JP2816110B2 - Method and apparatus for producing metal powder - Google Patents
Method and apparatus for producing metal powderInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、粉末冶金や金属溶射等
に用いられる金属粉末の製造方法およびその装置に関
し、さらに詳しくはガスアトマイズ法によって溶融金属
（または、溶湯という）から微細でかつ高純度の金属粉
末を製造する方法およびその装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for producing metal powder for use in powder metallurgy, metal spraying, and the like, and more particularly to a method for producing fine and high purity metal from molten metal by gas atomization. The present invention relates to a method for producing a metal powder and an apparatus therefor.
【０００２】[0002]
【従来の技術】粉末冶金や金属溶射等に用いられる金属
粉末は、従来から多くの方法によって製造されている。
例えば、代表的なものとして、（１）塊状の金属をボー
ルミル等で機械的に粉砕する方法、（２）金属を消耗電
極として高速回転させ、電極の先端をプラズマアーク等
によって部分溶解して遠心力により飛散させる回転電極
法、（３）溶融金属に噴射ノズルから高速の不活性ガス
や空気等を噴射し、急冷微細化するガスアトマイズ法が
ある。2. Description of the Related Art Metal powders used for powder metallurgy, metal spraying and the like have been conventionally produced by many methods.
For example, as typical examples, (1) a method of mechanically pulverizing a lump of metal with a ball mill or the like, (2) a high-speed rotation of the metal as a consumable electrode, partial melting of the tip of the electrode by a plasma arc or the like, and centrifugation. There are a rotating electrode method in which the molten metal is scattered by force, and (3) a gas atomizing method in which a high-speed inert gas, air, or the like is sprayed from a spray nozzle onto the molten metal to rapidly cool and miniaturize.
【０００３】なかでもガスアトマイズ法で製造される金
属粉末は、組織が均一微細化されて材料特性に優れると
ともに、形状が球状となり流動性がよく、適度な粒度分
布をもっているので粉末冶金用として用いる場合には冷
間成形も可能である。このため、特に粉末冶金用の金属
粉末を製造するにはこのガスアトマイズ法が好適であ
る。[0003] Among them, the metal powder produced by the gas atomization method has a uniform and fine structure, excellent material properties, a spherical shape, good fluidity, and an appropriate particle size distribution. In addition, cold forming is also possible. Therefore, the gas atomization method is particularly suitable for producing metal powder for powder metallurgy.
【０００４】ガスアトマイズにおける溶融金属の流下・
噴霧方法を大別すると、溶融金属を貯留した耐火物製の
受皿、タンディッシュ、あるいは冷却された金属るつぼ
に設けられた溶湯ノズルから溶融金属を連続的に流下さ
せ、これに高速の気体を吹き付けて溶融金属を霧化させ
る方法と、棒状の金属原料を高周波コイル内に回転させ
ながら挿入して、高周波コイル内で金属原料を溶解し溶
融金属を連続的または断続的に流下させ、これに高速の
気体を吹き付けて溶融金属を霧化させる方法とがある。
通常、いずれの場合も、気体の吹き付けにはガスジェッ
トが用いられ、流下する溶融金属の廻りには逆円錐状の
ガスジェットを形成するガスノズルが設けられる。[0004] Flow of molten metal in gas atomization
The spraying method is roughly divided into a refractory saucer that stores molten metal, a tundish, or a molten metal nozzle that is provided in a cooled metal crucible. A method of atomizing molten metal by inserting a rod-shaped metal material into a high-frequency coil while rotating it, melting the metal material in the high-frequency coil, causing the molten metal to flow continuously or intermittently, Is sprayed to atomize the molten metal.
Generally, in any case, a gas jet is used for blowing gas, and a gas nozzle for forming an inverted conical gas jet is provided around the flowing molten metal.
【０００５】図４は、ガスジェットによって溶融金属を
噴霧するガスノズルの一般的な構成を説明する概略図で
あるが、ガスノズル１の中心部分を溶融金属が流下する
構造となっている。流下する溶融金属を霧化（アトマイ
ズ）するため、ガスノズル１から噴射されたガスジェッ
トはその軸芯線ａに沿って直進し、溶融金属の軸芯線ｂ
との交点ｆに向けて吹き付けられ、逆円錐状のガスジェ
ットを構成する。このような逆円錐状のガスジェットを
構成する理由は、流下する溶融金属の軸芯線ｂ上にアト
マイズ領域を形成し、この領域にガスジェットを集中さ
せて、その運動エネルギーを金属粉の微細化に有効利用
するためである。逆円錐状のガスジェットによって形成
されたアトマイズ領域では、溶融金属が溶滴群を生成
し、さらに分裂・冷却されて金属微粉末となる。FIG. 4 is a schematic view for explaining a general configuration of a gas nozzle for spraying a molten metal by a gas jet, and has a structure in which the molten metal flows down a central portion of the gas nozzle 1. In order to atomize the molten metal that flows down, the gas jet injected from the gas nozzle 1 travels straight along the axis a of the molten metal and the axis b of the molten metal.
To form an inverted conical gas jet. The reason for forming such an inverted conical gas jet is that an atomized region is formed on the axis b of the flowing molten metal, and the gas jet is concentrated in this region to reduce the kinetic energy of the metal powder into fine particles. This is for effective use. In the atomized region formed by the inverted conical gas jet, the molten metal forms droplet groups, which are further divided and cooled into fine metal powder.
【０００６】アトマイズ領域を形成して溶融金属の霧化
を続けると、ガスジェットは溶融金属が流下する方向と
は逆方向、すなわち、図４においては上向きのガス流れ
を形成して、溶融金属を吹き上げるという現象が生じる
ことがある。この現象の原因は、粉末を微細化させるた
めにガスジェットを溶融金属の軸芯線上の一点（図４に
おける交点ｆ）に向けて噴射するため、一点に集中した
ガスジェットが互いに衝突し、干渉しあって部分的に上
向きのガス流れを形成することである。溶融金属を吹き
上げる現象が発生すると、溶融金属が溶湯ノズルに付着
し、または甚だしい場合にはガスノズルに付着して正常
な溶融金属の流下およびガスジェットの噴射を阻害し
て、均一な微細粒の生成が困難になるとともに、溶融金
属の流下ができなくなることもある。When the atomization region is formed and the atomization of the molten metal is continued, the gas jet forms a gas flow in a direction opposite to the direction in which the molten metal flows down, that is, an upward gas flow in FIG. The phenomenon of blowing up may occur. The cause of this phenomenon is that the gas jet is jetted toward one point (intersection f in FIG. 4) on the axis of the molten metal in order to make the powder finer, so that the gas jets concentrated at one point collide with each other and cause interference. Therefore, a partially upward gas flow is formed. When the phenomenon of blowing up the molten metal occurs, the molten metal adheres to the molten metal nozzle, or in severe cases, adheres to the gas nozzle, impeding the normal flow of the molten metal and the jetting of the gas jet, generating uniform fine particles. And the flow of molten metal may not be possible.
【０００７】このような問題を避けるため、ガスノズル
を多孔式またはペンシル型と呼ばれる独立した個々のノ
ズルで構成して、それを溶融金属の軸芯線上の目標とな
る焦点に配向する方法がある。多孔式およびペンシル型
のガスノズルは、噴射されるガスジェットとガスジェッ
トとの間に空隙を持たす構造となっているため、このよ
うなガスノズルを採用すると、焦点に向けてガスジェッ
トを集中させてもガスジェット間の空隙が緩衝部となっ
て、上向きのガス流れの形成が軽減されるとともに、溶
融金属はこの空隙に逃げることができて溶融金属を吹き
上げるという現象を回避することができる。[0007] In order to avoid such a problem, there is a method in which the gas nozzle is constituted by an independent individual nozzle called a porous type or a pencil type and is oriented at a target focal point on the axis of the molten metal. Since the gas nozzles of the multi-hole type and the pencil type have a structure in which a gap is provided between the gas jets to be jetted, if such a gas nozzle is adopted, even if the gas jets are concentrated toward the focal point, The gap between the gas jets serves as a buffer, so that the formation of an upward gas flow is reduced, and the phenomenon that the molten metal can escape to this gap and blow up the molten metal can be avoided.
【０００８】しかしながら、多孔式およびペンシル型の
ガスノズルによってアトマイズ領域を形成した場合に
は、前述のガスジェット間の空隙によって、溶融金属の
霧化が部分的に不充分となって、所定の金属微粉末が得
られないという基本的な問題がある。また、ガスノズル
の製作において、独立した個々のノズルを配置する方法
では、配置が不均一となり易く、特に高温の溶融金属の
場合には装置が変形して配置の不均一および所定値との
ズレが発生し易い。ノズルの配置を一定にしようとする
と、極めて高い工作精度が必要になるという問題もあ
る。[0008] However, when the atomizing region is formed by the porous and pencil type gas nozzles, atomization of the molten metal becomes partially insufficient due to the gap between the gas jets, and the predetermined metal fine particles are formed. There is a fundamental problem that powder cannot be obtained. In the production of gas nozzles, the method of arranging independent individual nozzles tends to be non-uniform, and particularly in the case of high-temperature molten metal, the apparatus is deformed, resulting in non-uniform arrangement and deviation from a predetermined value. Easy to occur. If the nozzle arrangement is to be fixed, there is also a problem that extremely high machining accuracy is required.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記した従
来技術の問題を克服し、安定したアトマイズ法によっ
て、高融点金属や活性金属およびこれらの合金の溶融金
属から球状かつ均一、微細な金属粉末を製造する方法お
よびその装置を提供することを目的としている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention overcomes the above-mentioned problems of the prior art and uses a stable atomizing method to obtain a spherical, uniform and fine metal from a high melting point metal, an active metal or a molten metal of these alloys. It is an object to provide a method and an apparatus for producing a powder.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明は、下記 (1)の金
属粉末の製造方法および (2)の金属粉末の製造装置を要
旨としている。The gist of the present invention is as follows: (1) a method for producing a metal powder and (2) an apparatus for producing a metal powder.
【００１１】(1) 溶融金属をアトマイズ法によって微細
化する金属粉末の製造方法であって、流下する溶融金属
に回転ベクトルを有するガスジェットを噴射させること
を特徴とする金属粉末の製造方法。(1) A method for producing a metal powder in which a molten metal is refined by an atomizing method, wherein a gas jet having a rotation vector is jetted on the flowing molten metal.
【００１２】上記の金属粉末の製造方法は、溶融した純
チタンまたはチタン合金をガスアトマイズ法によって微
細化するチタン粉末の製造方法である。また、上記の回
転ベクトルを有するガスジェットは、旋回性のガスジェ
ットと直進性のガスジェットとを旋回性ガスの流量比が
60〜40％で組み合わせて構成されたものである。The above-described method for producing metal powder is a method for producing titanium powder in which molten pure titanium or titanium alloy is refined by gas atomization. In addition, the gas jet having the rotation vector described above has a swirling gas jet and a straight-moving gas jet with a flow ratio of the swirling gas.
It is a combination of 60 to 40%.
【００１３】(2) ガスノズル１を備え溶融した純チタ
ンまたはチタン合金をガスアトマイズ法によって微細化
するチタン粉末を製造する装置であって、前記ガスノズ
ルは流下する溶融チタン３にガスジェットを噴射するス
リット８を有し、かつ外部から供給されるガスを旋回さ
せる円環状の空洞部５と、円環状の空洞部の接線方向に
ガスを供給するガス導入口６と、円環状の空洞部の中心
に向かう法線方向にガスを供給するガス導入口７とを具
備して、前記ガスジェットは旋回性のガスジェットと直
進性のガスジェットとを旋回性ガスの流量比が60〜40％
で組み合わせたものであることを特徴とする金属粉末の
製造装置（図１、図２参照）。(2) An apparatus for producing titanium powder provided with a gas nozzle 1 for refining molten pure titanium or a titanium alloy by a gas atomization method, wherein the gas nozzle is a slit 8 for injecting a gas jet into the molten titanium 3 flowing down. And an annular cavity 5 for swirling gas supplied from the outside, a gas inlet 6 for supplying gas in a tangential direction of the annular cavity, and toward the center of the annular cavity. A gas inlet 7 for supplying gas in a normal direction, wherein the gas jet has a swirling gas jet and a straight-moving gas jet with a swirling gas flow ratio of 60 to 40%.
An apparatus for producing metal powder, which is a combination of the above (see FIGS. 1 and 2).
【００１４】[0014]
【作用】本発明者らは、ガスアトマイズ法における種々
のガスジェット流れに関して検討した結果、溶融金属の
吹き上げ現象を回避し、安定して微細な金属粉末を製造
するには、流下する溶融金属の軸芯線の廻りを旋回する
回転ベクトルを有するガスジェットをアトマイズ領域に
噴射するのが有効であることを知見して、本発明を完成
した。ここで、回転ベクトルを有するガスジェットと
は、円柱状の溶融金属の円周方向に沿って溶融金属の軸
芯線の廻りを旋回するガス流れをもつガスジェットであ
って、直進性のガスジェットと旋回性のガスジェットと
の組み合わせによって構成するのが望ましい。The present inventors have studied various gas jet flows in the gas atomization method. As a result, in order to avoid the blow-up phenomenon of the molten metal and to stably produce fine metal powder, the axis of the molten metal flowing down is required. The inventors have found that it is effective to inject a gas jet having a rotation vector rotating around a core line into an atomizing region, and completed the present invention. Here, a gas jet having a rotation vector is a gas jet having a gas flow circling around the axis of the molten metal along the circumferential direction of the cylindrical molten metal, and It is desirable to constitute by combination with a swirling gas jet.
【００１５】上記の知見に基づく本発明の金属粉末の製
造方法および装置の一例を、図１、図２を用いて説明す
る。An example of the method and apparatus for producing a metal powder of the present invention based on the above findings will be described with reference to FIGS.
【００１６】図１は、本発明方法によるガスジェットを
円柱状の溶融金属に噴射して金属微粉末を製造する状況
を説明する図である。例えば、高周波誘導コイル内で溶
解された溶融金属３は軸芯線に沿って流下し、流下する
溶融金属３を囲撓してガスノズル１が配置される。ガス
ノズル１のスリット８からガスジェット２が流下する溶
融金属３に向けて噴射され、この噴射作用によって、溶
融金属３が溶滴群を生成し、その後分裂・冷却されて金
属微粉末４となる。FIG. 1 is a view for explaining a situation in which a gas jet according to the method of the present invention is sprayed on a cylindrical molten metal to produce fine metal powder. For example, the molten metal 3 melted in the high-frequency induction coil flows down along the axis, and the gas nozzle 1 is arranged so as to surround the flowing molten metal 3. The gas jet 2 is jetted from the slit 8 of the gas nozzle 1 toward the flowing molten metal 3, and by this jetting action, the molten metal 3 forms a group of droplets.
【００１７】回転ベクトルを有するガスジェットを溶融
金属のアトマイズ領域に噴射すると、逆円錐状のガスジ
ェットを構成するが、旋回するガス流れの作用によっ
て、図１に示すようにガスジェットは溶融金属の軸芯線
上の頂点に集中することがなく円環状の交錯部をもつよ
うになる。すなわち、噴射されるガスジェットが逆円錐
状の頂部に集中しないので、ガスジェット同士の衝突を
防止することができて、溶融金属の吹き上げ現象を回避
できる。しかし、このような円環状の交錯部が形成され
ると、理論的にはガスジェットは逆円錐状の頂部におい
て溶融金属に直接作用しないこととなるが、その後、溶
融金属の流下方向と同じ方向にガス流れを構成しアトマ
イズ領域を形成するので、所定の金属粉の微細化には支
障は生じない。When a gas jet having a rotation vector is injected into the atomized region of the molten metal, an inverted conical gas jet is formed. By the action of the swirling gas flow, as shown in FIG. Instead of being concentrated at the apexes on the axis of the axis, an annular intersecting portion is provided. That is, since the gas jet to be injected is not concentrated on the top of the inverted cone, collision between the gas jets can be prevented, and the phenomenon of blowing up the molten metal can be avoided. However, when such an annular intersecting portion is formed, theoretically, the gas jet does not directly act on the molten metal at the inverted conical top, but thereafter, in the same direction as the flowing direction of the molten metal. Since the gas flow is formed to form an atomized region, there is no problem in miniaturizing the predetermined metal powder.
【００１８】本発明で用いられる溶融金属は、前述の通
り、貯留した溶融金属を連続的に流下させるものであっ
ても、高周波誘導コイル内で金属原料を溶解して連続的
または断続的に流下させるものであってもよい。いずれ
の場合であっても、微細な金属粉の製造ができる。ま
た、貯留した溶融金属を流下させる場合には溶湯ノズル
を設けることが好ましい。さらに溶融金属として、高融
点金属や活性金属およびこれらの合金、例えば、純チタ
ン、チタン合金、テルビウム、テルビウム合金、ガドリ
ニウムおよびガドリニウム合金等に適用するのが好まし
い。As described above, the molten metal used in the present invention, even if it allows the stored molten metal to flow continuously, melts the metal material in the high-frequency induction coil and continuously or intermittently flows down. It may be the one that causes it. In any case, fine metal powder can be produced. When the stored molten metal is caused to flow down, it is preferable to provide a molten metal nozzle. Further, as the molten metal, it is preferable to apply to a high melting point metal, an active metal and alloys thereof, for example, pure titanium, titanium alloy, terbium, terbium alloy, gadolinium, gadolinium alloy and the like.
【００１９】本発明のガスノズルのガスジェットの噴射
部は、円周状の細長い溝からなるスリット８によって構
成される。独立した個々のノズルで構成すると、前述の
問題が発生するからである。また、本発明で使用される
ガスジェットとしては、アルゴン、窒素、ヘリウム等が
利用できる。The gas jet injection portion of the gas nozzle of the present invention is constituted by a slit 8 composed of a circumferentially elongated groove. This is because the above-described problem occurs when the nozzles are configured by independent individual nozzles. As the gas jet used in the present invention, argon, nitrogen, helium and the like can be used.
【００２０】回転ベクトルを有するガスジェットを溶融
金属に噴射するため、ガスノズルには外部から供給され
るガスを旋回させる円環状の空洞部と、円環状の空洞部
の接線方向にガスを供給するガス導入口と、円環状の空
洞部の中心に向かう法線方向にガスを供給するガス導入
口とが設けられる。すなわち、接線方向に供給されるガ
スは円環状の空洞部で旋回し回転ベクトルを有する旋回
性のガスジェットになるのに対し、空洞部の中心に向か
う法線方向に供給されるガスはそのまま直進性のガスジ
ェットとなって溶融金属に噴射される。このとき、接線
方向に供給されるガスと法線方向に供給されるガスの流
量を調整することによって、ガスノズルから噴射される
ガスジェットの旋回力、言い換えるとガスジェットに付
加される回転ベクトルをコントロールすることができ
る。In order to inject a gas jet having a rotation vector into the molten metal, an annular cavity for swirling a gas supplied from the outside and a gas for supplying gas in a tangential direction of the annular cavity are provided to the gas nozzle. An inlet and a gas inlet for supplying gas in a normal direction toward the center of the annular cavity are provided. That is, the gas supplied in the tangential direction swirls in the annular cavity and becomes a swirling gas jet having a rotation vector, whereas the gas supplied in the normal direction toward the center of the cavity travels straight. Into a molten gas jet. At this time, by controlling the flow rate of the gas supplied in the tangential direction and the gas supplied in the normal direction, the turning force of the gas jet injected from the gas nozzle, in other words, the rotation vector added to the gas jet is controlled. can do.
【００２１】図２は、本発明のガスノズルの構造例を示
す断面図であり、（ａ）は縦断面図を示し、（ｂ）は
（ａ）図におけるＸ−Ｘ視野の水平断面図を示す。図か
ら明らかなように、ガスノズル１は円環状の空洞部５と
旋回性ガス導入口６と直進性ガス導入口７とから構成さ
れる。旋回性ガス導入口６は円環状の空洞部５の接線方
向に外部からガスを供給するように取り付けられ、供給
されるガスは空洞部５内で旋回して回転ベクトルが付加
される。一方、直進性ガス導入口７は円環状の空洞部５
の中心に向かって法線方向にガスを供給するように設け
られているので、供給されるガスは直進性のガスとな
る。これらのガス流れが組み合わされてスリット８から
溶融金属に噴射される。図中のＡ、Ｂ、Ｃはガスノズル
の主要寸法を示しており、Ａはガスジェット噴射径を、
Ｂは空洞部直径を、Ｃは空洞部有効高さをそれぞれ示
し、具体的な数値は後述の実施例で述べる。FIGS. 2A and 2B are cross-sectional views showing examples of the structure of the gas nozzle of the present invention. FIG. 2A is a vertical cross-sectional view, and FIG. 2B is a horizontal cross-sectional view of the XX view in FIG. . As is clear from the figure, the gas nozzle 1 includes an annular cavity 5, a swirling gas inlet 6, and a straight gas inlet 7. The swirling gas inlet 6 is attached so as to supply gas from the outside in the tangential direction of the annular cavity 5, and the supplied gas is swirled in the cavity 5 to add a rotation vector. On the other hand, the straight gas introduction port 7 has an annular hollow portion 5.
Is provided so as to supply the gas in the normal direction toward the center of the gas, so that the supplied gas is a straight gas. These gas flows are combined and injected from the slit 8 into the molten metal. A, B, and C in the figure show the main dimensions of the gas nozzle, and A represents the gas jet injection diameter.
B indicates the cavity diameter, and C indicates the effective height of the cavity, and specific numerical values will be described in Examples below.
【００２２】スリット８から噴射されるガスジェットは
逆円錐状のガスジェットとなってアトマイズ領域を形成
するが、旋回性のガスジェットの作用で逆円錐状の頂点
に集中せず円環状の交錯部をもつことになるので、溶融
金属の吹き上げ、ひいてはガスノズル閉塞という現象が
回避できる。前述のように、逆円錐状の頂点ではガスジ
ェットの作用が少ない領域となるが、ガスジェットの流
れにより周囲のガスが誘引され、溶融金属の流下方向と
同じ方向の流れを形成して溶融金属のアトマイズを継続
するので、微細な金属粉の生成には支障はない。The gas jet injected from the slit 8 becomes an inverted conical gas jet to form an atomized region, but does not concentrate on the inverted conical apex due to the action of the swirling gas jet, and an annular intersecting portion. Therefore, the phenomenon of blowing up the molten metal and eventually blocking the gas nozzle can be avoided. As described above, the area of the inverted conical apex is a region where the action of the gas jet is small, but the surrounding gas is attracted by the flow of the gas jet, forming a flow in the same direction as the flowing direction of the molten metal and forming the molten metal. Since the atomization is continued, there is no problem in the generation of fine metal powder.
【００２３】旋回性ガス導入口６から供給されるガス流
量によって、ガスジェットの回転ベクトルが決定され
る。この回転ベクトルによってガスジェットの作用が少
ない円環状の交錯部の大きさが決定され、この交錯部が
大きい程ガスジェット同士の衝突が少なく溶融金属の吹
き上げ防止に有効であるが、溶融金属を均一に微細化す
るには交錯部が小さい方が有利になる。そのため、旋回
性のガスと直進性のガスの供給流量を調整して、溶融金
属の微細化を安定して行う必要がある。The rotation vector of the gas jet is determined by the flow rate of the gas supplied from the swirling gas inlet 6. The rotation vector determines the size of the annular intersection where the action of the gas jet is small, and the larger this intersection is, the less the collision between the gas jets and the more effective it is to prevent the molten metal from blowing up. It is advantageous to make the intersecting portion smaller for miniaturization. Therefore, it is necessary to adjust the supply flow rates of the swirling gas and the straight-moving gas to stably perform the refinement of the molten metal.
【００２４】以下、本発明の効果およびガスの流量比の
例について実施例に基づいて説明する。Hereinafter, effects of the present invention and examples of gas flow ratios will be described based on embodiments.
【００２５】[0025]
（実施例１）溶融金属として純チタン（純度99.9％）を
使用するため、棒状の純チタン原料を高周波誘導コイル
内に回転させながら挿入して、溶融・流下させ、図２に
示すガスノズルによってガスジェットを噴射し、純チタ
ン粉末を製造した。このときのアトマイズ条件は下記の
通りである。(Example 1) In order to use pure titanium (purity 99.9%) as a molten metal, a rod-shaped pure titanium raw material was inserted into a high-frequency induction coil while rotating, melted and allowed to flow, and gas was supplied by a gas nozzle shown in FIG. A jet was injected to produce pure titanium powder. The atomizing conditions at this time are as follows.
【００２６】 １．溶融チタン流下量 ： 1.8 kg／分 ２．ガスノズル仕様（主要寸法） ガスジェット噴射径（Ａ）：30mm、 空洞部直径（Ｂ）： 160mm 空洞部有効高さ（Ｃ）：30mm ３．ガスジェット条件 （１）使用ガス ： アルゴン （２）噴射圧力 ： 35 kg／cm2 （３）噴射流量 ： 15 Nm3 ／分 （４）流量比 ： 旋回性ガス ・・・ 30〜 100％ 直進性ガス ・・・ 70〜 ０％ 製造された純チタン粉末の粒径を測定し、その平均粒径
を図３に示す。また、アトマイズ中の運転状況も調査
し、その結果を図３に示す。1. Flow rate of molten titanium: 1.8 kg / min 2. 2. Gas nozzle specifications (main dimensions) Gas jet diameter (A): 30 mm, cavity diameter (B): 160 mm Effective cavity height (C): 30 mm Gas jet conditions (1) Gas used: Argon (2) Injection pressure: 35 kg / cm 2 (3) Injection flow rate: 15 Nm 3 / min (4) Flow rate ratio: Swirling gas: 30-100% Straightness Gas: 70 to 0% The particle size of the produced pure titanium powder was measured, and the average particle size is shown in FIG. The driving conditions during the atomization were also investigated, and the results are shown in FIG.
【００２７】図３から明らかなように、旋回性のガスの
流量比が大きくなる程、溶融金属の吹き上げ、ガスノズ
ルの閉塞というトラブルを解消できるが、純チタン粉末
の平均粒径が粗粒化してくる。したがって、実施例にお
けるアトマイズ条件では、旋回性ガスの流量比を80〜40
％とするガスジェットを噴射するのがよいことが分か
る。旋回性ガスの流量比が80％を超えると平均粒径が80
μｍを確保することができず純チタン粉末の微細化に問
題があり、40％未満であると溶融金属の吹き上げ、ガス
ノズル閉塞が発生するためである。さらに、純チタン粉
末の微細化とガスアトマイズの安定化の観点からは、旋
回性ガスの流量比を60〜40％とするのが望ましい。As is apparent from FIG. 3, as the flow ratio of the swirling gas increases, the trouble of blowing up the molten metal and closing the gas nozzle can be solved, but the average particle size of the pure titanium powder becomes coarse. come. Therefore, under the atomizing conditions in the embodiment, the flow ratio of the swirling gas is 80 to 40.
%, It is better to inject a gas jet. If the flow rate ratio of the swirling gas exceeds 80%, the average particle size becomes 80
This is because it is not possible to secure μm, and there is a problem in the refinement of pure titanium powder. If it is less than 40%, molten metal is blown up and gas nozzles are blocked. Further, from the viewpoint of miniaturization of pure titanium powder and stabilization of gas atomization, it is desirable to set the flow ratio of the swirling gas to 60 to 40%.
【００２８】（実施例２）溶融金属としてチタン合金
（Ti−６Al−４Ｖ）を使用し、溶融金属を貯留した金属
るつぼから流下させ、図２に示すガスノズルによってガ
スジェットを噴射し、チタン合金（Ti−６Al−４Ｖ）粉
末を製造した。このときのアトマイズ条件は下記の通り
である。(Example 2) A titanium alloy (Ti-6Al-4V) was used as a molten metal, the molten metal was allowed to flow down from a stored metal crucible, and a gas jet was injected by a gas nozzle shown in FIG. Ti-6Al-4V) powder was produced. The atomizing conditions at this time are as follows.
【００２９】 １．溶融チタン合金流下量 ： 1.7 kg／分 ２．ガスノズル仕様（主要寸法） ガスジェット噴射径（Ａ）：30mm、 空洞部直径（Ｂ）： 160mm 空洞部有効高さ（Ｃ）：30mm ３．ガスジェット条件 （１）使用ガス ： アルゴン （２）噴射圧力 ： 35 kg／cm2 （３）噴射流量 ： 15 Nm3 ／分 （４）流量比 ： 旋回性ガス ・・・ 50％ 直進性ガス ・・・ 50％ アトマイズ中の運転状況は溶融金属の吹き上げもなく安
定しており、製造されたチタン合金（Ti−６Al−４Ｖ）
粉末の平均粒径は73μｍで球状かつ均一であった。[0029] 1. Flow rate of molten titanium alloy: 1.7 kg / min 2. 2. Gas nozzle specifications (main dimensions) Gas jet diameter (A): 30 mm, cavity diameter (B): 160 mm Effective cavity height (C): 30 mm Gas jet conditions (1) Gas used: argon (2) Injection pressure: 35 kg / cm 2 (3) Injection flow rate: 15 Nm 3 / min (4) Flow ratio: swirling gas ・ ・ ・ 50% straight gas ・··· 50% Operating condition during atomization is stable without blowing up molten metal, and titanium alloy (Ti-6Al-4V) produced
The average particle size of the powder was 73 μm, and was spherical and uniform.
【００３０】（実施例３）溶融金属としてテルビウム鉄
合金を使用するため、棒状の合金原料を高周波誘導コイ
ル内に回転させながら挿入して、溶融・流下させ、図２
に示すガスノズルによってガスジェットを噴射し、テル
ビウム鉄合金粉末を製造した。このときのアトマイズ条
件は下記の通りである。Example 3 In order to use a terbium iron alloy as a molten metal, a rod-shaped alloy material was inserted into a high-frequency induction coil while rotating, and was melted and allowed to flow.
A gas jet was injected by the gas nozzle shown in (1) to produce terbium iron alloy powder. The atomizing conditions at this time are as follows.
【００３１】 １．溶融テルビウム鉄合金流下量 ： 3.1 kg／分 ２．ガスノズル仕様（主要寸法） ガスジェット噴射径（Ａ）：30mm、 空洞部直径（Ｂ）： 160mm 空洞部有効高さ（Ｃ）：30mm ３．ガスジェット条件 （１）使用ガス ： アルゴン （２）噴射圧力 ： 30 kg／cm2 （３）噴射流量 ： 12 Nm3 ／分 （４）流量比 ： 旋回性ガス ・・・ ６０％ 直進性ガス ・・・ 40％ アトマイズ中の運転状況は溶融金属の吹き上げもなく安
定しており、製造されたテルビウム鉄合金粉末の平均粒
径は57μｍで球状かつ均一であった。1. Flow rate of molten terbium iron alloy: 3.1 kg / min 2. 2. Gas nozzle specifications (main dimensions) Gas jet diameter (A): 30 mm, cavity diameter (B): 160 mm Effective cavity height (C): 30 mm Gas jet conditions (1) Gas used: argon (2) Injection pressure: 30 kg / cm 2 (3) Injection flow rate: 12 Nm 3 / min (4) Flow rate ratio: swirling gas ... 60% straight gas The operation condition during the 40% atomization was stable without blowing up the molten metal, and the average particle size of the manufactured terbium iron alloy powder was 57 μm, which was spherical and uniform.
【００３２】[0032]
【発明の効果】本発明の金属粉末の製造方法および装置
によれば、アトマイズ法における溶融金属の吹き上げ現
象、それに起因するガスノズルの閉塞トラブルを回避す
ることができ、高融点金属や活性金属およびこれらの合
金の溶融金属から安定して球状かつ均一、微細な金属粉
末を製造することができるAccording to the method and apparatus for producing metal powder of the present invention, it is possible to avoid the blow-up phenomenon of the molten metal in the atomizing method and the trouble of clogging of the gas nozzle caused by the phenomenon. Stable, uniform and fine metal powder can be produced from molten metal of alloy
【図１】本発明の回転ベクトルを有するガスジェットを
円柱状の溶融金属に噴射して金属微粉末を製造する状況
を説明する図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a state in which a gas jet having a rotation vector according to the present invention is sprayed on a cylindrical molten metal to produce a metal fine powder.
【図２】本発明のガスノズルの構造例を示す断面図であ
り、（ａ）は縦断面図を、（ｂ）は水平断面図を示す。FIGS. 2A and 2B are cross-sectional views showing a structural example of a gas nozzle of the present invention, wherein FIG. 2A is a longitudinal sectional view and FIG. 2B is a horizontal sectional view.
【図３】実施例１におけるアトマイズ条件と粉末平均粒
径、運転状況との関係を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a relationship among atomizing conditions, average particle diameter of powder, and operating conditions in Example 1.
【図４】ガスジェットによって溶融金属を噴霧するガス
ノズルの一般的な構成を説明する概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a general configuration of a gas nozzle that sprays a molten metal by a gas jet.
１…ガスノズル、 ２…ガスジェット、 ３…溶融金
属、 ４…金属微粉末 ５…空洞部、 ６…旋回性ガス導入口 ７…直進性ガ
ス導入口 ８…スリット Ａ…ガスジェット噴射径、 Ｂ…空洞部直径、 Ｃ…空
洞部有効高さDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Gas nozzle, 2 ... Gas jet, 3 ... Molten metal, 4 ... Metal fine powder 5 ... Cavity, 6 ... Swirling gas inlet 7 ... Straight gas inlet 8 ... Slit A ... Gas jet injection diameter, B ... Cavity diameter, C ... Cavity effective height
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山崎 考二 兵庫県尼崎市東浜町１番地住友シチック ス株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−123012（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−4408（ＪＰ，Ａ) 特公 平２−56403（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭49−28584（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭60−37164（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B22F 9/08──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Kenji Yamazaki 1 Sumitomo Cities Co., Ltd., Higashihama-cho, Amagasaki City, Hyogo Prefecture (56) References JP-A-1-123012 (JP, A) JP-A 64-4408 (JP, A) JP 2-56403 (JP, B2) JP 49-28584 (JP, B1) JP 60-37164 (JP, B2) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6) , DB name) B22F 9/08
Claims (2)
アトマイズ法によって微細化するチタン粉末の製造方法
であって、流下する溶融チタンに旋回性のガスジェット
と直進性のガスジェットとを旋回性ガスの流量比が60〜
40％で組み合わせて構成されるガスジェットを噴射させ
ることを特徴とする金属粉末の製造方法。1. A method for producing titanium powder in which molten pure titanium or titanium alloy is refined by a gas atomization method, wherein a swirling gas jet is applied to the molten titanium flowing down.
And a straight gas jet with a swirling gas flow ratio of 60 to
A method for producing metal powder, characterized by injecting a gas jet composed of a combination of 40% .
チタン合金をガスアトマイズ法によって微細化するチタ
ン粉末を製造する装置であって、前記ガスノズルは流下
する溶融チタンにガスジェットを噴射するスリットを有
し、かつ外部から供給されるガスを旋回させる円環状の
空洞部と、円環状の空洞部の接線方向にガスを供給する
ガス導入口と、円環状の空洞部の中心に向かう法線方向
にガスを供給するガス導入口とを具備して、前記ガスジ
ェットは旋回性のガスジェットと直進性のガスジェット
とを旋回性ガスの流量比が60〜40％で組み合わせたもの
であることを特徴とする金属粉末の製造装置。2. A method according to claim 1, further comprising the steps of: providing a gas nozzle with molten pure titanium or
Chita the titanium alloy is miniaturized by a gas atomizing method
An apparatus for producing a down powder, said nozzle having a slit for ejecting a gas jet to the molten titanium flows down, and the hollow portion of the annular swirling gas supplied from the outside, the cavity of the annular of the gas inlet for supplying gas tangentially, and includes a supply gas inlet and gas in the normal direction toward the center of the hollow portion of the annular, the Gasuji
Jets are swirlable gas jets and straight gas jets
Combined with a swirling gas flow ratio of 60 to 40%
An apparatus for producing metal powder, characterized in that:
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