JP2672043B2

JP2672043B2 - 金属粉末製造装置

Info

Publication number: JP2672043B2
Application number: JP3107575A
Authority: JP
Inventors: 正規吉野; 敏行青木
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1991-05-13
Filing date: 1991-05-13
Publication date: 1997-11-05
Anticipated expiration: 2012-11-05
Also published as: JPH04337018A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶融金属を、旋回移動
する冷却液層中に供給して金属粉末を製造する製造装置
に関するものである。

【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製造装置として、
特公平１−49769 号公報に開示されたものがある。この
装置は、図５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に溶融金属供給手段としての噴射るつぼ63から溶融金
属を噴射し、微細に分断して急冷凝固した金属粉末を得
るものである。前記噴射るつぼ63の外周面には加熱用の
高周波コイル64が装着され、該るつぼ63の下部側壁には
噴射ノズル65が開設されている。前記るつぼ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
とによって前記ノズル65から噴射される。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。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記従来のものにあっ
ては、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、噴射ノズル65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62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】さらに、噴射ノズル65の大きさは、孔詰り
の観点からあまり小さくすることができず、従って、溶
融金属66の噴出量を少なくするにも限度があり、そのた
め、比較的多量の溶融金属66が直接冷却液層62の同じ位
置に連続状に供給され、より微細な粒子の金属粉末が得
難いと共に、冷却効果の低下を来たして十分な冷却速度
が得難いという問題がある。

【０００６】そこで、本発明は前記問題点に鑑み、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、し
かも、金属粉末の微粉化の向上及び十分な冷却速度の確
保を企図した金属粉末製造装置を提供することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明が前記目的を達成
するために講じた技術的手段は、溶融金属供給容器19か
ら供給される溶融金属を冷却用筒体1 内の冷却液により
冷却凝固させて金属粉末を製造する金属粉末の製造装置
において、前記筒体1 の内周面に沿って冷却液を噴出供
給して該筒体1 内周面に沿って旋回しながら流下する冷
却液層9 を形成するための冷却液噴出管4 を設けると共
に、この冷却液噴出管4 の下方側に冷却液を排出する排
出部11を設け、筒体1 に、前記冷却液層9 を所要厚さに
形成する層厚調節手段10を備え、前記冷却液層9 の内周
面側に、溶融金属供給容器19から供給される溶融金属を
衝当させる受台28を設け、この受台28を、該受台28に衝
当させた溶融金属を遠心力の作用によって冷却液層9 に
向けて飛散させるべく回転駆動した点にある。

【０００８】

【作用】冷却用筒体1 の内周面に沿って噴出供給された
冷却液は、筒体内周面に沿って旋回しながら流下し、旋
回時の遠心力及び層厚調整手段10の作用で所要厚さの、
ほぼ一定内径の冷却液層9 を形成する。そして、溶融金
属供給容器19から供給される溶融金属は、一旦、回転駆
動される受台28に衝当し、該衝当した溶融金属は遠心力
の作用で受台28から冷却液層9 へ向って放射状に飛散し
て冷却液層9 に供給され、冷却液層9 の旋回流によって
分断されると共に冷却凝固され、金属粉末が製造され
る。

【０００９】前記冷却液層9 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に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、液面に乱れは生じず、安定
した状態が維持される。それ故、冷却液層9 に供給され
る溶融金属は常に一定状態の下で冷却液層中に供給、分
断され、一定温度の下で冷却凝固されるため、金属粉末
の品質が安定する。

【００１０】冷却液層9 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 の下部より排出することで、
金属粉末の連続生産が可能となる。また、溶融金属は、
受台28によって飛散された後、さらに、冷却液層9 の旋
回流によって分断されて、より微細な金属粉末が形成さ
れると共に、該微粉化、溶融金属が受台28によって分散
されること及び冷却液層9 が常に新たに供給される冷却
液によって形成されることから十分な冷却速度の確保が
可能である。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１において、１は冷却用筒体で、上下に開口す
る円筒状に形成されており、この筒体1 の上端開口は蓋
体2 により閉塞され、該蓋体2 の中心部には開口部3 が
形成されている。また、筒体1 の上部には、冷却液噴出
管4 が周方向等間隔に複数個形成され、この噴出管4 の
吐出口5 は筒体内周面に沿って接線方向から冷却液を噴
出供給できるように開口されている。また、噴出管4 の
管軸方向は、筒体内周面の水平方向の接線に対して０〜
20°程度斜め下方に設定されている。そして、噴出管4
は、ポンプ7を介してタンク8 に配管接続されていて、
タンク8 内の冷却液をポンプ7 によって吸い揚げて噴出
管4 から筒体1 内周面側に噴出供給することで、筒体1
の内周面に、該内周面に沿って旋回しながら流下する冷
却液層9 が形成される。タンク8 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8 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。尚、水を用いる場合、水中の溶存酸素を除去したも
のを使用するのが望ましい。酸素の除去処理装置は市販
されており、入手容易である。

【００１２】筒体1 の内周面下部には、冷却液層9 の層
厚調整用リング（層厚調整手段）10がボルトによって着
脱、交換自在に取付けられ、このリング10によって冷却
液の流下速度が押えられて略一定内径の冷却液層9 が容
易に形成される。筒体1 の下端には円筒状の液切り用網
体（排出部）11が連設され、この網体11の下端には有底
円筒状の粉末回収容器12が取付けられている。この回収
容器12の底壁13は傾斜状に形成されると共に傾斜方向下
方側に延長されている。また、回収容器12の周壁14下端
には粉末排出口15が形成されている。前記網体11の周囲
には有底円筒状の冷却液回収容器16が設けられ、この回
収容器16の底部に形成された排水口17は配管を介してタ
ンク8 に接続されている。

【００１３】筒体1 の上方には、溶融金属供給容器とし
ての噴射るつぼ19が配置されており、この噴射るつぼ19
は黒鉛や窒化珪素等の耐火物から成り、有底円筒状のる
つぼ本体20と、該るつぼ本体20の上端開口を閉塞する蓋
体21とを備えて成る。るつぼ本体20の外周には加熱用の
誘導コイル22が設けられ、るつぼ本体20の底部23には、
上下方向に貫通状のノズル孔24が形成され、該ノズル孔
24は筒体1 の中心の真上に位置して筒体1 の蓋体2 の開
口部3 を臨んでいる。また、噴射るつぼ19の蓋体21に
は、ＡｒやＮ₂等の不活性ガスの圧媒や圧送された溶融
金属を注入するための注入孔27が形成され、該注入孔27
から不活性ガスを加圧注入することで、噴射るつぼ19内
の溶融金属25がノズル孔24から開口部3 を介して筒体1
内に噴射される。

【００１４】筒体1 内の中心部には、噴射るつぼ19の下
方に位置する円盤状の受台28が配置され、この受台28は
粉末回収容器12の底壁13を貫通する回転駆動軸29の上端
に固定されている。そして、この回転駆動軸29はモータ
等の駆動装置によって上下方向の軸心廻りに回転駆動さ
れ、受台28が該駆動軸29と一体回転されるように構成さ
れていて、噴射るつぼ19のノズル孔24から噴射された溶
融金属が、受台28に衝当すると共に遠心力の作用で受台
28から冷却液層9 に向けて放射状に飛散して該冷却液層
9 に供給される。また、受台28の上部30はセラミック、
石綿等の断熱性に優れた耐火材により形成されている。
なお、受台28の回転方向は、冷却液層9の旋回流の進行
方向と同方向又は逆方向のどちらでも良いが、旋回流と
逆方向である方が、受台28から飛散する溶滴の旋回流に
よる分断効果が良好である。また、受台28の回転速度を
変えることによって粉末粒子の大きさを容易にコントロ
ールできる。

【００１５】前記構成において、金属粉末を製造するに
は、先ず、ポンプ7 を作動させて、筒体1 内周面に冷却
液層9 を形成し、次に、噴射るつぼ19内の溶融金属25を
ノズル孔24から下方に噴射する。ノズル孔24から噴射さ
れた溶融金属25は受台28に衝当すると共に、受台28から
冷却液層9 に向けて放射状に飛散して、旋回しながら流
下する冷却液層9 によって分断されると共に急冷凝固さ
れて金属粉末が製造される。そして、冷却液層9 中の金
属粉末は、冷却液と共に旋回しながら層厚調整用リング
10を越えて流下し、筒体1 の下端より液切り用網体11に
入る。ここで、冷却液は遠心力の作用で網体11から放射
状に外方へ飛散し、一次的に脱液された液分の少ない金
属粉末が得られる。この一次脱液された金属粉末は粉末
回収容器12に入り、ここから排出されて、遠心分離機等
の脱液装置により脱液され、乾燥装置により乾燥され
る。また、網体11から飛散された冷却液はタンク8 に戻
されて循環使用される。

【００１６】なお、前記実施例では、冷却用筒体として
円筒状のものを示したが、これに限らず、例えば内周面
が上方に向けて拡開状の回転放物面で形成された漏斗形
状（層厚調整手段）や切頭逆円錐形状（層厚調整手段）
としてもよい。この場合、層厚調整用リング10を取付け
なくても、一定内径の冷却液層を形成することができ
る。また、受台28は、図２又は図３に示すように、円錐
状、漏斗状等に形成されても良く、また図４に示すよう
に、回転軸心に対して傾斜状に設けても良く、種々変形
自在である。

【００１７】また、図例では、層厚調整用リング10は断
面方形状であるが、これに限らず、例えばリング上面の
外周縁から下面の内周縁にかけて漸次縮径する曲面で形
成してもよく、噴射るつぼ19内の溶融金属25は、圧媒を
作用させて加圧することによりノズル孔24から噴射した
が、圧媒を作用させることなく、溶融金属25自体に作用
する重力（自重) により噴射るつぼ19内の下部の溶融金
属を加圧状態とし、ノズル孔24から噴射（噴出) するよ
うにしてもよい。

【００１８】また本発明は、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。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、筒体1 の内周面に沿っ
て冷却液を噴出供給して、筒体内周面に沿って旋回しな
がら流下する冷却液層9 を形成するので、溶融金属を供
給する冷却液層9 の内周面を安定させることができ、温
度も均一に保持できる。そして、該冷却液層9 中に溶融
金属を供給するので、品質の安定した急冷凝固粉末が連
続的に生産され、噴射ノズルに孔詰りも生じない。

【００２０】また、冷却液層9 に溶融金属を供給するの
に、溶融金属供給容器19から供給される溶融金属を、一
旦受台28に衝当させると共に、遠心力の作用によって受
台28から冷却液層9 に向けて放射状に飛散させ、その飛
散させた溶融金属の溶滴をさらに冷却液層9 の旋回流に
よって分断するようにしているので、より微細な金属粉
末を製造できると共に、該微粉化、冷却液が旋回しなが
ら流下すること及び溶融金属が分散されて冷却液層9 に
供給されること等によって、十分な冷却速度が確保でき
る。

【００２１】一方、高品質の金属粉末を得るには、冷却
液層9 に供給した溶融金属を急速に冷却しなければなら
ないが、それには安定した所要厚さの冷却液層9 を形成
する必要がある。すなわち、冷却液は筒体1 の内面に沿
って周方向に移動し、冷却液層9 に入った溶融金属の粒
子は遠心力を受けて筒体1 の径方向外方へと移動する。
この冷却液と溶融金属の粒子との運動方向の違いによ
り、冷却液中で溶融金属の粒子の冷却を阻害する粒子表
面の蒸気膜が剥離し、熱伝達率がより大きくなって、冷
却効率の向上が図れることとなり、冷却液の冷却効果を
最大限に利用できるのであるが、この作用効果を奏する
ためには、安定した所要厚さの冷却液層9が必要とされ
るのである。また、生産性をも考慮して冷却効率の向上
を図るには溶融金属の供給に対して充分な液量の冷却液
を確保する必要もあり、この観点からも所要厚さの冷却
液層9 が必要とされる。

【００２２】したがって、本発明では、特に、層厚調整
手段10により安定した所要厚さの冷却液層9 を確保する
ことができ、これにより高品質の金属粉末を得ることが
できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の金属粉末製造装置の要部断面全体配置
図である。

【図２】受台の一変形例を示す側面図である。

【図３】受台の他の変形例を示す側面断面図である。

【図４】受台の別の変形例を示す側面図である。

【図５】従来の金属粉末製造装置の要部断面図である。

【符号の説明】

１冷却用筒体９冷却液層 19 噴射るつぼ（溶融金属供給容器) 28 受台

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】溶融金属供給容器(19)から供給される溶
融金属を冷却用筒体(1) 内の冷却液により冷却凝固させ
て金属粉末を製造する金属粉末の製造装置において、前記筒体(1) の内周面に沿って冷却液を噴出供給して該
筒体(1) 内周面に沿って旋回しながら流下する冷却液層
(9) を形成するための冷却液噴出管(4) を設けると共
に、この冷却液噴出管(4) の下方側に冷却液を排出する
排出部(11)を設け、筒体(1) に、前記冷却液層(9) を所
要厚さに形成する層厚調節手段(10)を備え、前記冷却液
層(9) の内周面側に、溶融金属供給容器(19)から供給さ
れる溶融金属を衝当させる受台(28)を設け、この受台(2
8)を、該受台(28)に衝当させた溶融金属を遠心力の作用
によって冷却液層(9) に向けて飛散させるべく回転駆動
したことを特徴とする金属粉末製造装置。