CN107096921A - 金属粉末制造装置 - Google Patents

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Abstract

金属粉末制造装置(1)具有:熔融金属供给部(2),供给熔融金属(Q);筒状体(3),包括设于熔融金属供给部(2)的下方的上部(31)和设于上部(31)的下方的下部(32);流体喷射部(5),向熔融金属(Q)喷射气体(G)(流体);以及冷却液流出部(4),使冷却液(S)沿着上部(31)的内周面流出。在这样的金属粉末制造装置(1)中,筒状体(3)的上部(31)的轴线(A1)与铅垂线(VL)所成角度为0°以上20°以下、且筒状体(3)的下部(32)的轴线(A2)与铅垂线(VL)所成角度为0°以上20°以下。此外,筒状体(3)的下部(32)的最小的内径(d2)为上部(31)的内径(d1)的15%以上85%以下。

Description

金属粉末制造装置
技术领域
本发明涉及金属粉末制造装置。
背景技术
在现有技术中,已知有采用所谓的水雾化法来制造金属粉末的方法(例如参照专利文献1)。
在专利文献1中记载的金属粉末的制造方法中,采用了水雾化法作为以喷雾方式对熔融金属粒喷液体流的液体喷雾法。在水雾化法中,由于喷雾后的冷却速度快,因此,熔融金属会在因表面张力而球形化之前固化。为此,获得的粉末容易成为不规则形状。
针对这样的技术问题,在专利文献1记载的发明中,通过追加使所形成的粉末通过加热至粉末的构成金属的熔点以上的区域而使其球形化的工序,来尝试解决。加热至熔点以上的区域是等离子区域、燃烧气体区域。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2001-64703号公报
但是,在专利文献1记载的方法中,需要设置等离子区域、燃烧气体区域,无法避免装置的大型化和高成本化。此外,在该方法中,是使一度固化了的金属粉末再次熔融,因此,会有导致非意愿的组成变化、结晶组织变化的担忧。进而,例如在制造非晶态金属的粉末的情况下,会有导致非意愿的结晶化的担忧。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种可以制造非意愿的性状变化少、且实现了充分的球形化的金属粉末的金属粉末制造装置。
这样的目的通过下述的本发明来实现。
本发明的金属粉末制造装置其特征在于,具有:熔融金属供给部,用于供给熔融金属;筒状体,包括设置于所述熔融金属供给部的下方的上部和设于所述上部的下方的下部;流体喷射部,向从所述熔融金属供给部供给的熔融金属喷射流体,并使所述流体在所述上部内或所述上部的上方与所述熔融金属冲突;以及冷却液流出部,使冷却液沿着所述筒状体的所述上部的内周面流出,其中,所述筒状体的所述上部的轴线与铅垂线所成的角度为0°以上20°以下、且所述筒状体的所述下部的轴线与铅垂线所成的角度为0°以上20°以下,所述筒状体的所述下部的最小的内径为所述上部的内径的15%以上85%以下。
由此,能够获得可以制造非意愿的性状变化少、且实现了充分的球形化的金属粉末的金属粉末制造装置。
优选地,在本发明的金属粉末制造装置中,所述筒状体包括内径朝向下方连续减少的部分。
由此,可以在不阻碍冷却液的流动的情况下使流经下部的冷却液的回旋流的直径逐渐地变小,因此,在可以形成适度的冷却液层的同时,可以更强地压缩上部与下部的边界部处的空气。其结果是,即便是在缩短了筒状体的全长的情况下,对于落下的液滴,也可以确保充分的落下时间,实现充分的球形化。
优选地,在本发明的金属粉末制造装置中,铅垂方向上的所述上部的长度为所述上部的内径的1倍以上7倍以下。
由此,上部的长度被最优化,因此,可以必要且充分地确保基于液滴的自然下落的飞行距离,抑制非意愿的性状变化并实现充分的球形化。此外,可以防止飞行时间过长,防止非意愿的组成变化、结晶化。其结果是,可以高效地制造非意愿的组成变化、组织变化少、且实现了充分的球形化的金属粉末。
优选地,在本发明的金属粉末制造装置中,铅垂方向上的所述下部的长度为所述上部的内径的2倍以上。
由此,下部的长度被最优化,因此,可以在下部使冷却液的流动适度地滞流。为此,可以在上部和下部的边界部处使气压持续地上升。其结果是,可以高效地制造实现了充分的球形化的金属粉末。
优选地,在本发明的金属粉末制造装置中,所述流体为不活泼(惰性)气体。
由此,可以通过热容比较小的流体来分割熔融金属,因此,可以在实现粉末化的同时,在其进行过程中抑制金属发生氧化。其结果是,可以在抑制液滴的氧化、显著变形的同时分割熔融金属,因此,可以将非意愿的组成变化控制得更少,并且,可以制造充分实现了球形化的金属粉末。
优选地,在本发明的金属粉末制造装置中,包括:设于所述上部的内部、且侧方以及下方被由所述冷却液构成的冷却液层所包围的空间。
由此,形成除了上方之外均被气密密封的空间,因此,在使这样的空间内的气压上升了时,其气压不易降低,易于维持一定的气压。其结果是,可以容易地制造在组成、结晶性、球形度方面波动小的金属粉末。
此外,本发明的其它的金属粉末制造装置其特征在于,具有:熔融金属供给部,用于供给熔融金属;筒状体,设置于所述熔融金属供给部的下方,并包括在该筒状体的内周面上形成有螺旋状的槽的部分;流体喷射部,向从所述熔融金属供给部供给的熔融金属喷射流体;以及冷却液流出部,使冷却液沿着所述筒状体的所述部分的内周面流出,其中,所述筒状体的所述部分的轴线与铅垂线所成的角度为0°以上20°以下,所述槽以及所述冷却液流出部构成为,使任意的物体在重力的作用下沿所述螺旋状的槽移动而从铅直上方观察所述物体的移动情形时的所述物体的旋转方向与从铅直上方观察使所述冷却液沿所述筒状体的所述部分的内壁面流出的情形时的所述冷却液的旋转方向彼此相同。
由此,能够获得可以制造非意愿的组成变化少、且实现了充分的球形化的金属粉末的金属粉末制造装置。
优选地,在本发明的其它的金属粉末制造装置中,与所述筒状体的轴正交的平面和所述槽所成的角度等于所述平面和所述冷却液的流出方向所成的角度。
由此,槽和冷却液的流动一致,可以将冷却液中的紊流的产生控制在最小限度。其结果是,可以实现冷却液层的进一步稳定化。
优选地,在本发明的其它的金属粉末制造装置中,所述槽的宽度为所述筒状体的所述部分的内径的0.01%以上1%以下。
由此,根据冷却液层的周向速率,槽的宽度得以最优化。其结果是,可以使冷却液层特别地稳定化。
优选地,在本发明的其它的金属粉末制造装置中,所述槽的深度为所述槽的宽度的10%以上500%以下。
由此,根据冷却液层的周向速率,槽的深度得以最优化。其结果是,可以使冷却液层特别地稳定化。
优选地,在本发明的其它的金属粉末制造装置中,所述槽的横截面形状为三角形或半圆形。
由此,可以提高槽中的冷却液的更换容易度。为此,可以进一步提高金属粉末的品质的均质性。
优选地,在本发明的其它的金属粉末制造装置中,所述流体为不活泼气体。
由此,可以通过热容比较小的流体来分割熔融金属,因此,可以在实现粉末化的同时,在其进行过程中抑制金属发生氧化。其结果是,可以在抑制液滴的氧化、显著变形的同时分割熔融金属,因此,可以将非意愿的组成变化控制得更少,并且,可以制造充分实现了球形化的金属粉末。
优选地,在本发明的其它的金属粉末制造装置中,所述筒状体包括由所述部分构成的上部和与所述上部的下端连续设置的下部,所述下部以所述下部的轴线与铅垂线所成的角度大于所述上部的轴线与铅垂线所成的角度的方式相对于所述上部倾斜。
由此,在上部和下部的连接部处,轴线为不连续的,因此,供给至上部的冷却液在沿着上部的内周面流下之后,在上部和下部的连接部处其流下速度降低。其结果是,在上部和下部的连接部处,持续冷却液滞留的状态。为此,在筒状体的内部空间中,除了侧面之外,在底面上也形成充分厚度的冷却液层。并且,熔融金属的液滴能够以高概率地冲进足够体积的冷却液中,可以抑制非意愿的性状变化。
附图说明
图1是示出本发明的金属粉末制造装置的第一实施方式的示意图(纵截面图)。
图2是放大示出图1所示的金属粉末制造装置中流体喷射口附近的立体图。
图3是示出图1所示的金属粉末制造装置的变形例的纵截面图。
图4是示出本发明的金属粉末制造装置的第二实施方式的示意图(纵截面图)。
图5是示出本发明的金属粉末制造装置的第二实施方式的其它例子的示意图(纵截面图)。
图6是放大示出图4所示的筒状体的局部的局部截面图。
图7是在图6所示的筒状体中示意性加注了冷却液的流动的图。
图8是进一步放大示出图6的局部的局部截面图。
图9是示出图8所示的槽的变形例的局部截面图。
图10是示出图8所示的槽的变形例的局部截面图。
附图标记说明
1金属粉末制造装置 2熔融金属供给部
3筒状体 4冷却液流出部
5流体喷射部 6感应线圈
7盖部件 8排出管
9回收箱 21排出口
30内部空间 31上部
32下部 33连接部
34内周面 35槽
41冷却液流出口 51金属熔液喷嘴
52气体室 53流体喷射口
321部分 322部分
511金属熔液喷嘴孔 A1轴线
A2轴线 A3轴线
G气体 L1长度
L2长度 L3长度
Q熔融金属 Q1液滴
R金属粉末 R1旋转方向
R2旋转方向 S冷却液
S1冷却液层 VL铅垂线(vertical line)
d1内径 d2内径
θ1角度 θ2角度
具体实施方式
下面,基于附图所示的优选实施方式对本发明的金属粉末制造装置进行详细说明。
(第一实施方式)
图1是示出本发明的金属粉末制造装置的第一实施方式的示意图(纵截面图)。需要注意的是,在下面的说明中,将图中的上侧称为“上”、将下侧称为“下”。
图1所示的金属粉末制造装置1是通过雾化法使熔融金属Q粉末化之后,使其冷却固化而获得金属粉末R的装置。该金属粉末制造装置1具有:供给熔融金属Q的熔融金属供给部2(漏斗);设置于熔融金属供给部2的下方的筒状体3(冷却容器);使冷却液S流出至筒状体3内的冷却液流出部4;以及向流下来的熔融金属Q喷射气体G(流体)的流体喷射部5(喷嘴)。下面,对各部的构成进行详细说明。
如图1所示,熔融金属供给部2具有呈有底筒状的部分。在该熔融金属供给部2内暂时收纳对要制造的金属粉末的原材料进行熔融而得的熔融金属Q。这样的熔融金属供给部2例如由黑铅、氮化硅等耐火性材料构成。此外,在熔融金属供给部2的外周设置有用于对熔融金属Q进行加热、保温的感应线圈6。
熔融金属Q可以包含任何元素,例如,可以采用包含Ti和Al中至少一方的金属。这些元素活性高,因此,在熔融金属Q包含这些元素的情况下,即使是和空气短时间接触也容易氧化,难以实现细微化。与此相对地,通过采用金属粉末制造装置1,即使是包含这样的元素的熔融金属Q,也可以容易地实现粉末化,可以制造非意愿的组成变化少、且实现了充分的球形化的金属粉末R。
此外,在熔融金属供给部2的底部的中央处设置有排出口21。熔融金属供给部2内的熔融金属Q从该排出口21以自然下落的方式向下方排出。
在这样的熔融金属供给部2的下方设置有包含内部空间30的筒状体3。
筒状体3形成为圆筒状。并且,筒状体3的轴线的长度长于筒状体3的最大的内径。为此,筒状体3形成为铅垂方向上细长的圆筒状。
在该筒状体3的内部空间30中,如后所述,被供给通过来自于流体喷射部5的气体G而使熔融金属G分成零零碎碎(飞散)所形成的许多液滴Q1,并且,通过从冷却液流出部4供给的冷却液S而形成有冷却液层S1。如果液滴Q1接触到冷却液层S1,则液滴Q1被冷却,达到固化。这样制造的金属粉末R和冷却液S一起被回收到回收箱9中。
需要注意的是,在与其轴线正交的方向上切开筒状体3时的内径侧的截面形状例如为正圆、椭圆、长圆等圆形,但优选为正圆。
在这样的筒状体3的上侧(上端部附近)设置有环状的盖部件7。在该盖部件7上,以能够通过盖部件7的中央部的开口向筒状体3的内部空间30喷射气体G的方式设置有流体喷射部5。
此外,在筒状体3的上端部附近沿其周向设置有冷却液流出部4。冷却液流出部4由沿盖部件7的周向以大致等间隔排列设置的多个(在图1中为2个)冷却液流出口41构成。
各冷却液流出口41使冷却液S向筒状体3的内周面的切线(tangent line)方向流出,从而可以使冷却液S沿筒状体3的周向回旋。由此,冷却液S在筒状体3的内壁面上形成冷却液层S1。
通过这样地构成各冷却液流出口41,可以使筒状体3内的冷却液S的流动稳定化。其结果是,可以在筒状体3内形成充分厚度的冷却液层S1,可以高效地冷却与冷却液层S1接触的液滴Q1。此外,通过使液滴Q1与一直移动(旋转)着的冷却液层S1接触,冷却液S的冷却能力得以提高。其结果是,可以进一步提高液滴Q1的冷却速度。
需要说明的是,从冷却液流出口41流出的冷却液S的流出方向并不限定于筒状体3的内周面的切线方向,既可以是与铅垂线平行的方向(铅垂方向),也可以是相对于切线方向和铅垂方向两者倾斜的方向。此外,冷却液流出口41的设置数量也并没有特别限定,也可以是3个以上。
此外,冷却液S采用了水、油等,根据需要,也可以添加还原剂等添加剂。
此外,虽然没有图示,但各冷却液流出口41经由冷却液供给管与冷却液箱连接,在冷却液供给管的中途设置有泵。由此,通过使泵进行动作,可以将冷却液箱内的冷却液S经由冷却液供给管供给至各冷却液流出口41,并可以使被加压的冷却液S从各冷却液流出口41流出(喷射)。
在冷却液流出部4的上方设置有流体喷射部5(气体喷嘴)。
作为从流体喷射部5喷射的流体,可以列举出气体或液体。作为气体,例如可以列举出氮气、氩气这样的不活泼气体(inert gas)、氨分解气体这样的还原性气体、空气等。另一方面,作为液体,例如可以列举出水、在水中添加了添加剂的混合液等。
其中,作为流体,优选采用气体,更特别优选采用不活泼气体。由此,可以通过热容比较小的流体来分割熔融金属Q,因此,与采用液体作为流体的情况相比,可以在适度地控制冷却速度的同时,实现粉末化,并且,在其进行过程中可以抑制金属发生氧化。其结果是,可以在抑制液滴Q1的氧化、显著变形的同时分割熔融金属Q,因此,可以将非意愿的组成变化、组织变化(性状变化)控制得更少,并且,可以制造充分实现了球形化的金属粉末。
如图1所示,流体喷射部5具备:和前述的熔融金属供给部2的排出口21设置于同轴上的金属熔液喷嘴51、沿金属熔液喷嘴51的外周设置的气体室52、和与气体室52连通的多个流体喷射口53。
金属熔液喷嘴51具有形成为沿铅垂方向贯通的金属熔液喷嘴孔511。此外,金属熔液喷嘴51通过耐火材料而构成。
这样的金属熔液喷嘴51暂时接住从前述的熔融金属供给部2的排出口21流下来的熔融金属Q,之后,通过金属熔液喷嘴孔511使其向筒状体3内流下。通过了金属熔液喷嘴孔511的熔融金属Q的横截面形状和横截面面积是与金属熔液喷嘴孔511的横截面形状和横截面面积对应的形状和面积。
在这样的金属熔液喷嘴51的外周侧设置有沿其周向形成为环状的气体室52。通过未图示的气体供给管从外部向该气体室52内供给高压的气体G。
此外,在气体室52的下侧设置有沿其周向排列设置的多个流体喷射口53。各流体喷射口53与前述的气体室52连通,用于喷射气体G。
本实施方式所涉及的多个流体喷射口53将在后面进行详细说明,其设置于将金属熔液喷嘴51的轴线作为中心的同一圆周上。这样的多个流体喷射口53均形成为朝向它们下方的金属熔液喷嘴51的轴线上的大致相同的位置喷射气体G。
从金属熔液喷嘴51的金属熔液喷嘴孔511流下的熔融金属Q在多个气体G集中(汇聚)的位置与气体G冲突,从而被分割成为多个液滴Q1。多个液滴Q1落下并与冷却液层S1冲突而被进一步分割、细微化的同时冷却固化,从而获得金属粉末R(多个金属粒子的集合体)。
这里,在本实施方式中,筒状体3包括:位于盖部件7的下方的上部31、和与上部31的下端连续设置的下部32。
其中,上部31以其轴线A1沿着铅垂方向的方式而构成。具体而言,以轴线A1与铅垂线VL所成角度为0°以上20°以下的方式配置有上部31。需要注意的是,在图1中,作为一个例子,对轴线A1与铅垂线VL所成角度为0°的金属粉末制造装置1进行了图示。
本说明书中的轴线A1是指包含呈圆筒状的上部31的轴的直线,铅垂线VL是指表示重力的方向的直线。
此外,下部32以其轴线A2沿着铅垂方向的方式而构成。具体而言,以轴线A2与铅垂线VL所成角度为0°以上20°以下的方式配置有下部32。需要注意的是,在图1中,作为一个例子,对轴线A2与铅垂线VL所成角度为0°的金属粉末制造装置1进行了图示。此外,本说明书中的轴线A2是指包含下部32的轴的直线。
进而,下部32被设定为其最小的内径d2为上部31的内径d1的15%以上85%以下。
通过设置有具备以上这样的上部31以及下部32的筒状体3的金属粉末制造装置1,可以制造非意愿的组成变化少、且实现了充分的球形化的金属粉末R。
即、通过上部31的轴线A1与铅垂线VL所成的角度在上述范围内,可以确保液滴Q1的飞行距离比较长。如果轴线A1与铅垂线VL所成的角度在上述范围内,则在轴线A1与铅垂方向接近于平行的状态下配置上部31。在这样的状态下,基于液滴Q1的自然下落的飞行方向与轴线A1大致平行,因此,可以沿筒状体3的上下方向确保充分的飞行距离。换言之,在筒状体3的内周面中,在侧面上形成有冷却液层S1,因此,与之相应,水平方向的飞行距离变短。与此相对地,在筒状体3的上下方向上,可以最大限度地利用铅垂方向上细长的形状,因而确保充分的飞行距离。其结果是,液滴Q1飞行充分长的飞行距离,由此确保充分长的飞行时间。为此,在飞行期间,因表面张力的液滴Q1的球形化得以充分进行,可以获得最终实现了充分的球形化的金属粉末R。
需要注意的是,轴线A1与铅垂线VL所成角度为0°以上20°以下,但优选为0°以上10°以下。如果轴线A1与铅垂线VL所成角度超过所述上限值,则成为轴线A1相对于铅垂线VL较大地倾斜的状态。为此,如果考虑熔融金属Q与气体G发生冲突而飞散时的扩散方式的话,则存在液滴Q1的大部分冲进形成于上部31的内壁中的侧面的冷却液层S1的概率增高的担忧。其结果是,无法确保充分长的飞行距离,液滴Q1的球形化变得不充分,因此,存在最终获得的金属粉末R的球形化不充分的担忧。
此外,下部32的最小的内径d2被设定为上部31的内径d1的15%以上85%以下,但优选被设定为内径d1的25%以上80%以下,更优选被设定为内径d1的35%以上75%以下。由此,在从上部31到下部32的边界部处内径减小,因此,当冷却液S集中于边界部时,在其附近,内部的空气易于被压缩。为此,在筒状体3的内部空间30中,于上部31和下部32的边界部附近,气压上升。其结果是,在其附近落下的液滴Q1的飞行速度(落下速度)下降,可以确保液滴Q1的飞行时间更长。由此,可以获得最终进一步实现了球形化的金属粉末R。
加之,由于内部空间30的气压上升,从而对飞行的液滴Q1也施加压缩的力。受到了该力的液滴Q1变形为最小的表面积。即、液滴Q1以接近真球的方式变形。从这方面来看,也可以实现金属粉末R的球形化。
需要注意的是,制造金属粉末R的过程中的内部空间30的气压优选最大是大气压的101%以上,更优选为110%以上500%以下。由此,前述的效果将变得更加显著。
此外,内径d1没有特别的限定,但优选为5cm以上200cm以下左右,更优选为10cm以上100cm以下左右。
此外,如果下部32的最小的内径d2低于上述下限值,则下部32的最小的内径d2就会过小,因此,在单位时间内可通过下部32的冷却液S的量变小。为此,金属粉末R的制造效率降低,并且,不得不限制从冷却液流出口41流出的冷却液S的量,导致液滴Q1的冷却速度下降,并限制内部空间30中的气压的上升。其结果是,存在液滴Q1的冷却、球形化不充分的担忧。此外,如果不限制冷却液S的量,则会在上部31积存大量的冷却液S,存在无法进行金属粉末的制造的担忧。
另一方面,如果下部32的最小的内径d2超过上述上限值,则下部32的内径d2就会过大,因此,在单位时间内可通过下部32的冷却液S的量增大,且容易跑掉空气。为此,在内部空间30中,空气难以被压缩,落下的液滴Q1的飞行速度(落下速度)不易降低。其结果是,存在液滴Q1的球形化不充分的担忧。加之,由于在单位时间内可通过下部32的冷却液S的量变大,从而难以在下部32的上方形成覆盖下部32的内部空间这样的冷却液层S1,因此,存在液滴Q1的冷却速度降低的担忧。
需要注意的是,如前所述,由于下部32的最小的内径d2在上述范围内,从而易于在下部32的上方形成覆盖下部32的内部空间这样的冷却液层S1。为此,在筒状体3的内部空间30中形成侧方和下方被冷却液层S1包围的空间,基本上可以使几乎所有的液滴Q1与冷却液层S1接触。其结果是,冷却速度的偏差小,随之可以获得品质一致的金属粉末R。
此外,轴线A2与铅垂线VL所成角度为0°以上20°以下,但优选为0°以上10°以下。如果轴线A2与铅垂线VL所成角度超过上述上限值,则冷却液层S1易于中断,内部空间30的空气容易通过下部32跑掉,从而在内部空间30中气压难以上升。为此,存在液滴Q1的冷却、球形化变得不充分的担忧。
如上所述的金属粉末制造装置1取得可以制造非意愿的组成变化、组织变化少、且实现了充分的球形化的金属粉末R的效果。
此外,上部31也可以是沿铅垂方向其内径发生变化,但也可以如图1所示,沿铅垂方向其内径为一定。在后者的情况下,可以在上部31的内部形成足够大的空间,并易于在上部31的内壁形成厚度波动少的冷却液层S1。其结果是,可以获得最终实现了充分的球形化、且品质一致的金属粉末R。
需要注意的是,在内径发生了变化的情况下,内径d1为上部31的下端的内径。并且,优选上部31的内径为内径d1的0.9以上1.1以下。由此,可以获得和上述相同的效果。
另一方面,下部32也可以是沿铅垂方向其内径为一定,但优选包括随着往铅直下方而内径逐渐减少的部分。由此,可以在不阻碍冷却液S的流动的情况下使流经下部32的冷却液S的回旋流的直径逐渐变小,因此,可以形成适度的冷却液层S1,并能更强地压缩上部31和下部32的边界部处的空气。其结果是,即便是在缩短了筒状体3的全长的情况下,对于落下的液滴Q1,也可以确保充分的落下时间,实现充分的球形化。
关于下部32的内径逐渐减少的部分321(参照图1),其也可以占据整个的下部32,但优选其长度L3为下部32的长度L2的10%以上90%以下,更优选为20%以上80%以下。由此,在这样的部分321处,内径的减少率被最优化,冷却液层S1不易中断。为此,可以使形成适度的冷却液层S1和确保冷却液S的流速而使内部空间30的气压上升并存。其结果是,可以制造非意愿的组成变化、组织变化少、且实现了充分的球形化的金属粉末R。
并且,在下部32包含内径逐渐减少的部分321的情况下,关于剩余的部分,优选内径为一定。优选内径为一定的部分322(参照图1)的内径为上部31的内径d1的15%以上85%以下,更优选为20%以上80%以下,进一步优选为25%以上75%以下。由此,空气非常不易从下部32跑掉,因此,在内部空间30中空气更易于被压缩,可以使落下的液滴Q1的飞行速度进一步降低。
此外,铅垂方向上的上部31的长度L1并没有特别的限定,但优选为上部31的内径d1的1倍以上7倍以下,更优选为1.5倍以上5倍以下,进一步优选为2倍以上4倍以下。由此,上部31的长度L1被最优化,因此,可以必要且充分地确保基于液滴Q1的自然下落的飞行距离,抑制非意愿的性状变化并实现充分的球形化。此外,可以防止飞行时间过长,防止非意愿的组成变化、结晶化。其结果是,可以高效地制造非意愿的组成变化、组织变化少、且实现了充分的球形化的金属粉末R。
此外,铅垂方向上的下部32的长度L2并没有特别的限定,但优选为上部31的内径d1的2倍以上,更优选为3倍以上10倍以下。由此,下部32的长度L2被最优化,因此,在下部32中可以适度地使冷却液S的流动滞流。为此,可以在上部31和下部32的边界部处使气压持续地上升。其结果是,可以高效地制造实现了充分的球形化的金属粉末R。
需要说明的是,如果长度L2低于上述下限值,则气压的上升易于变成间歇性的,存在球形化不充分的担忧。另一方面,虽然即使长度L2超过上述上限值,在球形化方面也不存在问题,但是,存在金属粉末R的制造效率降低的担忧。
此外,优选上部31的轴线A1与下部32的轴线A2所成角度为10°以下,更优选为5°以下。由此,在上部31和下部32之间大致连续地形成冷却液层S1。为此,更易于在内部空间30中实现气压的上升。其结果是,可以实现液滴Q1的进一步球形化。此外,可以均匀地使液滴Q1冷却,抑制液滴Q1的非意愿的组成变化、组织变化。即、可以将例如氧化量(含氧量)等组成、结晶性的波动控制在最小限度。
此外,在图1所示的上部31的内部,在侧面(侧方)和底面(下方)分别形成有冷却液层S1。即、如果在下部32的上方形成冷却液层S1,则可以通过冷却液层S1覆盖下部32的内部空间,易于在筒状体3的内部空间30中形成除了上方之外均被冷却液层S1包围的空间。这样的内部空间30可以说是除了上方之外均被气密密封的空间。为此,在内部空间30中使气压上升了时,该气压不易降低,易于维持一定的气压。其结果是,可以容易地制造在组成、结晶性、球形度方面波动小的金属粉末R。
这里,图2是放大示出图1所示的金属粉末制造装置1中的流体喷射口53附近的立体图。
如前所述,在本实施方式中,多个流体喷射口53设置于以金属熔液喷嘴51的轴线A3为中心的同一圆周上(参照图2)。此外,多个流体喷射口53其开口面积也可以互不相同,但在本实施方式中为彼此相同。多个流体喷射口53分别与同一气体室52连通,因此,从本实施方式所涉及的多个流体喷射口53以彼此相同的流速以及流量来喷射气体G。并且,分别从多个流体喷射口53喷射出的气体G汇聚在位于金属熔液喷嘴51的轴线A3上的同一位置。为此,气体G扩散为具有与金属熔液喷嘴51的轴线A3相同的轴线的圆锥状。
于是,当熔融金属Q与气体G的汇聚位置发生了冲突时,所形成的液滴Q1和气体G一起扩散为圆锥状。
另一方面,如前所述,筒状体3的上部31的轴线A1和铅垂线VL所成角度落入比较小的角度范围内。为此,在和气体G一起扩散为圆锥状的液滴Q1自然下落时,可利用内部空间30的形状而确保适度的飞行距离(飞行时间)。其结果是,大部分的液滴Q1可以实现充分的球形化。
需要注意的是,流体喷射口53的构成并不限定于图2所示的构成。
图3是示出图1所示的金属粉末制造装置的变形例的纵截面图。需要注意的是,图3中对装置的构成省略了一部分来进行图示。
在图3所示的金属粉末制造装置1中,在下部32的下游侧、即与上部31相反的一侧上连接有用于将金属粉末R和冷却液S一起排出的排出管8。该排出管8连接于回收箱9。
并且,通过将回收于回收箱9的金属粉末R和冷却液S的混合物供给至脱液装置等,从而可以分离金属粉末R。分离后的金属粉末R通过干燥装置等进行干燥。
通过以上说明的金属粉末制造装置1,可以获得非意愿的组成变化少、且实现了充分的球形化的金属粉末R。
(第二实施方式)
图4是示出本发明的金属粉末制造装置的第二实施方式的示意图(纵截面图)。此外,图5是示出本发明的金属粉末制造装置的第二实施方式的其它例子的示意图(纵截面图)。需要注意的是,在图5中,对装置的构成简略化了一部分来进行图示。
下面,对金属粉末制造装置的第二实施方式进行说明,但围绕与前述的实施方式的不同点进行说明,相同的事项则省略其说明。
本实施方式的金属粉末制造装置1除了筒状体3的构成不同之外,其它均与前述的第一实施方式的金属粉末制造装置1相同。
本实施方式的筒状体3与第一实施方式的金属粉末制造装置1的筒状体3同样地包括:位于盖部件7的下方的上部31、和与上部31的下端连续设置的下部32。并且,上部31和下部32经由连接部33而连接,由此,整体上构成轴在中途发生了弯曲的筒状体3。上部31和下部32分别呈圆筒状。需要注意的是,本说明书中的连接部33是指上部31和下部32的边界面。
其中,上部31构成为其轴线A1沿着铅垂方向。具体而言,以轴线A1与铅垂线VL所成角度为0°以上20°以下的方式配置了上部31。需要注意的是,在图4中,作为一个例子,就轴线A1与铅垂线VL所成角度为0°的金属粉末制造装置1进行了图示。
此外,在图5中,作为其它例子,就轴线A1与铅垂线VL所成角度θ1大于0°(但为20°以下)的金属粉末制造装置1进行了图示。即、图5除了角度θ1不同之外,其它均与图4所示的金属粉末制造装置1相同。
此外,在下面的说明中,也将轴线A1与铅垂线VL所成角度称为“轴线A1的倾斜角度”。
图6是放大示出了图4所示的筒状体3的局部的局部截面图。
筒状体3包括形成于上部31的内周面34的螺旋状的槽35。螺旋状的槽35形成为其螺旋的轴和筒状体3的上部31的轴一致。因此,在图4的情况下,螺旋的轴与铅垂线所成的角度与前述的角度θ1相等、且为0°以上20°以下。
此外,在图6所示的例子中,槽35的横截面形状形成为三角形,相邻的槽35之间彼此相接。
这里,螺旋状的槽35的构成与前述的冷却液流出部4的构成相关联。
具体而言,假设使任意的物体在重力的作用下沿着槽35朝向铅直下方移动,将从铅直上方观察该物体的移动情形时的物体的旋转方向称为“槽35的旋转方向”。另一方面,将从铅直上方观察冷却液S从冷却液流出部4流出的情形时的冷却液S的旋转方向称为“冷却液S的旋转方向”。在本实施方式中,以使槽35的旋转方向和冷却液S的旋转方向彼此相同的方式分别构成了槽35以及冷却液流出部4。
通过设置有这样的筒状体3的金属粉末制造装置1,可以制造非意愿的性状变化少、且实现了充分的球形化的金属粉末R。
此外,由于上部31的轴线A1和铅垂线VL所成的角度θ1在上述范围内,从而可以确保液滴Q1的飞行距离比较长。如果轴线A1和铅垂线VL所成的角度θ1在上述范围内,则在轴线A1与铅垂方向接近平行的状态下配置上部31。在这样的状态下,基于液滴Q1的自然下落的飞行方向与轴线A1大致平行,因此,可沿筒状体3的上下方向确保充分的飞行距离。换言之,由于在上部31的内周面34上形成有冷却液层S1,因此,与之相应地,水平方向的飞行距离变短。与此相对地,在筒状体3的上下方向上,可以最大限度地利用铅垂方向上细长的形状,因此,可以确保充分的飞行距离。其结果是,液滴Q1飞行足够长的飞行距离,由此,可以确保充分长的飞行时间。为此,在飞行期间,因表面张力的液滴Q1的球形化得以充分进行,可以获得最终实现了充分的球形化的金属粉末R。
需要注意的是,轴线A1与铅垂线VL所成角度θ1为0°以上20°以下,但优选为0°以上10°以下。如果轴线A1与铅垂线VL所成角度θ1超过上述上限值,则成为轴线A1相对于铅垂线VL呈较大倾斜的状态。为此,如果考虑熔融金属Q与气体G发生冲突而飞散时的扩散方式的话,则存在大部分的液滴Q1冲进形成于上部31的内壁中的侧面的冷却液层S1的概率增高的担忧。其结果是,无法确保充分长的飞行距离,液滴Q1的球形化不充分,因此,存在最终获得的金属粉末R的球形化不充分的担忧。
在图6所示的例子中,槽35的旋转方向R1为逆时针方向(逆时针转)。
另一方面,图7是在图6所示的筒状体3中示意性加注了冷却液S的流动的图。在图7所示的例子中,冷却液S的旋转方向R2也为逆时针方向(逆时针转)。
这样,通过将槽35以及冷却液流出部4构成为使槽35的旋转方向与冷却液S的旋转方向彼此相同,从而不易在流经上部31的内周面34上的冷却液S中产生紊流。由此,冷却液S可以在内周面34上顺利地流动,可以使所形成的冷却液层S1更加稳定化。这样的现象可以认为是由于槽35的旋转方向和冷却液S的旋转方向彼此相同,从而冷却液S易于沿着槽35流动,因此,冷却液层S1易于确保充分的厚度,等等。
此外,通过设置槽35,从而其内面可以对在重力作用下欲落下的冷却液S施加阻力。换言之,冷却液层S1像挂在槽35上那样来进行动作,因此,因重力导致的落下速度得以缓和。由此,由于落下速度降低,因此,从这样的方面来看也可以赋予冷却液层S1充分的厚度。
其结果是,冷却液层S1的稳定的冷却作用得以发挥,可以抑制所被制造的金属粉末R的性状波动。例如,可以将氧化量(含氧量)等组成、结晶性的波动、粒度分布的扩散控制在最小限度,可以提高金属粉末R的品质以及流动性。
此外,在假想一与轴线A1正交的平面时,该平面和槽35所成的角度与所述平面和冷却液S的流出方向所成的角度也可以彼此不同,但优选以彼此相等的方式来构成槽35以及冷却液流出部4。由此,槽35和冷却液S的流动一致,可以将冷却液S中的紊流的产生控制在最小限度。其结果是,可以实现冷却液层S1的进一步稳定化。
需要注意的是,所述平面和槽35所成的角度与所述平面和冷却液S的流出方向所成的角度彼此相等包括双方的角度差为10°以下的状态。
此外,双方的角度差也可以大于10°,即使在这样的情况下,如果是30°以下的话,关于冷却液层S1,也预计有某种程度的稳定化。
此外,所述平面和槽35所成的角度无需在整个槽35上都是一定的,也可以局部地不同。例如,既可以构成为随着往铅直下方而所述平面和槽35所成的角度逐渐地变大,相反地,也可以构成为随着往铅直下方而所述平面和槽35所成的角度逐渐地变小。
此外,根据上部31的内径、冷却液S的流出速度等来适当地设定槽35的宽度,但优选为上部31的内径的0.01%以上1%以下,更优选为0.05%以上0.5%以下。由此,根据形成于上部31的冷却液层S1的周向速率(circumferential speed),槽35的宽度得以最优化。其结果是,可以使冷却液层S1特别地稳定化。
需要说明的是,如果槽35的宽度低于上述下限值,则在上部31的内径小的情况下,冷却液层S1的周向速率也变小,因此,存在槽35的宽度过窄而使槽35的效果有限的担忧。另一方面,如果槽35的宽度超过上述上限值,则在上部31的内径小的情况下,存在不得不某种程度地增大所述平面和槽35所成的角度的担忧。
此外,优选槽35的宽度为0.1mm以上20mm以下左右,更优选为0.5mm以上10mm以下左右。
需要注意的是,槽35的宽度无需在整个槽35上均为一定,也可以局部地不同。
图8是进一步放大示出图6的局部的局部截面图。
如图8所示,槽35的宽度是指与槽35的延伸方向正交的方向上的长度W。
另一方面,槽35的深度也是根据上部31的内径、冷却液S的流出速度等来适当地设定,但优选为槽35的宽度的10%以上500%以下,更优选为20%以上300%以下。由此,根据形成于上部31的冷却液层S1的周向速率,槽35的深度得以最优化。其结果是,可以使冷却液层S1特别地稳定化。
需要说明的是,如果槽35的深度低于上述下限值,则在上部31的内径小的情况下,冷却液层S1的周向速率也小,因此,存在槽35变得过浅而使槽35的效果有限的担忧。另一方面,如果槽35的深度超过上述上限值,则在槽35的底部特别难以更换冷却液S,导致存在一部分的金属粉末R的冷却速度降低的担忧。
此外,槽35的深度无需在整个槽35上均为一定,也可以局部地不同。
如图8所示,槽35的深度是指槽35的最大深度d。
此外,槽35的横截面形状并没有特别的限定,也可以是不规则形状(异形),可列举出正圆的一部分、椭圆的一部分、长圆的一部分这样的半圆形或三角形、四角形这样的多角形等。其中,如果是半圆形或三角形,则可以提高槽35中的冷却液S的更换容易度。为此,可以进一步提高金属粉末R的品质的均质性。需要注意的是,多角形也包含将其角磨圆后的形状。
图9、10分别是示出图8所示的槽35的变形例的局部截面图。
图9所示的槽35其横截面形状呈半圆形。
另一方面,图10所示的槽35其横截面形状呈类似三角形的形状。具体而言,图10所示的槽35的横截面形状形成为三条边中的两条边弯曲为向内侧凹陷的弧的三角形。
即便是这样形状的槽35,也可以达到上述的效果。
此外,槽35的横截面形状无需在整个槽35上均为一定,也可以局部地不同。
另一方面,本实施方式所涉及的下部32其轴线A2与上部31的轴线A1相比,相对于铅垂方向倾斜得更大。即、下部32的轴线A2与铅垂线VL所成的角度θ2大于上部31的轴线A1与铅垂线VL所成的角度θ1。需要注意的是,在下面的说明中,将轴线A2与铅垂线VL所成的角度还称为“轴线A2的倾斜角度”。
此外,由于下部32的轴线A2与铅垂线VL所成的角度θ2大于上部31的轴线A1与铅垂线VL所成的角度θ1,从而在上部31和下部32的连接部33处,轴线是不连续的。为此,供给至上部31的冷却液S在沿着上部31的内周面34流下之后,在上部31和下部32的连接部33处其流下速度降低。其结果是,在上部31和下部32的连接部33处,持续冷却液S滞留的状态。为此,在筒状体3的内部空间30中,除了侧面之外,在底面也形成充分厚度的冷却液层S1。因此,在内部空间30中飞散的液滴Q1能够以高概率地冲进充分体积的冷却液S中并在短时间内得以均匀地冷却,因此,可以抑制液滴Q1的非意愿的组成变化、组织变化。即、例如可以将氧化量(含氧率)等组成、结晶性的波动控制在最小限度。
需要注意的是,角度θ1是指轴线A1和铅垂线VL所成角度中锐角侧的角度。同样地,角度θ2是指轴线A2和铅垂线VL所成角度中锐角侧的角度。
另一方面,在角度θ2小于角度θ1的情况下,下部32的轴线A2为更接近平行于铅垂方向的状态。为此,冷却液S为特别易于流下的状态,在上部31和下部32的连接部33处,冷却液S难以滞留。其结果是,在上部31的底面无法形成充分厚度的冷却液层S1,导致冷却速度下降、或未被充分冷却,因此,存在液滴Q1中产生非意愿的组成变化的担忧。
需要说明的是,轴线A2的倾斜角度并没有特别的限定,也可以等于轴线A1的倾斜角度。具体而言,在轴线A2的倾斜角度等于轴线A1的倾斜角度的情况下,图4所示的上部31和下部32沿共同的轴在铅垂方向上连续,但即使在那样的情况下,也可以获得设置槽35所带来的效果。
此外,如果角度θ2大于角度θ1,则两者的角度差没有特别的限定,但优选角度θ2和角度θ1的角度差为5°以上90°以下,更优选为20°以上90°以下,进一步优选为45°以上90°以下,特别优选为60°以上90°以下。只要角度θ2和角度θ1的角度差在上述范围内,即使上部31、下部32的内径较大时,在上部31和下部32的连接部33处,冷却液S也更易于滞留,在上部31的内部空间的底面上,可以更加可靠地形成充分厚度的冷却液层S1。为此,在内部空间30中飞散的液滴Q1在更短的时间内得以均匀的冷却,可更加可靠地抑制液滴Q1的非意愿的组成变化。
此外,下部32的内径既可以大于上部31的内径,也可以等于上部31的内径,但优选小于上部31的内径。由此,下部32中的冷却液S的最大流量小于上部31中的冷却液S的最大流量,在上部31和下部32的连接部33处,冷却液S易于滞留。为此,在筒状体3的内部空间30中,在底面上形成更加充足厚度的冷却液层S1。因此,在内部空间30飞散的液滴Q1在更短的时间内得以均匀的冷却,可更加可靠地抑制液滴Q1的非意愿的组成变化。
需要说明的是,如果下部32的内径过小,在这种情况下,则下部32中的冷却液S的最大流量、即排出能力变得过小,因此,存在冷却液S在上部31的内部过于滞留的担忧。因此,虽然下部32的内径小于上部31的内径,但优选控制在规定的比例内。具体而言,优选下部32的内径d2为上部31的内径d1的0.1倍以上0.9倍以下,更优选为0.2倍以上0.8倍以下,进一步优选为0.3倍以上0.7倍以下。由此,内部空间30成为具有液滴Q1在球形化的同时进行飞行所必要且充分的大小的空间。
进而,下部32中也可以包含填充有空气、气体G的空间,但优选被冷却液S所填充。由此,在液滴Q1冲进冷却液层S1之后,可以继续更可靠地形成与冷却液S持续接触的状态。其结果是,可以更加长时间地对液滴Q1进行持续冷却,能够抑制在液滴Q1中产生非意愿的组成变化。
此外,在图4所示的上部31的内部,在侧面(侧方)和底面(下方)分别形成有冷却液层S1。即、在冷却液S滞留于上部31和下部32的连接部33处的情况下,上部31的内部、即内部空间30成为除了上方之外均被冷却液层S1包围的空间。这样的空间可以说是除了上方之外均被气密密封的空间。
另一方面,从内部空间30的上方持续地喷射气体G(流体)。为此,气体不会从内部空间30的侧方、下方侵入,在内部空间30总是形成朝向铅直下方的气体的流动。并且,喷射的气体G被卷入冷却液S而向下部32侧排出,因此,在内部空间30中气体G的填充状态得以良好的维持。其结果是,例如即使在非常高温的液滴Q1和冷却液S接触而使冷却液S蒸发产生了蒸汽(例如水蒸气等)时,也可以抑制该蒸汽上升。为此,可以抑制由于液滴Q1和蒸汽长时间接触导致冷却速度下降、或者由于上升气流的产生导致阻碍液滴Q1的落下。
特别是,如果角度θ1超过上述上限值(轴线A1以超过上述上限值的角度相对于铅垂线VL倾斜),则存在上部31中的冷却液S的流下速度下降、内部空间30内的气体向下部32侧排出的速度下降的担忧。在这种情况下,在内部空间30中易于滞留氧、蒸汽等,存在产生金属氧化这样的非意愿的组成变化的担忧。
需要注意的是,在图4中,图示了在呈圆筒状的上部31的侧壁上连接有下部32的形式,但筒状体3的形式并不限定于此,例如也可以是在上部31的底部上连接有下部32的形式。
此外,流体喷射口53的构成也不限定于图2所示的构成。
此外,也可以在下部32的下游侧、即与上部31相反的一侧上连接有用于将金属粉末R和冷却液S一起排出的排出管(未图示)。该排出管连接于未图示的回收箱。
并且,由于回收在回收箱的金属粉末R和冷却液S的混合物被供给于脱液装置等,从而可以分离金属粉末R。分离后的金属粉末R通过干燥装置等来进行干燥。
通过以上说明的金属粉末制造装置1,可以获得非意愿的性状变化少、且实现了充分的球形化的金属粉末R。
以上,基于图示的优选实施方式对本发明的金属粉末制造装置进行了说明,但本发明并不限定于此。
例如,在本发明的金属粉末制造装置中,上述第一以及第二实施方式所涉及的各部的构成可以替换为发挥同样功能的任意的构成,此外,也可以增加任意的构成。
(实施例)
下面,对本发明的具体实施例进行说明。
1.金属粉末的制造
(实施例1A)
(1)首先,准备了图1所示的金属粉末制造装置。需要注意的是,关于金属粉末制造装置的构成如表1所示。此外,从流体喷射部喷射的流体采用了氮气,从冷却液流出部流出的冷却液使用了自来水。并且,对流速进行了调整,使得在筒状体内总是可以形成空间。此外,在筒状体的下部中的与上部的连接部附近,使内径逐渐地发生变化。
(2)然后,将作为原材料的SUS304L的铸块投入至熔融金属供给部,使其熔解来制作了熔融金属。
(3)然后,通过金属粉末制造装置的动作制造了金属粉末。需要注意的是,在金属粉末的制造中,在筒状体的内部,成为了侧方以及下方被冷却液层包围的状态。
(实施例2A~12A)
除了如表1所示地变更了金属粉末制造装置的构成之外,分别和实施例1A同样地获得了金属粉末。
(比较例1A~10A)
除了如表1所示地变更了金属粉末制造装置的构成之外,分别和实施例1A同样地获得了金属粉末。
2.金属粉末的评价
2.1球形度的评价
对通过实施例1A~12A以及比较例1A~10A所制造的金属粉末实施了分级处理。
然后,对于分极后的金属粉末,通过激光衍射式粒度分布测定装置获得了质量基准的粒度分布。并且,求得从粒度分布的小粒径侧起累积50%时的粒径作为平均粒径,各实施例以及各比较例均在7.5μm~8.5μm的范围内。
然后,对于分极后的金属粉末,测定了振实密度。需要说明的是,金属粉末的振实密度是通过依照JIS Z 2512(2012)所规定的金属粉的振实密度测定方法的方法来测定的。此外,振实密度与金属粉末的粒子的球形度和粒度分布相关,因此,通过评价振实密度可以间接地评价球形度以及粒度分布。
表1示出所测定的振实密度。
2.2流动度的评价
关于通过实施例1A~12A以及比较例1A~10A所制造的金属粉末,通过JIS Z2502:2012所规定的金属粉的流动性试验方法测定了流动度[秒]。
2.3制造成品率(良品率)的评价
关于通过实施例1A~12A以及比较例1A~10A所制造的金属粉末,利用扫描型电子显微镜以倍率500倍进行了观察。
然后,就五个视场(视野)拍摄了图像,在获得的图像中,分别指定了球状粒子和球状粒子以外的粒子(异形粒子)。
并且,在计测了球状粒子的数量以及异形粒子的数量之后,基于下述式子计算出良品率。
良品率[%]=球状粒子的数量/(球状粒子的数量+异形粒子的数量)×100
需要说明的是,球状粒子以及异形粒子是基于根据在图像中指定的粒子像的周长以及具有和这样的粒子像相等的面积的正圆的周长按以下这样算出的圆形度而分类的。
圆形度=(具有和粒子像相等的面积的正圆的周长)/(粒子像的周长)
具体而言,将圆形度为0.9以上的粒子作为“球状粒子”、将圆形度小于0.9的粒子作为“异形粒子”。
[表1]
由表1明显可知,通过实施例1A~12A制造的金属粉末其振实密度均高于通过比较例1A~10A所制造的金属粉末。这表明金属粉末的粒子的球形度高、以及金属粉末的粒度分布达到某种程度的广。
此外可知,通过使下部的最小的内径d2最优化,关于流动度也得以提高(可以缩短流动所需时间)。进而可知,在关注了各粒子的形状时,球形度高的粒子的比例(良品率)高。由此可以说,根据各实施例所制造的金属粉末由于各粒子的球形度高,从而振实密度以及流动度高。
此外,虽然在表1中未记载,但可以得知,根据各实施例制造的金属粉末其氧浓度均比通过进行再熔融处理这样的现有制造方法所制造的金属粉末低。
因此可知,根据本发明,能够制造非意愿的性状变化少、且实现了充分的球形化的金属粉末。
此外,除了将从流体喷射部喷射的气体变更为了氩气之外,与实施例1A~12A以及比较例1A~10A同样地制造了金属粉末,但评价结果显示出和上述同样的趋势。
3.金属粉末的制造
(实施例1B)
(1)准备了图4所示的金属粉末制造装置。需要注意的是,关于金属粉末制造装置的构成如表2所示,作为筒状体,使用了在内周面上形成有横截面形状呈三角形的槽的筒状体。此外,从流体喷射部喷射的流体采用了氮气,从冷却液流出部流出的冷却液使用了自来水。并且,对流速进行了调整,使得在筒状体内总是可以形成空间。
(2)然后,将作为原材料的SUS316L的铸块投入至熔融金属供给部,使其熔解来制作了熔融金属。
(3)然后,通过金属粉末制造装置的动作制造了金属粉末。需要注意的是,在金属粉末的制造中,筒状体的下部的内部维持被包含金属粉末的冷却液填充的状态。即、在筒状体的上部的内部,成为了侧方以及下方被冷却液层包围的状态。
(实施例2B~14B)
除了如表2所示地变更了金属粉末制造装置的构成之外,分别与实施例1B同样地获得了金属粉末。
(比较例1B、2B)
除了如表2所示地变更了金属粉末制造装置的构成之外,分别与实施例1B同样地获得了金属粉末。需要注意的是,在比较例1B、2B中,筒状体的上部的倾斜角度θ1未满足规定的条件。
(比较例3B~6B)
除了如表2所示地变更了金属粉末制造装置的构成之外,分别与实施例1B同样地获得了金属粉末。需要注意的是,在比较例3B~6B中,使用了未形成有槽的筒状体。
4.金属粉末的评价
关于通过实施例1B~14B以及比较例1B~6B获得的金属粉末,采用了和对前述的实施例1A~12A以及比较例1A~10A的金属粉末进行的评价方法(2.1球形度的评价、2.2流动度的评价以及2.3制造成品率(良品率)的评价)同样的评价方法进行了评价。评价结果如表2所示。
[表2]
由表2明显可知,关于振实密度以及流动度双方,通过实施例1B~14B所制造的金属粉末均比通过比较例1B~6B所制造的金属粉末好。此外可知,在关注了各粒子的形状时,球形度高的粒子的比例(良品率)高。由此可以说,通过实施例1B~14B所制造的金属粉末由于各粒子的球形度高,从而振实密度以及流动度高。
此外,虽然在表2中未记载,但可以得知,通过实施例1B~14B所制造的金属粉末其氧浓度均比通过进行再熔融处理这样的现有制造方法所制造的金属粉末低。
因此可知,根据本发明,能够制造非意愿的性状变化少、且实现了充分的球形化的金属粉末。
需要说明的是,除了将从流体喷射部喷射的气体变更为了氩气之外,与实施例1B~14B以及比较例1B~6B同样地制造了金属粉末,但是,评价结果显示出和上述同样的趋势。

Claims (12)

1.一种金属粉末制造装置,其特征在于,具有:
熔融金属供给部,用于供给熔融金属;
筒状体,包括设置于所述熔融金属供给部的下方的上部和设于所述上部的下方的下部;
流体喷射部,向从所述熔融金属供给部供给的熔融金属喷射流体,使所述流体在所述上部内或所述上部的上方与所述熔融金属冲突;以及
冷却液流出部,使冷却液沿着所述筒状体的所述上部的内周面流出,
其中,所述筒状体的所述上部的轴线与铅垂线所成的角度为0°以上20°以下、且所述筒状体的所述下部的轴线与铅垂线所成的角度为0°以上20°以下,
所述筒状体的所述下部的最小的内径为所述上部的内径的15%以上85%以下。
2.根据权利要求1所述的金属粉末制造装置,其特征在于,
所述筒状体包括内径朝下方连续减少的部分。
3.根据权利要求1或2所述的金属粉末制造装置,其特征在于,
所述上部在铅垂方向上的长度为所述上部的内径的1倍以上7倍以下。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的金属粉末制造装置,其特征在于,
所述下部在铅垂方向上的长度为所述上部的内径的2倍以上。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的金属粉末制造装置,其特征在于,所述金属粉末制造装置包括:
设于所述上部的内部且侧方以及下方被由所述冷却液构成的冷却液层包围的空间。
6.一种金属粉末制造装置,其特征在于,具有:
熔融金属供给部,用于供给熔融金属;
筒状体,设置于所述熔融金属供给部的下方,并包括在所述筒状体的内周面上形成有螺旋状的槽的部分;
流体喷射部,向从所述熔融金属供给部供给的熔融金属喷射流体;以及
冷却液流出部,使冷却液沿着所述筒状体的所述部分的内周面流出,
其中,所述筒状体的所述部分的轴线与铅垂线所成的角度为0°以上20°以下,
所述槽以及所述冷却液流出部构成为,使任意的物体在重力的作用下沿所述螺旋状的槽移动而从铅直上方观察所述物体的移动情形时的所述物体的旋转方向与从铅直上方观察使所述冷却液沿所述筒状体的所述部分的内周面流出的情形时的所述冷却液的旋转方向彼此相同。
7.根据权利要求6所述的金属粉末制造装置,其特征在于,
与所述筒状体的轴正交的平面和所述槽所成的角度等于所述平面和所述冷却液的流出方向所成的角度。
8.根据权利要求6或7所述的金属粉末制造装置,其特征在于,
所述槽的宽度为所述筒状体的所述部分的内径的0.01%以上1%以下。
9.根据权利要求8所述的金属粉末制造装置,其特征在于,
所述槽的深度为所述槽的宽度的10%以上500%以下。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的金属粉末制造装置,其特征在于,
所述槽的横截面形状为三角形或半圆形。
11.根据权利要求6至10中任一项所述的金属粉末制造装置,其特征在于,
所述筒状体包括:
由所述部分构成的上部;以及
与所述上部的下端连续设置的下部,
所述下部以所述下部的轴线与铅垂线所成的角度大于所述上部的轴线与铅垂线所成的角度的方式相对于所述上部倾斜。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的金属粉末制造装置,其特征在于,
所述流体为不活泼气体。
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