶融し液滴３３が生成される。なお、第１図（
ｂ）には電源関係の配線は省略して図示していない。

さらに３本の電極３１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、これらの装置は回転電極法では良
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。

電極３１の対向端部の下方にはディスク３４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３
５により、鉛直方向に延長する軸３６を中心として例え
ば、５．ＯＯＯ〜５０，０００　ｒｐｒｎ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３４上に
前記液滴３３が落下するように構成されている。

このように構成された粉末製造装置においては、先ず、
３相交流電源がターミナル５１に給電されアーク３２を
形成し、このアーク３２により電極３１０対向端部を溶
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ば一様に
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３Ｉが溶融して生成した液滴３３は下方に
設置されたディスク３４上に滴下する。この場合に、デ
ィスク３４は、回転装置１３５により回転されているの
で、液滴３３はディスク３４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３７となる
。このように、例えば、製造せんとする粉末と同一組成
の消耗電極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、３本の電極がすべて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。

さらにまた電源として商用電源である３相交流を使用す
るので、従来技術で通常使われる直流へ変換する必要が
なく、電源関係費用を低減することができる。

次に、こ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。３本の電極の材料としてはいづれもＴ
ｉが９０ｗｔ％、ＡＪが６ｗｔ％、■が４ｗｔ％の合金
で直径８０鰭φの丸棒を使用した。

この電極に３５０ｋＶＡの３相交流の電源から２００Ｏ
Ａの電流を供給し、電極間にアークを形成させた。

この場合の電極の溶解速度は４．３ｋｇ／分であった。

ディスクの回転速度を１５．００Ｏｒｐｍとして電極の
溶融液滴をディスク上に落下させたところ、液滴が周囲
に飛散し、平均粒径２００μ鍋の所望の合金粉末が得ら
れた。

上記の実施例では３本の電極はすべて同一組成のものと
したが、製造する合金の種類によっては３本の電極のう
ち少くとも１本を異なる組成の電極を用い、溶融した液
滴を高速回転するディスク上で混合し、これを飛散させ
て所望あ合金粉末を得ることも可能である。また、３本
の電極を複数組配置するようにしてもよい。更に各電極
は合金組成の一部を有する素材を組合せて構成されたも
のでもよい。。

〔発明の効果〕

この発明によれば、るつぼ、ガス、及び非消耗電極から
不純物が混入する虞がないので、高純度の粉末を得るこ
とができる。また、３本の電極すべてに消耗電極を使用
するので、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。更にまた、商用電源である３相交
流をそのまま使用するので電源費用を低減することがで
きる。

を示す説明図、第２図乃至第６図はそれぞれ異なる従来
の粉末製造装置を示す説明図である。

３１・・・電極、３２・・・アーク、３３・・・液滴、
３４・・・ディスク、３５・・・回転装置、３７・・・
粉末、５゜・・・チャンバ、５１・・・３相交流電源の
ターミナル、５２・・・ガス導入孔。

出願人代理人　　弁理士　鈴江武彦 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 端部を等間隔に対向させて配置された３本の電極と、こ
   の電極と３相交流電源によってアークを形成させて電極
   の対向端部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、前記電極が溶融してなる液
   滴を前記ディスク上に落下させ、ディスクの回転により
   飛散させることを特徴とする粉末製造装置。