JP2020002442A - Apparatus for producing metal powder - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属粉末製造装置に関する。 The present invention relates to a metal powder manufacturing device.
従来、回転体の遠心力を利用して金属粉末を製造する装置として、薄い円板状または傘状の回転体と、その回転体の回転面に冷媒を供給する冷媒供給部と、回転面に溶融金属を供給する溶融金属供給部とを有し、回転する回転体の回転面に、冷媒供給部から冷媒を供給して液膜を形成し、回転面に溶融金属供給部から溶融金属を供給することにより、液膜で溶融金属を急冷して微細化し、回転体の遠心力を利用して飛散させ、金属粉末を得るよう構成されたものがある（例えば、特許文献１または２参照）。 Conventionally, as a device for producing metal powder using the centrifugal force of a rotating body, a thin disk-shaped or umbrella-shaped rotating body, a refrigerant supply unit that supplies a coolant to the rotating surface of the rotating body, A molten metal supply unit for supplying the molten metal; a coolant is supplied from the coolant supply unit to the rotating surface of the rotating rotating body to form a liquid film; and the molten metal is supplied to the rotating surface from the molten metal supply unit. In some cases, the molten metal is rapidly cooled and refined by a liquid film, and scattered by using the centrifugal force of a rotating body to obtain a metal powder (for example, see Patent Document 1 or 2).
しかしながら、特許文献１および２に記載の装置では、回転体の回転面の冷媒により溶融金属を冷却するため、急冷されて微細化された金属粉末が回転面に堆積しやすく、回転体の寿命が短いという課題があった。また、堆積した金属により回転体のバランスが崩れ、回転する回転体が共振等の振動を起こすため、回転モーター等の駆動部が過負荷となり故障しやすいという課題もあった。 However, in the devices described in Patent Literatures 1 and 2, since the molten metal is cooled by the refrigerant on the rotating surface of the rotating body, the metal powder that has been rapidly cooled and refined easily accumulates on the rotating surface, and the life of the rotating body is increased. There was a problem that it was short. Further, the balance of the rotating body is lost due to the deposited metal, and the rotating rotating body causes vibration such as resonance. Therefore, there is also a problem that a driving unit such as a rotating motor is overloaded and easily broken.
本発明は、このような課題に着目してなされたもので、回転体の寿命を延ばし、故障を防ぐこともできる金属粉末製造装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a metal powder manufacturing apparatus capable of extending the life of a rotating body and preventing failure.
上記目的を達成するために、本発明に係る金属粉末製造装置は、回転可能に設けられた回転体と、前記回転体の回転面に溶融金属を供給可能に設けられた溶融金属供給部とを有し、前記回転体は、所定の厚みを有する表層部を有し、前記表層部の表面が前記回転面を成しており、前記溶融金属供給部から回転する前記回転面に前記溶融金属を供給することにより、前記溶融金属を微細化し、前記回転体の遠心力を利用して飛散させて金属粉末を得るよう構成されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a metal powder production apparatus according to the present invention includes a rotatable rotatable member and a molten metal supply section provided to be capable of supplying molten metal to a rotating surface of the rotatable member. Having, the rotating body has a surface layer portion having a predetermined thickness, the surface of the surface layer portion forms the rotation surface, the molten metal on the rotating surface rotated from the molten metal supply unit. By supplying the metal, the molten metal is made finer and scattered by utilizing the centrifugal force of the rotator to obtain metal powder.
本発明に係る金属粉末製造装置で、前記表層部は、切削加工可能な材質から成ることが好ましい。本発明に係る金属粉末製造装置は、回転体が、所定の厚みを有する表層部の表面に回転面を有しているため、回転面に金属粉末が堆積しても、その堆積物ごと回転面を切削することにより、堆積物のないきれいな回転面を新たに生成することができる。従来の円板状や傘状の回転体では、表層が薄いため、回転面を切削することができず、金属粉末が回転面に堆積すると廃棄するしかなかったが、本発明に係る金属粉末製造装置では、表層部が所定の厚みを有しているため、金属粉末が堆積するたびに、回転面を切削して再生することができ、回転体の寿命を延ばすことができる。 In the metal powder manufacturing apparatus according to the present invention, it is preferable that the surface portion is made of a material that can be cut. In the metal powder manufacturing apparatus according to the present invention, the rotating body has the rotating surface on the surface of the surface layer having a predetermined thickness. , A clean rotating surface free of deposits can be newly generated. In a conventional disk-shaped or umbrella-shaped rotating body, the rotating surface cannot be cut because the surface layer is thin, and metal powder must be discarded when deposited on the rotating surface. In the apparatus, since the surface layer has a predetermined thickness, the rotating surface can be cut and regenerated every time the metal powder is deposited, and the life of the rotating body can be extended.
また、本発明に係る金属粉末製造装置は、回転面を切削して堆積物を取り除くことができるため、回転する回転体のバランスが崩れるのを防ぐことができ、共振等により回転モーター等の駆動部に負荷がかかりすぎるのを抑制し、故障を防止することができる。本発明に係る金属粉末製造装置で、切削加工は、いかなる方法および工具で回転面を切削してもよい。なお、回転面への金属粉末の堆積を防ぐために、従来、回転面にコーティングを施すことも行われており、この場合には、溶融金属によりコーティングが剥がれ、製造される金属粉末に不純物が混入していたが、本発明に係る金属粉末製造装置では、コーティングは必要ないため、不純物の混入を防ぐことができる。 In addition, since the metal powder manufacturing apparatus according to the present invention can remove the deposit by cutting the rotating surface, it is possible to prevent the balance of the rotating rotating body from being lost, and to drive the rotating motor or the like by resonance or the like. It is possible to prevent the portion from being overloaded, and prevent a failure. In the metal powder manufacturing apparatus according to the present invention, the cutting may be performed by any method and any suitable tool. In addition, in order to prevent metal powder from being deposited on the rotating surface, coating is conventionally performed on the rotating surface.In this case, the coating is peeled off by the molten metal, and impurities are mixed into the produced metal powder. However, in the metal powder manufacturing apparatus according to the present invention, no coating is necessary, and therefore, contamination of impurities can be prevented.
本発明に係る金属粉末製造装置は、回転面に冷媒を供給する冷媒供給部を有し、冷媒供給部から回転する回転面に冷媒を供給して液膜を形成した後、溶融金属供給部から回転面に溶融金属を供給するよう構成されていてもよい。この場合、液膜で溶融金属を急冷して微細化し、回転体の遠心力を利用して飛散させることにより、金属粉末を得ることができる。また、本発明に係る金属粉末製造装置で、溶融金属供給部は、回転面に溶融金属を噴射するよう構成されていることが好ましい。この場合、より粒径の小さい金属粉末を得ることができる。 The metal powder production apparatus according to the present invention has a coolant supply unit that supplies a coolant to a rotating surface, and supplies a coolant to a rotating surface that rotates from the coolant supply unit to form a liquid film, and then, from the molten metal supply unit. It may be configured to supply molten metal to the rotating surface. In this case, the metal powder can be obtained by rapidly cooling the molten metal with a liquid film to make the molten metal fine, and scattering the molten metal using the centrifugal force of the rotating body. Further, in the metal powder production apparatus according to the present invention, it is preferable that the molten metal supply unit is configured to inject the molten metal onto the rotating surface. In this case, a metal powder having a smaller particle size can be obtained.
本発明に係る金属粉末製造装置で、前記表層部は、少なくとも前記切削加工後に使用可能な回転面を形成できるだけの厚みを有していればよく、例えば、表層部は、半径以上の厚みを有する円柱形状を成し、一方の端面が回転面を成していてもよい。この円柱形状の場合、金属粉末が堆積するたびに、何度も回転面を切削して再生することができ、回転体の寿命をさらに延ばすことができる。 In the metal powder manufacturing apparatus according to the present invention, the surface layer may have at least a thickness enough to form a revolving surface usable after the cutting, for example, the surface layer has a thickness equal to or larger than a radius. It may have a cylindrical shape, and one end surface may form a rotating surface. In the case of this cylindrical shape, the rotating surface can be cut and regenerated many times each time the metal powder is deposited, and the life of the rotating body can be further extended.
本発明に係る金属粉末製造装置で、前記表層部は、前記溶融金属と同じ組成の金属または合金から成っていてもよい。この場合、たとえ溶融金属により回転面が剥がれたとしても、製造された金属粉末に不純物が混入しない。 In the metal powder manufacturing apparatus according to the present invention, the surface layer may be made of a metal or an alloy having the same composition as the molten metal. In this case, even if the rotating surface is peeled off by the molten metal, no impurity is mixed into the produced metal powder.
本発明に係る金属粉末製造装置は、前記回転面を８００℃以上１０００℃以下に加熱可能に設けられた加熱手段を有していてもよい。この場合、加熱手段で回転面を加熱することにより、回転面に供給された溶融金属の温度低下を抑えることができる。これにより、溶融金属の表面張力を小さくすることができ、金属粉末が回転面に堆積するのを抑えることができる。 The metal powder manufacturing apparatus according to the present invention may include a heating unit provided to be able to heat the rotating surface to 800 ° C or higher and 1000 ° C or lower. In this case, by heating the rotating surface by the heating means, it is possible to suppress a decrease in the temperature of the molten metal supplied to the rotating surface. Thereby, the surface tension of the molten metal can be reduced, and the deposition of the metal powder on the rotating surface can be suppressed.
本発明に係る金属粉末製造装置は、前記表層部を、前記回転体の回転軸に沿って平行な方向に超音波振動させるよう設けられた振動手段を有していてもよい。この場合、超音波振動により、回転面に供給された溶融金属や製造された金属粉末が回転面に付着しにくくなり、金属粉末が堆積するのを抑えることができる。 The metal powder manufacturing apparatus according to the present invention may include a vibration unit provided to ultrasonically vibrate the surface layer in a direction parallel to a rotation axis of the rotating body. In this case, the ultrasonic vibration makes it difficult for the molten metal supplied to the rotating surface or the manufactured metal powder to adhere to the rotating surface, and can suppress deposition of the metal powder.
本発明によれば、回転体の寿命を延ばし、故障を防ぐこともできる金属粉末製造装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the life of a rotating body can be extended and the metal powder manufacturing apparatus which can also prevent a failure can be provided.
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。
図１および図２は、本発明の実施の形態の金属粉末製造装置を示している。
図１に示すように、金属粉末製造装置１０は、回転体１１と回転支持体１２と溶融金属供給部１３とを有している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 and 2 show a metal powder manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the metal powder manufacturing apparatus 10 includes a rotating body 11, a rotating support 12, and a molten metal supply unit 13.
回転体１１は、円柱形状を成して所定の厚みを有する表層部１１ａと、表層部１１ａを支持する支持部１１ｂとを有している。表層部１１ａは、一方の端面に回転面１１ｃを有している。また、表層部１１ａは、製造する金属粉末と同じ組成の金属または合金から成り、切削工具を使用して切削加工可能である。表層部１１ａは、切削加工後に使用可能な回転面１１ｃを形成できるだけの厚みを有している。具体的な一例では、表層部１１ａは、半径以上の厚みを有している。支持部１１ｂは、表層部１１ａと同じ半径を有する円盤形状を成し、一方の表面が表層部１１ａの他方の端面に対向するよう取り付けられている。 The rotating body 11 has a surface portion 11a having a columnar shape and a predetermined thickness, and a support portion 11b for supporting the surface portion 11a. The surface portion 11a has a rotation surface 11c on one end surface. The surface portion 11a is made of a metal or an alloy having the same composition as the metal powder to be manufactured, and can be cut using a cutting tool. The surface portion 11a has a thickness enough to form a rotating surface 11c that can be used after cutting. In a specific example, the surface portion 11a has a thickness equal to or greater than the radius. The support portion 11b has a disk shape having the same radius as the surface layer portion 11a, and is attached so that one surface faces the other end surface of the surface layer portion 11a.
回転支持体１２は、回転体１１の支持部１１ｂの他方の表面に取り付けられている。回転支持体１２は、回転モーター（図示せず）からの回転を回転体１１に伝え、回転体１１を表層部１１ａの中心軸から成る回転軸１１ｄの周りに回転させるよう構成されている。 The rotary support 12 is attached to the other surface of the support 11 b of the rotary body 11. The rotation support 12 is configured to transmit rotation from a rotation motor (not shown) to the rotation body 11 and rotate the rotation body 11 around a rotation axis 11d which is a central axis of the surface portion 11a.
溶融金属供給部１３は、金属や合金を溶かした溶融金属２１を溜めておき、回転体１１の上方から、回転体１１の回転面１１ｃに向かって溶融金属２１を噴射可能に設けられている。溶融金属供給部１３は、不活性ガスのガス噴射を利用して、不活性ガス中に溶融金属２１の液滴を混合した状態で噴射するようになっている。 The molten metal supply unit 13 stores the molten metal 21 in which a metal or an alloy is melted, and is provided so that the molten metal 21 can be sprayed from above the rotating body 11 toward the rotating surface 11 c of the rotating body 11. The molten metal supply unit 13 uses a gas injection of an inert gas to jet the liquid in a state where droplets of the molten metal 21 are mixed into the inert gas.
金属粉末製造装置１０は、回転モーターにより回転体１１を回転させ、溶融金属供給部１３から回転する回転面１１ｃに溶融金属２１を噴射して供給することにより、溶融金属２１を微細化し、回転体１１の遠心力を利用して飛散させて金属粉末２２を得るよう構成されている。なお、製造される金属粉末２２は、いかなる金属や合金の粉末であってもよく、例えば、Ｔｉ６Ａｌ４Ｖ、Ｃｏ３３Ｃｒ５ＭｏＮの粉末である。 The metal powder producing apparatus 10 makes the molten metal 21 finer by rotating the rotating body 11 by a rotating motor and jetting and supplying the molten metal 21 from the molten metal supply unit 13 to the rotating rotating surface 11c. The metal powder 22 is obtained by scattering using the centrifugal force of No. 11. The manufactured metal powder 22 may be a powder of any metal or alloy, for example, a powder of Ti 6 Al 4 V, Co 33 Cr 5 MoN.
次に、作用について説明する。
金属粉末製造装置１０は、回転体１１が、所定の厚みを有する表層部１１ａの表面に回転面１１ｃを有しているため、回転面１１ｃに金属粉末２２が堆積しても、その堆積物ごと回転面１１ｃを切削することにより、堆積物のないきれいな回転面１１ｃを新たに生成することができる。このため、回転面１１ｃを切削することができない従来の回転体１１と比べて、回転体１１の寿命を延ばすことができる。
Next, the operation will be described.
Since the rotating body 11 has the rotating surface 11c on the surface of the surface layer portion 11a having a predetermined thickness, even if the metal powder 22 is deposited on the rotating surface 11c, the metal powder manufacturing apparatus 10 By cutting the rotating surface 11c, a clean rotating surface 11c without deposits can be newly generated. For this reason, the life of the rotating body 11 can be extended as compared with the conventional rotating body 11 in which the rotating surface 11c cannot be cut.
金属粉末製造装置１０は、回転面１１ｃを切削して堆積物を取り除くことができるため、回転する回転体１１のバランスが崩れるのを防ぐことができ、共振等により回転モーターに負荷がかかりすぎるのを抑制し、故障を防止することができる。また、金属粉末製造装置１０は、回転面１１ｃを切削して堆積物を取り除くことができるため、回転面１１ｃにコーティングを行う必要がなく、コーティング由来の不純物の混入を防ぐことができる。また、表層部１１ａが、製造する金属粉末２２と同じ組成の金属または合金から成るため、溶融金属２１により回転面１１ｃが剥がれても、製造された金属粉末２２に不純物が混入しない。 Since the metal powder manufacturing apparatus 10 can remove the deposits by cutting the rotating surface 11c, it is possible to prevent the balance of the rotating rotating body 11 from being lost, and to apply too much load to the rotating motor due to resonance or the like. Can be suppressed, and a failure can be prevented. In addition, since the metal powder manufacturing apparatus 10 can remove the deposits by cutting the rotating surface 11c, there is no need to coat the rotating surface 11c, and it is possible to prevent the contamination derived from the coating from being mixed. In addition, since the surface portion 11a is made of a metal or an alloy having the same composition as the metal powder 22 to be manufactured, even if the rotating surface 11c is peeled off by the molten metal 21, no impurity is mixed into the manufactured metal powder 22.
なお、金属粉末製造装置１０は、回転面１１ｃに冷媒を供給する冷媒供給部を有し、冷媒供給部から回転する回転面１１ｃに冷媒を供給して液膜を形成した後、溶融金属供給部１３から回転面１１ｃに溶融金属２１を供給するよう構成されていてもよい。この場合、液膜で溶融金属２１を急冷して微細化し、回転体１１の遠心力を利用して飛散させることにより、金属粉末２２を得ることができる。 In addition, the metal powder manufacturing apparatus 10 has a coolant supply unit that supplies a coolant to the rotating surface 11c, supplies a coolant from the coolant supply unit to the rotating rotating surface 11c to form a liquid film, and then forms a molten metal supply unit. It may be configured to supply molten metal 21 from 13 to rotating surface 11c. In this case, the metal powder 22 can be obtained by rapidly cooling and miniaturizing the molten metal 21 with a liquid film and scattering the molten metal 21 using the centrifugal force of the rotating body 11.
また、図２に示すように、金属粉末製造装置１０は、表層部１１ａを囲うよう設けられたコイル３１を有し、そのコイル３１に交流電流を流すことにより、誘導加熱で回転面１１ｃを８００℃以上１０００℃以下に加熱可能に設けられた加熱手段を有していてもよい。この場合、加熱手段で回転面１１ｃを加熱することにより、回転面１１ｃに供給された溶融金属２１の温度低下を抑えることができる。これにより、溶融金属２１の表面張力を小さくすることができ、金属粉末２２が回転面１１ｃに堆積するのを抑えることができる。また、金属粉末２２が回転面１１ｃに堆積しにくいため、表層部１１ａを、切削加工可能な範囲で、やや薄くすることができる。 As shown in FIG. 2, the metal powder manufacturing apparatus 10 has a coil 31 provided so as to surround the surface layer portion 11a, and an alternating current is passed through the coil 31 so that the rotating surface 11c is changed to 800 by induction heating. You may have the heating means provided so that heating is possible at more than 1000 degreeC and below 1000 degreeC. In this case, by heating the rotating surface 11c by the heating means, a decrease in the temperature of the molten metal 21 supplied to the rotating surface 11c can be suppressed. Thereby, the surface tension of the molten metal 21 can be reduced, and the deposition of the metal powder 22 on the rotating surface 11c can be suppressed. Further, since the metal powder 22 is unlikely to deposit on the rotating surface 11c, the surface layer portion 11a can be made slightly thinner as far as it can be cut.
また、金属粉末製造装置１０は、表層部１１ａを、回転体１１の回転軸１１ｄに沿って平行な方向、すなわち上下方向に超音波振動させるよう設けられた振動手段を有していてもよい。この場合、超音波振動により、回転面１１ｃに供給された溶融金属２１や製造された金属粉末２２が回転面１１ｃに付着しにくくなり、金属粉末２２が堆積するのを抑えることができる。また、金属粉末２２が回転面１１ｃに堆積しにくいため、表層部１１ａを、切削加工可能な範囲で、やや薄くすることができる。 Further, the metal powder manufacturing apparatus 10 may include a vibration unit provided to ultrasonically vibrate the surface layer 11a in a direction parallel to the rotation axis 11d of the rotating body 11, that is, in a vertical direction. In this case, the molten metal 21 and the manufactured metal powder 22 supplied to the rotating surface 11c are less likely to adhere to the rotating surface 11c due to the ultrasonic vibration, and the deposition of the metal powder 22 can be suppressed. Further, since the metal powder 22 is unlikely to deposit on the rotating surface 11c, the surface layer portion 11a can be made slightly thinner as far as it can be cut.
１０ 金属粉末製造装置
１１ 回転体
１１ａ 表層部
１１ｂ 支持部
１１ｃ 回転面
１１ｄ 回転軸
１２ 回転支持体
１３ 溶融金属供給部
２１ 溶融金属
２２ 金属粉末
３１ コイル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Metal powder manufacturing apparatus 11 Rotating body 11a Surface part 11b Supporting part 11c Rotating surface 11d Rotating shaft 12 Rotating support 13 Molten metal supply part 21 Molten metal 22 Metal powder
31 coils
Claims (7)
前記回転体の回転面に溶融金属を供給可能に設けられた溶融金属供給部とを有し、
前記回転体は、所定の厚みを有する表層部を有し、前記表層部の表面が前記回転面を成しており、
前記溶融金属供給部から回転する前記回転面に前記溶融金属を供給することにより、前記溶融金属を微細化し、前記回転体の遠心力を利用して飛散させて金属粉末を得るよう構成されていることを
特徴とする金属粉末製造装置。 A rotating body provided rotatably,
A molten metal supply unit provided so as to be able to supply molten metal to the rotating surface of the rotating body,
The rotating body has a surface portion having a predetermined thickness, and the surface of the surface portion forms the rotation surface,
By supplying the molten metal to the rotating surface rotating from the molten metal supply unit, the molten metal is refined, and is configured to be scattered using centrifugal force of the rotating body to obtain metal powder. An apparatus for producing a metal powder, comprising:
The metal powder according to any one of claims 1 to 6, further comprising: a vibrating unit provided so as to ultrasonically vibrate the surface layer in a direction parallel to a rotation axis of the rotating body. manufacturing device.
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2018
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