CN116511510A - 金属粉末制造装置及其控制方法 - Google Patents
金属粉末制造装置及其控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116511510A CN116511510A CN202310086507.2A CN202310086507A CN116511510A CN 116511510 A CN116511510 A CN 116511510A CN 202310086507 A CN202310086507 A CN 202310086507A CN 116511510 A CN116511510 A CN 116511510A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- melt
- pressure
- crucible
- melt nozzle
- metal powder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 61
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims abstract description 40
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims abstract description 150
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims abstract description 78
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 63
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 63
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 34
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 5
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 87
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 14
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 description 14
- 238000009689 gas atomisation Methods 0.000 description 13
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 6
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 6
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 5
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 5
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 4
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 4
- 229910001111 Fine metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 239000012768 molten material Substances 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 2
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 description 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
- B22F9/06—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material
- B22F9/08—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying
- B22F9/082—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying atomising using a fluid
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
- B22F9/06—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material
- B22F9/08—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying
- B22F9/082—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying atomising using a fluid
- B22F2009/088—Fluid nozzles, e.g. angle, distance
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
- B22F9/06—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material
- B22F9/08—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying
- B22F9/082—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying atomising using a fluid
- B22F2009/0888—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying atomising using a fluid casting construction of the melt process, apparatus, intermediate reservoir, e.g. tundish, devices for temperature control
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
- B22F9/06—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material
- B22F9/08—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying
- B22F9/082—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying atomising using a fluid
- B22F2009/0892—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying atomising using a fluid casting nozzle; controlling metal stream in or after the casting nozzle
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
Abstract
本发明提供能够缓和投入到坩埚中的熔化原材料的形状的限制的金属粉末制造装置及其控制方法。一种金属粉末制造装置的控制方法,该金属粉末制造装置具备收纳于熔化槽(1)的坩埚(100)、安装于坩埚的底面的熔液喷嘴(11)、在喷雾槽(4)内设置于熔液喷嘴的周围的多个气体喷射喷嘴(71)、及设置于熔液喷嘴中的流路的上游部的节流孔部(18),所述节流孔部的内径为0.8mm以上且3mm以下,在坩埚内将熔化原材料熔化时,使喷雾槽的压力(Ps)比作用于熔液喷嘴的上端的压力(Ph)与熔化槽的压力(Pm)的合计值高,在使坩埚内的熔液经由熔液喷嘴向喷雾槽流下时,使喷雾槽的压力(Ps)比作用于熔液喷嘴的上端的压力(Ph)与熔化槽的压力(Pm)的合计值低。
Description
技术领域
本发明涉及金属粉末制造装置及其控制方法。
背景技术
在金属粉末制造装置中具有气体雾化器(气体雾化装置),该气体雾化器使熔液从在收纳于熔化槽且贮存熔融金属的坩埚的下部设置的熔液喷嘴流下,从由在喷雾槽内配置于该熔液喷嘴的周围的多个喷射孔构成的气体喷射喷嘴向该熔液吹送非活性气体,由此制造微细的金属粉末。
近年来,随着3D打印技术的普及,对于粒径比雾化法中以往要求的金属粉末小的金属粉末的需求提高。用于粉末冶金、焊接等的以往的金属粉末的粒径例如为70-100μm左右,但用于三维打印机的金属粉末的粒径例如为20-50μm左右,非常细小。
作为利用金属粉末制造装置高效地制造微细的金属粉末的方法,专利文献1(国际公开第2019/112052号)通过增加喷雾槽内的熔液喷嘴的根数来增加一个喷雾槽中的每单位时间的出液量。由此,各熔液喷嘴的截面积不变,也不需要增加(变更)气压,因此能够在不改变喷雾槽的体型的情况下高效地制造微细的金属粉末。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2019/112052号
在气体雾化器中,在安装有熔液喷嘴的坩埚内将熔化原材料熔化的情况下,通常设置有封闭与熔液喷嘴相连的坩埚的开口部的阻挡件。在将熔化原材料熔化时,在利用阻挡件堵塞坩埚的开口部的状态下向坩埚内投入熔化原材料,用加热器对坩埚进行加热。在熔化原材料的熔化结束后,使阻挡件向上方移动,使阻挡件远离坩埚的开口部,由此使熔液从熔液喷嘴流下(出液),开始金属粉末的制造。
像这样阻挡件是熔液的出液控制所需的构件,但由于在熔化原材料熔化时位于坩埚内,因此会限制熔化原材料的形状。特别是,在一个坩埚上安装有多个熔液喷嘴的情况下,阻挡件也需要与熔液喷嘴相同的数量,熔化原材料的形状可能被进一步限制,对应于阻挡件的数量成本也增加。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种能够缓和投入到坩埚中的熔化原材料的形状的限制的金属粉末制造装置及其控制方法。
本申请包含多个解决上述课题的方案,举出其一例,一种金属粉末制造装置的控制方法,所述金属粉末制造装置具备:坩埚,其收纳于熔化槽,能够接受熔化前的熔化原材料;熔液喷嘴,其安装于在所述坩埚的底面设置的开口部,下端位于喷雾槽内;多个气体喷射喷嘴,其在所述喷雾槽内设置于所述熔液喷嘴的周围,从所述熔液喷嘴流下的熔融金属喷出气体流体;以及节流孔部,其设置于所述熔液喷嘴中的流路的上游部,所述节流孔部的内径为0.8mm以上且3mm以下,其中,在所述坩埚内将熔化原材料熔化时,使所述喷雾槽的压力比作用于所述熔液喷嘴的上端的压力与所述熔化槽的压力的合计值高,在使所述坩埚内的熔液经由所述熔液喷嘴向所述喷雾槽流下时,使所述喷雾槽的压力比所述合计值低。
发明效果
根据本发明,能够省略至少一个阻挡件,因此能够缓和投入到坩埚中的熔化原材料的形状的限制,能够实现装置的简化及部件的损伤风险的降低。
附图说明
图1是作为本发明的实施方式的金属粉末制造装置的气体雾化装置(气体雾化器)的整体结构图。
图2是图1的实施方式的气体雾化装置的熔液喷嘴11及气体喷射器200周边的剖视图。
图3是示出熔液喷嘴(节流孔部)的变形例之一的图。
图4是示出熔液喷嘴(节流孔部)的变形例之一的图。
图5是汇总了在熔液保持中(原材料熔化中)的条件不同的15种情况下观察可否进行出液·粉末化的结果的图。
附图标记说明:
1...熔化槽;2...料斗;4...喷雾槽;5...采集部;7...熔融金属(熔液);9...气泡;11、11A、11B...熔液喷嘴;12...熔液喷嘴插入孔;17...熔液喷嘴的开口端(下端);18...节流孔部;18A...节流孔部;19...熔液喷嘴的上端;20...喷雾喷嘴;30...气体排出管;31...气体供给管;32...气体供给管;33...气体排出管;40...非活性气体;42...非活性气体;43...非活性气体;50...气体流路;71...气体喷射喷嘴;91...喷射孔(贯通孔);101...底面,102...开口部;200...气体喷射器。
具体实施方式
以下,使用附图对本发明的实施方式进行说明。
图1是作为本发明的实施方式的金属粉末制造装置的气体雾化装置(气体雾化器)的整体结构图。图1的气体雾化装置具备:熔化槽1,其收纳有储存作为液体状的金属的熔融金属(熔液)7的坩埚(也称为中间包)100;气体喷射器200,其通过对从坩埚100经由熔液喷嘴11成为细流而流下的熔液吹送高压气体(气体流体)而将其粉碎成大量微粒(金属粒子),由此对熔融金属进行液体喷雾;气体供给管(喷射流体供给管)31,其用于向气体喷射器200供给高压气体41;以及喷雾槽4,其是保持为非活性气体气氛的容器,从气体喷射器200喷雾出的微粒状的液体金属在其中落下的过程中骤冷凝固。
(熔化槽1)
熔化槽1内优选保持为非活性气体气氛。在此,将熔化槽1的压力标记为Pm。在熔化槽1连接有气体排出管30,能够从气体排出管30将熔化槽1内的非活性气体40排出到装置外(熔化槽1外)。气体排出管30的排气量例如能够通过变更未图示的阀的开度来调整,由此能够将熔化槽1内的压力Pm调整为期望的值。需要说明的是,也可以在熔化槽1还连接有供气用的气体供给管,通过调整该气体供给管的供气量和气体排出管30的排气量来调整熔化槽1内的压力Pm。
(坩埚100)
坩埚100能够接受熔化前的熔化原材料(金属),在坩埚100的周围安装有用于将熔化原材料加热熔融的加热装置(例如,卷绕于坩埚100的周围的高频加热线圈(未图示))。另外,在坩埚100安装有使坩埚100内的熔液7向喷雾槽4内流下的熔液喷嘴11。
(喷雾槽4)
喷雾槽4是在上部及中部具有相同直径的圆筒状的容器。在此,将喷雾槽4的压力标记为Ps。在喷雾槽4连接有气体供给管32,能够从气体供给管32向喷雾槽4供给非活性气体42。为了去除熔液中的氧等,供给的气体也可以使用还原性的气体。气体供给管32的供气量例如能够通过变更未图示的阀的开度来调整,由此能够将喷雾槽4内的压力Ps调整为期望的值。需要说明的是,也可以在喷雾槽4还连接有排气用的气体排出管,通过调整该气体排出管的排气量和气体供给管32的供气量来调整喷雾槽4内的压力Ps。
(料斗2)
在喷雾槽4的下部设置有料斗2。料斗2用于回收在喷雾槽4内落下的过程中凝固的粉末状的固体金属,由采集部5和锥形部3构成。从促进由料斗2进行的金属粉末的回收的观点出发,越接近采集部5则锥形部3的直径越小。锥形部3的下端与采集部5的上端连接。采集部5位于非活性气体的流动方向的下游侧,在采集部5连接有气体排出管33。非活性气体43与凝固的金属粉末一起从气体排出管33排出到装置外。
图2是本实施方式的气体雾化装置的熔液喷嘴11及气体喷射器200周边的剖视图。
(熔液喷嘴11)
如图2所示,在坩埚100的底面101(底部)设置有开口部102,在开口部102安装有熔液喷嘴11。熔液喷嘴11使坩埚100内的熔融金属7向喷雾槽4内流下,从坩埚100的底面朝向铅垂下方突出设置。熔液喷嘴11在其内部具有沿熔液流下的铅垂方向延伸的纵长的孔。该纵长的孔成为熔融金属从坩埚100的底面101朝向铅垂下方流下的熔液流路。安装于坩埚100的熔液喷嘴11的根数不限于1根,例如也可以设置2根以上。
位于熔液喷嘴11的下端的开口端17从气体喷射器200的底面突出而位于喷雾槽4内。坩埚100内的熔融金属在熔液喷嘴11的内部的孔中作为熔液流流下,经由开口端17向喷雾槽4内释放(流下)。
(节流孔部18)
熔液喷嘴11的最小内径由设置于熔液喷嘴11的内部的节流孔部18的内径(节流孔径)规定,该节流孔径(熔液喷嘴11的最小内径)有助于导入喷雾槽4内的熔液的直径的大小。熔液喷嘴11的最小内径也可以为熔液喷嘴11的开口端17的直径以下的值。
节流孔部18优选设置于熔液喷嘴11中的熔液的流路的上游部,如果可能的话,则优选如图2所示那样设置于熔液喷嘴中的熔液的流路的上端。需要说明的是,上游部表示将熔液喷嘴11的流路长度分割为3部分时位于坩埚100侧的部分。将熔液喷嘴11的流路长度分割为3部分的部分中的、上游部的下游侧的部分称为“中央部”,中央部的下游侧的部分称为“下游部”。
如图2所示,节流孔部18也可以在上下方向上具有规定的长度L。长度L优选为10mm以下,如果可能的话,则优选为1mm以上且5mm以下。节流孔部18的流路有时因凝固的熔液而发生堵塞,但若长度L为10mm以下(更优选为5mm以下),则容易消除该堵塞。但是,若长度L过短,则阻碍熔液的流动的稳定性的可能性(熔液流的轴晃动的可能性)变高,因此优选为1mm以上。
节流孔部18的内径优选为0.8mm以上且3mm以下,如果可能的话,则优选为1mm以上且2mm以下。若使内径为3mm以上,则在熔液保持中会产生熔液通过节流孔向熔化槽滴下几滴的液泄漏(意外的出液)。但是,若内径过小,则阻碍熔液的流量的稳定性的可能性变高,因此优选为0.8mm以上。
(气体喷射器200)
如图2所示,具有大致圆柱状的外形的气体喷射器200具备:熔液喷嘴插入孔12,其供熔液喷嘴11插入;以及气体喷射喷嘴71,其对从熔液喷嘴11流下的熔融金属喷射气体而将其粉碎。气体喷射器200具有由非活性的高压气体充满的中空结构的圆柱形状的外形,其内部成为在熔液喷嘴插入孔12的周围形成气流的气体流路50。气体流路50从与设置于气体喷射器200的侧面(圆柱的侧面)的气体吸入孔(未图示)连接的气体供给管31接受高压气体41的供给。
(气体喷射喷嘴71)
气体喷射喷嘴71由在熔液喷嘴插入孔12的周围以描绘圆的方式配置的多个喷射孔(贯通孔)91构成。气体喷射喷嘴71从多个喷射孔91对从熔液喷嘴11流下的熔融金属喷射气体。
(喷雾喷嘴20)
喷射喷嘴71和熔液喷嘴11构成将熔融金属向喷雾槽4内液体喷雾的喷雾喷嘴20。
(作用于熔液喷嘴11的上端的压力Ph)
作为作用于熔液喷嘴11的上端的压力Ph(参照图2)的至少一个,有由坩埚100内的熔液7的重量产生的压力。将该压力称为熔液7的顶部压力。顶部压力能够基于投入到坩埚100中的熔化原材料的密度和量(容积)来运算。熔化原材料的量(容积)例如能够根据熔液7的液面高度(熔液面高度)H来把握。需要说明的是,作用于熔液喷嘴11的上端的压力Ph也包括熔液的表面张力等顶部压力以外的压力。
(气体雾化装置的控制)
对如上述那样构成的气体雾化装置的控制(使用方法)进行说明。
首先,将熔化原材料投入到坩埚100中,加热坩埚100而制作熔液7。在坩埚100内将熔化原材料熔化的期间,将喷雾槽4的压力Ps保持为比熔化槽1的压力Pm与作用于熔液喷嘴11的上端的压力Ph的合计值高(即,保持Pm+Ph<Ps),以使得熔液7不会经由熔液喷嘴11向喷雾槽4流下(即,为了将熔液7保持在坩埚100内)。作用于熔液喷嘴11的上端的压力Ph如上述那样是与熔化原材料的密度和量相关的值,因此以满足该压力条件(Pm+Ph<Ps)的方式来调整熔化槽1的压力Pm和喷雾槽4的压力Ps。喷雾槽4的压力Ps的调整通过由气体供给管32向喷雾槽4供给气体来进行,熔化槽1的压力Pm的调整通过由气体排出管30从熔化槽1排出气体来进行。若从气体供给管32向喷雾槽4内供给非活性气体42,则喷雾槽4的压力Ps上升。另外,若从气体排出管30向熔化槽1外排出非活性气体40,则熔化槽1的压力Pm降低。需要说明的是,也可以在熔化槽1和喷雾槽4各自的内部设置压力计,将各压力计的值输入计算机等控制装置,以满足Pm+Ph<Ps的方式从该控制装置向气体排出管30和气体供给管31的各阀输出控制信号(开度指令),自动地调整熔化槽1和喷雾槽4的压力Pm、Ps。另外,也可以制作连接熔化槽与喷雾槽的旁通路,在它们之间具备压缩机,在使气体循环的同时对压力差进行控制。
若以满足Pm+Ph<Ps的方式调整压力Pm、Ps,则即使没有以往那样的阻挡件,也能够将熔液7保持于坩埚100内。此时,喷雾槽4内的非活性气体42经由熔液喷嘴11向坩埚100内逆流,在坩埚100内的熔液7中产生气泡9(参照图2)。这样,从喷雾槽4流入熔化槽1的气体可能使熔化槽1的压力Pm上升,但通过从与熔化槽1连接的气体排出管30向熔化槽1外适当排出气体,能够使熔化槽1的压力Pm稳定(即,将压力Pm维持在接近规定值的状态)。
熔化原材料的熔化结束后,在开始从熔液喷嘴11出液的同时,从气体喷射喷嘴71喷射气体来制造金属粉末(也称为出液操作)。在开始出液的情况下(开始喷雾槽4内的熔融金属的喷雾的情况下),使喷雾槽4的压力Ps低于熔化槽1的压力Pm与作用于熔液喷嘴11的上端的压力Ph的合计值。即,设为Pm+Ph>Ps,使压力的大小关系与原材料熔化时反转。若像这样控制压力,则能够使坩埚100内的熔液7经由熔液喷嘴11向喷雾槽4内流下。并且,在出液过程中,以满足Pm+Ph>Ps的方式调整压力Pm、Ps。
需要说明的是,在熔液喷嘴11产生了堵塞的情况下,在出液时,有时通过使熔化槽1的压力Pm比无堵塞的情况高而能够消除该堵塞。在成功消除了堵塞的情况下,喷雾槽4的压力Ps有可能急剧上升,因此优选在喷雾槽4连接有气体排出管,经由该气体排出管将气体排出到喷雾槽4外,由此降低喷雾槽4的压力Ps。即,如果在喷雾槽4连接有气体排出管,则能够防止在熔液喷嘴11发生堵塞时喷雾槽4的压力Ps急剧上升,能够使喷雾槽4的压力Ps稳定化。
(效果)
如上所述,在本实施方式中,将气体雾化装置控制为,在坩埚100内将熔化原材料熔化时,使喷雾槽4的压力Ps比作用于熔液喷嘴11的上端的压力Ph与熔化槽1的压力Pm的合计值高,在使坩埚100内的熔液7经由熔液喷嘴11向喷雾槽4流下时,使喷雾槽的压力Ps比作用于熔液喷嘴11的上端的压力Ph与熔化槽1的压力Pm的合计值低。若像这样控制气体雾化装置,则能够利用在原材料熔化中产生的熔化槽1与喷雾槽4的压力差将熔液7保持在坩埚100内,因此能够省略在原材料熔化中以往利用的阻挡件。由此,能够缓和投入到坩埚100中的熔化原材料的形状的限制,另外,能够简化气体雾化装置、消除阻挡件损伤时更换的麻烦。
另外,上述的气体雾化装置具备设置于熔液喷嘴11中的流路的上游部(优选该流路的上端)的节流孔部18。若在原材料熔化时将喷雾槽4的气体经由熔液喷嘴11导入到坩埚100内,则熔液因该气体而凝固,有时会使节流孔部18发生堵塞。但是,若如本实施方式那样在熔液喷嘴11的上游部设置节流孔部18,则由于在坩埚100内保持为高温的熔液7与节流孔部18的距离近,因此容易利用熔液7的热使堵塞再次熔化,能够抑制出液时的堵塞的产生。另外,发明人等发现,若在原材料熔化中(熔液7的保持中)在坩埚100内产生的气泡9变小,则熔液喷嘴11容易发生堵塞,但发现若在上述的位置设置节流孔部18,则能够抑制原材料熔化中的气泡9的缩小化,能够抑制堵塞的产生。
需要说明的是,在上述说明中,对在坩埚100仅安装有一根熔液喷嘴11的情况进行了说明,但本实施方式也能够适用于在坩埚100安装有多个熔液喷嘴11且在该多个熔液喷嘴11各自的周围设置有气体喷射喷嘴71的气体雾化装置。在像这样存在多个熔液喷嘴11的情况下,可以省略至少一个阻挡件,也可以省略所有的阻挡件。由于能够得到与能够省略的阻挡件的数量相应的协同效果,因此伴随阻挡件的省略的上述各效果变得显著。
<熔液喷嘴(节流孔部)的变形例>
图3是示出熔液喷嘴(节流孔部)的变形例之一的图。图3的熔液喷嘴11A具备节流孔部18A,该节流孔部18A具有朝向熔液喷嘴11A的下端(开口端17)而内径扩大的倒锥形的流路。若设置这样的节流孔部18A,则即使在原材料熔化中(熔液7的保持中)在比熔液喷嘴11(节流孔部18A)的上端靠下方的位置发生堵塞,由于流路朝向下方扩大,因此也容易将熔液7引导至该堵塞的位置,在出液时容易消除堵塞。
图4是示出熔液喷嘴(节流孔部)的变形例之一的图。图4的熔液喷嘴11B的上端19位于比坩埚100的底面101靠上方的位置。若像这样构成熔液喷嘴11B,则与图2所示的情况相比,能够使节流孔部18更接近在坩埚100内保持为高温的熔液7,因此能够进一步抑制出液时的堵塞的产生。另外,由于在原材料熔化中(熔液7的保持中)节流孔部18被周围的熔液7加热,因此也具有不易发生堵塞的优点。
<实施例>
图5是在熔液保持中(原材料熔化中)的条件不同的15种情况下观察可否进行出液·粉末化、并将其结果作为实施例汇总后的图。在此,将图中的编号作为各实施例的编号进行说明(例如,图中的No.1称为第一实施例)。需要说明的是,图中未记载的条件(例如,节流孔的内径、长度等)在各实施例中通用。
作为熔液保持中的条件,有喷雾槽与熔化槽的压力差[kPa]、作用于熔液喷嘴的上端的压力[kPa]、熔液喷嘴的根数、节流孔位置。其中,“喷雾槽与熔化槽的压力差[kPa]”表示喷雾槽4的压力Ps与熔化槽1的压力Pm的测定值的差(Ps-Pm)。“作用于熔液喷嘴的上端的压力[kPa]”是图2的压力Ph。“熔液喷嘴的根数”表示安装于一个坩埚100的熔液喷嘴11的根数。“节流孔的位置”中的“上游部”表示在距离熔液喷嘴11的上端10mm以内的位置设置有节流孔部18的情况,“其他”表示在比距离熔液喷嘴11的上端10mm的位置靠下侧的位置设置有节流孔部18的情况。“节流孔部的堵塞”根据熔液保持中的气泡9的产生状况进行判定,在产生了气泡的情况下判定为无堵塞,在气泡9的产生停止的情况下判定为有堵塞。需要说明的是,即使判定为在熔液保持中发生了堵塞,如果能够出液,则判断为无使用上的影响。“可否进行出液·粉末化”根据出液操作后(即,设为Pm+Ph>Ps后)是否迅速开始出液来判断可否进行。
将各实施例的结果汇总如下。
在第1-9实施例中,在熔液保持中也发生了节流孔堵塞的情况,但在进行了出液操作后,均观察到迅速的出液。在第10-11实施例中,在出液操作后,延迟1分钟以上才观察到出液,判断为不实用,将出液·粉末化判定为“否”。需要说明的是,在第10实施例中,在熔液保持中发生了熔液通过节流孔向熔化槽滴下几滴这样的液泄漏(意外的出液)。在第12-15实施例中,均未观察到出液。
在将节流孔部在上游部以外设置的第11、13-15实施例中,出液·粉末化为“否”。
在将节流孔部设置于上游部的第1-10、12实施例中的、压力差与作用于熔液喷嘴的上端的压力的差(Ps-Pm-Ph)为1[kPa]和0[kPa]的第10、12实施例中,出液·粉末化为“否”。另一方面,在压力差与作用于熔液喷嘴的上端的压力的差为3.5[kPa]以上的第1-9实施例中,出液·粉末化为“可”。由此可知,压力差与作用于熔液喷嘴的上端的压力的差优选至少大于1[kPa](即,喷雾槽4的压力比熔化槽1的压力与作用于熔液喷嘴11的上端的压力的合计值至少高1kPa(即,Ps>Pm+Ph+1[kPa])),更优选为3.5[kPa]以上(即,Ps>Pm+Ph+3.5[kPa])。另外,虽然未在图5中示出,但在压力差与作用于熔液喷嘴的上端的压力的差(Ps-Pm-Ph)大于20[kPa]时,熔液飞溅或熔液的流动变得不稳定,热电偶的保护管破裂。由此可知,喷雾槽4的压力Ps优选控制为相对于作用于熔液喷嘴11的上端的压力与熔化槽1的压力的合计值低于20[kPa](即,20[kPa]+Pm-+-Ph>Ps),进一步优选控制为相对于该合计值低于15[kPa](即,15[kPa]+Pm+Ph>Ps)。
<其他>
需要说明的是,本发明并不限定于上述的实施方式,包含不脱离其主旨的范围内的各种变形例。例如,本发明并不限定于具备上述的实施方式中说明的全部结构,也包括删除了其结构的一部分的结构。另外,能够将某实施方式的结构的一部分追加或置换为其他实施方式的结构。
Claims (15)
1.一种金属粉末制造装置的控制方法,所述金属粉末制造装置具备:
坩埚,其收纳于熔化槽,能够接受熔化前的熔化原材料;
熔液喷嘴,其安装于在所述坩埚的底面设置的开口部,下端位于喷雾槽内;
多个气体喷射喷嘴,其在所述喷雾槽内设置于所述熔液喷嘴的周围,对从所述熔液喷嘴流下的熔融金属喷出气体流体;以及
节流孔部,其设置于所述熔液喷嘴中的流路的上游部,
所述节流孔部的内径为0.8mm以上且3mm以下,
其特征在于,
在所述坩埚内将熔化原材料熔化时,使所述喷雾槽的压力比作用于所述熔液喷嘴的上端的压力与所述熔化槽的压力的合计值高,
在使所述坩埚内的熔液经由所述熔液喷嘴向所述喷雾槽流下时,使所述喷雾槽的压力比所述合计值低。
2.根据权利要求1所述的金属粉末制造装置的控制方法,其特征在于,
所述节流孔部的内径为1mm以上且2mm以下。
3.根据权利要求1所述的金属粉末制造装置的控制方法,其特征在于,
在所述坩埚内将熔化原材料熔化时,所述喷雾槽的压力相对于作用于所述熔液喷嘴的上端的压力与所述熔化槽的压力的合计值至少高于1kPa且低于20kPa。
4.根据权利要求1所述的金属粉末制造装置的控制方法,其特征在于,
基于所述熔化原材料的密度和量来运算作为作用于所述熔液喷嘴的上端的压力的至少一个的顶部压力。
5.根据权利要求1所述的金属粉末制造装置的控制方法,其特征在于,
所述喷雾槽的压力的调整通过向所述喷雾槽供给气体来进行,
所述熔化槽的压力的调整通过从所述熔化槽排出气体来进行。
6.根据权利要求3所述的金属粉末制造装置的控制方法,其特征在于,
所述喷雾槽的压力的调整通过向所述喷雾槽供给气体和从所述喷雾槽排出气体来进行。
7.根据权利要求1所述的金属粉末制造装置的控制方法,其特征在于,
所述熔液喷嘴是在所述坩埚安装有多个的多个熔液喷嘴,
所述多个气体喷射喷嘴设置于所述多个熔液喷嘴各自的周围。
8.一种金属粉末制造装置,其特征在于,
所述金属粉末制造装置具备:
坩埚,其收纳于熔化槽,能够接受熔化前的熔化原材料;
熔液喷嘴,其安装于在所述坩埚的底面设置的开口部,下端位于喷雾槽内;
多个气体喷射喷嘴,其在所述喷雾槽内设置于所述熔液喷嘴的周围,对从所述熔液喷嘴流下的熔融金属喷出气体流体;以及
节流孔部,其设置于所述熔液喷嘴中的流路的上游部,
所述节流孔部的内径为0.8mm以上且3mm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,
所述节流孔部设置于所述熔液喷嘴中的流路的上端。
10.根据权利要求8所述的金属粉末制造装置,其特征在于,
所述节流孔部具有朝向所述熔液喷嘴的下端而内径扩大的倒锥形的流路。
11.根据权利要求8所述的金属粉末制造装置,其特征在于,
所述熔液喷嘴的上端位于比所述坩埚的底面靠上方的位置。
12.根据权利要求8所述的金属粉末制造装置,其特征在于,
所述节流孔部的内径为1mm以上且2mm以下。
13.根据权利要求8所述的金属粉末制造装置,其特征在于,
所述节流孔部的长度为10mm以下。
14.根据权利要求8所述的金属粉末制造装置,其特征在于,
所述节流孔部的长度为1mm以上且5mm以下。
15.根据权利要求8所述的金属粉末制造装置,其特征在于,
所述熔液喷嘴是在所述坩埚安装有多个的多个熔液喷嘴,
所述多个气体喷射喷嘴设置于所述多个熔液喷嘴各自的周围。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022-013192 | 2022-01-31 | ||
JP2022-199593 | 2022-12-14 | ||
JP2022199593A JP2023111851A (ja) | 2022-01-31 | 2022-12-14 | 金属粉末製造装置及びその制御方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN116511510A true CN116511510A (zh) | 2023-08-01 |
Family
ID=87389231
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202310086507.2A Withdrawn CN116511510A (zh) | 2022-01-31 | 2023-01-18 | 金属粉末制造装置及其控制方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN116511510A (zh) |
-
2023
- 2023-01-18 CN CN202310086507.2A patent/CN116511510A/zh not_active Withdrawn
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5098229A (en) | Source material delivery system | |
EP3689512B1 (en) | Metal powder producing apparatus | |
KR102262760B1 (ko) | 금속 분말 제조 장치, 그리고 그 가스 분사기 및 도가니 | |
RU2765190C1 (ru) | Устройство и способ получения сверхмелкого низкоплавкого сферического металлического порошка с применением капельного распыления | |
JP2010090421A (ja) | 金属粉末製造装置 | |
JP4181234B2 (ja) | 非晶質金属粉末の製造方法および装置 | |
CN114160799B (zh) | 金属粉末制造装置及其气体喷射器 | |
CA3061799C (en) | Metal powder production apparatus | |
CN116511510A (zh) | 金属粉末制造装置及其控制方法 | |
JP2017145494A (ja) | 金属粉末製造装置 | |
KR100370863B1 (ko) | 금속용탕으로부터의 금속분말 제조방법과 그 장치 | |
JP5422958B2 (ja) | 金属粉末製造装置 | |
US20230278100A1 (en) | Metal powder manufacturing apparatus and control method thereof | |
CN112533711B (zh) | 金属粉末制造装置及其坩埚容器和熔液喷嘴 | |
JP2023111851A (ja) | 金属粉末製造装置及びその制御方法 | |
CN114850481B (zh) | 金属粉末制造装置 | |
CN112605391B (zh) | 一种气液通道分离式均匀金属微滴稳定喷射装置 | |
KR100386896B1 (ko) | 금속용탕으로부터의 금속분말 제조장치 | |
KR20240028878A (ko) | 인젝션 가스 충돌식 마이크로 금속파우더 제작장치 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20230801 |
|
WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |