JP2672036B2 - 金属粉末の製造方法およびその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、旋回移動する冷却液層
中に溶融金属を噴射して金属粉末を製造する方法および
装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】急冷凝固金属粉末は、結晶粒が微細で合
金元素も過飽和に含有させることができるので、例えば
アルミニウムやその合金の急冷凝固粉末によって形成さ
れた押出材は、溶製材では具備することのない優れた材
質特性を有し、機械部品等の素材として注目されてい
る。 【０００３】前記急冷凝固金属粉末の好適な製造方法と
して、回転ドラム法がある。この方法は、図２に示すよ
うに、回転する冷却ドラム61の内周面に冷却液層62を遠
心力の作用で形成し、該冷却液層62に溶融金属流を噴射
し、微細に分断して急冷凝固した金属粉末を得る方法で
ある。同図において、63は溶融金属供給容器としての噴
射るつぼであり、その外周面には加熱用の高周波コイル
64が装着され、その下部側壁にノズル孔65が開設されて
いる。るつぼ63内の溶融金属66は、該るつぼ63に不活性
ガス67を加圧注入することによってノズル孔65から噴射
供給される。そして、冷却ドラム61内の金属粉末は、一
定量溜まると、冷却ドラム61の回転を止め、冷却液と共
に回収され、脱液後、乾燥される。かかる金属粉末の製
造方法は特公平1-49769 号公報に開示されている。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、回転ド
ラム法では、いわゆるバッチ式操業となり、生産性が劣
る。そのうえ、粉末回収時に溶融金属の噴射を止めなけ
ればならないため、ノズルに孔詰りが生じ易いという問
題がある。また、冷却温度を一定にするためには、冷却
液層の液面より冷却液を供給、排出して温度制御しなけ
ればならないが、この際、液面が乱れ、粉末粒度や品質
にばらつきが生じ易いという問題がある。 【０００５】また、触媒や合成樹脂等への添加複合材と
して用いる金属粉末は表面積が大きいことが要求される
が、回転ドラム法によって製造される粉末はかかる要求
を必ずしも満足していない。本発明は、表面積の大きい
安定した品質の金属粉末を連続的に製造することができ
る金属粉末の製造方法およびその装置を提供することを
目的とする。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明の金属粉末の製造
方法は、冷却用筒体の内周面にスリーブを交換自在に設
け、該スリーブの内周面に沿って旋回しながら流下する
冷却液層を形成し、該冷却液層の内周面側より溶融金属
を噴射し、冷却液層によって分断すると共に未凝固の金
属粒子をスリーブ内周面に衝突変形させ、冷却凝固させ
て偏平形状の金属粉末を得ることを特徴とするものであ
る。 【０００７】上記の方法を好適に実施するための装置
は、冷却液層が内部に形成される冷却用筒体を備え、該
冷却液層に溶融金属を供給して金属粉末を製造する金属
粉末製造装置において、冷却用筒体の内周面に沿って旋
回しながら流下する冷却液層を形成するための冷却液供
給手段を設けると共に、冷却用筒体の内周面における溶
融金属供給領域に、この領域での冷却液層の厚さ調整用
のスリーブを交換自在に設けて構成される。 【０００８】 【作用】冷却用筒体における上部側内周面に沿って冷却
液を供給することにより、この冷却液は、スリーブ内周
面に沿って旋回しながら流下し、ほぼ一定層厚の冷却液
層を形成する。この冷却液層の内周面より溶融金属を噴
射供給すると、溶融金属流又は溶滴は旋回流により分断
される。このとき、冷却液層の層厚を比較的薄く形成し
ておくことにより、分断された金属粒子は、凝固する前
に噴射による運動エネルギーや遠心力の作用でスリーブ
内周面に到達し、該内周面に衝突し変形して冷却凝固
し、表面積の大きい偏平形状の金属粉末が得られる。 【０００９】この際、冷却用筒体の内周面に装着される
スリーブとして適宜の肉厚を有するものを選定すること
により、冷却液層の層厚を容易に調整することができ、
これによって冷却液層により分断された未凝固金属粒子
の冷却状態ひいては偏平化の程度を容易にコントロール
することができる。一方、上記の冷却液層は常に新たに
供給される冷却液によって形成され、一定の温度が容易
に維持される。このため、温度制御のために液面より冷
却液を排出、供給する必要がなく、液面には乱れは生じ
ず、安定した状態が維持されるので、金属粉末の品質が
安定する。 【００１０】冷却液層中の金属粉末は冷却液と共に旋回
しながら流下し、筒体の下端より排出されるので、金属
粉末の連続生産が可能となる。 【００１１】 【実施例】図１は本発明の一実施例に係る金属粉末製造
装置を示しており、内周面に冷却液層21が形成される冷
却用筒体１と、冷却液層21に溶融金属22を噴射供給する
ための噴射るつぼ２と、前記筒体１に冷却液を供給する
ためのポンプ３とを備えている。 【００１２】前記筒体１は円筒形状であり、その上端に
は、溶融金属を冷却液層21に供給するための開口４が中
心部に形成された蓋体５が被着されている。下部内周面
には、この領域での冷却液層21の厚さを調整するための
スリーブ６がボルトによって着脱、交換自在に取り付け
られている。上部には冷却液噴出管（冷却液供給手段）
７の吐出口８が筒体内周面に接線方向から等間隔で複数
箇所開口しており、該噴出管７の管軸方向は筒体軸心に
直交する平面に対して０〜20°程度斜め下方に設定され
ている。筒体１の下端には液切り用部材として円筒状の
網体９が連設されており、該網体９の下端には、粉末回
収用の漏斗体10が取り付けられ、網体９の回りにはカバ
ー11が設けられている。 【００１３】前記冷却液噴出管７は、ポンプ３を介して
タンク12に配管接続されている。また、前記カバー11の
底部はタンク12に配管されており、カバー11によって回
収された冷却液はタンク12に戻され、循環使用される。
尚、タンク12には、図示省略の補給用の冷却液供給管が
設けられ、またタンク内や循環流路の途中に冷却器を適
宜介在させてもよい。冷却液としては一般に水が使用さ
れるが、油が使用される場合もある。 【００１４】前記蓋体５の上部に、溶融金属供給容器と
しての前記噴射るつぼ２が設けられており、その外周に
は加熱用誘導コイル14が巻回形成され、その底部にはノ
ズル孔15が開設されている。噴射るつぼ２にはArやN₂等
の不活性ガスや溶融金属が圧送され、るつぼ２内の溶融
金属22が前記ノズル孔15より冷却液層21に噴射される。
尚、噴射るつぼ２は黒鉛や窒化珪素等の耐火物で形成さ
れている。 【００１５】上記構成の装置によって金属粉末を製造す
るには、まずポンプ３を作動させて、筒体１の内周面に
高速旋回しながら流下する冷却液層21を形成する。すな
わち、筒体１の内周面に沿って冷却液噴出管７より噴出
された冷却液は、筒体１の内周面に沿って旋回しながら
流下し、スリーブ６をオーバーフローして下方へ流出す
る。この際、冷却液は旋回時の遠心力の作用で前記スリ
ーブ６の内周面においてほぼ一定層厚の冷却液層21が容
易に形成される。冷却液層21の層厚を変えるには、冷却
液の吐出量や吐出圧を調整してもよいが、冷却液の吐出
条件を一定にしたまま、スリーブ６を肉厚の異なったも
のと交換するだけで容易に層厚調整を行うことができ
る。 【００１６】該冷却液層21は、常に新たに供給される冷
却液によって形成されるため、一定の温度が容易に維持
される。従って、温度制御のために液面より冷却液を供
給、排出する必要がなく、液面に乱れが生じにくく、安
定性に優れる。次に、筒体１の上部に設けられた噴射る
つぼ２にArガス等の不活性ガスを圧送して、るつぼ２内
の溶融金属22をノズル孔15より冷却液層21の内面に向け
て噴射し、旋回流により分断すると共に冷却液層21を通
過させてスリーブ６の内周面に衝突させ、偏平形状に変
形させる。変形の程度は、冷却液層21の旋回速度、層
厚、溶融金属の噴射温度、噴射圧力等により調整され
る。但し、冷却液層21の層厚は、冷却液層21によって分
断された未凝固金属粒子がスリーブ内周面に当接する前
に凝固しないように、分断粒子の大きさ、冷却液の温度
等を勘案して適宜の層厚に設定する必要がある。 【００１７】スリーブ６によって変形された金属粒子は
冷却液によって冷却凝固され、偏平形状の金属粉末が連
続製造される。この粉末は、温度や液面状態が安定な冷
却液層によって形成されるため、品質の安定性に優れ
る。冷却液層21中の金属粉末は冷却液と共に旋回しなが
ら流下し、筒体１の下端より液切り用網体９に入る。こ
こで、冷却液は遠心力の作用で網体９より放射状に外方
へ飛散排出され、一次的に脱液される液分の少ない金属
粉末が得られる。 【００１８】前記網体９により一次脱液され、漏斗体10
から排出された金属粉末は、液分が少ないので、順次遠
心分離機等の適宜の脱液装置にかけることにより短時間
で液分がほとんどなくなり、容易に乾燥され、製品粉末
となる。なお、上記実施例においては、円筒形状の冷却
用筒体１を設けて構成した例を示したが、この筒体１と
しては円筒形状に限らず、例えば、内周面が上拡き回転
放物面で形成された横断面円形の漏斗形状や切頭逆円錐
形状としてもよい。 【００１９】また、上記実施例においては、噴射るつぼ
２内の溶融金属22は、圧媒を作用させて加圧することに
よりノズル孔15から噴射したが、圧媒を作用させること
なく、溶融金属22自体に作用する重力（自重) により噴
射るつぼ２内の下部の溶融金属を加圧状態とし、ノズル
孔15から噴射（噴出) してもよい。この場合、筒体１の
軸心を鉛直方向に対して若干傾斜させ、鉛直下方に指向
するノズル孔15より溶融金属を噴出させ、重力落下する
溶融金属を筒体内周面に形成された冷却液層に供給する
ようにするとよい。 【００２０】本発明は、Al合金やMg合金等の軽量金属粉
末の製造に限らず、鉄やその合金等の金属粉末の製造に
適用できることは勿論である。 【００２１】 【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、冷
却用筒体の内周面にスリーブを交換自在に設け、このス
リーブ内周面に沿って旋回しながら流下する冷却液層を
形成し、該冷却液層中に溶融金属を噴射供給する。そし
て、凝固前に金属粒子をスリーブ内周面に衝突変形させ
ることで、品質の安定した表面積の大きい偏平形状の急
冷凝固粉末を連続的に生産することができる。 【００２２】しかも、冷却液の吐出条件等を一定にした
まま、スリーブを肉厚の異なったものと交換するだけで
冷却液層の層厚を容易に調整することができ、これによ
って、スリーブ内周面に衝突変形させて製造する金属粒
子の偏平化の程度を容易にコントロールすることができ
る。

【図面の簡単な説明】 【図１】実施例に係る金属粉末製造装置の要部断面説明
図である。 【図２】従来の金属粉末製造装置の要部断面説明図であ
る。 【符号の説明】 １ 冷却用筒体 ２ 噴射るつぼ ６ スリーブ ７ 冷却液噴出管（冷却液供給手段） 21 冷却液層 22 溶融金属

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 冷却用筒体の内周面にスリーブを交換自
   在に設け、該スリーブの内周面に沿って旋回しながら流
   下する冷却液層を形成し、該冷却液層の内周面側より溶
   融金属を噴射し、冷却液層によって分断すると共に未凝
   固の金属粒子をスリーブ内周面に衝突変形させ、冷却凝
   固させて偏平形状の金属粉末を得ることを特徴とする金
   属粉末の製造方法。 【請求項２】 冷却液層が内部に形成される冷却用筒体
   を備え、該冷却液層に溶融金属を供給して金属粉末を製
   造する金属粉末製造装置において、 冷却用筒体の内周面に沿って旋回しながら流下する冷却
   液層を形成するための冷却液供給手段が設けられると共
   に、冷却用筒体の内周面における溶融金属供給領域に、
   この領域での冷却液層の厚さ調整用のスリーブが交換自
   在に設けられていることを特徴とする金属粉末製造装
   置。