JP2784802B2 - 金属粉末の製造装置 - Google Patents
金属粉末の製造装置Info
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- JP2784802B2 JP2784802B2 JP1159687A JP15968789A JP2784802B2 JP 2784802 B2 JP2784802 B2 JP 2784802B2 JP 1159687 A JP1159687 A JP 1159687A JP 15968789 A JP15968789 A JP 15968789A JP 2784802 B2 JP2784802 B2 JP 2784802B2
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- powder
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- heating
- metal powder
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- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は，金型プレス法および射出成形法等に代表さ
れる種々の粉末冶金プロセスに利用する微細かつ低不純
物の金属粉末を製造する為の金属粉末の製造装置に関す
るものである。
れる種々の粉末冶金プロセスに利用する微細かつ低不純
物の金属粉末を製造する為の金属粉末の製造装置に関す
るものである。
［従来の技術］ 従来，粉末冶金プロセスに用いる金属又は合金粉末の
製造方法としては， （１）鋳造法等により作製されたインゴットを機械的に
破砕する方法， （２）カルボニール法に代表される化学的反応を用いた
方法，そして （３）溶融した金属又は合金に何らかの粉砕エネルギー
を印加し飛散凝固させるいわゆるアトマイズ法，等が代
表的なものであり種々の特長を有する粉末が得られてい
る。
製造方法としては， （１）鋳造法等により作製されたインゴットを機械的に
破砕する方法， （２）カルボニール法に代表される化学的反応を用いた
方法，そして （３）溶融した金属又は合金に何らかの粉砕エネルギー
を印加し飛散凝固させるいわゆるアトマイズ法，等が代
表的なものであり種々の特長を有する粉末が得られてい
る。
ところで，近年粉末冶金を応用したプロセスの開発が
盛んとなりその際使用する粉末に対する要求も多岐に渡
っている。その中で特に射出成形プロセス並びに押し出
しプロセス等のいわゆるニアネットシェープの概念を応
用したプロセスにおいては，寸法精度並びに焼結性等の
向上の目的からより微細で，かつ低不純物含有の粉末が
求められている。
盛んとなりその際使用する粉末に対する要求も多岐に渡
っている。その中で特に射出成形プロセス並びに押し出
しプロセス等のいわゆるニアネットシェープの概念を応
用したプロセスにおいては，寸法精度並びに焼結性等の
向上の目的からより微細で，かつ低不純物含有の粉末が
求められている。
現在，これらの要求に対し最も多く用いられている粉
末製造の手段としては，アトマイズ法があり，その普及
には著しいものがある。ところで，そのアトマイズ法に
は，大別すると，ガスおよび液体等の流体を噴霧媒質と
して用いる方式および回転ディスク等の固体サブストレ
ートを破砕源とする方式の２つの方式に分類され，それ
ぞれの粉体特性を生かし種々の用途に使用されている。
末製造の手段としては，アトマイズ法があり，その普及
には著しいものがある。ところで，そのアトマイズ法に
は，大別すると，ガスおよび液体等の流体を噴霧媒質と
して用いる方式および回転ディスク等の固体サブストレ
ートを破砕源とする方式の２つの方式に分類され，それ
ぞれの粉体特性を生かし種々の用途に使用されている。
ところが，近年，前述した様に粉末に対する微細化要
求が強まるに伴い，現在生産に寄与している設備では対
応が困難となる状況が発生しており，その対策として流
体を噴霧源とした場合には，噴霧圧力を増大せしめる方
法や，一方，回転ディスク等の場合には回転数および速
度を上昇せしめる等の方策が成されてきた。
求が強まるに伴い，現在生産に寄与している設備では対
応が困難となる状況が発生しており，その対策として流
体を噴霧源とした場合には，噴霧圧力を増大せしめる方
法や，一方，回転ディスク等の場合には回転数および速
度を上昇せしめる等の方策が成されてきた。
しかし，その改造等には多くの技術的困難さを伴うば
かりではなく，設備の大型化および複雑化が避けられず
粉末製造のコストの上昇を招く原因ともなっている。
かりではなく，設備の大型化および複雑化が避けられず
粉末製造のコストの上昇を招く原因ともなっている。
又その他の微細化の手法としては，噴霧時における溶
湯の粘性係数を低下させることにより微細化を行なう手
法がある。たとえばアトマイズ法における粒子の平均直
径と噴霧条件との関係を表わす式として抜山らの実験式
があり，この実験式は，第１式の様に表わされる。この
式中で溶融金属の粘性係数μｐ値を低下させることが可
能であれば粉末の平均直径を小さくすることが可能とな
ることが明らかである。
湯の粘性係数を低下させることにより微細化を行なう手
法がある。たとえばアトマイズ法における粒子の平均直
径と噴霧条件との関係を表わす式として抜山らの実験式
があり，この実験式は，第１式の様に表わされる。この
式中で溶融金属の粘性係数μｐ値を低下させることが可
能であれば粉末の平均直径を小さくすることが可能とな
ることが明らかである。
・但し,Dp;分散された溶融金属粒子の調和平均直径
（ｍ） μp;粘性係数 vm;噴霧媒体の初期噴射速度（m/h） γp;溶融金属の表面エネルギー（kg/h2） dp;溶融金属の密度（kg/m3） Wm;噴霧媒体の単位時間当りの重量流量（kg/h） Wp;溶融金属の単位時間当りの重量流量（kg/h） Wp/Wm＜0.1 ところで，具体的に粘性係数を下げる手段としては，
たとえばFe系の合金にSi等の粘性係数が低下する元素を
添加する方法および溶湯温度を増大させる方法等があ
り，第２式に示したアンドレイドの式によれば溶融金属
の粘性係数μｐ値は溶融金属の温度の上昇によって低下
することは明らかであり，具体的に純鉄においては，融
点近傍1550℃での粘性係数6.7×10-3Pa・Ｓから,1850℃
においては,5.2×10-3Pa・Ｓと大きく低下することが実
測されており，後述する本発明者らの実験結果において
も上記２つの原理を応用した粉末の製造において従来法
に比較し，より微細化する効果が確かめられている。
（ｍ） μp;粘性係数 vm;噴霧媒体の初期噴射速度（m/h） γp;溶融金属の表面エネルギー（kg/h2） dp;溶融金属の密度（kg/m3） Wm;噴霧媒体の単位時間当りの重量流量（kg/h） Wp;溶融金属の単位時間当りの重量流量（kg/h） Wp/Wm＜0.1 ところで，具体的に粘性係数を下げる手段としては，
たとえばFe系の合金にSi等の粘性係数が低下する元素を
添加する方法および溶湯温度を増大させる方法等があ
り，第２式に示したアンドレイドの式によれば溶融金属
の粘性係数μｐ値は溶融金属の温度の上昇によって低下
することは明らかであり，具体的に純鉄においては，融
点近傍1550℃での粘性係数6.7×10-3Pa・Ｓから,1850℃
においては,5.2×10-3Pa・Ｓと大きく低下することが実
測されており，後述する本発明者らの実験結果において
も上記２つの原理を応用した粉末の製造において従来法
に比較し，より微細化する効果が確かめられている。
A,B…定数 T …溶融温度 K …ボルツマン定数 ［発明が解決しようとする課題］ しかし，上記２つの方法の共通の問題として前者にお
いては，必然的に混入する添加元素，後者においては溶
湯温度の上昇による溶解るつぼおよび溶湯吐出ノズルと
の反応増加並びに酸素固溶量の増大によって，形成され
た粉末中への不純物含有量の増加が避けられず，結果的
に製造後の粉末成形性，焼結性および製品特性に対し著
しい問題を引き起こす結果となっている。
いては，必然的に混入する添加元素，後者においては溶
湯温度の上昇による溶解るつぼおよび溶湯吐出ノズルと
の反応増加並びに酸素固溶量の増大によって，形成され
た粉末中への不純物含有量の増加が避けられず，結果的
に製造後の粉末成形性，焼結性および製品特性に対し著
しい問題を引き起こす結果となっている。
斯る観点に鑑み，本発明の技術的課題は，従来の種々
のアトマイズ法においてその実現化が難しい粉末微細化
の方法を容易かつ安価に提供することにある。
のアトマイズ法においてその実現化が難しい粉末微細化
の方法を容易かつ安価に提供することにある。
［課題を解決するための手段］ 本発明者らは，従来のアトマイズ法の長所を生かし短
所を補う方法を確立すべく鋭意研究を行なった結果，本
発明を完成するに至ったものである。
所を補う方法を確立すべく鋭意研究を行なった結果，本
発明を完成するに至ったものである。
本発明によれば，金属溶湯を一定口径を有する溶湯吐
出ノズルより連続的に落下せしめ，所定の落下点で該落
下された溶湯を微細に分散させて冷却し金属粉末を製造
するアトマイズ装置において，前記溶湯吐出ノズルと前
記所定の落下点との間に前記落下された溶湯を直接加熱
するためのレーザ加熱及び高周波誘導加熱のいずれか一
種による加熱手段を設けたことを特徴とする金属粉末の
製造装置が得られる。ここで，本発明において，金属と
は，合金も含む。
出ノズルより連続的に落下せしめ，所定の落下点で該落
下された溶湯を微細に分散させて冷却し金属粉末を製造
するアトマイズ装置において，前記溶湯吐出ノズルと前
記所定の落下点との間に前記落下された溶湯を直接加熱
するためのレーザ加熱及び高周波誘導加熱のいずれか一
種による加熱手段を設けたことを特徴とする金属粉末の
製造装置が得られる。ここで，本発明において，金属と
は，合金も含む。
即ち，本発明は，落下中の溶湯を急加熱するレーザ加
熱及び高周波誘導加熱のいずれか一種による加熱手段を
設けることにより，溶湯の粘性係数を低下せしめ，これ
により前述した粉末微細化効果を促進させることができ
るものである。
熱及び高周波誘導加熱のいずれか一種による加熱手段を
設けることにより，溶湯の粘性係数を低下せしめ，これ
により前述した粉末微細化効果を促進させることができ
るものである。
なお溶湯の加熱方法としては落下する溶湯の流れを乱
すことなく静的に昇温することが極めて重要であり，こ
の方法が確立出来ない限り溶湯の流れに乱れが生じ微細
化はおろか粉末の作製自体が不可能となる。然る点に鑑
み，その加熱手段としては，レーザーおよび赤外線等の
光エネルギー，周波数の高い誘導加熱手段およびそれら
を組み合せた構造が本発明の課題を解決する為の加熱手
段として有効である。又，前述した粘性係数を低下させ
る為の元素の添加およびるつぼ内での昇温方法も，不純
物含有の許容範囲内であるならば本発明との組み合せに
よって，より大きな微細化効果を示す方法として採用で
き，これも本発明の範囲に含まれることは言うまでもな
い。
すことなく静的に昇温することが極めて重要であり，こ
の方法が確立出来ない限り溶湯の流れに乱れが生じ微細
化はおろか粉末の作製自体が不可能となる。然る点に鑑
み，その加熱手段としては，レーザーおよび赤外線等の
光エネルギー，周波数の高い誘導加熱手段およびそれら
を組み合せた構造が本発明の課題を解決する為の加熱手
段として有効である。又，前述した粘性係数を低下させ
る為の元素の添加およびるつぼ内での昇温方法も，不純
物含有の許容範囲内であるならば本発明との組み合せに
よって，より大きな微細化効果を示す方法として採用で
き，これも本発明の範囲に含まれることは言うまでもな
い。
［実施例］ 本発明の実施例について図面を参照しながら説明す
る。
る。
実施例1. 第１図は本発明の金属粉末の製造装置の一構成例を模
式的に示す図である。この図において，不活性雰囲気中
でアルミナ製溶解るつぼ１で，原料を520℃で加熱溶融
して,Fe50−Co50％の溶融金属とし，溶湯吐出ノズル２
より自由落下せしめ，この溶融金属３が下部落下点９に
配置された水を噴霧媒質とする環帯ノズル４に至る溶湯
自由落下領域にあらかじめ配置された出力3kWからなる
高出力炭酸ガスレーザ発生装置５より自由落下中の溶湯
３に直接ビーム光を照射せしめこの溶湯３を急加熱し，
その状態を維持し噴霧化を行なった。
式的に示す図である。この図において，不活性雰囲気中
でアルミナ製溶解るつぼ１で，原料を520℃で加熱溶融
して,Fe50−Co50％の溶融金属とし，溶湯吐出ノズル２
より自由落下せしめ，この溶融金属３が下部落下点９に
配置された水を噴霧媒質とする環帯ノズル４に至る溶湯
自由落下領域にあらかじめ配置された出力3kWからなる
高出力炭酸ガスレーザ発生装置５より自由落下中の溶湯
３に直接ビーム光を照射せしめこの溶湯３を急加熱し，
その状態を維持し噴霧化を行なった。
なお，溶湯３がレーザービーム光によって加熱される
手前および加熱後の溶湯温度をサーモパイル温度計を用
い確認した結果を第１表に示すが，レーザ光による昇温
効果が絶大であることがわかる。
手前および加熱後の溶湯温度をサーモパイル温度計を用
い確認した結果を第１表に示すが，レーザ光による昇温
効果が絶大であることがわかる。
一方，本発明の比較例として，（Ｉ）同一合金組成に
よる不活性雰囲気中での通常の水アトマイズ法を行なう
こと，及び（II）同一合金組成の溶湯中へ噴霧直前にSi
を0.5wt％添加し，不活性雰囲気中での通常の水アトマ
イズを行なうことと，（III）同一合金組成を同様のる
つぼ内で通常の溶融温度よりも高温の1650℃で溶融して
おき上述した通常の水アトマイズを行なうこと，以上
（Ｉ），（II），（III）の３方式とし，その一連の結
果を第２表に示す。
よる不活性雰囲気中での通常の水アトマイズ法を行なう
こと，及び（II）同一合金組成の溶湯中へ噴霧直前にSi
を0.5wt％添加し，不活性雰囲気中での通常の水アトマ
イズを行なうことと，（III）同一合金組成を同様のる
つぼ内で通常の溶融温度よりも高温の1650℃で溶融して
おき上述した通常の水アトマイズを行なうこと，以上
（Ｉ），（II），（III）の３方式とし，その一連の結
果を第２表に示す。
これより，本発明の装置で作製した粉末が微細化効果
および不純物の侵入を防止する上で極めて優れているこ
とが確認出来た。
および不純物の侵入を防止する上で極めて優れているこ
とが確認出来た。
［実施例２］ 第２図は本発明の金属粉末の製造装置の他の構成例を
模式図に示す図である。この図において，アルミナ製溶
解るつぼ1,吐出ノズル２は，実施例１の装置と同様な構
成で，また落下する溶湯の加熱源として出力20kW周波数
が100kHzの高周波電源６を用い，溶湯落下部のまわりに
ワークコイル７を配した装置構成となっている。下部落
下点10には溶湯３破砕源として回転ディスク８を配置し
た。又原料にはSn63−Pb37からなる半田を用い不活性雰
囲気中で行った。
模式図に示す図である。この図において，アルミナ製溶
解るつぼ1,吐出ノズル２は，実施例１の装置と同様な構
成で，また落下する溶湯の加熱源として出力20kW周波数
が100kHzの高周波電源６を用い，溶湯落下部のまわりに
ワークコイル７を配した装置構成となっている。下部落
下点10には溶湯３破砕源として回転ディスク８を配置し
た。又原料にはSn63−Pb37からなる半田を用い不活性雰
囲気中で行った。
第３表は，加熱源となるワークコイル７通過前および
通過後の温度をサーモパイルにより測定した結果を示し
ており昇温効果は十分に得られている。一方，第４表は
回転ディスクの回転条件を一定とし，本発明の加熱装置
を取り付けた場合（実施例２）および従来法と同様に未
装着における粉末粒径（比較例４）の比較を行なってい
るが，顕著に微細化効果を示す結果が得られ，本発明の
効果が確認出来た。
通過後の温度をサーモパイルにより測定した結果を示し
ており昇温効果は十分に得られている。一方，第４表は
回転ディスクの回転条件を一定とし，本発明の加熱装置
を取り付けた場合（実施例２）および従来法と同様に未
装着における粉末粒径（比較例４）の比較を行なってい
るが，顕著に微細化効果を示す結果が得られ，本発明の
効果が確認出来た。
［発明の効果］ 以上述べたように，本発明の金属粉末の製造装置によ
り製作された粉末は，従来の製造装置で作製した粉末に
比較して極めて微細となりかつ不純物の混入を防ぐ効果
も大きく実用的価値は大である。
り製作された粉末は，従来の製造装置で作製した粉末に
比較して極めて微細となりかつ不純物の混入を防ぐ効果
も大きく実用的価値は大である。
又，本発明の金属粉末の製造装置は，従来において利
用した設備のわずかな改造により成し得ることおよび局
部的な加熱法であることにより省エネルギープロセスで
あり，粉末の製造コストを引き上げずに微細粉末の提供
が可能となる。
用した設備のわずかな改造により成し得ることおよび局
部的な加熱法であることにより省エネルギープロセスで
あり，粉末の製造コストを引き上げずに微細粉末の提供
が可能となる。
第１図は本発明の粉末製造装置の一構成例を示す図，第
２図は本発明の粉末製造装置の他の構成例を示す図であ
る。 図中,1……溶解るつぼ,2……溶湯吐出ノズル,3……溶
湯,4……水噴霧用環帯ノズル,5……高出力炭酸ガスレー
ザ発生装置,6……高周波電源,7……ワークコイル,8……
回転ディスク,9,10……溶湯落下点。
２図は本発明の粉末製造装置の他の構成例を示す図であ
る。 図中,1……溶解るつぼ,2……溶湯吐出ノズル,3……溶
湯,4……水噴霧用環帯ノズル,5……高出力炭酸ガスレー
ザ発生装置,6……高周波電源,7……ワークコイル,8……
回転ディスク,9,10……溶湯落下点。
Claims (1)
- 【請求項１】金属溶湯を一定口径を有する溶湯吐出ノズ
ルより連続的に落下せしめ，所定の落下点で該落下され
た溶湯を微細に分散させて冷却し金属粉末を製造するア
トマイズ装置において，前記溶湯吐出ノズルと前記所定
の落下点との間に前記落下された溶湯を直接加熱するた
めのレーザ加熱及び高周波誘導加熱のいずれか一種によ
る加熱手段を設けたことを特徴とする金属粉末の製造装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1159687A JP2784802B2 (ja) | 1989-06-23 | 1989-06-23 | 金属粉末の製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1159687A JP2784802B2 (ja) | 1989-06-23 | 1989-06-23 | 金属粉末の製造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0328304A JPH0328304A (ja) | 1991-02-06 |
| JP2784802B2 true JP2784802B2 (ja) | 1998-08-06 |
Family
ID=15699126
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1159687A Expired - Lifetime JP2784802B2 (ja) | 1989-06-23 | 1989-06-23 | 金属粉末の製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2784802B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106825596B (zh) * | 2016-12-30 | 2018-09-21 | 西安交通大学青岛研究院 | 一种镍铝粉的雾化制备装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2318669A1 (fr) * | 1975-07-25 | 1977-02-18 | Air Ind | Poche filtrante perfectionnee pour dispositif de filtration |
| JPS61264108A (ja) * | 1985-05-17 | 1986-11-22 | Agency Of Ind Science & Technol | レ−ザによる微粉末の製造法 |
| DE3533964C1 (de) * | 1985-09-24 | 1987-01-15 | Alfred Prof Dipl-Ing Dr-I Walz | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Feinstpulver in Kugelform |
-
1989
- 1989-06-23 JP JP1159687A patent/JP2784802B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0328304A (ja) | 1991-02-06 |
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