JP2005336525A - Composite powder for forming metal product and method for manufacturing granular material for forming, and method for producing metal product - Google Patents

Composite powder for forming metal product and method for manufacturing granular material for forming, and method for producing metal product Download PDF

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健三 伊藤
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雅弘 山本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide composite powder for forming a metal product with which relative density of a formed body can remarkably be improved, to provide a method for manufacturing a granular material for forming with which waste material etc., having comparatively large grain diameter, such as metallic waste material, can be made to fine powder with a simple treatment using a jet-mill and to provide a method for producing the metal product with which the metal product obtaining the compactness of pressed powdery body and excellent in mechanical strength. <P>SOLUTION: This composite powder for forming the metal product, has a constitution of metal fine powder having 0.1-5 μm average grain diameter, press-stuck and composed on the surface of metal coarse powder having 5.5-15 μm average grain diameter. This method for manufacturing the granular material for forming, has the constitution provided with a pulverizing process for obtaining the metal fine powder, a composing process for composing the metal fine powder on the surface of the metal coarse powder and a granular process for granulating the composite powder into the granular material having 1-5 mm grain diameter. This method for producing the metal product, has the constitution provided with the forming process for forming by filling the granular material for forming into a forming mold. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、プレス成形や射出成形等による金属製品の成形時に用いられる金属製品成形用複合化粉末及び成形用粒状物の製造方法並びに金属製品の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for producing a composite powder for molding a metal product and a granular material for molding used in molding a metal product by press molding or injection molding, and a method for producing a metal product.

従来、金属材料を所定形状に成形し機械部品等の金属製品を得るための方法としては、鋳造や鍛造、圧延等によるものがあり、特に、得ようとする金属製品が精密で複雑な形状を有するものや高い機械的強度を必要とする場合は、鋳造により製造することが一般的であった。しかしながら、鋳造で製造する場合は、鋳造後に湯口等を切断除去するプレス加工等を必要とし作業が煩雑であった。そこで、金属材料として金属粉末を用い、これをプレス成形して圧粉体を得た後、この圧粉体を焼結することにより金属製品を得る粉末冶金法が用いられており、例えば特許文献1に記載されたものがある。
特許文献1に記載された粉末冶金法において用いられる金属粉末としては、通常、ガスアトマイズ法、水アトマイズ法、プラズマアトマイズ法等により製造された粒径が1μm〜100μmの金属粉末が用いられている。
このようにアトマイズ法を用いることにより比較的微細な金属粉末を得ることができる。粉末冶金法等においては、金属粉末が微細になるにつれ圧粉体の相対密度を高くでき、また、焼結時の収縮が小さく寸法誤差が発生し難く、且つ機械的強度の高い金属製品が得られる。
Conventionally, as a method for forming a metal material into a predetermined shape and obtaining a metal product such as a machine part, there are methods by casting, forging, rolling, etc., and in particular, the metal product to be obtained has a precise and complicated shape. When it has what it has or high mechanical strength, it was common to manufacture by casting. However, in the case of manufacturing by casting, a press work or the like for cutting and removing a pouring gate or the like after casting is required, and the work is complicated. Therefore, a powder metallurgy method is used in which metal powder is used as a metal material, pressed to obtain a green compact, and then sintered to obtain a metal product. 1 is described.
As the metal powder used in the powder metallurgy described in Patent Document 1, a metal powder having a particle diameter of 1 μm to 100 μm manufactured by a gas atomizing method, a water atomizing method, a plasma atomizing method or the like is usually used.
Thus, a comparatively fine metal powder can be obtained by using the atomizing method. In powder metallurgy, etc., as the metal powder becomes finer, the relative density of the green compact can be increased, and shrinkage during sintering is less likely to cause dimensional errors, and a metal product with high mechanical strength can be obtained. It is done.

特開2002−294308号公報JP 2002-294308 A

しかしながら、上記従来の技術では以下のような課題を有していた。
(1)ガスアトマイズ法や水アトマイズ法、プラズマアトマイズ法等により得られる金属粉末は分級されているため均一な大きさで且つ球状なので、成形される圧粉体の空隙率が大きく、緻密化に限界があり所望の高い機械的強度を有する金属製品を得ることができ難いという課題を有していた。
(2)また、ガスアトマイズ法や水アトマイズ法、プラズマアトマイズ法等では、比較的微細な金属粉末が得られるものの、金属粉末の製造時に金属材料を融解させる等の手間がかかり生産性に欠けるという課題を有していた。
(3)特許文献1に記載された造粒粉は、平均粒径が30μm以下の微粉末を仮焼結して得られた塊粉を粉砕して得られるものであり、平均粒径350μm以下の粉末なので搬出搬入時や成形型への充填時の取り扱い性に著しく欠けるという課題を有していた。
(4)また、平均粒径が30μm以下の微粉末を用いているだけなので、圧粉体の緻密化に限界があり、圧粉体の相対密度は75%程度であり、焼結しても約93〜95%程度で高い機械的強度を実現できないという課題を有していた。
However, the above conventional techniques have the following problems.
(1) The metal powder obtained by the gas atomization method, water atomization method, plasma atomization method, etc. is classified so that it has a uniform size and a spherical shape. Therefore, there is a problem that it is difficult to obtain a metal product having a desired high mechanical strength.
(2) In addition, the gas atomization method, water atomization method, plasma atomization method, and the like can obtain a relatively fine metal powder, but there is a problem that the metal material is melted at the time of manufacturing the metal powder and the productivity is insufficient. Had.
(3) The granulated powder described in Patent Document 1 is obtained by pulverizing a lump powder obtained by pre-sintering a fine powder having an average particle size of 30 μm or less, and has an average particle size of 350 μm or less. Therefore, there is a problem that the handling property at the time of loading / unloading and filling into a mold is remarkably lacking.
(4) Further, since only fine powder having an average particle diameter of 30 μm or less is used, there is a limit to densification of the green compact, and the relative density of the green compact is about 75%. About 93 to 95%, there was a problem that high mechanical strength could not be realized.

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、成形体の相対密度を著しく向上させることができ、成形体の機械的強度を高めることができ、且つ寸法精度の高い製品を得ることができる金属製品成形用複合化粉末を提供することを目的とする。
また、本発明は、上記従来の課題を解決するもので、プレス抜きされた金属廃材やガスアトマイズ法等で不用になった比較的大きい粒径の廃材等をジェットミルを用いた簡単な処理で微粉末にできるので省力性及び省コスト性に優れ生産性に優れると共に、プレス成形や射出成形等による金属製品の成形時に取り扱い易く好適に用いられる成形用粒状物の製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、上記従来の課題を解決するもので、プレス抜きされた金属廃材やガスアトマイズ法等で不用になった比較的大きい粒径の廃材等をジェットミルを用いた簡単な処理で微粉末にできるので省力性及び省コスト性に優れ生産性に優れると共に、成形される圧粉体の緻密化が図れ、ひびや割れの発生のない機械的強度に優れる金属製品を得ることができる金属製品の製造方法を提供することを目的とする。
The present invention solves the above-mentioned conventional problems, can remarkably improve the relative density of the molded body, can increase the mechanical strength of the molded body, and can obtain a product with high dimensional accuracy. It aims at providing the composite powder for metal product shaping | molding.
In addition, the present invention solves the above-described conventional problems, and removes metal wastes that have been punched out and wastes with relatively large particle sizes that have become unnecessary by the gas atomization method, etc., by simple processing using a jet mill. An object of the present invention is to provide a method for producing a granular material for molding that is easy to handle and suitably used when molding a metal product by press molding or injection molding, etc., because it can be made into a powder and is excellent in labor saving and cost saving. To do.
In addition, the present invention solves the above-described conventional problems, and removes metal wastes that have been punched out and wastes with relatively large particle sizes that have become unnecessary by the gas atomization method, etc., by simple processing using a jet mill. Metal that can be made into powder, so it is excellent in labor-saving and cost-saving, has excellent productivity, can be compacted in the green compact, and can obtain a metal product with excellent mechanical strength without cracks and cracks It aims at providing the manufacturing method of a product.

上記課題を解決するために本発明の金属製品成形用複合化粉末及び成形用粒状物の製造方法並びに金属製品の製造方法は、以下の構成を有している。
本発明の請求項1に記載の金属製品成形用複合化粉末は、平均粒径が0.1μm〜5μmの金属微粉末を平均粒径が5.5μm〜15μmの金属粗粉末の表面に圧着し複合化した構成を有している。
In order to solve the above-mentioned problems, a method for producing a composite powder for metal product molding and a granular material for molding and a method for producing a metal product according to the present invention have the following configurations.
The composite powder for molding metal products according to claim 1 of the present invention is obtained by pressing a metal fine powder having an average particle size of 0.1 μm to 5 μm to the surface of a metal coarse powder having an average particle size of 5.5 μm to 15 μm. It has a composite structure.

この構成により、以下のような作用を有する。
(1)平均粒径が0.1μm〜5μmの金属微粉末を、平均粒径が5.5μm〜15μmの金属粗粉末の表面に圧着し複合化することにより、その複合化粉末を成形型に充填して成形した際に、金属粗粉末間の隙間に金属微粉末が入り込み、成形体の相対密度を94%〜98%と著しく向上させることができ、成形体の機械的強度を高めることができる。また、成形後に成形体を焼結した場合は、焼結による成形体の収縮率が小さく、寸法精度の高い製品を得ることができ、焼結密度が高い機械的強度に優れた製品を得ることができる。
This configuration has the following effects.
(1) A metal fine powder having an average particle size of 0.1 μm to 5 μm is pressed onto a surface of a coarse metal powder having an average particle size of 5.5 μm to 15 μm to form a composite mold. When filled and molded, metal fine powder enters the gaps between the coarse metal powders, and the relative density of the molded body can be significantly improved to 94% to 98%, which can increase the mechanical strength of the molded body. it can. In addition, when the molded body is sintered after molding, it is possible to obtain a product with a small shrinkage ratio of the molded body due to sintering, high dimensional accuracy, and a high sintered density and excellent mechanical strength. Can do.

ここで、金属微粉末や金属粗粉末の材質としては、アルミニウム(Al)、鉄(Fe)、炭素鋼、ステンレス鋼、タングステン(W)、亜鉛(Zn)、鉛(Pb)、タングステンカーバイド(WC)、チタン(Ti)、コバルト(Co)、或いはこれらの合金等が用いられる。なお、金属微粉末と金属粗粉末とは同種若しくは異種の金属種が用いられる。
また、金属微粉末の平均粒径が0.1μmより小さいと活性化し易く各種の化学反応を起こし易いため好ましくなく、5μmより大きいと成形体の密度が低下し易いという不具合が生じるため好ましくない。また、金属粗粉末の平均粒径が5.5μmより小さいと、小さく微粉末との親和性に欠け複合化が困難になるという不具合が生じるため好ましくない。また15μmより大きいと、空隙が大きくなり密度が低下するという不具合が生じるため好ましくない。
Here, as the material of the metal fine powder and the metal coarse powder, aluminum (Al), iron (Fe), carbon steel, stainless steel, tungsten (W), zinc (Zn), lead (Pb), tungsten carbide (WC) ), Titanium (Ti), cobalt (Co), or alloys thereof. The metal fine powder and the metal coarse powder are the same or different metal species.
Moreover, when the average particle diameter of the metal fine powder is smaller than 0.1 μm, it is not preferable because it is easy to activate and various chemical reactions are likely to occur, and when it is larger than 5 μm, it is not preferable because the density of the formed body tends to decrease. On the other hand, if the average particle size of the coarse metal powder is smaller than 5.5 μm, it is not preferable because it has a problem that it is difficult to combine with a small fine powder due to lack of affinity. On the other hand, if it is larger than 15 μm, the voids become large and the density decreases, which is not preferable.

本発明の請求項2に記載の成形用粒状物の製造方法は、金属材料を粉砕して平均粒径が0.1μm〜5μmの金属微粉末を得る粉砕工程と、平均粒径が5.5μm〜15μmの金属粗粉末の表面に前記金属微粉末を複合化させる複合化工程と、前記複合化工程で得られた複合化粉末を粒径が1mm〜5mmの粒状物に造粒する造粒工程と、を備えた構成を有している。   The method for producing a molding granule according to claim 2 of the present invention includes a pulverization step of pulverizing a metal material to obtain fine metal powder having an average particle size of 0.1 μm to 5 μm, and an average particle size of 5.5 μm. A compounding step of compounding the metal fine powder on the surface of a ~ 15 μm metal coarse powder, and a granulating step of granulating the compounded powder obtained in the compounding step into a granular material having a particle size of 1 mm to 5 mm And a configuration provided with.

この構成により、以下のような作用を有する。
(1)金属材料を粉砕して得られた平均粒径が0.1μm〜5μmの金属微粉末を、平均粒径が5.5μm〜15μmの金属粗粉末の表面に圧着し複合化すると共に、その複合化粉末を造粒して粒状物とすることができるので、その粒状物を成形型に充填して成形した際に、金属粗粉末間の隙間に金属微粉末が入り込み、成形体の相対密度を94%〜98%と著しく向上させることができ、成形体の機械的強度を高めることができる。また、成形後に成形体を焼結した場合は、焼結による成形体の収縮率が小さく、寸法精度の高い製品を得ることができ、焼結密度が高い機械的強度に優れた製品を得ることができる。
(2)複合化工程において、金属粗粉末の表面に金属微粉末をコーティングして複合化することにより、造粒工程において造粒した粒状物の内部には金属微粉末がばらつきなく略均一に含まれるので、粒状物を成形型に充填して成形した際にすべての金属粗粉末間の隙間に金属微粉末が確実に入り込み、成形体の相対密度のばらつきを防止でき、機械的強度を向上させることができる。
(3)粉砕工程において、粒度分布がシャープな金属微粉末を短時間で簡単に得ることができ、平均粒径が0.1μm〜5μmの金属微粉末の収率を高めることができる。
(4)造粒工程において粒径が1mm〜5mmの粒状物に造粒することにより、その後の工程において搬入搬出が容易になり、特に成形工程における成形型への充填の際等に雄型と雌型の間に金属粉末が入り込むといった不具合が生じず取り扱い性を向上できる。
This configuration has the following effects.
(1) A metal fine powder having an average particle size of 0.1 μm to 5 μm obtained by pulverizing a metal material is pressed onto a surface of a metal coarse powder having an average particle size of 5.5 μm to 15 μm to be combined, Since the composite powder can be granulated to form a granular material, when the granular material is filled into a mold and molded, the metal fine powder enters the gaps between the metal coarse powders, and the relative shape of the molded body The density can be remarkably improved to 94% to 98%, and the mechanical strength of the molded body can be increased. In addition, when the molded body is sintered after molding, it is possible to obtain a product with a small shrinkage ratio of the molded body due to sintering, high dimensional accuracy, and a high sintered density and excellent mechanical strength. Can do.
(2) In the compounding step, the metal fine powder is coated on the surface of the metal coarse powder to form a composite, so that the fine particles contained in the granulated particles in the granulation step are contained almost uniformly. Therefore, when filling the mold with the granular material, the metal fine powder surely enters the gaps between all the metal coarse powders, preventing the variation of the relative density of the molded body and improving the mechanical strength. be able to.
(3) In the pulverization step, metal fine powder having a sharp particle size distribution can be easily obtained in a short time, and the yield of metal fine powder having an average particle size of 0.1 μm to 5 μm can be increased.
(4) By granulating into a granular material having a particle size of 1 mm to 5 mm in the granulation step, it becomes easy to carry in and out in the subsequent step, and particularly when the mold is filled in the molding step, etc. There is no problem that the metal powder enters between the female molds, and the handling property can be improved.

ここで、粉砕して金属微粉末を得るための金属材料としては、上述した材質であって、鋳造やアルミダイカストによる金属製品の製造工程に生じた廃棄物、例えば、切断除去された湯口や、プレス抜き時に生じた砕材、変形や傷物等の不良品等を用いることができる。なお、粉砕工程の前に、上記の金属材料を破砕する破砕工程と、破砕物を分級する分級工程と、を備えることもできる。これにより、破砕工程において金属材料を破砕し、分級工程において分級して比較的細かい破砕物を得て、その破砕物を粉砕工程において粉砕するので、粉砕工程における粉砕効率が向上し、所定の粒度分布を有する金属粉体を短時間で且つ少ないエネルギで得ることができる。   Here, as a metal material for pulverizing to obtain a metal fine powder, it is the above-described material, and waste generated in the manufacturing process of metal products by casting or aluminum die casting, for example, cut and removed spout, It is possible to use a crushed material, a defective product such as a deformation or a flaw generated at the time of punching. In addition, before the crushing process, a crushing process for crushing the metal material and a classification process for classifying the crushed material can be provided. As a result, the metal material is crushed in the crushing step, classified in the classification step to obtain a relatively fine crushed material, and the crushed material is crushed in the crushing step. A metal powder having a distribution can be obtained in a short time and with a small amount of energy.

粉砕工程においては、ジェットミル等の粉砕機が用いられる。特に、高圧ガスを旋回粉砕室内に噴射する粉砕ノズルとして、その噴射部が、スリット状に形成されたスリット状噴射口を備えたものや、スリット状噴射口と、スリット状噴射口の中心軸を通る中心軸線上に中心が位置するように1乃至複数形成された円形状噴射口と、スリット状噴射口及び円形状噴射口と連通するスリット状高圧ガス流路と、を備えたもの、或いは、スリット状噴射口と、それに連通するスリット状高圧ガス流路と、を備え、スリット状高圧ガス流路がスリット状噴射口に中心軸と所定のねじれ角を有しているもの等が用いられる。これにより、噴射されるガス流の速度が低下し難いため、旋回流の偏心が生じ難く同心円状の理想的な旋回流が形成される。ガス流の圧力を15MPa程度まで高めても旋回流が偏心することなく、同心円状の旋回流を維持でき吹き返しも発生しないので、ガス流の圧力を高めて高エネルギの砕料同士の衝突による微粉砕を行うことができ、0.1μm〜5μmの金属微粉末を高い収率で得ることができる。   In the pulverization step, a pulverizer such as a jet mill is used. In particular, as a pulverization nozzle for injecting high-pressure gas into a swirling pulverization chamber, the injection part is provided with a slit-shaped injection port formed in a slit shape, or the central axis of the slit-shaped injection port and the slit-shaped injection port. One or a plurality of circular injection ports formed so that the center is located on the passing central axis, and a slit-shaped high-pressure gas flow path communicating with the circular injection port, or A slit-shaped injection port and a slit-shaped high-pressure gas channel communicating therewith, and the slit-shaped high-pressure gas channel having a predetermined twist angle with the central axis at the slit-shaped injection port are used. Thereby, since the velocity of the injected gas flow is difficult to decrease, the eccentricity of the swirl flow hardly occurs, and a concentric ideal swirl flow is formed. Even if the pressure of the gas flow is increased to about 15 MPa, the swirl flow is not decentered, the concentric swirl flow can be maintained, and no blowback occurs. It can grind | pulverize and a 0.1 micrometer-5 micrometer metal fine powder can be obtained with a high yield.

金属粗粉末は、金属微粉末と同様にジェットミル等の粉砕機により金属材料を粉砕し分級することで得られる。金属微粉末や金属粗粉末の形状は、粉砕によりフレーク状、球状、板状、針状等に形成される。特に、フレーク状や板状、針状の形状のものは成形型に充填して成形する際に金属粗粉末間に空隙が形成され難く、成形体の緻密化が図れるため好ましい。
なお、粉砕工程で得られた金属微粉末は、バグフィルタやサイクロン、強制渦式分級機等で分級、或いは分級せずにそのまま回収して、平均粒径が0.1μm〜5μmでその粒度分布がシャープな金属微粉末を得ることが好ましい。
The metal coarse powder can be obtained by pulverizing and classifying a metal material with a pulverizer such as a jet mill in the same manner as the metal fine powder. The shape of the metal fine powder or the metal coarse powder is formed into a flake shape, a spherical shape, a plate shape, a needle shape, or the like by pulverization. In particular, flakes, plates, and needles are preferable because voids are not easily formed between the metal coarse powders when the mold is filled and molded, and the compact can be densified.
The fine metal powder obtained in the pulverization process is recovered with or without classification using a bag filter, cyclone, forced vortex classifier, etc., and the average particle size is 0.1 μm to 5 μm. It is preferable to obtain a fine metal powder having a sharp edge.

複合化工程においては、ジェットミルやミキサー等の粉砕機や造粒機等が用いられる。複合化は粉砕機等の粉砕室内において、核となる金属粗粉末の表面に金属微粉末を衝突させることにより、金属微粉末を点在状、膜状等に圧着させ、金属粗粉末の表面に被覆することにより行われる。
造粒工程においては、回転パンや回転ドラム、高速ミキサー等の造粒機が用いられる。また、造粒工程の前に複合化粉末と有機バインダ等の結合剤とを混合する混合工程を設けたり、造粒機に複合化粉末と結合剤とを投入して混合しながら造粒したりしてもよい。結合剤としては、パラフィンワックスやポリエチレン、ゼラチン等が用いられる。なお、結合剤を添加した場合は、適宜成形後に所定温度で加熱して脱バインダを行う。
In the compounding step, a pulverizer or a granulator such as a jet mill or a mixer is used. In the compounding, in the crushing chamber of a crusher or the like, the metal fine powder is made to collide with the surface of the metal coarse powder that becomes the core, thereby causing the metal fine powder to be pressed into a dotted shape, a film shape, etc. This is done by coating.
In the granulation step, a granulator such as a rotating pan, a rotating drum, or a high-speed mixer is used. Also, before the granulation step, a mixing step of mixing the composite powder and a binder such as an organic binder is provided, or the composite powder and the binder are put into a granulator and granulated while mixing. May be. As the binder, paraffin wax, polyethylene, gelatin or the like is used. When a binder is added, the binder is removed by appropriately heating after molding at a predetermined temperature.

本発明の請求項3に記載の成形用粒状物の製造方法は、請求項2に記載の発明において、前記粉砕工程において、前記金属材料を不活性ガス雰囲気下で粉砕する構成を有している。   The manufacturing method of the granular material for shaping | molding of Claim 3 of this invention has the structure which grind | pulverizes the said metal material in inert gas atmosphere in the said grinding | pulverization process in invention of Claim 2. .

この構成により、請求項2の作用に加え、以下のような作用を有する。
(1)粉砕工程において金属材料を不活性ガス雰囲気下で粉砕することにより、金属粉体の表面に酸化被膜が形成されることを防ぎ、機械的強度の低下を防ぐことができる。
(2)酸化による爆発を起こし易い金属材料を用いた場合であっても、不活性状態で粉砕することにより粉塵爆発を防ぐことができる。
With this configuration, in addition to the operation of the second aspect, the following operation is provided.
(1) By crushing the metal material in an inert gas atmosphere in the crushing step, it is possible to prevent an oxide film from being formed on the surface of the metal powder and to prevent a decrease in mechanical strength.
(2) Dust explosion can be prevented by pulverizing in an inert state even when a metal material that is prone to explosion due to oxidation is used.

本発明の請求項4に記載の成形用粒状物の製造方法は、請求項2又は3に記載の発明において、前記粉砕工程において水平旋回流型のジェットミルを用いて前記金属材料を粉砕する成形用粒状物の製造方法であって、前記ジェットミルの旋回流を形成する粉砕ノズルがガスが噴射する噴射部を備え、前記噴射部が、スリット状に形成されたスリット状噴射口と、前記スリット状噴射口の中心軸を通る中心軸線上に中心が位置するように1乃至複数形成された円形状噴射口と、前記スリット状噴射口及び前記円形状噴射口と連通するスリット状高圧ガス流路と、を備えた構成を有している。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for producing a granular material for molding according to the second or third aspect, wherein the metal material is pulverized using a horizontal swirling jet mill in the pulverization step. A method for producing a granular material for a product, wherein a pulverizing nozzle that forms a swirling flow of the jet mill includes an injection unit that injects gas, and the injection unit includes a slit-like injection port formed in a slit shape, and the slit One or a plurality of circular injection ports formed so that the center is positioned on a central axis passing through the central axis of the cylindrical injection port, and the slit-shaped high-pressure gas flow path communicating with the slit-shaped injection port and the circular injection port And a configuration provided with.

この構成により、請求項2又は3の作用に加え、以下のような作用を有する。
(1)噴射部が円形状噴射口を備えているので、円形状噴射口から噴射されるガス流の流量が大きくエネルギが大きいため、スリット状噴射口から噴射されるエッジ状のガス流が円形状噴射口から噴射されるガス流に引きずられ、噴射部からの距離が離れてもエッジ状のガス流が渦を巻き難くガス流の速度が低下し難いため、旋回流の偏心が生じ難く同心円状の理想的な旋回流が形成され、これまでは微粉砕が困難であった種々の金属或いは合金からなる金属材料の微粉砕を短時間で行うことができる。
(2)また、粉砕ノズルから噴射されるガス流が乱れ難いので、ガス流の圧力を15MPa程度まで高めても偏心することなく同心円の旋回流を旋回粉砕室内に維持することができ、ガス流の圧力を高めるにつれ砕料の運動エネルギを高くすることができ、高エネルギの砕料同士の衝突による微粉体化を可能にすることができ、粒度分布がシャープな金属微粉末を短時間で簡単に得ることができる。
With this configuration, in addition to the operation of the second or third aspect, the following operation is provided.
(1) Since the injection unit has a circular injection port, the flow rate of the gas flow injected from the circular injection port is large and the energy is large, so the edge-like gas flow injected from the slit injection port is a circle. Concentric circles are less likely to cause eccentricity of swirling flow because they are dragged by the gas flow injected from the shape injection port, and even if the distance from the injection section is far away, the edge-shaped gas flow hardly swirls and the gas flow speed is difficult to decrease. An ideal swirling flow is formed, and metal materials made of various metals or alloys that have been difficult to pulverize can be pulverized in a short time.
(2) Further, since the gas flow injected from the pulverization nozzle is not easily disturbed, a concentric circular flow can be maintained in the swirl pulverization chamber without being eccentric even if the pressure of the gas flow is increased to about 15 MPa. As the pressure is increased, the kinetic energy of the pulverizer can be increased, enabling the pulverization of high energy pulverizers, enabling the formation of fine metal powders with a sharp particle size distribution in a short time. Can get to.

ここで、スリット状噴射口としては、略矩形状,略長円状,略瓢箪状等に形成されたものや、それらを組み合わせて十字状や放射状等に形成したものが用いられる。また、スリット状噴射口の短辺の長さWと長辺の長さLとの比(W:L、アスペクト比という)としては、1:2〜1:30、好ましくは1:5〜1:22に形成したものが好適に用いられる。アスペクト比が1:5より小さくなるにつれ巻き込み渦が増加し噴射部から噴射されるガスの速度分布が広がりエネルギが拡散する傾向がみられ、1:22より大きくなるにつれエネルギ効率が低下する傾向がみられるため好ましくない。特に、1:2より小さくなるか1:30より大きくなると、これらの傾向が著しくなるため、いずれも好ましくない。   Here, as the slit-shaped injection port, those formed in a substantially rectangular shape, a substantially oval shape, a substantially bowl shape, etc., or those formed by combining them into a cross shape or a radial shape are used. The ratio of the short side length W to the long side length L (W: L, referred to as aspect ratio) of the slit-shaped injection port is 1: 2 to 1:30, preferably 1: 5 to 1. : 22 is preferably used. As the aspect ratio becomes smaller than 1: 5, the entrainment vortex increases, the velocity distribution of the gas injected from the injection section tends to spread and the energy tends to diffuse, and as the aspect ratio becomes larger than 1:22, the energy efficiency tends to decrease. Since it is seen, it is not preferable. In particular, when the ratio is smaller than 1: 2 or larger than 1:30, these tendencies become remarkable, so that neither is preferable.

円形状噴射口としては、円形状,楕円形状等に形成されたものが用いられる。円形状噴射口の内径としては、スリット状噴射口の短辺の長さWの1.1〜3倍が好適に用いられる。内径がスリット状噴射口の短辺の長さWの1.1倍より小さくなるにつれ円形状噴射口を形成した効果が得られ難く噴射部から近距離でエッジ状のガス流が渦を巻き易くガス流の速度が低下し易くなる傾向がみられ、3倍より大きくなるにつれ円形状噴射口から噴射されるガス流に巻き込み渦が増えガス流の速度が低下しエネルギ損失が増加する傾向がみられるため、いずれも好ましくない。なお、楕円形状に形成された円形状噴射口の内径とは、長径をいうものとする。なお、スリット状高圧ガス流路により、高圧ガス流が整流され慣性力により流束が乱れ難く高エネルギを維持できる。   As the circular injection port, one formed in a circular shape, an elliptical shape or the like is used. As the inner diameter of the circular injection port, 1.1 to 3 times the length W of the short side of the slit injection port is preferably used. As the inner diameter becomes smaller than 1.1 times the length W of the short side of the slit-shaped injection port, it is difficult to obtain the effect of forming the circular injection port, and the edge-shaped gas flow easily vortexes at a short distance from the injection unit. There is a tendency that the gas flow velocity tends to decrease, and as it becomes larger than three times, the vortex increases in the gas flow injected from the circular injection port, the gas flow velocity decreases, and the energy loss increases. Therefore, neither is preferable. In addition, the internal diameter of the circular shaped injection port formed in elliptical shape shall mean a long diameter. Note that the high pressure gas flow is rectified by the slit-shaped high pressure gas flow path, and the flux is hardly disturbed by the inertial force, so that high energy can be maintained.

また、円形状噴射口に代えて、スリット状噴射口の少なくとも長辺の複数箇所に所定間隔をあけて形成された溝部を備えることができる。これにより、スリット状噴射口の少なくとも長辺の複数箇所に所定間隔をあけて形成された溝部を備えているので、スリット状噴射口から噴射されるガス流に乱れが生じ難くガス流の速度が低下し難いため、旋回流の偏心が生じ難く同心円状の理想的な旋回流が形成され、これまでは微粉砕が困難であったセラミックス,金属等の種々の砕料の微粉砕を短時間で行うことができる。溝部としては、少なくとも長辺の複数箇所に形成されたものが用いられる。スリット状噴射口から噴射されるエッジ状のガス流は長辺側で乱れ易いので、それを防止することができるからである。なお、必要に応じて短辺の複数箇所にも形成することもできる。また、溝部としては、スリット状高圧ガス流路の全長に渡って形成されたものが好適に用いられる。整流効果を高めることができるからである。   Moreover, it can replace with a circular shaped injection port, and can be provided with the groove part formed in the several place of the long side of the slit-shaped injection port at predetermined intervals. Thereby, since the groove part formed at predetermined intervals in at least a plurality of locations on the long side of the slit-like injection port is provided, the gas flow injected from the slit-like injection port is unlikely to be disturbed, and the gas flow rate is high. Because it is difficult to reduce, the eccentricity of the swirling flow is difficult to occur, and an ideal concentric swirling flow is formed. It can be carried out. As the groove portion, one formed at least at a plurality of locations on the long side is used. This is because the edge-like gas flow injected from the slit-like injection port is easily disturbed on the long side, and can be prevented. In addition, it can also form in multiple places of a short side as needed. Moreover, as a groove part, what was formed over the full length of a slit-shaped high pressure gas flow path is used suitably. This is because the rectifying effect can be enhanced.

本発明の請求項5に記載の金属製品の製造方法は、請求項2乃至4の内いずれか1項に記載の成形用粒状物の製造方法で得られた成形用粒状物を成形型に充填して成形する構成を有している。   According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method for producing a metal product, wherein a molding die is filled with the molding granule obtained by the molding granule manufacturing method according to any one of the second to fourth aspects. And has a configuration for molding.

この構成により、以下のような作用を有する。
(1)成形用粒状物を成形型に充填してプレス成形、射出成形等を用いて成形することにより成形体を得ることができる。このとき、成形型内において成形用粒状物は解砕圧縮されて成形されると共に、金属粗粉末間の隙間に金属微粉末が入り込んでその隙間を埋めるため、成形体の相対密度を94%〜98%と著しく向上させることができ、成形体の機械的強度を高めることができる。
(2)また、複合化粉末を造粒した成形用粒状物を成形し、成形体を得ることにより、焼結しなくても機械的強度の高い金属製品を得ることができる。
This configuration has the following effects.
(1) A molded product can be obtained by filling a molding die with a molding die and molding it using press molding, injection molding or the like. At this time, the molding granular material is crushed and compressed in the molding die, and the metal fine powder enters the gaps between the coarse metal powders to fill the gaps. It can be remarkably improved to 98%, and the mechanical strength of the molded body can be increased.
(2) Further, by molding a molding granulate obtained by granulating the composite powder and obtaining a molded body, a metal product having high mechanical strength can be obtained without sintering.

ここで、成形工程における成形法としては、ホットプレス、コールドプレス、熱間静水圧成形(HIP)、冷間静水圧成形(CIP)等のプレス成形、MIM等の射出成形等を用いることができる。特に、プレス成形を行う場合は、振動プレス装置を用いることが好ましい。これにより、振動により粒状物の成形型内の充填密度を高めることができ、金属製品の機械的強度をさらに高めることができる。また、MIM等の射出成形を行う場合は、合成樹脂の射出成形を行う場合と同様の装置を用いることができる。   Here, as a molding method in the molding process, hot press, cold press, hot isostatic pressing (HIP), cold isostatic pressing (CIP) press molding, MIM injection molding or the like can be used. . In particular, when performing press molding, it is preferable to use a vibration press device. Thereby, the packing density in the shaping | molding die of a granular material can be raised by vibration, and the mechanical strength of a metal product can further be raised. In addition, when performing injection molding such as MIM, an apparatus similar to that when performing synthetic resin injection molding can be used.

本発明の請求項6に記載の金属製品の製造方法は、請求項5に記載の発明において、前記成形工程において成形された成形体を焼結する焼結工程を備えた構成を有している。   According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a metal product manufacturing method according to the fifth aspect of the invention, comprising a sintering step of sintering the formed body formed in the forming step. .

この構成により、請求項5の作用に加え、以下のような作用を有する。
(1)焼結工程において焼結することにより、金属製品の機械的強度を高めることができる。
With this configuration, in addition to the operation of the fifth aspect, the following operation is provided.
(1) The mechanical strength of the metal product can be increased by sintering in the sintering step.

ここで、焼結工程においては、不活性ガス雰囲気炉や還元性雰囲気炉、或いは真空加熱炉等が用いられる。焼結温度としては、金属材料の種類毎に好適な温度を用いることができる。   Here, in the sintering process, an inert gas atmosphere furnace, a reducing atmosphere furnace, a vacuum heating furnace, or the like is used. As the sintering temperature, a suitable temperature can be used for each type of metal material.

以上説明したように本発明の金属製品の製造方法によれば、以下のような有利な効果が得られる。
請求項1に記載の発明によれば、
(1)平均粒径が0.1μm〜5μmの金属微粉末を、平均粒径が5.5μm〜15μmの金属粗粉末の表面に圧着し複合化することにより、その複合化粉末を成形型に充填して成形した際に、金属粗粉末間の隙間に金属微粉末が入り込み、成形体の相対密度を94%〜98%と著しく向上させることができ、成形体の機械的強度を高めることができる。また、成形後に成形体を焼結した場合は、焼結による成形体の収縮率が小さく、寸法精度の高い製品を得ることができ、焼結密度が高い機械的強度に優れた製品を得ることができる金属製品成形用複合化粉末を提供することができる。
As described above, according to the metal product manufacturing method of the present invention, the following advantageous effects can be obtained.
According to the invention of claim 1,
(1) A metal fine powder having an average particle size of 0.1 μm to 5 μm is pressed onto a surface of a coarse metal powder having an average particle size of 5.5 μm to 15 μm to form a composite mold. When filled and molded, metal fine powder enters the gaps between the coarse metal powders, and the relative density of the molded body can be significantly improved to 94% to 98%, which can increase the mechanical strength of the molded body. it can. In addition, when the molded body is sintered after molding, it is possible to obtain a product with a small shrinkage ratio of the molded body due to sintering, high dimensional accuracy, and a high sintered density and excellent mechanical strength. It is possible to provide a composite powder for forming a metal product.

請求項2に記載の発明によれば、
(1)金属材料を粉砕して得られた平均粒径が0.1μm〜5μmの金属微粉末を、平均粒径が5.5μm〜15μmの金属粗粉末の表面に圧着し複合化すると共に、その複合化粉末を造粒して粒状物とすることができるので、その粒状物を成形型に充填して成形した際に、金属粗粉末間の隙間に金属微粉末が入り込み、成形体の相対密度を94%〜98%と著しく向上させることができ、成形体の機械的強度を高めることができる成形用粒状物の製造方法を提供することができる。
(2)複合化工程において、金属粗粉末の表面に金属微粉末をコーティングして複合化することにより、成形体の相対密度のばらつきを防止でき、機械的強度を向上させることができる成形用粒状物の製造方法を提供することができる。
(3)粉砕工程において、粒度分布がシャープな金属微粉末を短時間で簡単に得ることができ、平均粒径が0.1μm〜5μmの金属微粉末の収率を高めることができる成形用粒状物の製造方法を提供することができる。
(4)造粒工程において粒径が1mm〜5mmの粒状物に造粒することにより、その後の工程において搬入搬出が容易になり、特に成形工程における成形型への充填の際等に雄型と雌型の間に金属粉末が入り込むといった不具合が生じず取り扱い性を向上できる成形用粒状物の製造方法を提供することができる。
According to invention of Claim 2,
(1) A metal fine powder having an average particle size of 0.1 μm to 5 μm obtained by pulverizing a metal material is pressed onto a surface of a metal coarse powder having an average particle size of 5.5 μm to 15 μm to be combined, Since the composite powder can be granulated to form a granular material, when the granular material is filled into a mold and molded, the metal fine powder enters the gaps between the metal coarse powders, and the relative shape of the molded body The density can be remarkably improved to 94% to 98%, and a method for producing a molding granular material that can increase the mechanical strength of the molded body can be provided.
(2) In the compounding step, by forming a composite by coating the surface of the metal coarse powder with metal fine powder, variations in the relative density of the molded product can be prevented and the mechanical strength can be improved. A method for manufacturing a product can be provided.
(3) In the pulverization step, a metal fine powder having a sharp particle size distribution can be easily obtained in a short time, and the molding particle capable of increasing the yield of the metal fine powder having an average particle size of 0.1 μm to 5 μm. A method for manufacturing a product can be provided.
(4) By granulating into a granular material having a particle size of 1 mm to 5 mm in the granulation step, it becomes easy to carry in and out in the subsequent step, and particularly when the mold is filled in the molding step, etc. It is possible to provide a method for producing a molding granule that can improve the handleability without causing a problem that the metal powder enters between the female molds.

請求項3に記載の発明によれば、請求項2の効果に加え、
(1)粉砕工程において金属材料を不活性ガス雰囲気下で粉砕することにより、金属粉体の表面に酸化被膜が形成されることを防ぎ、機械的強度の低下を防ぐことができる成形用粒状物の製造方法を提供することができる。
(2)酸化による爆発を起こし易い金属材料を用いた場合であっても、不活性状態で粉砕することにより粉塵爆発を防ぐことができる安全性に優れた成形用粒状物の製造方法を提供することができる。
According to invention of Claim 3, in addition to the effect of Claim 2,
(1) A granular material for molding capable of preventing an oxide film from being formed on the surface of the metal powder and preventing a decrease in mechanical strength by pulverizing the metal material in an inert gas atmosphere in the pulverization step. The manufacturing method of can be provided.
(2) To provide a method for producing a molding granular material with excellent safety capable of preventing a dust explosion by pulverizing in an inactive state even when a metal material that is prone to explosion due to oxidation is used. be able to.

請求項4に記載の発明によれば、請求項2又は3の効果に加え、
(1)噴射部が円形状噴射口を備えているので、旋回流の偏心が生じ難く同心円状の理想的な旋回流が形成され、これまでは微粉砕が困難であった種々の金属或いは合金からなる金属材料の微粉砕を短時間で行うことができ粉砕効率に優れ省力性及び生産性に優れた成形用粒状物の製造方法を提供することができる。
(2)粉砕ノズルから噴射されるガス流が乱れ難いので、ガス流の圧力を15MPa程度まで高めても偏心することなく同心円の旋回流を旋回粉砕室内に維持することができ、ガス流の圧力を高めるにつれ砕料の運動エネルギを高くすることができ、高エネルギの砕料同士の衝突による微粉体化を可能にすることができ、粒度分布がシャープな金属微粉末を短時間で簡単に得ることができる成形用粒状物の製造方法を提供することができる。
According to invention of Claim 4, in addition to the effect of Claim 2 or 3,
(1) Since the injection part has a circular injection port, the eccentricity of the swirling flow is not easily generated, and a concentric ideal swirling flow is formed. Various metals or alloys that have been difficult to pulverize until now A metal material made of the above can be finely pulverized in a short time, and a method for producing a granular material for molding excellent in pulverization efficiency and excellent in labor saving and productivity can be provided.
(2) Since the gas flow injected from the pulverization nozzle is not easily disturbed, a concentric swirl flow can be maintained in the swirl pulverization chamber without being eccentric even if the pressure of the gas flow is increased to about 15 MPa. The kinetic energy of the pulverized material can be increased as the slag is increased, making it possible to make fine powder by collision between high-energy crushed materials, and easily obtaining metal powder with a sharp particle size distribution in a short time. The manufacturing method of the granular material for shaping | molding which can be provided can be provided.

請求項5に記載の発明によれば、
(1)成形型内において成形用粒状物は解砕圧縮されて成形されると共に、金属粗粉末間の隙間に金属微粉末が入り込んでその隙間を埋めるため、成形体の相対密度を94%〜98%と著しく向上させることができ、成形体の機械的強度を高めることができる金属製品の製造方法を提供することができる。
(2)複合化粉末を造粒した成形用粒状物を成形し、成形体を得ることにより、焼結しなくても機械的強度の高い金属製品を得ることができるので工数を減少できる生産性に優れた金属製品の製造方法を提供することができる。
According to the invention described in claim 5,
(1) The molding granule is crushed and compressed in the mold, and the fine metal powder enters the gaps between the coarse metal powders to fill the gaps. It is possible to provide a method for producing a metal product that can be remarkably improved to 98% and can increase the mechanical strength of the molded body.
(2) Productivity that can reduce man-hours by molding a molding granulated granulated powder and obtaining a molded product, so that a metal product with high mechanical strength can be obtained without sintering. The manufacturing method of the metal product excellent in can be provided.

請求項6に記載の発明によれば、請求項5の効果に加え、
(1)焼結工程において焼結することにより、金属製品の機械的強度を高めることができる金属製品の製造方法を提供することができる。
According to the invention described in claim 6, in addition to the effect of claim 5,
(1) A method for producing a metal product that can increase the mechanical strength of the metal product by sintering in the sintering step can be provided.

以下、本発明の一実施の形態について、図面を用いて説明する。
(実施の形態1)
図1は本実施の形態1における金属製品の製造フロー図である。
まず、アルミニウム、鉄、或いはこれらの合金、例えばステンレス鋼等からなる金属材料を準備する。金属材料としては、鋳造やアルミダイカストによる金属製品の製造工程で生じた廃棄物、例えば、切断除去された湯口等が用いられる。
洗浄工程では、これらの金属材料をスーパーミキサーやドラムミキサーを用いて洗浄し表面の油分等を除去する。乾燥工程では金属材料を乾燥し表面の水分を蒸発させ除去する。
破砕工程では、乾燥された金属材料をカッターミルやハンマーミル、ディスクミル、振動ミル、ジョクラッシャー等の破砕機に投入し破砕する。
分級工程では、破砕された金属材料を円篩や乾式気流分級機等の分級機に投入し分級する。なお、分級工程において分級された粒径が2000μmより大きい破砕物は再び破砕機に投入し破砕される。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a manufacturing flow diagram of a metal product in the first embodiment.
First, a metal material made of aluminum, iron, or an alloy thereof such as stainless steel is prepared. As the metal material, waste generated in the manufacturing process of the metal product by casting or aluminum die casting, for example, a sprue cut and removed is used.
In the washing step, these metal materials are washed using a super mixer or a drum mixer to remove oil on the surface. In the drying step, the metal material is dried to evaporate and remove moisture on the surface.
In the crushing process, the dried metal material is put into a crushing machine such as a cutter mill, a hammer mill, a disk mill, a vibration mill, or a jo crusher to crush.
In the classification process, the crushed metal material is put into a classifier such as a circular sieve or a dry air classifier and classified. Note that the crushed material having a particle size of more than 2000 μm classified in the classification step is again put into a crusher and crushed.

粉砕工程では、分級工程で分離された150μm〜2000μmの破砕物をジェットミル等の粉砕機に投入し微粉砕する。なお、粉砕機としては、水平旋回流型のジェットミルを用いることができる。   In the pulverization step, the crushed material of 150 μm to 2000 μm separated in the classification step is put into a pulverizer such as a jet mill and finely pulverized. As the pulverizer, a horizontal swirling jet mill can be used.

以下、実施の形態1において用いられるジェットミルについて図面を用いて詳細に説明する。
図2は実施の形態1におけるジェットミルの要部断面図であり、図3は図2のA−A線における要部断面端面図であり、図4(a)は粉砕ノズルの斜視図であり、図4(b)は粉砕ノズルの噴射面の正面図である。
図2において、1は実施の形態1におけるジェットミル、2は中空円盤状に形成された旋回粉砕室、3は旋回粉砕室2に7個配設された粉砕ノズル、4は旋回粉砕室2に1個配設され砕料を旋回粉砕室2に導入する供給ノズル、4aは供給ノズル4のベンチュリーノズル、4bはベンチュリーノズル4aの上流側に形成された固気混合室、4cはベンチュリーノズル4aの上流側に固気混合室4bを介してベンチュリーノズル4aと同軸に配設された押込ノズル、4dは固気混合室4bに連設された砕料導入口である。粉砕ノズル3は供給ノズル4を起点として、旋回粉砕室2の側壁に等間隔に配設されている。5は本体ケーシング、6は旋回粉砕室2のリングライナー、7,8は旋回粉砕室2の上下に配設されたトップライナー及びボトムライナー、9はボトムライナー8の中央に脱着自在に配設され上部が略円錐状に形成されたセンターポール、10はセンターポール9と同軸に形成されトップライナー7に脱着自在に配設されたアウトレット、11は旋回粉砕室2の中央上部に連設され旋回粉砕室2で粉砕された砕料が排出される微粉排出口、12は高圧ヘッダー、12aは高圧ヘッダー12から粉砕ノズル3に高圧ガスを供給する高圧ガスパイプ、12bは高圧ガスヘッダー12から供給ノズル4に高圧ガスを供給する高圧ガスパイプ、13は高圧ガスヘッダー12の圧力を調整する圧力調整バルブ、13aは高圧ガスパイプ12bを流れる高圧ガスの流量を調整する流量調整バルブである。
Hereinafter, the jet mill used in Embodiment 1 will be described in detail with reference to the drawings.
2 is a cross-sectional view of a main part of the jet mill according to the first embodiment, FIG. 3 is a cross-sectional end view of the main part taken along line AA in FIG. 2, and FIG. 4 (a) is a perspective view of the crushing nozzle. FIG. 4B is a front view of the ejection surface of the crushing nozzle.
In FIG. 2, 1 is the jet mill in the first embodiment, 2 is a swirl crushing chamber formed in a hollow disk shape, 3 is a crushing nozzle provided in seven swirl crushing chambers 2, and 4 is a swirl crushing chamber 2. One supply nozzle for introducing the crushed material into the swirl crushing chamber 2, 4a is a venturi nozzle of the supply nozzle 4, 4b is a solid-gas mixing chamber formed on the upstream side of the venturi nozzle 4a, and 4c is a venturi nozzle 4a. A push nozzle 4d provided coaxially with the venturi nozzle 4a via the solid-gas mixing chamber 4b on the upstream side is a crushing material inlet connected to the solid-gas mixing chamber 4b. The crushing nozzles 3 are arranged at equal intervals on the side wall of the swirling crushing chamber 2 starting from the supply nozzle 4. 5 is a main body casing, 6 is a ring liner of the swirl crushing chamber 2, 7 and 8 are top and bottom liners disposed above and below the swirl crushing chamber 2, and 9 is removably disposed at the center of the bottom liner 8. A center pole having an upper portion formed in a substantially conical shape, 10 is an outlet formed coaxially with the center pole 9 and is detachably disposed on the top liner 7, and 11 is connected to the center upper portion of the swirl crushing chamber 2 and swirled. Fine powder outlet through which the pulverized material crushed in the chamber 2 is discharged, 12 is a high-pressure header, 12a is a high-pressure gas pipe for supplying high-pressure gas from the high-pressure header 12 to the pulverizing nozzle 3, and 12b is from the high-pressure gas header 12 to the supply nozzle 4 A high-pressure gas pipe that supplies high-pressure gas, 13 is a pressure adjustment valve that adjusts the pressure of the high-pressure gas header 12, and 13a is a high-pressure gas pipe that flows through the high-pressure gas pipe 12b. A flow rate adjusting valve for adjusting the flow rate of the gas.

図3、図4(a)、図4(b)において、3は粉砕ノズル、3aは粉砕ノズル3の噴射面、3bは粉砕ノズル3の基部側に略円筒状に形成され高圧ヘッダー12から供給される高圧ガスが通過する高圧ガス流路、3b′は高圧ガス流路3bに連設された略スリット状に形成されたスリット状高圧ガス流路、3cは噴射面3aで開口し高圧ガス流路3bとスリット状高圧ガス流路3b´を通過したガス流が噴射する噴射部、3dは短辺の長さWと長辺の長さLとの比(アスペクト比)がW:L=1:2〜1:30の略矩形状に形成された噴射部3cのスリット状噴射口、3eはスリット状噴射口3dの中心軸、3fはスリット状噴射口3dの中心軸3eを通り長辺方向に平行な中心軸線、3gは中心軸線3f上に中心が位置するように形成された円形状噴射口である。
粉砕ノズル3は、図3に示すように、1の粉砕ノズル3の中心軸3eが旋回流の回転方向(本実施の形態においては左回り)に2個離れた粉砕ノズル3又は供給ノズル4の中心軸に向くように旋回粉砕室2に配設されている。
ここで、実施の形態1においては、円形状噴射口3gの内径は、スリット状噴射口3dの短辺の長さWの1.1〜3倍に形成されている。
3, 4 (a), and 4 (b), 3 is a crushing nozzle, 3 a is an injection surface of the crushing nozzle 3, and 3 b is formed in a substantially cylindrical shape on the base side of the crushing nozzle 3 and is supplied from a high-pressure header 12. The high pressure gas flow path through which the high pressure gas passes, 3b 'is a slit-shaped high pressure gas flow path formed in a substantially slit shape connected to the high pressure gas flow path 3b, and 3c is opened at the injection surface 3a to open the high pressure gas flow The injection section 3d for injecting the gas flow that has passed through the passage 3b and the slit-shaped high-pressure gas passage 3b ′ has a ratio (aspect ratio) of the length W of the short side to the length L of the long side of W: L = 1. : Slit-shaped injection port 3c of the injection part 3c formed in a substantially rectangular shape of 2 to 1:30, 3e is the central axis of the slit-shaped injection port 3d, 3f is the long side direction through the central axis 3e of the slit-shaped injection port 3d The central axis 3g parallel to the center axis 3g is formed so that the center is located on the central axis 3f. A circular shape injection port.
As shown in FIG. 3, the crushing nozzle 3 includes a crushing nozzle 3 or a supply nozzle 4 in which the central axis 3 e of one crushing nozzle 3 is separated by two in the rotational direction of the swirl flow (counterclockwise in the present embodiment). The swirl crushing chamber 2 is disposed so as to face the central axis.
Here, in Embodiment 1, the inner diameter of the circular injection port 3g is formed to be 1.1 to 3 times the length W of the short side of the slit-shaped injection port 3d.

以上のように構成されたジェットミル1を用いた金属材料の粉砕方法について説明する。
流量調整バルブ13aを全開にし圧力調整バルブ13を開弁すると、高圧ガスパイプ12a,12bから粉砕ノズル3と供給ノズル4の押込ノズル4cに高圧ガスが同一圧力で供給される。ここで、高圧ガスとしては不活性ガスを用いる。これにより、金属粉体の表面に酸化被膜が形成されることを防ぎ、機械的強度の低下を防ぐことができると共に、粉塵爆発を防ぐことができる。
分級工程で分離された150μm〜2000μmの金属材料は砕料導入口4dから供給され、押込ノズル4cから噴射される高圧ジェット流により固気混合室4b内で不活性ガスと混合されベンチュリーノズル4aから旋回粉砕室2に供給される。粉砕ノズル3から噴射される高圧ガス流によって旋回粉砕室2には旋回流が生じ、旋回粉砕室2のリングライナー6側に粉砕ゾーンが形成され、旋回粉砕室2の中心側に分級ゾーンが形成される。粉砕ゾーンでは、粉砕ノズル3が噴射するエッジ状の高圧ガス流が高速を保ったまま高い剪断性で旋回流に吹き込まれ、旋回流を周回する粗粒子をかき乱し砕料同士の衝突が頻繁に起こり、砕料の微粉砕が行われる。粉砕された微粉は分級ゾーンで分級され、旋回粉砕室2に配設されたアウトレット10から微粉排出口11を通じて排出される。分級ゾーンで分級されて排出されなかった粗粒子は、旋回により生ずる遠心力によって旋回流の外周を旋回し、粗粒子同士が衝突されて繰り返し破砕が行われる。
旋回流形成工程において旋回流が形成された後、流量調整バルブ13aの開度を小さくして供給ノズル4の押込ノズル4cから噴射される高圧ジェット流の流量を粉砕ノズル3から噴射される高圧ガスの流量の1/10〜1/4程度まで小さくする。旋回粉砕室2内では高圧ガス流が高速を保ったまま同心円の旋回流を形成し砕料が旋回流内で効率よく粉砕され、粉砕された粒子が微粉排出口11から排出されているので、ベルヌーイの定理により粉砕ノズル3から噴射される高圧ガスの流量が小さくても砕料が旋回粉砕室2内へ吸い込まれていく。
A method for pulverizing a metal material using the jet mill 1 configured as described above will be described.
When the flow rate adjusting valve 13a is fully opened and the pressure adjusting valve 13 is opened, the high pressure gas is supplied from the high pressure gas pipes 12a and 12b to the pulverizing nozzle 3 and the pushing nozzle 4c of the supply nozzle 4 at the same pressure. Here, an inert gas is used as the high-pressure gas. Thereby, it is possible to prevent an oxide film from being formed on the surface of the metal powder, prevent a decrease in mechanical strength, and prevent a dust explosion.
The metal material of 150 μm to 2000 μm separated in the classification step is supplied from the crushing material inlet 4d and mixed with the inert gas in the solid-gas mixing chamber 4b by the high-pressure jet flow injected from the pushing nozzle 4c, and then from the venturi nozzle 4a. It is supplied to the swirl crushing chamber 2. A swirl flow is generated in the swirl crushing chamber 2 by the high-pressure gas flow injected from the crushing nozzle 3, a crushing zone is formed on the ring liner 6 side of the swirl crushing chamber 2, and a classification zone is formed on the center side of the swirl crushing chamber 2. Is done. In the pulverization zone, the edge-like high-pressure gas flow ejected by the pulverization nozzle 3 is blown into the swirl flow with high shearing properties while maintaining a high speed, and the coarse particles that circulate in the swirl flow are disturbed, and the crushing materials frequently collide with each other. The pulverized material is finely pulverized. The pulverized fine powder is classified in the classification zone and discharged from the outlet 10 disposed in the swirl pulverization chamber 2 through the fine powder discharge port 11. The coarse particles classified in the classification zone and not discharged are swirled on the outer periphery of the swirling flow by centrifugal force generated by swirling, and the coarse particles collide with each other to be repeatedly crushed.
After the swirl flow is formed in the swirl flow forming step, the flow rate of the high-pressure jet flow ejected from the pushing nozzle 4c of the supply nozzle 4 by reducing the opening degree of the flow rate adjusting valve 13a is ejected from the crushing nozzle 3. The flow rate is reduced to about 1/10 to 1/4. In the swirl crushing chamber 2, the high-pressure gas flow forms a concentric swirl flow while maintaining a high speed, and the pulverized material is efficiently crushed in the swirl flow, and the pulverized particles are discharged from the fine powder discharge port 11, According to Bernoulli's theorem, the crushed material is sucked into the swirl crushing chamber 2 even if the flow rate of the high-pressure gas injected from the crushing nozzle 3 is small.

次に、粉砕ノズルの変形例について、図面を参照しながら説明する。
図5は粉砕ノズルのスリット状噴射口及び円形状噴射口の変形例を示す粉砕ノズルの正面図であり、図6はスリット状噴射口の別の変形例を示す正面図である。なお、図5(a)は円形状噴射口3gがスリット状噴射口3dの長辺の両端に2個に形成された例であり、図5(b)は円形状噴射口3gがスリット状噴射口3dの長辺の両端及び中心に3個形成された例であり、図5(c)は円形状噴射口3gがスリット状噴射口3dの長辺の両端を除く箇所に2個形成された例である。
図5に示すように、円形状噴射口3gは中心軸線3f上に中心が位置するように形成するのであれば複数箇所に形成することができ、円形状噴射口の内径の大きさ、数、形成する箇所、スリット状粉砕部のアスペクト比等を変えることにより、多種多様の砕料の粉砕に適した高圧ガス流を噴射させることができる。
また、図6において、20はスリット状噴射口3dが形成された粉砕ノズル、21は粉砕ノズル20のスリット状高圧ガス流路3b′の全長に渡ってスリット状噴射口3cと略直交してスリット状噴射口3dの長辺の両側に所定の間隔W2をあけて略平行に形成された溝部である。ここで、溝部21の幅W1は50〜100μmに形成され、深さd1は50〜100μmに形成され、間隔W2はW1の5倍に形成されているので、噴射されるガス流に乱れが生じるのを防ぎガス流の速度が低下するのを防止することができる。
Next, modified examples of the crushing nozzle will be described with reference to the drawings.
FIG. 5 is a front view of a crushing nozzle showing a modified example of the slit-shaped injection port and the circular injection port of the crushing nozzle, and FIG. 6 is a front view showing another modified example of the slit-shaped injection port. FIG. 5A shows an example in which two circular injection ports 3g are formed on both ends of the long side of the slit-shaped injection port 3d, and FIG. 5B shows a circular injection port 3g having a slit-shaped injection. FIG. 5 (c) shows an example in which two circular injection ports 3g are formed at locations excluding both ends of the long side of the slit-shaped injection port 3d. It is an example.
As shown in FIG. 5, the circular injection port 3g can be formed at a plurality of locations as long as the center is formed on the central axis 3f, the size of the inner diameter of the circular injection port, the number, A high-pressure gas stream suitable for pulverization of a wide variety of pulverized materials can be jetted by changing the location to be formed, the aspect ratio of the slit-shaped pulverized portion, and the like.
In FIG. 6, reference numeral 20 denotes a pulverizing nozzle having a slit-shaped injection port 3 d formed therein, and 21 denotes a slit substantially orthogonal to the slit-shaped injection port 3 c over the entire length of the slit-shaped high-pressure gas flow path 3 b ′ of the pulverizing nozzle 20. It is a groove part formed in substantially parallel with the predetermined space | interval W2 on both sides of the long side of 3d shaped injection nozzle. Here, since the width W1 of the groove portion 21 is formed to be 50 to 100 μm, the depth d1 is formed to be 50 to 100 μm, and the interval W2 is formed to be five times W1, the turbulence occurs in the injected gas flow. It is possible to prevent the gas flow rate from decreasing.

以上のようにしてジェットミル1により金属材料を微粉砕し、その微粉排出口11に接続されたバグフィルタ等により微粉砕物を分級捕集することで、平均粒径が5.5μm〜15μmの金属粗粉末と、平均粒径が0.1μm〜5μmの金属微粉末とを各々高い収率で得ることができる。
複合化工程では、粉砕工程で得られた金属微粉末(a)と金属粗粉末(b)とを体積比でa:b=1〜40:60〜99、好ましくはa:b=1〜10:90〜99でジェットミル等の粉砕機や造粒機に投入し、核となる金属粗粉末の表面に金属微粉末を衝突させることにより、金属微粉末を点在状、膜状等に圧着させ、金属粗粉末の表面に被覆(コーティング)等して複合化する。なお、造粒機に投入される金属粉末(金属微粉末と金属粗粉末を併せたもの)の内の金属微粉末の割合が10体積%より多くなるにつれ圧粉体の機械的強度が低下する傾向にあり、40体積%より多くなるとその傾向が著しくなるため好ましくない。なお、実施の形態1においては複合化工程において上述したジェットミル1を用いた。
造粒工程では、得られた複合化粉末を回転パンや回転ドラム等の造粒機に投入し、1mm〜5mmのペレット等の粒状物に造粒する。なお、造粒工程においては、有機バインダや金属バインダ等の結合剤を添加することもできる。これにより短時間で比較的強度の高い粒状物が得られる。
As described above, the metal material is finely pulverized by the jet mill 1 and the finely pulverized material is classified and collected by a bag filter or the like connected to the fine powder discharge port 11 so that the average particle diameter is 5.5 μm to 15 μm. A coarse metal powder and a fine metal powder having an average particle size of 0.1 μm to 5 μm can be obtained in high yields.
In the compounding step, the metal fine powder (a) and the metal coarse powder (b) obtained in the pulverization step are a: b = 1 to 40:60 to 99, preferably a: b = 1 to 10 in volume ratio. : Throw in a mill or granulator such as a jet mill at 90 to 99, and collide the metal fine powder with the surface of the metal coarse powder that becomes the core, so that the metal fine powder is pressed into a dotted or film-like shape. Then, the surface of the coarse metal powder is composited by coating (coating) or the like. Note that the mechanical strength of the green compact decreases as the proportion of the metal fine powder in the metal powder (a combination of the metal fine powder and the metal coarse powder) put into the granulator exceeds 10% by volume. It tends to be prominent, and if it exceeds 40% by volume, the tendency becomes remarkable, which is not preferable. In the first embodiment, the above-described jet mill 1 is used in the compounding step.
In the granulation step, the obtained composite powder is put into a granulator such as a rotary pan or a rotary drum, and granulated into a granular material such as a 1 mm to 5 mm pellet. In the granulation step, a binder such as an organic binder or a metal binder can be added. Thereby, a granular material with relatively high strength can be obtained in a short time.

成形工程においては、プレス成形する場合は、造粒された粒状物を金型のキャビティ内に充填し加圧、圧縮して金属製品の形状に成形する。プレス成形においては振動プレス装置を用いることもでき、或いは熱間静水圧成形(HIP)、冷間静水圧成形(CIP)等を用いることもできる。なお、プレス成形の場合、加圧力は5kgf/mm〜50kgf/mmが用いられる。
また、成形工程においてMIM等の射出成形する場合は、造粒工程で製造された成形用粒状物を成形型のキャビティ内に圧入し、射出成形して中間成形体を得る。なお、射出成形の場合、加熱温度は150℃程度、射出圧力は10kgf/mm〜90kgf/mm程度が用いられる。
なお、造粒工程において有機バインダ等の結合剤を混合した場合は、成形後に300℃〜400℃の温度で加熱して脱脂する。
また、成形工程で成形された成形体、特に射出成形により成形された中間成形体を焼結することができる。
焼結工程では、例えば金属材料がアルミニウムである場合は、500℃〜600℃で1h〜3h焼結される。金属材料がタングステンカーバイドである場合は、1200℃〜1600℃で1h〜12h焼結される。焼結工程では、不活性ガス雰囲気炉や還元性雰囲気炉、或いは真空加熱炉が用いられる。これにより、金属製品の機械的強度をさらに高めることができる。
In the molding process, when press molding is performed, the granulated granular material is filled in a cavity of a mold, pressed and compressed, and molded into the shape of a metal product. In press molding, a vibration press apparatus can be used, or hot isostatic pressing (HIP), cold isostatic pressing (CIP), or the like can be used. In the case of press molding, pressure is 5kgf / mm 2 ~50kgf / mm 2 is used.
Further, when injection molding such as MIM is performed in the molding process, the molding granular material produced in the granulation process is press-fitted into the cavity of the molding die and injection molded to obtain an intermediate molded body. In the case of injection molding, the heating temperature is about 0.99 ° C., injection pressure 10kgf / mm 2 ~90kgf / mm 2 approximately, is used.
In addition, when binders, such as an organic binder, are mixed in a granulation process, it heats at the temperature of 300 to 400 degreeC after shaping | molding, and degreases.
Moreover, the molded object shape | molded by the formation process, especially the intermediate molded object shape | molded by injection molding can be sintered.
In the sintering step, for example, when the metal material is aluminum, sintering is performed at 500 ° C. to 600 ° C. for 1 h to 3 h. When the metal material is tungsten carbide, sintering is performed at 1200 to 1600 ° C. for 1 to 12 hours. In the sintering process, an inert gas atmosphere furnace, a reducing atmosphere furnace, or a vacuum heating furnace is used. Thereby, the mechanical strength of the metal product can be further increased.

以上のように本実施の形態1における金属製品の製造方法は構成されているので、以下のような作用を有する。
(1)金属材料をジェットミル等により粉砕して得られた平均粒径が0.1μm〜5μmの金属微粉末を、平均粒径が5.5μm〜15μmの金属粗粉末の表面に複合化すると共に、その複合化粉末を造粒して粒状物とすることができるので、その粒状物を成形型に充填して成形した際に、金属粗粉末間の隙間に金属微粉末が入り込み、成形体の相対密度を94%〜98%と著しく向上させることができ、成形体の機械的強度を高めることができる。
(2)ジェットミル1は、噴射部3cが、円形状噴射口3gを備えた粉砕ノズル3を旋回粉砕室2に配設することで、或いは、スリット状噴射口3dの少なくとも長辺の複数箇所に所定間隔をあけて略平行に形成された溝部21を備えることで、旋回粉砕室2内に形成された旋回流に偏心が生じ難く同心円状の理想的な旋回流を形成することができるので、これまでは微粉砕が困難であった種々の金属或いは合金からなる金属材料の微粉砕を短時間で行うことができ、単位時間当りの処理量を飛躍的に増大させることができる。また、旋回流の偏心や微粉体の旋回粉砕室2の周壁等への圧着が生じ難いため、旋回粉砕室2の周壁やノズル等が磨耗し難くコンタミネーションが少なく、さらに安定した連続運転を行うことができる。
(3)また、粉砕ノズル3から噴射されるガス流が乱れ難いので、ガス流の圧力を15MPa程度まで高めても偏心することなく同心円の旋回流を旋回粉砕室2内に維持することができ、ガス流の圧力を高めるにつれ砕料の運動エネルギを高くすることができ、高エネルギの砕料同士の衝突による微粉体化が可能であり、粒度分布がシャープな金属微粉末を短時間で簡単に得ることができる。
(4)造粒工程において粒径が1mm〜5mmの粒状物に造粒することにより、その後の工程において搬入搬出が容易になり、特に成形工程における成形型への充填の際等に雄型と雌型の間に金属粉末が入り込むといった不具合が生じず取り扱い性を向上できる。
(5)成形用粒状物を成形型に充填してプレス成形、射出成形等を用いて成形することにより成形体を得ることができる。このとき、成形型内において成形用粒状物は解砕圧縮されて成形されると共に、金属粗粉末間の隙間に金属微粉末が入り込んでその隙間を埋めるため、成形体の相対密度を94%〜98%と著しく向上させることができ、成形体の機械的強度を高めることができる。
(6)成形後に成形体を焼結した場合は、焼結による成形体の収縮率が小さく、寸法精度の高い製品を得ることができ、また焼結密度が高い機械的強度に優れた製品を得ることができる。また、複合化粉末を造粒した成形用粒状物を成形し、成形体を得ることにより、焼結しなくても機械的強度の高い金属製品を得ることができる。
Since the metal product manufacturing method according to the first embodiment is configured as described above, it has the following effects.
(1) A metal fine powder having an average particle size of 0.1 μm to 5 μm obtained by pulverizing a metal material with a jet mill or the like is compounded on the surface of a metal coarse powder having an average particle size of 5.5 μm to 15 μm. At the same time, since the composite powder can be granulated into a granular material, when the granular material is filled into a mold and molded, the metal fine powder enters the gaps between the coarse metal powders, and the molded body Can be remarkably improved to 94% to 98%, and the mechanical strength of the molded product can be increased.
(2) In the jet mill 1, the injection unit 3c is provided with the pulverization nozzle 3 provided with the circular injection port 3g in the swirl pulverization chamber 2, or at least a plurality of locations on the long side of the slit-shaped injection port 3d. By providing the groove portions 21 formed substantially parallel to each other with a predetermined interval, it is possible to form a concentric ideal swirl flow in which the swirl flow formed in the swirl crushing chamber 2 is less likely to be eccentric. Thus, it is possible to finely pulverize metal materials made of various metals or alloys, which have been difficult to pulverize until now, and to dramatically increase the processing amount per unit time. In addition, since the eccentricity of the swirl flow and the pressure bonding of the fine powder to the peripheral wall of the swirl crushing chamber 2 are difficult to occur, the peripheral wall and nozzles of the swirl crushing chamber 2 are not easily worn, and there is little contamination and more stable continuous operation is performed. be able to.
(3) Further, since the gas flow injected from the crushing nozzle 3 is not easily disturbed, a concentric swirl flow can be maintained in the swirl crushing chamber 2 without being eccentric even if the pressure of the gas flow is increased to about 15 MPa. As the gas flow pressure is increased, the kinetic energy of the pulverized material can be increased, and it is possible to make fine powder by collision between high energy crushed materials. Can get to.
(4) By granulating into a granular material having a particle size of 1 mm to 5 mm in the granulation step, it becomes easy to carry in and out in the subsequent step, and particularly when the mold is filled in the molding step, etc. There is no problem that the metal powder enters between the female molds, and the handling property can be improved.
(5) A molded article can be obtained by filling the molding granule into a mold and molding it using press molding, injection molding or the like. At this time, the molding granular material is crushed and compressed in the molding die, and the metal fine powder enters the gaps between the coarse metal powders to fill the gaps. It can be remarkably improved to 98%, and the mechanical strength of the molded body can be increased.
(6) When the molded body is sintered after molding, a product with a small shrinkage rate of the molded body due to sintering and high dimensional accuracy can be obtained, and a product with high sintered density and excellent mechanical strength can be obtained. Can be obtained. In addition, by molding a molding granulated granulated composite powder to obtain a molded body, a metal product with high mechanical strength can be obtained without sintering.

(実施例1)
アルミニウムからなる金属材料(金属製品の製造工程で切断除去された湯口等)をジェットミルで粉砕した後、バグフィルタにより分級捕集してアルミニウム粉末を得た。このアルミニウム粉末を回収し、レーザー回折・散乱式粒度分布測定装置(シーラス社製、CILAS 1064)を用いて粒度分布を測定すると共に、走査線電子顕微鏡(SEM)で観察した。測定された粒度分布の平均粒径は7μmであった。図7はSEMを用いた粉砕されたアルミニウム粉末の写真である。
また、実施の形態1において説明したジェットミルの供給ノズル1個及び粉砕ノズル7個に0.88MPaの高圧ガスを供給し、砕料としてコバルトからなる金属材料を供給し粉砕してコバルト粉末を得た。このコバルト粉末を回収し、アルミニウム粉末と同様にして粒度分布を測定すると共に、SEMで観察した。測定された粒度分布の平均粒径は0.8μmであった。図8はSEMを用いた粉砕されたコバルト粉末の写真である。
得られたコバルト粉末(金属微粉末)とアルミニウム粉末(金属粗粉末)とを体積比10:90でジェットミルに投入し、アルミニウム粉末の表面にコバルト粉末をコーティングした。これを回転パンや回転ドラム等の造粒機に投入し、有機バインダを添加して1mm〜5mmのペレット状の粒状物に造粒した。
造粒された粒状物を金型のキャビティ内に充填し加圧、圧縮して金属製品の形状にプレス成形した。加圧力は5kgf/mm〜50kgf/mmを用いた。成形後に300℃〜400℃の温度で加熱して脱脂した後、500℃〜600℃で焼結して、所定の金属製品を得た。
同様にして複数の金属製品を作製し、これら複数の金属製品について相対密度を測定したところ、いずれも94%〜98%と著しく高密度であった。なお、相対密度の測定はJIS Z2505に準拠して行った。
(Example 1)
A metal material made of aluminum (pouring gate and the like cut and removed in the metal product manufacturing process) was pulverized by a jet mill, and then classified and collected by a bag filter to obtain aluminum powder. The aluminum powder was collected, and the particle size distribution was measured using a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring apparatus (CILAS 1064, manufactured by Cirrus), and observed with a scanning electron microscope (SEM). The average particle size of the measured particle size distribution was 7 μm. FIG. 7 is a photograph of pulverized aluminum powder using SEM.
Further, a high pressure gas of 0.88 MPa is supplied to one jet mill supply nozzle and seven pulverization nozzles described in the first embodiment, a metal material made of cobalt is supplied as a pulverizer, and pulverized to obtain cobalt powder. It was. The cobalt powder was recovered, and the particle size distribution was measured in the same manner as the aluminum powder, and observed with an SEM. The average particle size of the measured particle size distribution was 0.8 μm. FIG. 8 is a photograph of pulverized cobalt powder using SEM.
The obtained cobalt powder (fine metal powder) and aluminum powder (coarse metal powder) were introduced into a jet mill at a volume ratio of 10:90, and the surface of the aluminum powder was coated with cobalt powder. This was put into a granulator such as a rotary pan or a rotary drum, and an organic binder was added to granulate into pellets of 1 mm to 5 mm.
The granulated granule was filled into a mold cavity, pressed and compressed, and pressed into a metal product shape. Applied pressure with 5kgf / mm 2 ~50kgf / mm 2 . After forming and degreasing by heating at a temperature of 300 ° C. to 400 ° C., sintering was performed at 500 ° C. to 600 ° C. to obtain a predetermined metal product.
Similarly, when a plurality of metal products were produced and the relative density of these metal products was measured, all of them were extremely high in the range of 94% to 98%. The relative density was measured according to JIS Z2505.

(比較例1)
金属粗粉末及び金属微粉末の代わりにガスアトマイズ法で製造された平均粒径が10μm〜30μmの粒径の金属粉末を造粒した粒状物を用いた点以外は、実施例1と同様にして複数の金属製品を得た。これら複数の金属製品の相対密度を実施例1と同様の測定法により測定したところ、いずれも78%〜80%であった。
(Comparative Example 1)
In the same manner as in Example 1, except that a granular material obtained by granulating a metal powder having an average particle diameter of 10 μm to 30 μm manufactured by a gas atomizing method instead of the metal coarse powder and the metal fine powder was used. Got a metal product. When the relative density of these metal products was measured by the same measurement method as in Example 1, all were 78% to 80%.

実施例1及び比較例1の結果から、平均粒径が5.5μm〜15μmの金属粗粉末の表面に平均粒径が0.1μm〜5μmの金属微粉末を圧着し複合化することより、プレス成形の際に金属粗粉末間の隙間に金属微粉末が入り込み空隙を埋めるため成形体の相対密度を著しく向上できることがわかった。   From the results of Example 1 and Comparative Example 1, it was determined that the metal fine powder having an average particle diameter of 0.1 μm to 5 μm was pressed on the surface of the metal coarse powder having an average particle diameter of 5.5 μm to 15 μm to form a composite. It has been found that the relative density of the compact can be significantly improved because fine metal powder enters the gaps between the coarse metal powders during molding and fills the gaps.

以上説明したように、本発明は、プレス成形や射出成形等による金属製品の成形時に用いられる金属製品成形用複合化粉末に関し、特に本発明によれば、成形体の相対密度を著しく向上させることができ、成形体の機械的強度を高めることができ、且つ寸法精度の高い製品を得ることができる金属製品成形用複合化粉末を提供することができる。
また、本発明は、プレス成形や射出成形等による金属製品の成形時に用いられる成形用粒状物の製造方法に関し、特に本発明によれば、プレス抜きされた金属廃材やガスアトマイズ法等で不用になった比較的大きい粒径の廃材等をジェットミルを用いた簡単な処理で微粉末にできるので省力性及び省コスト性に優れ生産性に優れると共に、プレス成形や射出成形等による金属製品の成形時に取り扱い易く好適に用いられる成形用粒状物の製造方法を提供することができる。
また、本発明は成形用粒状物を用いた金属製品の製造方法に関し、特に本発明によれば、プレス抜きされた金属廃材やガスアトマイズ法等で不用になった比較的大きい粒径の廃材等をジェットミルを用いた簡単な処理で微粉末にできるので省力性及び省コスト性に優れ生産性に優れると共に、成形される圧粉体の緻密化が図れ、ひびや割れの発生のない機械的強度に優れる金属製品を得ることができる金属製品の製造方法を提供することができる。
As described above, the present invention relates to a composite powder for molding a metal product used when molding a metal product by press molding, injection molding, or the like. In particular, according to the present invention, the relative density of the molded body is significantly improved. Therefore, it is possible to provide a composite powder for molding a metal product, which can increase the mechanical strength of the molded body and can obtain a product with high dimensional accuracy.
The present invention also relates to a method for producing a molding granular material used when molding a metal product by press molding, injection molding, or the like. In particular, according to the present invention, it is not necessary in a stamped metal waste material, a gas atomizing method, or the like. In addition, waste materials with a relatively large particle size can be made into fine powder by a simple process using a jet mill, so that they are excellent in labor and cost savings and excellent in productivity, and when metal products are formed by press molding or injection molding. The manufacturing method of the granular material for shaping | molding which it is easy to handle and is used suitably can be provided.
In addition, the present invention relates to a method for producing a metal product using a granular material for molding, and in particular, according to the present invention, a waste metal having a relatively large particle diameter, which has been made unnecessary by a stamped metal waste material or a gas atomizing method, etc. Since it can be made into fine powder by simple processing using a jet mill, it is excellent in labor-saving and cost-saving, and it is excellent in productivity, and the compacted green compact can be densified and mechanical strength is free from cracks and cracks. It is possible to provide a method for producing a metal product that can provide a metal product that is excellent in the quality.

実施の形態1における金属製品の製造フロー図Manufacturing flow diagram of metal product in Embodiment 1 ジェットミルの要部断面図Cross section of the main part of the jet mill 図2のA−A線における要部断面端面図2 is a cross-sectional end view of the main part taken along line AA in FIG. (a)粉砕ノズルの斜視図(b)粉砕ノズルの噴射面の正面図(A) Perspective view of grinding nozzle (b) Front view of ejection surface of grinding nozzle スリット状噴射口及び円形状噴射口の変形例を示す粉砕ノズルの正面図Front view of the crushing nozzle showing a modification of the slit-shaped nozzle and the circular nozzle スリット状噴射口の別の変形例を示す正面図Front view showing another modification of the slit-shaped injection port SEMを用いた粉砕されたアルミニウム粉末の写真Photo of ground aluminum powder using SEM SEMを用いた粉砕されたコバルト粉末の写真Photograph of pulverized cobalt powder using SEM

符号の説明Explanation of symbols

1 ジェットミル
2 旋回粉砕室
3 粉砕ノズル
3a 噴射面
3b 高圧ガス流路
3b´ スリット状高圧ガス流路
3c 噴射部
3d スリット状噴射口
3e 中心軸
3f 中心軸線
3g 円形状噴射口
4 供給ノズル
4a ベンチュリーノズル
4b 固気混合室
4c 押込ノズル
4d 砕料導入口
5 本体ケーシング
6 リングライナー
7 トップライナー
8 ボトムライナー
9 センターポール
10 アウトレット
11 微粉排出口
12 高圧ヘッダー
12a,12b 高圧ガスパイプ
13 圧力調整バルブ
13a 流量調整バルブ
20 粉砕ノズル
21 溝部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Jet mill 2 Swivel crushing chamber 3 Grinding nozzle 3a Injection surface 3b High pressure gas flow path 3b 'Slit high pressure gas flow path 3c Injection part 3d Slit injection port 3e Central axis 3f Center axis 3g Circular injection port 4 Supply nozzle 4a Venturi Nozzle 4b Solid gas mixing chamber 4c Push nozzle 4d Crushed material inlet 5 Body casing 6 Ring liner 7 Top liner 8 Bottom liner 9 Center pole 10 Outlet 11 Fine powder outlet 12 High pressure header 12a, 12b High pressure gas pipe 13 Pressure adjustment valve 13a Flow rate adjustment Valve 20 Grinding nozzle 21 Groove

Claims (6)

平均粒径が0.1μm〜5μmの金属微粉末を平均粒径が5.5μm〜15μmの金属粗粉末の表面に圧着し複合化したことを特徴とする金属製品成形用複合化粉末。   A composite powder for molding a metal product, characterized in that a metal fine powder having an average particle size of 0.1 to 5 μm is pressed onto a surface of a coarse metal powder having an average particle size of 5.5 to 15 μm to form a composite. 金属材料を粉砕して平均粒径が0.1μm〜5μmの金属微粉末を得る粉砕工程と、
平均粒径が5.5μm〜15μmの金属粗粉末の表面に前記金属微粉末を複合化させる複合化工程と、
前記複合化工程で得られた複合化粉末を粒径が1mm〜5mmの粒状物に造粒する造粒工程と、
を備えていることを特徴とする成形用粒状物の製造方法。
A pulverization step of pulverizing a metal material to obtain a metal fine powder having an average particle size of 0.1 μm to 5 μm;
A compounding step of compounding the metal fine powder on the surface of a metal coarse powder having an average particle size of 5.5 μm to 15 μm;
A granulation step of granulating the composite powder obtained in the composite step into a granular material having a particle size of 1 mm to 5 mm;
The manufacturing method of the granular material for shaping | molding characterized by the above-mentioned.
前記粉砕工程において、前記金属材料を不活性ガス雰囲気下で粉砕することを特徴とする請求項2に記載の成形用粒状物の製造方法。   The method for producing a granular material for molding according to claim 2, wherein the metal material is pulverized in an inert gas atmosphere in the pulverization step. 前記粉砕工程において水平旋回流型のジェットミルを用いて前記金属材料を粉砕する成形用粒状物の製造方法であって、
前記ジェットミルの旋回流を形成する粉砕ノズルがガスが噴射する噴射部を備え、前記噴射部が、スリット状に形成されたスリット状噴射口と、前記スリット状噴射口の中心軸を通る中心軸線上に中心が位置するように1乃至複数形成された円形状噴射口と、前記スリット状噴射口及び前記円形状噴射口と連通するスリット状高圧ガス流路と、を備えていることを特徴とする請求項2又は3に記載の成形用粒状物の製造方法。
In the pulverizing step, a method for producing a molding granule for pulverizing the metal material using a horizontal swirling jet mill,
The pulverizing nozzle that forms the swirl flow of the jet mill includes an injection unit that injects gas, and the injection unit has a slit-shaped injection port formed in a slit shape, and a central axis that passes through the central axis of the slit-shaped injection port One or more circular injection ports formed so that the center is positioned on a line, the slit injection port, and a slit-shaped high-pressure gas channel communicating with the circular injection port, The manufacturing method of the granular material for shaping | molding of Claim 2 or 3 to do.
請求項2乃至4の内いずれか1項に記載の成形用粒状物の製造方法で得られた成形用粒状物を成形型に充填して成形することを特徴とする金属製品の製造方法。   A method for producing a metal product, comprising filling a molding die with the molding granule obtained by the method for producing a molding granule according to any one of claims 2 to 4. 前記成形工程において成形された成形体を焼結する焼結工程を備えていることを特徴とする請求項5に記載の金属製品の製造方法。
The method for producing a metal product according to claim 5, further comprising a sintering step of sintering the formed body formed in the forming step.
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