JPS63238204A - 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　４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Ｔｉ　、　Ｔｉ合金、高合金等の粉末を製造す
る代衣的な装置として遠心力を利用した急速凝固法、回
転電極法、遠心造粒法等による装置がある。

第７図は急速凝固法の装置を示す模式図である。

この装置においては、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＃ｈ２３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。

第８図は回転電極法の装置を示す模式図である。

この装置においては、消耗電極３１と非消耗電極３２の
間にアーク３３を発生させ、この際に、消耗電極３ノを
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３ノが溶融して生成する液滴３４ｆ、飛散させ
ることにより粉体３５を得る。

第９図は遠心造粒法の装置を示す模式図である。

この装置においては、アルゴンがス雰囲気下で回転可能
に設置されたるつぼ４ノと、鉛直に設置されたｔ極４２
との間にアーク４３を発生させ、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〕

前記の従来技術においては、ディスク、消耗電極るつぼ
等の高速回転体から飛散した溶融金属の液滴は、飛散中
に凝固し粉末になるようになっている。しかし、液滴は
アルゴンガスやヘリウムガス等の雰囲気ガスによる冷却
だけでは冷却速度が遅く、また液滴の粒子径も一様では
ないので、粒子径の大きい液滴は液滴のままの状態でチ
ャンバ５０の内壁に付着することがある。ｇ、滴が内壁
に付着すると、そのまま凝固して浴着する。そして、そ
の一部は運転中に剥離して破片となり、粉末の中に混入
するため、選別除去する必要が生ずる。また、内壁に溶
着したままのものは、定期的に装置を停止して除去せね
ばならず、装置の稼働率を低下させるとともに多大の労
力を要する。

液滴がチャンバの内壁に付着するのを防止する方法とし
て、チャンバを大きくシ、液滴の冷却時間を長くするこ
とも考えられるが、装置全体があまシにも大型になシ現
災的ではない。

本発明は前記の問題点を解決するためになされたもので
あシ、溶融金属の液滴がチャンバ内壁に溶着することを
防止した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〕

本発明は溶融金属を液滴にして飛散させる回転体と、回
転体の回転手段と、回転体を囲み、飛散する液滴が衝突
する位置に配置され１強制冷却され、かつ回転する筒状
の冷却壁と、この冷却壁の冷却手段及び回転手段とをチ
ャンバ内に具備してなる粉末製造装置でるる。

〔作用〕

溶融金属を回転体の遠心力により液滴にして飛散させ、
この液滴を回転体の周囲を囲んで配置されている冷却壁
の内面に衝突させる。この冷却壁は強制冷却され１回転
もしているので、液滴は急速に冷却凝固し、前記の冷却
壁に溶着することなく粉末となる。

〔実施例〕

以下、添付図面を参照して、本発明について具体的に説
明する。

第１図は本発明を急速凝固法に適用した一実施例に係る
装置を模式的に示した断面図である。また第２図は第１
図における冷却壁５２及びその連結部の平面図でるる。

第１図において、チャンバ５０は粉末を製造する装置を
収納しており、アルゴンガス、ヘリウムガス等の雰囲気
ガスの導入口を備えて、これらのガスの雰囲気下に保持
されている。２１は製造しようとする粉末と同一組成の
溶融金７４２３を貯留する容器であり、その下部に適量
の溶融金属２３ｆｔ落下させるノズル２２を備えている
。ノズル２２の下には回転装置（図示せず）によって高
速回転し、落下した溶融金属２３を液滴５１にして飛散
させる回転体であるディスク２４が設置されている。デ
ィスク２４を囲み、飛散した液滴５１が衝突する位置に
は水冷され、かつ回転する冷却壁５２が配置されている
。冷却壁５２は第２図に示すように複数の連結枠５４に
よって軸５５に連結され、冷却壁５２の外周に噛合した
歯車５１３に連結された回転装置（図示せず）によＱ、
外側から駆動し軸５５を中心に回転する。また冷却壁５
２、連結枠５４及び軸５５はそれぞれ中空で内部が二分
割されておυ、冷却水の流路を形成している。

軸５５には冷却水配管５６が接続され、冷却水は前記の
冷却水の流路を通り、冷却水出口５７から排出する。

このような装置において、容器２１内の溶融金属２３Ｆ
ｉノズル２２から高速回転するディスク２４上に落下す
る。落下した溶融金属２３は液滴５１となりて飛散する
。この液滴５Ｊは冷却壁の向夏に衝突して冷却凝固し、
微細な粉末５３となって落下する。この場会、冷却壁５
２に衝突した液滴５１は冷却壁５２が低温に保持されて
いるので瞬時に冷却されるとともに、冷却壁５２が回転
しているので衝突時の衝撃により破砕されて再飛散する
。このため、液滴５１の冷却壁５２内面への溶着は起ら
ない、冷却壁５２の回転速度は周速１０ｍ／秒以上が好
ましい。

第３図は本発明を急速凝固法に適用した他の実施例に係
る装置を模式的に示した断面図であ夛、冷却壁５２を冷
却する媒体として、チャンバ５０内に導入する雰囲気ガ
スを利用した装置である。

この装置においては、容器２１からノズル２２を介して
溶融金属２３を高速回転する回転体であるディスク２４
上に落下させ、液滴５１にして飛散させる。そして、こ
の液滴５１は、ディスク２４の周囲に配置され、雰囲気
ガスで冷却され１回転している冷却壁５２の内壁に衝突
して急速に冷却凝固し、微細な粉末５３となって落下す
る。なお。

冷却壁５２は回転しているので雰囲気ガスの吹きつけが
全周に亘って行われ、全壁面が一様に冷却されている。

第４図は雰囲気ガスの吹きつけ装置に関する実施例を示
す略図でろる。この装置は冷却壁５２の外周に近接し、
その外面を覆う状態に固定したカバー６０を設置したも
のである。このカバー６０を設置すれば、冷却ガス導入
′１ｆ５９から導入された雰囲気ガスがすべて冷却壁５
２の冷却に使用されるので冷却効率がよくなる。なお、
カバー６０の内周部には柔軟性のあるシール材６１を取
っけ、簡易なシールをするのがよい。また前記雰囲気ガ
スを冷却して導入すれば冷却効果を一層高めることがで
きる。本実施例のように冷却壁５２を雰囲気ガスで冷却
する装置は水で冷却する装置に比べ冷却効率は劣るが、
構造が簡単であると甘う利点がある。

第５図は冷却壁５２の形状を変えた場合の一例を示した
ものであり、筒状の冷却壁５２は上部より下部の方が大
きく、断面が台形状になっている。

この形状は冷却壁５２内面で生成した粉末５３が落下し
易いように考慮したものである。前述のように、液滴５
１が冷却壁５２に溶着することはないが、第１図、第３
図の実施例のように冷却壁５２が直立した筒状である場
合、冷却壁５２は回転しているので、その回転速度によ
っては遠心力の作用で粉末５３が洛下しに＜＜、僅かの
量が耐着することがある。冷却壁５２に粉末５３が付着
すると冷却効率が低下し、好ましくない。第５図はこの
ような状態をも考慮したものであり、第１図、第３図、
及び第４図のいづれの実施例にも適用できる。

第６図は本発明を回転電極法に適用した一実施例に係る
装置を模式的に示した断面図である。

第６図において、チャンバ５０はアルゴンガス。

ヘリウムガス等の雰囲気ガス下に保持されるようになっ
ており、その内部に粉末を製造する装置が収納されてい
る。３１は回転手段（図示せず）により高速回転する回
転体である消耗電極である。

消耗電極３１に対向する位置には非消耗電極３２が配置
されており、電源６２により、消耗電極３１との間にア
ーク３３を発生させて、消耗電極３ノの先端を溶融させ
、液滴５１を生成させるようになっている。消耗電極３
１の半径方向の周囲を囲み、液＠５１が衝突する位置に
は、冷却され、かつ回転する冷却壁５２が配置されてい
る。冷却壁５２はその外面に冷却ガス導入管５９から導
入されるアルゴンガス、ヘリウムガス等の雰囲気ガスが
吹きつけられ、冷却されている。また冷却壁５２は連結
稈５４によりて、チャンバ５ｏに同定された軸６３に摺
接する環状部材６４に連結され、回転可能になっている
。そして、冷却壁５２はその外周に噛合した歯車５８に
連結された回転装置（図示せず）によって、軸６３を中
心にして回転する構造になっている。

このような構造の装置において、先ず、電源６２により
消耗電極３１及び非消耗電極３２に給電して１両電極間
にアーク３３を発生させ、消耗電極３１の先端を溶融さ
せる。消耗電極３１が溶融して生成した溶融金属は、消
耗電極３１が高速回転しているので、液＠５ｘとなって
飛散する。

この液滴５１は消耗電極３１の周囲を囲んで配置された
冷却壁５２の内面に衝突する。冷却壁、５２はその外面
を雰囲気ガス導入管５９から導入される雰囲気ガスで冷
却しているので、衝突した液滴は、衝突と同時に冷却凝
固し、微細な粉末５３となりて落下する。

次に本発明により実際に粉末を製造した具体例について
説明する。材料は第１表に示すＮ１基の高合金を愛用し
九。

装置は第１図の実施例の構成によるものであフ。

チャンバは直径２．２ｍで、その内部に高周波溶解炉（
容ｔ１２ｋｇ）を設置し、ディスク２４は直径９０ｍ、
回転数１５，０００　ｒｐｍ　、冷却壁５２はステンレ
ス製で直径２　ｍ　、高さ２００ｍｍ、回転数２００ｒ
ｐｍとした。この装置により、注湯速度７ｋｌｌ１分で
溶融金属をディスク２４に落下させ、ディスク２４０回
転によって液滴５ノにし、冷却壁５２に衝突させて粉末
を製造した。この操作ｔ−２分間継続後、内部ｔ−観祭
したところ、冷却壁５２Ｆ３面の溶着物は殆んど認めら
れない程夏であった。また得られた粉末は平均粒径が１
７０μであり、微細な結晶組織を有する非平衡相の急冷
粉末であった。

なお、比較のために、冷却壁５２を設置しない装置につ
いても、前記と同条件で粉末を製造したところ、チャン
バ５０内壁への溶着量は約１ｋｇもあシ、得られ九粉宋
の平均粒径は２２０μであった。

〔発明の効果〕

以上の説明の如く、本発明によれば、チャンバの内壁は
勿論のこと、冷却壁にも溶融金属が溶着することがない
ので、溶着物の除去作業や剥離した溶着物の選別作業が
なくなる。このため、装置の稼働率が向上すると共に作
業が間素化される。

また、チャンバは雰囲気ガス下に保持すると言う本来の
目的だけで大きさを設計できるので、チャンバを小さく
することができる。更に冷却壁が強制冷却されているの
で微細な結晶組織を有する非平衡相の急冷粉末が得られ
、また冷却壁が回転しているので得られる粉末を微細に
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を急速凝固法に適用した一実施例に係る
装置を示す模式図である。第２図は第１図における冷却
壁及びその連結部を示す平面図である。第３図は本発明
を急速凝固法に適用した他の実施例を示す模式図である
。第４図は雰囲気がスの吹きつけ装置に関する実施例を
示す略図である。第５図は冷却壁の他の形状の一例を示
す略図である。第６図は本発明を回転電極法に適用した
一実施例を示す模式図である。第７図乃至第９図は従来
の粉末製造装置を示す模式図であり、それぞれ第７図は
急速凝固法、第８図は回転！極法、第９図は遠心造粒法
を示す。 ２３・・・溶融金属、２４・・・ディスク、３ノ・・・
消耗電極、３３・・・アーク、６０・・・チャンバ、５
１・・・液間、５２・・・冷却壁、５３・・・粉末。 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７図 第９図 手続補正書 昭和　　−２０月、３０Ｂ １、事件の表示 特願昭６２−７１６４４号 ２、発明の名称 粉末製造装置 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 （４１２）　　日本鋼管株式会社 ４、代理人 東京都千代田区霞が関３丁目７番２号　ＵＢＥビル７、
補正の内容 （１）　　明細書中箱１２頁第８行（下から１２行）に
「直径２ｍＪとあるを「直径１．２ｍＪと訂正する。 （２）同第１２頁第１５行（下から５行）に「１７０μ
」とあるを「８０μ」と訂正する。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）溶融金属を液滴にして飛散させる回転体と、液滴
   が衝突する位置に回転体を囲んで配置された筒状の冷却
   壁と、この冷却壁を強制冷却する冷却手段と、冷却壁を
   回転駆動する回転手段とをチャンバ内に具備してなる粉
   末製造装置。
2. （２）回転体はその上面に落下した溶融金属を液滴にし
   て飛散させるディスクである特許請求の範囲第１項記載
   の粉末製造装置。
3. （３）回転体はアークにより先端が溶融する消耗電極で
   ある特許請求の範囲第１項記載の粉末製造装置。