JP2002095948A - アトライター装置 - Google Patents

アトライター装置

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JP2002095948A
JP2002095948A JP2000293304A JP2000293304A JP2002095948A JP 2002095948 A JP2002095948 A JP 2002095948A JP 2000293304 A JP2000293304 A JP 2000293304A JP 2000293304 A JP2000293304 A JP 2000293304A JP 2002095948 A JP2002095948 A JP 2002095948A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 攪拌軸を強制的に冷却することで、軸受け部
のシール部材が破損することがないアトライター装置を
提供する。 【解決手段】 攪拌軸20の密閉容器1から上方に突出
した上半部には冷却フィン26が軸方向に沿って形成さ
れ、この冷却フィン26を囲むように冷却機構30を配
置している。この冷却機構30は筒状をなすとともに内
部を中空とし、図示しない冷気供給源から中空部内に極
めて低温の冷気を供給するとともに、内周面に形成した
噴出口33から攪拌軸20(冷却フィン26)に向かっ
て冷気を吹き付け攪拌軸20の昇温を抑制し、攪拌軸2
0の変形およびシール部材14の熱による破損・劣化を
防止している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は金属間化合物粉末、
合金粉末或いはセラミック粉末などの製造に用いるアト
ライター装置に関する。
【0002】
【従来の技術】金属間化合物は従来の合金では得られな
い高温特性、形状記憶特性、磁気特性などを有するた
め、各種機能性材料として注目されている。金属間化合
物粉末を製造する方法として、所定成分割合のインゴッ
トを鋳造し、このインゴットを粉砕して粉末化する方法
と、素粉末を所定量配合し、これを冷間静水圧プレスで
固化し、次いでこれを溶融して更にガスアトマイズして
金属間化合物粉末とする方法が知られている。
【0003】インゴットを粉砕して粉末化する方法にあ
っては、酸素の吸着により常温での延性が低下し、また
粉末の粒子が粗く形状が不規則なため焼結体密度が低
い。また、ガスアトマイズ法では酸素吸着による延性低
下と組織の不均一性が問題となる。
【0004】上記の不具合を解消する方法として、セラ
ミック製のミルに材料粉末と鋼球を入れ、ミルを回転せ
しめて混合・摩擦・拡散・粉砕を繰り返し、合金化する
メカニカルアロイング法が知られている。しかしなが
ら、このメカニカルアロイング法による金属間化合物粉
末の製造は長時間(実験室などでは数週間)かかってし
まう。そこで、このメカニカルアロイング法を改良して
短時間(50〜100時間程度)で均一な金属間化合物
粉末を製造する装置として特開平5−148513号公
報などに開示されるアトライター装置が知られている。
このアトライター装置は、鋼球を収納した密閉容器内に
攪拌翼を取付けた軸を挿入し、この軸を回転せしめるこ
とで密閉容器内に入れた材料を鋼球との衝突・摩滅など
により合金化する構造になっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】アトライター装置は、
原料粉末を合金化するまでに通常50〜100時間かか
る。この間に鋼球の衝突や原料粉末の反応熱により、容
器、攪拌軸、攪拌翼などの温度が著しく上昇する。特に
ウォータジャケットなどを形成しにくい攪拌軸や攪拌翼
はこの温度上昇により座屈したり変形することがある。
また、攪拌軸が摺接しているシールも熱により劣化ある
いは破損し、クリアランスが生じて大気(酸素)が容器
内に入り込み、合金化を阻害したり、発生したクリアラ
ンスの部分から材料粉末が容器外に漏れることがある。
【0006】特に、金属間化合物粉末などを製造する場
合に、溶媒を用いると炭化物や窒化物を生成し、焼成後
の機械的特性を劣化させてしまうため、真空雰囲気或い
は不活性ガス雰囲気で混合を行う必要があり、このため
冷却に対しては不利な条件となる。
【0007】また、特開平5−148513号公報に開
示されるアトライター装置にあっては、化合物の生成完
了時を知るために、攪拌翼に温度センサを取付け、紛体
の表面温度が急激に変化する時点を検知するようにして
いる。しかしながら、攪拌翼は高速で回転するとともに
鋼球と衝突を繰り返すため、この攪拌翼に温度センサを
設けてもセンサ及びコードが破損する可能性が高い。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明に係るアトライター装置は、密閉容器内において
原料粉体を攪拌する攪拌翼を取付けた攪拌軸を、冷却機
構により強制的に冷却せしめるようにした。
【0009】攪拌軸の冷却を効果的に行うには、前記攪
拌軸の密閉容器外に出た部分に冷却フィンを設け、この
冷却フィンの外側に冷却フィンに冷却媒体を吹付ける冷
却機構を配置することが好ましい。冷却媒体としては冷
気あるいは冷却水などが挙げられる。また、前記攪拌軸
を中空状にすることで更に効果的に冷却できる。
【0010】また、前記密閉容器の蓋体にシール部材を
設けた場合には、シール部材を冷却するウォータジャケ
ットを蓋体に形成することが好ましい。更に、温度セン
サを設ける場所としては、密閉容器の底部が最も好まし
い。密閉容器の底部はウォータジャケットを形成してい
ないので密閉容器内の実際の温度を測定するのに好まし
く、且つ鋼球の衝突も少なく、センサ自体が動かずコー
ドの破断などのおそれがない。
【0011】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。図1は本発明に係るアトマイ
ザー装置の全体図、図2は図1のA−A線断面図であ
り、アトライター装置は密閉容器1と攪拌軸20を備え
ている。
【0012】密閉容器1は容器本体2と蓋体3からな
り、密閉容器1内には材料を摩滅せしめるための鋼球4
が収納され、容器本体2の側壁内にはウォータジャケッ
ト5が形成され、このウォータジャケット5内に冷却水
の供給管6及び排出管7を介して冷却水を循環すること
で、鋼球4の衝突により発生したエネルギーによって密
閉容器1内の温度が極端に上昇しない構造にしている。
【0013】また、密閉容器1の底部には開口8が形成
され、この開口8には前記鋼球4の透過を阻止し製造し
た金属間化合物粉体などを通過させるフィルタ9が設け
られ、更に開口8の下方にはフィルタ9を通過してきた
金属間化合物粉体などを受け取る回収ポット10が取り
付けられ、この回収ポット10にはポット内の空気を窒
素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガスに置換する吸排
気管11が接続されている。
【0014】また、密閉容器1の底部で開口8の側方に
は、温度センサ12を埋設し、この温度センサ12につ
ながる信号線13を回収ポット10に沿って引き出して
いる。このように本実施例では、破損されにくい個所に
温度センサ12を設け、密閉容器1内の温度が異常高温
になった場合にはそれを検知して直ちに運転を停止し、
ウォータジャケットに最大流量の冷却水を流すようにし
ている。
【0015】一方、前記蓋体3には攪拌軸20が摺接す
るシール部材14が設けられ、更に蓋体3内部にウォー
タジャケット15を形成し、このウォータジャケット1
5内に冷却水の供給管16及び排出管17を介して冷却
水を循環することで、密閉容器1内のみならずシール部
材14も冷却される。
【0016】また、蓋体3には密閉容器1内を減圧する
排気管18及び密閉容器1内に窒素ガスやアルゴンガス
などの不活性ガスを供給する供給管19が接続され、密
閉容器1内を不活性ガスに置換する構造になっている。
【0017】前記攪拌軸20は下端を閉じた中空状をな
すとともに、その上端部がモータ21の回転軸22に交
換可能に取り付けられ、モータ21はフレーム23に固
定されている。
【0018】攪拌軸20は下半部が密閉容器1内に挿入
され、下端部には密閉容器1内で鋼球4を循環せしめる
ための掻きあげアーム24が設けられ、この掻きあげア
ーム24よりも上方には攪拌翼25が設けられている。
【0019】また、攪拌軸20の密閉容器1から上方に
突出した上半部には冷却フィン26が軸方向に沿って形
成されている。冷却フィン26は軸方向に限らず周方向
に沿って形成してもよい。
【0020】そして、冷却フィン26を囲むように冷却
機構30を配置している。この冷却機構30は前記フレ
ーム23にアーム31を介して上下位置調製可能に取り
付けられ、更に冷却機構30を貫通して温度センサ32
が設けられている。
【0021】冷却機構30は図2に示すように筒状をな
すとともに内部を中空とし、図示しない冷気供給源から
中空部内に極めて低温の冷気を供給するとともに、内周
面に形成した噴出口33から攪拌軸20(冷却フィン2
6)に向かって冷気を吹き付け攪拌軸20の昇温を抑制
し、攪拌軸20の変形およびシール部材14の熱による
劣化・破損を防止している。
【0022】ここで、冷気の代わりに冷却水を吹き付け
ることも考えられるが、水が落下して材料に付着するこ
とも考えられるので、冷気の方が望ましい。また、実施
例では冷却フィン26を設け、且つ攪拌軸20を中空に
して冷却効果を高めているが、本発明はこれらに限定さ
れるものではない。
【0023】例えば、図3に示すように、モータ21を
中空状とし、このモータ21を貫通するように冷却エア
の供給管40を前記攪拌軸20内に挿入し、供給管40
に形成した冷気噴出口41から攪拌軸20内面に向けて
冷気を当てて強制的に冷却する構成も可能である。
【0024】以上において、例えば原料としてTiAl金
属化合物粉末を製造する場合について説明すると、Ti
粉末とAl粉末とが原子量比で51:49になるように
混合した原料粉末を用意し、この原料粉末を蓋体3をあ
けて密閉容器1内に投入する。またこれと同時に原料粉
末との重量比が25〜75倍(例えば50倍)となるよ
うに鋼球4を密閉容器1内に投入する。
【0025】この後、密閉容器1内をアルゴンガスで置
換し、攪拌軸20を回転せしめ、鋼球4同士或いは鋼球
4と容器内面との衝突により材料粉末に、破砕・圧縮・
拡散・摩滅などを行い、TiAl金属間化合物を得る。
【0026】
【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
アトライター装置の攪拌軸を強制的に冷却する構造にし
たので、密閉容器内の鋼球の衝突により、容器内の温度
が高くなっても、攪拌軸の温度をある程度低く保つこと
ができる。
【0027】そして、攪拌軸の温度が低く保てればシー
ル部材が攪拌軸の温度に起因して破損することもなく、
したがって、密閉容器内の機密性を維持することができ
る。密閉容器内の機密性が維持できれば、大気(酸素)
が容器内に侵入することなく材料表面に酸化被膜を形成
することもなく、高品質の金属間化合物粉末、合金粉末
あるいはセラミック粉末を安定した条件で得ることがで
きる。
【0028】また、攪拌軸の昇温抑制することができる
ので、長時間の運転が可能となり、従来では生産するこ
とができなかった難成形性金属間化合物の粉末も製造す
ることが可能となる。
【0029】また、密閉容器の蓋体にもウォータジャケ
ットを設けることで、シール部材を直接冷却することが
できるので、更に金属間化合物粉末などの生産効率が向
上する。
【0030】更に、材料粉末の温度を測定する温度セン
サを密閉容器の底部に設けることで、異常昇温の際に直
ちに運転を停止することができるとともに、センサ自身
を攪拌翼に埋設する場合に比べ、破損する可能性が極め
て低い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るアトマイザー装置の全体図
【図2】図1のA−A線断面図
【図3】別実施例を示す図1と同様の図
【符号の説明】
1…密閉容器、2…容器本体、3…蓋体、4…鋼球、5
…ウォータジャケット、6…冷却水の供給管、7…冷却
水の排出管、8…開口、9…フィルタ、10…回収ポッ
ト、11…吸排気管、12…温度センサ、13…信号
線、14…シール部材、15…ウォータジャケット、1
6…冷却水の供給管、17…冷却水の排出管、18…排
気管、19…不活性ガス供給管、20…攪拌軸、21…
モータ、22…モータの回転軸、23…フレーム、24
…掻きあげアーム、25…攪拌翼、26…冷却フィン、
30…冷却機構、31…アーム、32…温度センサ、3
3…冷気の噴出口、40…冷却エアの供給管、41…冷
気の噴出口。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C22C 1/00 C22C 1/00 Q

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 密閉容器内にシール部材を介して攪拌軸
    を回転自在に挿入し、この攪拌軸の密閉容器内に臨む部
    分に攪拌翼を設けたアトライター装置において、前記攪
    拌軸を冷却機構を介して強制的に冷却せしめることを特
    徴とするアトライター装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のアトライター装置にお
    いて、前記攪拌軸の密閉容器外に出た部分に冷却フィン
    が設けられ、この冷却フィンの外側に冷却フィンに冷却
    媒体を吹付ける冷却機構を配置していることを特徴とす
    るアトライター装置。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載のアトライター装置にお
    いて、前記攪拌軸は中空状をなすことを特徴とするアト
    ライター装置。
  4. 【請求項4】 請求項1乃至請求項3に記載のアトライ
    ター装置において、前記シール部材は密閉容器の蓋体に
    設けられ、このシール部材を冷却するウォータジャケッ
    トが蓋体に形成されていることを特徴とするアトライタ
    ー装置。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至請求項4に記載のアトライ
    ター装置において、前記密閉容器の底部に温度センサを
    設けたことを特徴とするアトライター装置。
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