JP2824085B2 - アルミニウムまたはその合金のフレーク状粉末の製造方法、製造装置およびフレーク状金属粉末 - Google Patents

アルミニウムまたはその合金のフレーク状粉末の製造方法、製造装置およびフレーク状金属粉末

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JP2824085B2 JP1210696A JP21069689A JP2824085B2 JP 2824085 B2 JP2824085 B2 JP 2824085B2 JP 1210696 A JP1210696 A JP 1210696A JP 21069689 A JP21069689 A JP 21069689A JP 2824085 B2 JP2824085 B2 JP 2824085B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、アルミニウムまたはアルミニウム合金のフ
レーク状粉末を効率よく製造する方法および上記フレー
ク状粉末を製造するのに適した金属粉末の製造装置なら
びに上記フレーク状粉末製造方法によって製造される新
しい形状のフレーク状金属粉末に関する。
[従来の技術] 従来のアルミニウムまたはその合金のフレーク状粉末
を得る製造方法は、主に溶湯をタンディッシュの底の小
さい孔から流出させ、これに圧縮ガスまたは水流ジェッ
トを当て、噴霧状に吹き飛ばして粉末にする噴霧法や、
溶湯流に機械的衝撃を加えて粉化する衝撃法などにより
得られた粉末を、ボールミル、スタンプミル、振動ミル
などの機械的粉砕法により展延するものであった。
この方法により得られるフレーク状粉末は、そのフレ
ーク状粉末のもつ平面がいずれも平滑なものであり、例
えば塗料用してこれらのフレーク状粉末を用いる場合、
これらのフレーク状粉末のみでは、輝度、白度などの色
調の調整が困難であった。
さらに最近、圧縮ガスや水流ジェットを用いるアトマ
イズ法において生成する離散した溶融金属小滴流(アト
マイズ噴流)を直接、回転冷却体に衝突させてフレーク
状金属粉末を製造する方法が示されており、新しい形
状、組織をもったフレーク状粉末を製造できる可能性が
あり注目されている。
例えば特開昭60−155607号に、ノズルから流出する金
属溶湯に超音波振動を与え、かつ超音速でガスを噴射さ
せることによって金属融滴の噴流を生成させ、その噴流
が凝固する前に水冷回転ロールに衝突させてフレーク状
金属粉末を製造する方法が示されている。この方法はよ
り具体的には第4図に示すようにルツボ1内で金属溶湯
2を形成し、この金属溶湯2をノズル3から流出させ
る。ノズル3付近には、超音波、超音速ガスアトマイズ
装置4が設けられており、吹込み管5から吹込まれた超
音波のガスがノイズ3から流出する溶湯流に対して噴射
され、金属溶湯2の液滴6が形成される。この液滴6は
水冷回転ロール7の表面に衝突して急冷凝固され、フレ
ーク10が形成されるものである。
また、特開昭64−75607には、第5図に示すように金
属溶湯の流出ノイズ3の下方に噴射ノズル9を配置し
て、流出ノズルから流出させた金属溶湯に高速ガスを噴
射することにより液滴にし、この液滴を円錐型回転冷却
体8の斜面に衝突させる方法が示されている。
この方法では液滴の噴出方向に対して回転冷却体表面
が角度を持っているので、液滴の冷却体表面への入射角
度(液滴の飛行方向と冷却体表面のなす角度)が鋭角に
なり、回転ロールを用いた場合に比較して、衝突した液
滴が冷却体表面から飛行方向すなわち下方に剥離し易く
なっている。
しかしながら、これらのアトマイズ噴流を直接冷却体
に衝突させるフレーク状金属粉末製造法において、従来
は熱伝導度の良好な銅が回転冷却体として用いられてお
り、溶湯がアルミニウムまたはアルミニウム合金である
場合、銅は溶湯液滴との濡れ性が良好なためと、アルミ
ニウム合金は、他の合金系と比較して比重が小さいた
め、冷却体が回転することによって発生する遠心力によ
る剥離の効果も小さくなり、上記円錐回転冷却体の場合
でさえ結果として衝突した液滴が回転冷却体表面に付
着、堆積してしまう。また、液滴が高温で供給量も多い
場合回転冷却体表面の温度が上昇し、一部は銅と反応し
て融着する。このため溶湯がアルミニウムまたはアルミ
ニウム合金の場合には、フレーク状金属粉末の歩留まり
が極めて低く、連続して製造することも不可能であっ
た。
液滴の融着は、回転冷却体を水などで内部冷却すれば
若干防止できるが、なお不充分であり付着を完全に抑え
ることはできない。さらに水冷にすると、装置の複雑
化、回転体の回転数制限など様々の弊害が生じるのが問
題であった。
従って、これらのアトマイズ噴流を直接冷却体に衝突
させるフレーク状金属粉末の製造法は新しい形状、組織
のフレーク状粉末が得られる可能性があるが、アルミニ
ウムまたはその合金の場合にはフレーク状粉末を得るこ
とができないものであった。
[発明が解決しようとする課題] 本発明は、従来の製造方法および装置をあまり改変し
ないで、アルミニウムまたはその合金のフレーク状粉末
を製造できる手段を提供し、かつ、新しい形状を持った
フレーク状粉末を提供しようとするものである。
[課題を解決するための手段] 上記課題を解決するための本発明の構成は、 (1)溶融したアルミニウムまたはその合金を溶湯口よ
り流出させ、それにガスを噴射して離散した溶融金属小
滴の流れとし、その溶融金属小滴を移動冷却面に衝突さ
せるフレーク状粉末の製造方法において、上記移動冷却
面がクロムカーバイドを60重量%以上を含む材料で構成
されていることを特徴とするアルミニウムまたはその合
金のフレーク状粉末の製造方法、 (2)溶融金属が流出する溶湯口周辺に、流出する溶湯
に対し、その流出方向に向ってガスを噴射するノイズを
有し、更に、上記溶湯口から適当な距離を隔てた位置
に、上記噴射ガス流によって生じた、離散した溶融金属
小滴流が衝突するように移動冷却面を備えた金属粉末の
製造装置において、上記移動冷却面がクロムカーバイド
を60重量%以上含有する材料で構成されていることを特
徴とする金属粉末の製造装置、 (3)フレーク状粉末であって、その平面の少なくとも
一つの面に、フレーク状粉末と同組成の粒径10μm以下
の球状粉が堆積、固着していることを特徴とする上記フ
レーク状粉末の製造方法によって製造されるアルミニウ
ムまたはその合金のフレーク状粉末である。
より具体的に説明すると、まず溶融金属小滴が衝突す
る移動冷却面を被覆するクロカーバイドとしては、Cr3C
2を60重量%以上含むことが必要であるが、残部に他の
クロムカーバイド(Cr7C3、Cr23C6)を含んでいてもよ
いし、例えばニッケル−クロム合金などを含んていても
よい。このように移動冷却面がクロムカーバイド(Cr3C
2)を60重量%以上含む材料であると、溶融金属、特に
アルミニウムまたはその合金に対する濡れ性が極めて小
さくなり、液滴の回転冷却体表面への付着、堆積がなく
なり、フレーク状粉末がほぼ定量的得られるものであ
る。
したがって、このような材料で表面を被覆した移動冷
却面、具体的にいえば第4図に示した回転ロール6また
は第5図に示した円錐型回転冷却体8の表面を上記材料
で被覆したものを用いれば、その他は従来の装置と同じ
装置で本発明を実施することができる。
上記移動冷却面、すなわち、被覆材料中のクロムカー
バイドの含有量が60重量%未満になると装置を長時間作
動させたとき移動冷却面上にアルミニウムまたはその合
金の堆積が起る。
上記回転ロール6または円錐型回転冷却体8は例えば
無垢の銅製であり、その表面に金属ニッケルおよびクロ
ムを含有するクロムカーバイドを溶射、あるいはPVD、C
VDなどの蒸着法で被覆したものを用いる。回転ロールま
たは円錐型回転冷却体の基体は熱伝導の点から無垢の銅
製が好ましいが強度上の問題がなければ他の材料でもよ
い。
回転ロールまたは円錐型回転冷却体と噴霧ポイントと
の距離は、アトマイズ噴流が、ガスによって冷却、凝固
されない距離であればよく、フレーク状粉末の目的とす
る粒度分布に応じて、アトマイズガス圧力、金属溶湯流
量などと関連させて決定される。
さらに、回転冷却体の回転数は、それらの大きさによ
っても異なるがアトマイズ噴流が衝突する部分の移動速
度が20m/s以上であることが適当である。
以上に説明した本発明によるアルミニウムまたはその
合金のフレーク状粉末の製造方法および製造装置によれ
ば、従来製造されているアルミニウムのフレーク状金属
粉末に比較して、第3図に例示したようなその平面の少
なくとも一つの面に、フレーク状粉末と同組成の粒径10
μm以下の球状粉が堆積、固着している粉末が得られ
る。すなわち、球状粉が半分以上球状形状を保ってフレ
ーク状粉末表面に融着している、これまでにない形状を
持ったアルミニウムまたはその合金のフレーク状粉末
を、製造条件を選ぶことにより効率よく製造することが
できる。
この新しい形状を持ったフレーク状金属粉末は、例え
ば塗料用にこのフレーク状金属粉末を用いれば、輝度を
抑えて白度が強調できたり、また従来のフレーク状金属
粉末と混合して色調を調整するなど、新しい色調のメタ
リック塗装に利用することができる。
さらに、本発明によるフレーク状金属粉末は、従来の
フレーク状金属粉末に比較して、比表面が大きくなって
おり、種々の触媒反応の触媒としても好適である。
以上述べてきたフレーク状粉末とは、第3図a〜cに
例示したように、1個の粒子を水平面上で安定に静置し
たときに、粒子上部に別の水平面を接触させた時の下部
水平面と上部水平面間の距離を厚み(T)とし、同じく
水平面上で安定に静置した粒子を水平面に垂直な2平面
で挾んだときの、2平面間の距離の最少値を短径
(B)、短径Bに直交する方向で、水平面に垂直な2平
面で挾んだときの、2平面間の距離を長径(L)とし
て、電子顕微鏡を用いて数百個の粒子について観測した
B、L、Tの平均値、、より算出される次の式
1、式2で定義される平均長短度()および平均偏平
度()が、各々 =/ (式1) =/ (式2) としたとき、次の値の範囲内であるものをいう。
0.2≦≦1 (式3) 0<≦0.4≦ (式4) さらにはの値が次の値の範囲内であることが好まし
い。
0<≦0.2≦ (式5) なお、実用的には本発明によるフレーク状粉末は、ふ
るい目の開き180μmのふるいを用いて分級することに
より容易に大量に得ることができ、又、得られたフレー
ク状粉末を塗料用として用いる場合にも色調などの点か
ら目の開き180μmのふるいにより分級することが好ま
しい。
このような形状のフレーク状金属粉末が製造できる理
由は、充分に解明されているわけではないが、従来、移
動冷却面として用いられていた銅の場合とは異なり、融
滴との濡れ性が低いため冷却面に融滴が衝突してできた
フレーク状粉末に、10μm以下の球状粉が衝突し、固着
して、フレーク状粉末が冷却体表面から剥離するに充分
な遠心力を持つ重量となり冷却体表面から剥離するもの
と推定される。
[実施例および比較例] 以下、実施例と比較例によって、本発明を具体的に説
明する。
実施例1 第4図に示すフレーク状金属粉末製造装置において、
回転ロール6として、、銅製ロール表面をクロムカーバ
イド(Cr3C2)73重量%残部金属ニッケルとクロムから
なる材料で被覆したロール(被覆厚さ50μm)を使用
し、回転数1万rpmで回転させ、圧力100kg/cm2のアルゴ
ンガス噴射によりアルミニウム(純度99.7%)を球状液
滴にし衝突させた。
その結果、回転ロール表面へのアルミニウムの付着、
堆積はまったく認められず、ふるいを用いた分級法を行
った所、全回収量中の180μm以下の粉末の割合は93%
であった。
得られた粉末を走査型電子顕微鏡を用いて形状分析し
た所、式1、2で定義される、は各々0.7、0.1であ
った。
得られた金属粉末の走査型電子顕微鏡写真を第1図に
示す。写真からわかるように、写真右側に10μm以下の
球状粉が堆積、固着しているフレーク状粉末が見える。
写真左側には平滑な面を持つフレーク粉がみえるが、こ
れは写真反対側に粉末が固着しており、写真に写ってい
る面は、融滴が回転ロールに衝突した面である。
このフレーク状粉末をミネラルスピリットと混合して
ペースト状にして塗布した所、従来のアルミペーストに
くらべて、白度が増加し輝度が抑えられ、これまでにな
い柔らかい色調のメタリック塗装面が得られた。
比較例1 実施例1で用いた装置における回転ロール6の代わり
に表面を被覆しない銅製ロールを用いた以外は、実施例
1と同じ条件で金属粉末を製造したところ、銅製ロール
の表面に溶湯液滴の堆積が起り、数センチの大きさの塊
状のものが得られたのみで金属粉はまったく得られなか
った。
実施例2 アルミニウムにかえて、Al−4.5%Cu−0.8%Si(重量
%)の合金を用いた以外は実施例1と同様に行った。回
転ロールの表面へのアルミニウム合金の付着、堆積はま
ったく認められず、全回収量中の180μm以下の粉末の
割合は95%であった。
得られた粉末を走査型電子顕微鏡を用いて形状分析し
た所、、は各々0.6、0.1であった。得られた金属粉
末の顕微鏡写真を第2図に示す。第1図に示した写真と
同様に球状粉の付着したフレーク面と粉末が着いていな
い裏側の面が見える。
実施例3、4 第5図に示すフレーク状金属製造装置において、円錐
型冷却体表面に実施例1と同様のものを用い、金属溶湯
として実施例3はアルミニウム、実施例4はアルミニウ
ム合金Al−4.5%Cu−0.8%Si(重量%)を用いてフレー
ク状金属粉末を製造した。
その結果、いずれの金属溶湯でも円錐型冷却体表面へ
の付着はまったく認められず、180μm以下の粉末の割
合は各々95%と98%であった。
得られた粉末を走査型電子顕微鏡で形状分析した所、
実施例3はが0.8、が0.2であり、実施例4はが0.
7、が0.2であった。またいずれの場合も10μm以下の
粉末が堆積、固着していた。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、移動冷却体表
面を60重量%以上クロムカーバイドを含む被覆物で被覆
することによって、アルミニウムまたはアルミニウム合
金との濡れ性が大巾に悪くなり、また液滴が衝突しても
移動冷却体と反応しないため、液滴の付着、堆積が防止
され、新しい形状を持ったフレーク状アルミニウムまた
はその合金粉の歩留まりを高くし、連続に製造も可能に
なる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は各々実施例1、2で得られたフレ
ーク状アルミニウムまたはその合金粉末の粒子構造を示
す電子顕微鏡写真である。 第3図aは本発明により得られるフレーク状粉末の模式
図、 第3図bおよびcは各々厚み(T)、短径(B)、長径
(L)を示す説明図、 第4図及び第5図は、本発明および従来のフレーク状金
属粉末の製造装置を示す説明図である。 1……ルツボ、2……金属溶湯、3……流出ノズル、 4……ガスアトマイズ装置、5……吹き込管、 6……溶融金属小滴、7……回転ロール、 8……円錐型回転冷却体、9……ガス噴射ノズル、 10……フレーク状金属粉。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 明久 宮城県仙台市青葉区川内無番地 川内住 宅11―806 (56)参考文献 特開 昭62−290806(JP,A) 特開 昭59−133302(JP,A) 特開 昭64−75607(JP,A) 特公 昭56−32361(JP,B2) 特公 昭61−16406(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B22F 9/08 B22F 1/00 B05D 5/06 101

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】溶融したアルミニウムまたはその合金を溶
    湯口より流出させ、それにガスを噴射して離散した溶融
    金属小滴の流れとし、その溶融金属小滴を移動冷却面に
    衝突させるフレーク状粉末の製造方法において、上記移
    動冷却面がクロムカーバイドを60重量%以上を含む材料
    で構成されていることを特徴とするアルミニウムまたは
    その合金のフレーク状粉末の製造方法。
  2. 【請求項2】溶融金属が流出する溶湯口周辺に、流出す
    る溶湯に対し、その流出方向に向ってガスを噴射するノ
    ズルを有し、更に、上記溶湯口から適当な距離を隔てた
    位置に、上記噴射ガス流によって生じた、離散した溶融
    金属小滴流が衝突するように移動冷却面を備えた金属粉
    末の製造装置において、上記移動冷却面がクロムカーバ
    イドを60重量%以上含有する材料で構成されていること
    を特徴とする金属粉末の製造装置。
  3. 【請求項3】フレーク状粉末であって、その平面の少な
    くとも一つの面に、フレーク状粉末と同組成の粒径10μ
    m以下の球状粉が堆積、固着していることを特徴とする
    アルミニウムまたはその合金のフレーム状粉末。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100789991B1 (ko) * 2007-03-23 2008-01-04 주식회사에이엠씨 경량 기포 콘크리트용 알루미늄 파우더 제조장치
KR100807328B1 (ko) 2006-11-13 2008-02-28 주식회사 미래기술 산업부산물을 이용한 플레이크 분말

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KR100807328B1 (ko) 2006-11-13 2008-02-28 주식회사 미래기술 산업부산물을 이용한 플레이크 분말
KR100789991B1 (ko) * 2007-03-23 2008-01-04 주식회사에이엠씨 경량 기포 콘크리트용 알루미늄 파우더 제조장치

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