JP2012529561A - 金属粉末を処理する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、多数の金属粉末小球から成る金属粉末を処理する方法であって、以下のステップ；Ｓ１：金属粉末小球を、該金属粉末小球が液状の状態になるまで加熱し、Ｓ２：縮小された直径の金属粉末小球を形成するために、液状化された金属粉末小球と、加熱された衝突体との衝突を実施し、加熱された衝突体の温度は、金属粉末小球の融点よりも高くされており、Ｓ３：衝突時に形成された、縮小された直径の金属粉末小球を冷却し、Ｓ４：冷却された、縮小された直径の金属粉末小球を集合容器内に集める、を有する方法に関する。

Description

本発明は、多数の金属粉末小球から成る金属粉末を処理する方法に関する。

多数の鋼粉末小球から成る鋼粉末を製造する方法は既に公知である。この公知の方法では、鋼溶融物が製造される。鋼溶融物は容器内に移送されて、この容器内で、鋼溶融物にＮ_２ガスが供給される。これによって、溶融された鋼の噴霧を、窒素ガスを使用しながら実施することができる。保護ガス雰囲気内で実施されるこの公知の方法により、多数の鋼粉末小球から成る鋼粉末が製造される。鋼粉末小球の直径は、１００μｍ〜５００μｍの範囲である。

特定の工業利用のためには、縮小された直径の金属粉末粒子を備えた金属粉末を使用可能であることが有利であるか、ましては必要であることが明らかとなった。

本発明の課題は、多数の金属粉末小球から成る金属粉末を加工する方法であって、縮小された金属粉末小球を備えた金属粉末が製造され得る方法を提供することである。

この課題は、請求項１に記載された特徴を有する方法により解決される。本発明の有利な実施形態および変化形を、以下に、図面につき詳しく説明する。

本発明のための第１の実施形態による、金属粉末を処理する方法を説明するためのフローチャートである。 本発明のための第２の実施形態による金属粉末を処理する方法を説明するためのフローチャートである。 本発明のための第３の実施形態による金属粉末を処理する方法を説明するためのフローチャートである。

本発明による方法には、出発材料として、１００μｍ〜５００μｍの範囲の直径を備えた多数の金属粉末小球から成る金属粉末が準備される。このような種類の金属粉末は、たとえば、上述の方法を用いて製造され得る。

本発明による方法によれば、図１から判るように、第１のステップＳ１で、所定の温度にまで金属粉末小球が加熱される。この温度では、金属粉末粒子は液状の状態にある。金属粉末小球の加熱は、誘導プロセスを使用しながら、または放射熱の利用により、または高温の保護ガス流内で実施され得る。

第１のステップに続く第２のステップＳ２では、液状の状態にある金属粉末小球の、加熱された衝突体（Ｐｒａｌｌｋｏｅｒｐｅｒ）との衝突が生ぜしめられる。この場合、衝突体の温度は、金属粉末小球の融点よりも高い。この衝突により金属粉末小球が粉砕し、縮小された直径の金属粉末小球が形成される。衝突体の加熱により、当該衝突体にぶつかる金属粉末小球が衝突体に溶接されないことが確実にされる。

衝突体は、金属粉末小球の流れに対して直角または別の角度で延びている衝突プレートであってよい。この衝突プレートは、プロペラ形に形成されていてよい。さらに、この衝突プレートは、可動に形成されていてよく、たとえば回転されるか、不断に旋回され得る。

衝突プレートとの衝突により形成された、縮小された直径の金属粉末小球は、後続のステップＳ３により冷却される。この冷却は、縮小された直径の金属粉末小球の形成の直後に、集合容器内への経路で開始される。この集合容器内に金属粉末小球がステップＳ４で集合させられる。集合容器内では、ステップＳ５により、金属粉末小球が固い状態になるまで、集合させられた金属粉末小球の冷却が行われる。

択一的な実施態様は、液状の状態にある金属粉末小球を互いに衝突させることである。これによって、縮小された直径の金属粉末小球を得ることができる。

上記で説明した方法により得られた金属粉末小球は、出発材料とは異なり、縮小された直径を有している。それゆえに、この金属粉末小球は、出発材料として存在する金属粉末の金属粉末小球よりも、その金属粉末小球が小さな直径を有している金属粉末が必要である用途のために提供され得る。

これは、たとえば、縮小された直径を備える多数のこのような金属粉末小球から成る金属粉末が、内側に位置する螺旋状に延びる冷却通路を備えた、たとえば鋼から成るドリル工具の製造のために使用される場合に該当する。この場合、鋼粉末が、結合剤と共に練られ、結合剤と共に練られた金属粉末は、プレス工具を通って案内される。これにより、内側に位置する直線状の冷却通路を備えたストランドもしくはロッドを製造することができる。このプレス工具を出たストランドは、それぞれ所望の長さに短く切断される。この場合に生じた中間製品（Ｒｏｈｌｉｎｇ）は、その全長にわたって支持されながら転がり運動させられる。転がり運動の速度は、ボディの長さにわたって線状に連続的に変化するので、中間製品が捻られる。この場合、捻られた中間製品は焼結されて、次いでその外周面に螺旋状に延びる切り屑排出溝（Ｓｐａｎｎｕｔ）が備えられる。このような中間製品では、規定された寸法の維持に関して極めて高い要求が生じる。

内側に位置する螺旋状に延びる冷却通路を備えた、鋼から成るこのようなドリル工具を、本発明のための出発材料として使用されるような鋼粉末を使用し、かつ前段落で説明した方法を用いて製造することは、不可能であるということが実験から判った。なぜならば、製造された中間製品が形状不安定であるからである。これに対して、本発明による方法によって製造された、縮小された直径の鋼粉末小球を有する鋼粉末を、前段落に記載された方法を用いて、内側に位置する螺旋状に延びる冷却通路を備えた、鋼から成るドリル工具を製造ために使用すると、所望の最終製品を製造することができる。なぜならば、形成され捻られた中間製品は形状安定性であり、焼結プロセスを用いて、所望の形式でさらに処理され得るからである。このことは、捻られた中間製品において、鋼粉末小球が密に詰められているので、中間製品の所望の形状が維持されることに帰する。

金属粒子を処理するための改良された方法を、以下に図２に示したフローチャートを用いて詳しく説明する。

出発材料として図１につき説明した方法と同じ金属粉末が使用される改良された方法でも、第１のステップＳ１で、所定の温度までの金属粉末粒子の加熱が行われる。この温度では、金属粉末小球は液状の状態にある。

第１のステップＳ１に続くステップＳ１／２では、液状の状態にある金属粉末小球が加速させられる。この加速は、磁界によって、または遠心プロセスにより、または保護ガス流を用いて実施され得る。

続くステップＳ２で、液状の状態にある加速させられた金属粉末小球の、加熱された衝突体との衝突が生ぜしめられる。これにより、図１につき説明した方法と同様に、金属粉末小球を粉砕して縮小された直径の金属粉末小球を形成することができる。

衝突によって形成された、縮小された直径の金属粉末小球は、続くステップＳ３により冷却される。この冷却は、縮小された直径の金属粉末小球の形成の直後に、既に集合容器への経路で開始される。この集合容器内に、ステップＳ４により、金属粉末小球が集合させられる。この集合容器内で、縮小された直径の金属粉末粒子は、最終的にステップＳ５で、当該金属粉末粒子が固い状態になるまで引き続き冷まされる。これに対して択一的には、ステップＳ３から提供された、縮小された直径の金属粉末小球は、ステップ４により集合させられる集合容器内で、別の加工を受けることができる。

液状の状態にある金属粉末小球の上記の加速によって、金属粉末小球の運動エネルギが増大する。これによって、金属粉末小球は、衝突体への衝突時に、図１につき説明した実施形態におけるよりも改善されて粉砕する。このことは、粉砕時に形成される、縮小された直径の金属粉末小球の個数を増し、粉砕時に形成される金属粉末小球の直径がさらに縮小されていることにつながる。これによって、上述の方法により形成された中間製品の形状安定性はさらに改善される。

本発明によれば、多数の金属粉末小球から成る金属粉末であるにもかかわらず、縮小された直径の多数の金属粉末小球から成る金属粉末が提供されるように加工される。

図１および図２につき説明した方法の有利な改良形によれば、ステップＳ３とステップＳ４との間で、ステップＳ３／４において、衝突により形成された、縮小された直径の金属粉末小球の篩分けが行われる。この篩分けの目的は、その直径が未だに所望の最大直径よりも大きい金属粉末小球を、当該方法に改めて供給し、これによって、この金属粉末小球を再び加熱し、再び衝突させることができる。これにより、縮小された直径の金属粉末小球を提供することができる。この場合、この縮小された直径は、所望の最大直径よりも小さいか、最大でも同じである。

このような篩分けが行われる方法のための例は、図３に示されている。図３に示されたこの方法によれば、ステップＳ３で既に冷却された、縮小された直径の金属粉末小球が、ステップＳ３／４で篩分けプロセスを受ける。所望の最大直径よりも小さいか同じ直径の金属粉末小球は、篩いを通過して、ステップＳ４で集合容器内に集められる。この集合容器内で、この金属粉末小球は、ステップ５で、固い状態になるまで冷まされる。所望の最大直径よりも大きな直径の金属粉末小球は、篩い分けられてステップＳ１に戻され、再び加熱され、その後ステップＳ１／２で加速され、次いでステップＳ２において加熱された衝突体と衝突させられる。

これに対して択一的には、篩分けを集合容器内で実施することができる。このことは図３に破線で示されている。

Claims (11)

1. 多数の金属粉末小球から成る金属粉末を処理する方法であって、以下のステップ；
   Ｓ１：金属粉末小球を、該金属粉末小球が液状の状態になるまで加熱し、
   Ｓ２：縮小された直径の金属粉末小球を形成するために、液状化された金属粉末小球と、加熱された衝突体との衝突を生ぜしめ、加熱された衝突体の温度は、金属粉末小球の融点よりも高くされており、
   Ｓ３：衝突時に形成された、縮小された直径の金属粉末小球を冷却し、
   Ｓ４：冷却された、縮小された直径の金属粉末小球を集合容器内に集める、
   を有することを特徴とする、多数の金属粉末小球から成る金属粉末を処理する方法。
2. Ｓ５：集合させられた、縮小された直径の金属粉末小球を、該金属粉末小球が固い状態になるまで冷ます別のステップをさらに有する、請求項１記載の方法。
3. 金属粉末小球の加熱と、衝突の実施との間に、加熱された金属粉末小球の加速を行う、請求項１または２記載の方法。
4. 金属粉末小球の加熱を、誘導プロセスを使用して、または放射熱により、または高温の保護ガス流内で行う、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. 金属粉末粒子の加速を、磁界により、または遠心プロセスを用いて、または保護ガス流を用いて行う、請求項３または４記載の方法。
6. 衝突体が、衝突プレートである、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. 前記衝突プレートが、プロペラ形に形成されている、請求項６記載の方法。
8. 前記衝突プレートが可動に形成されている、請求項６または７記載の方法。
9. 縮小された直径の金属粉末小球に篩分けプロセスを受けさせ、篩を通過しなかった金属粉末小球を再び加熱し、衝突させ、篩を通過した金属粉末小球を、集合容器内に集める、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
10. 衝突の実施を真空内または保護ガス雰囲気内で行う、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
11. 加熱された金属粉末小球を、互いに衝突させる、請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法。

Images