JPS63230807A - 遠心噴霧用の回転デイスク - 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］ 本発明は遠心噴霧法の主要部１回転ディスクの材質、構
造を改良することにより、金属溶湯の噴ｌＩ現象を安定
化し、粉化効果を向上する発明に関するものである。

［発明の背景］ 通常、高純度の合金粉末の製造には溶湯噴霧法が採用さ
れ、その内不活性ガス噴霧法と遠心噴霧法が工業化され
ている。前者はＡｒ、Ｎ２などの高圧ガスを金属等、−
湯滴に吹きつけ、噴霧、凝固させるものであるが、凝固
速度が比較的遅い、これに対し、後者は金属溶湯に何等
かの手段で遠心力【 ゛却媒の熱伝導率などの物性定数を選定することに゛ぐ −より９合金粉末の凝固速度を増大し、粉末組織を微細
化したり、非晶質状態を現出させるには都合がよい。

この遠心噴霧法の内、金属溶湯を高速回転しているディ
スク上に流下し、その遠心力で溶湯を飛散、凝固させる
方法は、大きな遠心力を付与でき。

かつ注湯温度を適宜設定できるため有利であるが。

反面ディスクの回転速度を１００００ｒｐ＋ｅ以上に増
速し。

かつその回転を安定化させるための特殊な構造設計が必
要となる。

一方この遠心噴霧法の粉化効率は溶湯に対して如何に遠
心力を効率よく付与するかによって律速されるが、本発
明者らの遠心噴霧法に関する研究結果では、生成粉末の
最頻出粒径（ｄａ）とディスク回転数（Ｒ）との関係は
、　ｄｎ＋をμｔｓ、　Ｒをｒｐａ＋で表わすと、次式
で近似される。

ｄ　ｍ＝　４　ＸＩＯ’　Ｘ　ｆ＜−”４このように生
成粉末の粒径はディスクの回転速度への依存度が大きい
。

なおこのことは、尋問紙「鉄と鋼」７１（１９８５れて
いる。

［従来技術の問題点］ この場合、理想的には溶湯が回転ディスクの端を離れる
瞬間のいわゆる粉化点が重要で、その速度（ヘディスク
の周速度）が粉末粒径を決定するが、通常は溶湯がディ
スク面上ですベリ必ずしもディスク周速度までは増速さ
れない。極端な場合は、溶湯がディスク面上を中心から
周辺部に向ってすべり、はとんど回転せず、従って遠心
力が付与されないまま離散するため、５０　ｍ　／　ｓ
ｅｅ以上のディスク周速度で噴霧してもブレーク状の金
属片しか得られないという問題があった。

この問題に対して本発明者らは金属溶湯とディスク材質
との関係を広範囲に調査し、溶湯との濡れ性を増大させ
ることが重要でその増大にはＢＮや５ｉ３Ｎａなどのセ
ラミックスで、熱伝導率の低い物質をディスクの構成材
料とするがよいことをすでに見い出している。（特開昭
６０−１１６７０４号公報参照）。

しかしその場合でも熱伝導率の悪い物質は高速ず、破壊
に至るという問題点があった。

する遠心噴霧法において、ディスクの上面を凹面状に形
成すると共に、その中心に金属溶湯とその組成が９０％
以上同一である芯材をその上面が露呈するように埋設し
たことを特徴とする遠心噴霧用の回転ディスクである。

また本発明は、ディスク上面上への芯材の露呈面積がデ
ィスク上面の全面積の１０分の１以下の割合となるよう
にし、ディスク上面を構成する芯材以外の材料は熱伝導
率が０．３ｃａｌ／ａｍ　ｓｅｃ”０以上の物質とし、
該ディスクの下面に冷却媒体を接触させるようにしたこ
とをその実施態様とするものである。

［作用］ 連続的な凹面状に形成されたディスク上面は、その中心
に落下した金属溶湯が遠心力によりディスクの周辺部に
移動する際、この傾斜部でディスク面との間に強制的に
摩擦を生じさせる。これによりディスクの回転が溶湯に
速やかに伝達され。

溶湯とディスク上面とのすべりが防止される。ま［実施
例］ 次に図面と共に本発明の一実施例を説明する。

図において、１は鉛直に軸支され高速回転する回転軸、
２は該スピンドル１の上端に水平に固着されたディスク
である。ディスク２はＣｕ　　Ｂｅなどの高強度Ｃｕ合
金、その他の材料で常温付近の熱伝導率が０．３ｃａｌ
／ｃ■ｓｅｃ　”Ｃ以上の物質で製作される。そしてデ
ィスク２の上面を凹球面状等の連続的な凹面状に形成す
ると共に、その中心に流下される金属溶湯５と同一また
は９０％以上同一組成からなる芯材３を埋設する。モし
て該芯材３のディスク２上面への露呈面積はディスク２
上面の全面積の１０分の１以下の割合となるようにする
。なお、スピンドル１およびディスク２は中空状に形成
され該スピンドルｌ中に設けられたノズル４から冷却水
を数Ｋｇ／ａｍ”の圧力でディスク２内面にジェット噴
射し該ディスク２を強制冷却する。

ディスク２の幾何学的な形状は、前記のごとく遮塵な角
度で内側に向は傾斜面をもつ連続的な凹面状であればよ
い。高速回転下では軸対称の凹面を””’構成する必要
がありそうすることで金属溶湯とのあまり急峻では後述
のスカル離散時の衝撃荷重が大きくスピンドルの回転系
に悪影響を及ぼす、このため例えば曲率半径２０ｃｍの
球面で直径９ｃ＋ｓのものがよい効果を得た。この幾何
学的な形状の改良だけでも濡れ性の悪いディスクでもあ
る程度金属溶湯の噴霧は可能になったが、さらに粉化効
率を噴火させるため前記のように芯材３をその中心に埋
設する。この芯材３はディスク上面に金属溶湯の凝固ス
カル６を間欠的に形成させる。この凝固スカル６の役目
はディスク上面からの熱伝導を妨げ、スカル６自体を適
度な加熱状態にし、溶湯との濡れ性を良好にすると同時
にスカル面の凹凸により溶湯のスカル面の摩擦力を増大
させる。即ち。

ディスク中心部に金属溶湯と同一または類似物質の芯材
３を予め埋設し、流下する溶湯を融着させることで適度
な注湯温度にてスカル６が発生し、このスカル６はある
程度成長（厚肉化）すると回転運動に追従できずに融着
部で破断、離散し、また新らしい凝固スカルが発生、成
長する。その状況を第１図〜第４図に順に示した。

スカルの根元の融着部が強固になりスカルの破断離散が
遅れ、振動発生や偏心荷重のかかる確率が増大するため
スピンドルの回転系を損傷しやすいことがわかった。逆
に面積率が小さすぎると、スカル発生が困難となるが、
その限界は金属溶湯の材質や注湯温度、ディスク回転数
などに依存するものと思われる。また、芯材以外のディ
スク面は、内質部も含めＣｕＢｅなどの高強度Ｃｕ合金
か、その他常温付近の熱伝導率が０．３ｃａｌ／ａｍ　
５ｅｃＴｌ：以上である物質で構成されるのが好ましい
、これより熱伝導率が大巾に小さいと水冷効果が弱まり
、溶湯との焼付きを生じて、前記凝固スカルの発生機構
に支障をきたす、またスピンドル回転系の軸部を循環さ
せている構造上、冷却水圧を過度に上昇することは固定
と回転の両軸間の摩擦を増大し。

ディスクの高速回転を妨げるため好ましくない。

芯材３は金属溶湯と同一材質であることが理想であるが
、実際には噴霧粉末の不純物許容限によって決定される
。実験によれば、注湯初期の溶湯−′：い場合でも９０
％以上が同一組成であれば、粉末汚Ｊ・、ｌ −染量は０．０５％以下に抑えられることが判明してい
る。

［発明の効果］ 以上実施例について説明したように１本発明に係る回転
ディスクは凹面状なる形態とその中心に金属溶湯と共材
となる芯材を埋設したことによって凝固スカルを間欠的
に生成させ流下した金属溶湯にディスクの回転をより確
実に伝達しすベリを防止できるものであるので、粉化効
率を向上させ微細粉末の製造を可能とする有益なもので
ある。

【図面の簡単な説明】

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）水平面内で高速回転させるディスクの上面中心に
   金属溶湯を流下しその遠心力で該金属溶湯を粉化する遠
   心噴霧法において、ディスクの上面を凹面状に形成する
   と共に、その中心に金属溶湯とその組成が９０％以上同
   一である芯材をその上面が露呈するように埋設したこと
   を特徴とする遠心噴霧用の回転ディスク。
2. （２）ディスク上面上への芯材の露呈面積はディスク上
   面の全面積の１０分の１以下の割合となるようにし、デ
   ィスク上面を構成する芯材以外の材料は常温付近の熱伝
   導率が０．３ｃａｌ／ｃｍ　ｓｅｃ℃以上の物質とし、
   該ディスクの下面に冷却媒体を接触させるようにした特
   許請求の範囲第１項に記載の遠心噴霧用の回転ディスク
   。