JP2005256133A - 合金粉体原料およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 出発原料粉末を1対のロール2a間に通すことにより、この出発原料粉末に対して塑性加工を施し、加工後の粉体の素地を構成する金属または合金粒子の結晶粒径を微細化する。こうして得られた合金粉体原料は、その粉体の最大サイズが10mm以下、粉体の最小サイズが0.1mm以上であり、粉体の素地を構成する金属または合金粒子の最大結晶粒径が30μm以下である。
【選択図】 図3
Description
(A)粉体原料の形状
マグネシウム基合金粉体原料に対して、連続的な塑性加工を施して効率的にマグネシウム素地の結晶粒の微細化を促進する。このような微細化を促進するために、使用する出発原料粉末は、粒子状,粉末状,塊状,カール状,帯状,切削粉末状,切削カール状,切粉状のいずれかの形状を有することが望ましい。これらの形状を図1に示している。
本発明の方法によって得られるマグネシウム基合金粉体原料は、粉体の最大サイズが10mm以下である。ここで最大サイズとは、その粉体の最も大きい寸法を示しており、粒子状、粉末状、塊状、切粉であれば、最大粒子径に相当する。帯状であれば、幅、長さ、厚さとした場合に最も大きい長さ方向での寸法を意味する。カール状の場合には、それを円と見立てた場合の直径に相当する。
本発明の方法によって得られるマグネシウム基合金粉体において、素地を構成するマグネシウム粒子の最大結晶粒径は30μm以下である。ここで最大結晶粒径とは、結晶粒の外接円の直径である。具体的には、粉体を砥粒にて湿式研磨した後、化学腐食(エッチング)を行って結晶粒界を明瞭にした状態で、光学顕微鏡等によって観察される結晶粒において最も大きい寸法のものを意味する。
図2は、塑性加工によるマグネシウム基合金粉体原料の製造工程を順に示している。
出発原料の連続式塑性加工において、加工時の原料の温度はマグネシウム結晶粒の微細粒化と密接な関係があり、適正な温度範囲で管理する必要がある。そのため、塑性加工前に原料粉末を事前に所定の温度で加熱保持することは重要である。後述するような理由により、粉体の加熱保持温度は300℃以下であることが望ましく、より好ましくは100〜200℃である。
図3および図4は、連続式粉体塑性加工装置の一例であるローラーコンパクタ−を示し、図5〜図7は、連続式粉体塑性加工装置の他の例であるニーダー(混練加工機)を示している。まず、これらの装置構成について簡単に説明する。
塑性加工を施した粉体は、連続的にケースから排出される。複数回の塑性加工が必要な場合には、再度、粉体を加熱工程に供給し、連続式塑性加工を行なう。排出された粉体が大きい場合には、適当な寸法・形状に破砕あるいは顆粒化した後に加熱工程へ供給する。
上述の通り、本発明によるマグネシウム基合金粉体原料は、後に圧縮成形固化されるものである。そのため、適切な圧縮成形性、固化性、流動性、金型充填性が必要である。これらの特性は粉体の寸法や形状に起因するので、好ましくは、連続式塑性加工を施した後に、装置から排出された粉体に対して、破砕機、粉砕機、粗粒機などを用いて破砕処理、粗粒化処理、顆粒化処理を施して寸法(粒子径)や形状を均一化する。粉砕加工性の観点から、そのときの粉体の温度は常温であることが望ましい。最終的に得られる合金粉体原料は、その粉体の最大サイズが10mm以下で、粉体の最小サイズが0.1mm以上である。粉体の形状は、例えば、顆粒状粉体である。
本発明に従ったマグネシウム基合金粉体原料を、上述したような塑性加工ではなく、機械加工によって製造することもできる。
Claims (31)
- 粉体の最大サイズが10mm以下、粉体の最小サイズが0.1mm以上であり、粉体の素地を構成する金属または合金粒子の最大結晶粒径が30μm以下であることを特徴とする、合金粉体原料。
- 前記粉体の素地を構成する金属または合金は、マグネシウムまたはマグネシウム合金である、請求項1に記載の合金粉体原料。
- 前記粉体の最大サイズが6mm以下、粉体の最小サイズが0.5mm以上である、請求項2に記載の合金粉体原料。
- 前記粉体の素地を構成するマグネシウムまたはマグネシウム合金粒子の最大結晶粒径が15μm以下である、請求項2または3に記載の合金粉体原料。
- 当該粉体原料は、相対的に大きな結晶粒径を持つ出発原料粉末に対して、塑性加工を施して相対的に小さな結晶粒径としたものである、請求項1〜4のいずれかに記載の合金粉体原料。
- 当該粉体原料は、最大結晶粒径が30μm以下である素地を有する金属または合金素材から、切削加工、切断加工、粉砕加工のいずれかの機械加工を施すことによって採取したものである、請求項1〜4のいずれかに記載の合金粉体原料。
- 出発原料粉末に対して塑性加工を施すことによって、該出発原料粉末の素地を構成する金属又は合金粒子の結晶粒径を微細化することを特徴とする、合金粉体原料の製造方法。
- 前記塑性加工は、粉体の最大サイズが10mm以下で最小サイズが0.1mm以上、かつ粉体の素地を構成する金属または合金粒子の最大結晶粒径が30μm以下になるまで行なう、請求項7に記載の合金粉体原料の製造方法。
- 出発原料粉末の素地を構成する金属または合金粒子の最大結晶粒径を100%としたとき、前記塑性加工は、加工後の粉体の素地を構成する金属又は合金粒子の最大結晶粒径が20%以下となるまで行なう、請求項7または8に記載の合金粉体原料の製造方法。
- 前記塑性加工は、300℃以下の温度で行なう、請求項7〜9のいずれかに記載の合金粉体原料の製造方法。
- 前記出発原料粉末を不活性ガス雰囲気、非酸化性ガス雰囲気、真空雰囲気のいずれかの雰囲気下で加熱する、請求項7〜10のいずれかに記載の合金粉体原料の製造方法。
- 前記出発原料粉末は、マグネシウムまたはマグネシウム合金粉末である、請求項7〜11のいずれかに記載の合金粉体原料の製造方法。
- 前記塑性加工は、出発原料粉末を1対のロール間に通して圧縮変形させることによって行なう、請求項7〜12のいずれかに記載の合金粉体原料の製造方法。
- 前記1対のロールは、ケース内に配置されており、前記方法は、さらに、出発原料粉末を前記ケース内の1対のロール間に連続的に投入する原料投入工程と、前記1対のロール間で塑性加工された粉体を前記ケース外へ連続的に送り出す粉体排出工程とを備える、請求項13に記載の合金粉体原料の製造方法。
- 前記ケースから送り出された粉体に対して、引き続いて破砕機、粉砕機、粗粒機のうちの少なくとも一つの機械で処理して顆粒状粉体とする工程をさらに備える、請求項14に記載の合金粉体原料の製造方法。
- 前記1対のロールが複数組設けられ、前記出発原料粉末は前記複数組のロール間を通って塑性加工される、請求項13〜15のいずれかに記載の合金粉体原料の製造方法。
- 前記1対のロール間のクリアランスは、2mm以下である、請求項13〜16のいずれかに記載の合金粉体原料の製造方法。
- 前記出発原料粉末が接触する前記ロールの表面温度を300℃以下とする、請求項13〜17のいずれかに記載の合金粉体原料の製造方法。
- 前記1対のロールを含む塑性加工付与領域を不活性ガス雰囲気、非酸化性ガス雰囲気、真空雰囲気のいずれかの雰囲気にする、請求項13〜18のいずれかに記載の合金粉体原料の製造方法。
- 前記ロールは、その表面に凹部を有する、請求項13〜19のいずれかに記載の合金粉体原料の製造方法。
- 前記塑性加工は、出発原料粉末を混練することによって行なう、請求項7〜12のいずれかに記載の合金粉体原料の製造方法。
- 前記塑性加工は、1対の回転パドルを配置したケース内に出発原料粉末を投入して混練することによって行なう、請求項21に記載の合金粉体原料の製造方法。
- 出発原料粉末を前記ケース内に連続的に投入する原料投入工程と、前記ケース内で出発原料粉末を混練する混練工程と、混練後の粉体をケース外へ連続的に送り出す粉体排出工程とを備える、請求項22に記載の合金粉体原料の製造方法。
- 前記ケースから送り出された粉体に対して、引き続いて破砕機、粉砕機、粗粒機のうちの少なくとも一つの機械で処理して顆粒状粉体とする工程をさらに備える、請求項23に記載の合金粉体原料の製造方法。
- 前記1対のパドルが複数組設けられ、前記出発原料粉末は前記複数組のパドルによって混練加工される、請求項22〜24のいずれかに記載の合金粉体原料の製造方法。
- 前記1対のパドル間のクリアランスは、パドル径の2%以下、または出発原料粉末のサイズの20%以下、または2mm以下である、請求項22〜25のいずれかに記載の合金粉体原料の製造方法。
- 前記パドルと前記ケースとの間のクリアランスは、パドル径の2%以下、または出発原料粉末のサイズの20%以下、または2mm以下である、請求項22〜26のいずれかに記載の合金粉体原料の製造方法。
- 出発原料粉末が接触する前記パドルの表面温度を300℃以下とする、請求項22〜27のいずれかに記載の合金粉体原料の製造方法。
- 出発原料粉末が接触する前記ケースの内壁面の温度を300℃以下とする、請求項22〜28のいずれかに記載の合金粉体原料の製造方法。
- 前記ケース内を不活性ガス雰囲気、非酸化性ガス雰囲気、真空雰囲気のいずれかの雰囲気にする、請求項22〜29のいずれかに記載の合金粉体原料の製造方法。
- 板状、棒状、柱状、塊状のいずれかの形状を有し、素地を構成する金属または合金粒子の最大結晶粒径が30μm以下である素材を用意する工程と、
前記素材に対して切削加工、切断加工、粉砕加工等の機械加工を行なって、この素材から、最大サイズが10mm以下で、最小サイズが0.1mm以上である粉体原料を採取する工程とを備える、合金粉体原料の製造方法。
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