JP2002525433A - 超硬合金粉末をおよび類似材料を乾燥する方法及び装置 - Google Patents

超硬合金粉末をおよび類似材料を乾燥する方法及び装置

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JP2002525433A JP2000572039A JP2000572039A JP2002525433A JP 2002525433 A JP2002525433 A JP 2002525433A JP 2000572039 A JP2000572039 A JP 2000572039A JP 2000572039 A JP2000572039 A JP 2000572039A JP 2002525433 A JP2002525433 A JP 2002525433A
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、スラリーを出発材料とし、該スラリーを、少なくとも１つの、ほぼ水平の方向に向けられた回転式滴成形ディスク（１２）を包含する滴成形装置に導入し、そこから滴を遠心力によって飛ばして凝固させることによって、耐摩耗性にすぐれた超硬合金、サーメット、セラミックスおよび類似材料の粉末を製造する新しい方法および装置に関するものである。本発明によれば、スラリーを、滴成形機の排出口（２１）から噴流の形で、斜め下向き及び内向きに向けられた第１の表面（２２）に衝突するように噴射し、そこで、液体噴流が遠心力によって該第1の表面ともうひとつ別の連結された水平面（２３）の全体にわたって強制的に上向きにされるようにディスク回転速度を選択し、その後、該スラリーを分割された噴流として、斜め下向き及び外向きに向けられた第２の表面（２５）に向けて、該スラリーが滴成形ディスク（１２）の速度まで加速されるように噴射し、次に、斜め外向きに第３の表面（２６）の上に通して、それから、滴が分離し、落下して粉末を形成するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、超硬合金の粉末混合物等を乾燥させる方法に関するものである。超
硬合金は、硬質成分を形成する粉末と結合剤相を含有する粉末混合物アルコール
水溶液の中で行う湿式粉砕、粉砕された混合物を流動性にすぐれた粉末を乾燥さ
せるスプレー乾燥、乾燥させられた粉末を望みの形の物体に成形する加圧成形、
および最終の焼結からなる粉末冶金法によって作られる。
【０００２】 集中的粉砕作業は、相異なる大きさの粉砕機において超硬合金粉砕体を使って
行われる。粉砕は、粉砕された混合物において結合剤相の均一分布を得るために
必要とみなされる。粉砕時間は、数時間から数日間まで変わり得る。粉砕作業は
、スプレー乾燥に適したスラリーを作り出す。スプレー乾燥の成否は、スラリー
の性質に大きく左右される。本発明による長時間の集中的粉砕の技術は、通常、
沈降速度の低い極微粒状の粉末をもたらす。スプレー乾燥の結果として、主に平
均粒度約０．１ｍｍの球状凝集物からなる加圧成形可能な状態の調合粉末が得ら
れる。
【０００３】 乾燥させられた粉末は、粒度変化が制限された、輪郭のはっきりした球状凝集
物を含有するのが望ましい。より均一な粉末密度が得られるような仕方で、より
すぐれた流動性が得られ、また、後続の加圧成形作業において充填むらが減じら
れる。分布は、アルコール対水の比およびスラリー中の液体対粉末の比、加圧成
形剤等を最適化することによって変えることができる。もうひとつの方法は、ス
プレー乾燥機のノズルの形を変えることである。そのようなノズルの一つの変形
が米国特許第４，９７８，０６９号に述べられている。同特許は、溶湯からの均
一な滴の生成に関するものであるが、超硬合金粉末の乾燥にも適用することがで
きる。しかしながら、この技術では、凝集物の粒度の変化が望み通りに制限され
ないことが判明した。代わりに、より単純な形のノズルを使用し、粉末を乾燥処
理後に粒度別にふるい分けることによって、凝集物の粗粒分と微粒分をそれぞれ
除去し、それで望みの粒度分布を得る方が良いことが判明した。ふるい分け後の
分布は、ふるいの目詰まりの危険があり、これが結果に影響するかもしれないの
で、制御されなければならない。ふるい分けはまた、粉末の性質を損なうような
影響を粉末が受けることを意味する。しかしながら、凝集物の粒度分布は通常、
経済的理由から最終分布を望ましい狭さにすることができないほど広い。凝集物
の粒度分布を説明する１つの方途が、ｄ９７／ｄ０３という表現を用いることで
ある。ここで、ｄ９７は凝集物の９７％が検出された最大粒度であり、ｄ０３は
凝集物の３％が検出された最大粒度である。値ｄ９７／ｄ０３＝４は受け入れ可
能であることが判明した。しかしながら、できれば、後続のふるい分け作業なし
に十分に低い値を得られるようにするのが望ましい。
【０００４】 本発明の目的は、後続のふるい分け作業なしに粒度分布の制限されたｄ９７／
ｄ０３＜４の超硬合金粉末を生産することである。 驚いたことに、上記米国特許による装置を以下に詳述する仕方で改良すると、
粒度分布を望み通りに制限した超硬合金粉末が得られることが判明した。 本発明によるディスクを使った滴成形のための装置において、液体の噴流を第
１の漏斗形部分に向けて噴射する。詳記すれば、第１の工程において液体を加速
し、その後、噴流が多少広げられるようにする。すると、噴流は、第２の漏斗形
部分全体に向けて噴射される。第２の工程において、液体を滴成形ディスクの速
度まで加速する。つまり、液体の加速を２つの工程に分割するのである。第２の
加速工程の間、加速は増大させられる。それは、噴流の広がりの結果、接触表面
積が増すことになるからである。
【０００５】 滴成形ディスクの周囲において、ディスク表面と液体の間の接触が破られる危
険は、液体に作用する遠心力がディスク表面に向けられる一成分とディスク表面
と反対の方向に向けられる一成分とに分散させられるようにディスクの最外の部
分に回転平面に相対して角度が付けられているという事実のおかげで最小限に抑
えられる。このようにして、ちょうど滴成形手段に至るまでディスク表面と液体
層の間の接触は確保される。
【０００６】 詳細に示すと、本発明による滴成形手段は、内部にチューブ形シャフト２を取
り付けた軸受ケーシング１からなり、シャフト２の内部にシャフト３が取り付け
られている。ベルトプーリ４およびスリンガロータ５がシャフト２に取り付けら
れており、ベルトプーリおよび下ディスク７がシャフト３に取り付けられている
。上ディスクをロッド１３によって連結した分配ディスク８が、シャフト２に取
り付けられている。軸受ケーシング１は、滴成形装置を例えば乾燥室の中に取り
付けるためのフランジ１４および液体給送用チューブ１５を有する。ベルトプー
リ６、シャフト３、下ディスク７、スリンガロータ５、上ディスク１０および分
配ディスク８は、相互に剛連結された１つの回転式装置を構成する。スリンガロ
ータ５は、溝１７を付けた受取ディスク１６を有し、その底に、均一に分布した
適切な大きさの穴１８が形成されており、これに対して、軸方向に延びるチャン
ネル１９が配置されており、その下端がディスク２０に連結されている。チャン
ネル１９は、滴成形ディスクの漏斗形部分２２に配置された排出口２１を有する
。漏斗形部分は、第２の漏斗形部分２５の方に向けられた鋭角エッジ２４を有す
るほぼ平坦な部分２３に移行し、第２の漏斗形部分２５の方は、その下部が、角
度２７で滴成形ディスクの回転平面に向けられた表面２６に移行する。表面２６
は、鋭角のエッジ２８に向かって半径方向に延びており、その上に（図示なし）
、均一に分布した均一な突起の形の滴成形手段が配置されている。
【０００７】 本発明による装置は、下記の寸法を有するのが適当である。 分配ディスク８の半径：１２．５〜２０cm 下ディスク７の半径：１０〜１５cm 滴成形ディスク５の数：１０〜２５ 漏斗形部分２２の角度：水平面に対して４５〜５５゜、望ましくは約５０゜ 漏斗形部分２５の角度：水平面に対して６５〜７５゜、望ましくは約７０゜ 漏斗形部分２６の角度：水平面に対して１０゜未満、望ましくは約５゜ この通りの寸法であれば、得られる超硬合金粉末乾燥能力は毎時１００〜５００
kgとなる。
【０００８】 滴成形装置を使って２つのベルトプーリ4、6を成形し、それでシャフト２、３
も成形しようとする時、それに連結された滴成形手段は回転させられる。液体は
チューブ１５を通して供給され、分配ディスク８の上に流れ落ち、そこから溝１
７に向けて噴射される。シャフト３は一般に、シャフト２よりかなり高い速度で
回転し、その結果、液体は、分配ディスク８から溝１７の中に噴射され、分配デ
ィスクの回転方向において溝１７の中を流れることになる。液体の流れる方向で
見て穴１８の遠い方のエッジとその次の穴１８のそれによって制限された部分に
おいて溝１７と衝突する液体は、遠い方の穴１８を経由して流れ出て、さらに遠
くのチャンネル１９に通される。分配の精度は、穴１８の各々が連続的に周囲の
位置をすべて占領する中でさらに高められる。液体は、排出口２１から滴成形デ
ィスク１２の漏斗形部分２２に向けて噴流の形で噴射される。液体は、滴成形デ
ィスクの運動の方向において加速され、これと連動して漏斗形部分２２および平
坦部分２３の上方を外向き及び上向きに移動し、分割された噴流として他方の漏
斗形部分２５に向けて噴射され、そこで、滴成形ディスク１２の速度まで加速さ
れ、表面２６を経て滴成形手段に通され、そこから滴下されていく。
【０００９】 実施例１ ６％のＣｏ及び残部ＷＣを含有する超硬合金スラリーを本発明による滴生成装
置を使って乾燥させ、その上で、加圧ノズルを使ってスプレー乾燥させてから、
ふるい分けした（従来技術）相応の組成を有する材料と比較した。本発明による
生成装置は、１２個のディスクからなり、３３０ｍｍの直径を有した。乾燥能力
は毎時約４５０kg／ｈであった。
【００１０】 乾燥後、凝集物の粒度分布をふるい分析ならびにレーザー回折分析によって求
めた。驚いたことに、本発明による生成装置によって狭い粒度分布が得られ、ほ
とんどふるい分けなしにｄ９７／ｄ０３＝３．６の分布係数が得られることが判
明した。ノズルで乾燥させた粉末については、分布係数ｄ９７／ｄ０３＝４の場
合には、１５ｗｔ％の量の粉末のふるい分けによる抽出が必要とされ、分布係数
ｄ９７／ｄ０３＝３の場合には、２０ｗｔ％を超える量の粉末のふるい分けによ
る抽出が必要とされた。
【００１１】 乾燥させた粉末を顕微鏡でも調べたところ、本発明に従って乾燥させた粉末の
方が、より均一な粒度分布を示すだけでなく、凝集物としてより良い性質も示す
ことが判明した（図４および５参照）。 本発明に従って乾燥させた粉末をホール・フローＩＳＯ４４９０(Hall Flow I
SO 4490)に定めるフロー試験にかけたところ、３１〜３２ｓの測定値が得られた
。これが、従来技術に従って乾燥させた粉末の場合、３４〜３５ｓであった。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、長さ方向の断面で滴成形手段を示す。
【図２】 図２は、図１の線Ａ−Ａにおける断面を示す。
【図３】 図３は、さらに詳細に滴成形ディスクの部分を示す。
【図４】 図４は、従来公知の技術に従い乾燥した凝集物の３０×の倍率で示す。
【図５】 図５は、本発明に従い乾燥した凝集物を３０×の倍率で示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ユッターストローム，ウルフ スウェーデン国，エス−112 53 ストッ クホルム，リドネルス プラン 11 Ｆターム(参考） 4G030 BA19 GA05 4K017 AA01 CA07 DA06 EA01 ED05 ED08 ED09 4K018 BA20 BB04

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 スラリーを出発材料とし、該スラリーを、少なくとも１つの
    、ほぼ水平の方向に向けられた回転式滴成形ディスク（１２）を包含する滴成形
    装置に導入し、そこから滴を遠心力によって飛ばして凝固させ、それで、スラリ
    ーを前記滴成形装置の中で垂直軸を中心として回転する滴成形ディスクの該軸に
    関して周方向に均一に分配することによって、耐摩耗性にすぐれた超硬合金、サ
    ーメット、セラミックスおよび類似材料の粉末を作る方法において、 スラリーを、滴成形機の排出口（２１）から外へ噴流の形で、斜め下向き及び
    内向きに向けられた第１の表面（２２）に衝突するように噴射することにより、
    液体噴流が遠心力によって該第１の表面ともうひとつ別の連結された水平面（２
    ３）の全体にわたって強制的に上向きにされるようにディスク回転速度を選択し
    、その後、該スラリーを分割された噴流として、斜め下向き及び外向きに向けら
    れた第２の表面（２５）に向けて、該スラリーが滴成形ディスク（１２）の速度
    まで加速されるように噴射し、次に、斜め外向きに第３の表面（２６）の上に通
    し、該第３の表面から、滴を引き留めている粘着力を遠心力が超えた時に、滴が
    分離し、落下して粉末を形成するようにすることを特徴とする粉末を作る方法。
  2. 【請求項２】 斜め下向き及び内向きに傾斜する第１の表面（２２）と該第
    １の表面に連結された水平面（２３）を、同一のディスクの一体化した部分とし
    て配置し、他方、斜め下向き及び外向きに向けられた第２の表面（２５）を、第
    １の滴成形ディスクの頂部上の軸方向に取り付けられたディスク形の領域の表面
    として配置することを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 第１の表面（２２）を、水平面に相対して４５〜５５゜の傾
    斜角を有する表面として配置することを特徴とする請求項１または２に記載の方
    法。
  4. 【請求項４】 第２の表面（２５）を、水平面に相対して６５〜７５゜の傾
    斜角を有する表面として配置することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに１
    項に記載の方法。
  5. 【請求項５】 斜め外向きに向けられた第３の表面（２６）を、水平面に対
    して１０゜未満の傾斜角を有する表面として配置することを特徴とする請求項１
    〜４のいずれか１項に記載の方法。
  6. 【請求項６】 溶湯の滴を遠心力によって噴射し、そこで凝固するようにす
    るための、軸を中心として回転できる多数のディスク装置（１２）および該ディ
    スクの周囲に溶湯を均一に分配する手段を包含する、溶湯を滴に分解する装置に
    おいて、 ディスク装置が、軸方向において互いに上下に配置された多数のディスクから
    構成されており、該ディスクの横断面が、ほぼＵ字形状の凹部を持つ半径方向内
    部断面を包含し、一番下のディスクのほぼＬ字形状の山形領域が、部分的に液体
    噴流を半径方向に噴射できるようにするのに十分な遊びを持つ形に作られている
    ことを特徴とする溶湯を滴に分解する装置。
  7. 【請求項７】 各ディスクのＬ字形状の領域は、該Ｌ字形状の領域に斜めに
    立つ脚が、液体噴流に適合した斜め下向き及び内向きに向けられた表面（２２）
    と該面に連絡する一体化された水平移行面（２３）)を包含するように形作られ
    ていることを特徴とする請求項６に記載の装置。
  8. 【請求項８】 ほぼＵ字形状の凹部が、液体噴流に適合した斜め下向き及び
    外向きに向けられた第２の半径方向外部表面（２５）を包含することを特徴とす
    る請求項６または７に記載の装置。
  9. 【請求項９】 第１の表面（２２）の傾斜角が水平面に相対して４５〜５５
    ゜であることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに１項に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 第２の表面（２５）の傾斜角が水平面に相対して６５〜７
    ５゜であることを特徴とする請求項６〜９のいずれかに１項に記載の装置。
  11. 【請求項１１】 第３の表面（２６）が第２の表面（２５）と一体化した形
    で配置することにより、該第３の表面（２６）の傾斜角が水平面に相対して１０
    ゜未満であることを特徴とする請求項６〜１０のいずれかに１項に記載の装置。
  12. 【請求項１２】 耐摩耗性を備えた超硬合金、サーメット、セラミックスま
    たは類似材料の凝集物からなる粉末が、請求項１〜１１のいずれか１項に従って
    作られることを特徴とする粉末。
  13. 【請求項１３】 比ｄ９７／ｄ０３＜４の粒度分布を有する凝集物の形をな
    しており、ここで、 ｄ９７＝凝集物の９７％が検出された最大粒度 ｄ０３＝凝集物の３％が検出された最大粒度 であることを特徴とする請求項１２に記載の粉末。
  14. 【請求項１４】 耐摩耗性にすぐれた超硬合金、サーメット、セラミックス
    または類似材料の凝集物からなる粉末において、 凝集物が、後続のふるい分けの前に比ｄ９７／ｄ０３＜４の粒度分布を有し、
    ここで、 ｄ９７＝凝集物の９７％が検出された最大粒度 ｄ０３＝凝集物の３％が検出された最大粒度 であることを特徴とする凝集物からなる粉末。
JP2000572039A 1998-09-25 1999-09-24 超硬合金粉末をおよび類似材料を乾燥する方法及び装置 Pending JP2002525433A (ja)

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