JP2834348B2 - 金属粉末の製造方法 - Google Patents
金属粉末の製造方法Info
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- JP2834348B2 JP2834348B2 JP3219008A JP21900891A JP2834348B2 JP 2834348 B2 JP2834348 B2 JP 2834348B2 JP 3219008 A JP3219008 A JP 3219008A JP 21900891 A JP21900891 A JP 21900891A JP 2834348 B2 JP2834348 B2 JP 2834348B2
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
- B22F9/06—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material
- B22F9/08—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying
- B22F9/082—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying atomising using a fluid
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- B22F2009/088—Fluid nozzles, e.g. angle, distance
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- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はガスアトマイズ法による
金属粉末の製造方法に関する。
金属粉末の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガスアトマイズ法は、耐火物製の溶湯ノ
ズルから金属溶湯を細流状に流下させ、その溶湯流に対
して噴射ノズルより高速で噴射された噴霧ガスのジェッ
トを衝突させ、溶湯流を連続的に粉化して、金属粉末を
大量に製造する方法である。近年、急冷凝固による品質
向上、溶射用粉末等に対する要求から、微粉末が要望さ
れている。微粉化の好適な手段としては、特開昭60−21
1002号公報に開示されているアトマイズ方法がある。こ
の方法は図５に示すように、溶湯ノズル21の先端部22を
逆円錐形状に形成し、そのノズル孔23の出口部24の近傍
周囲にガスジェットの噴射口25を設け、溶湯ノズル21の
先端部外周側面に沿ってジェットを噴射し、溶湯ノズル
21から金属溶湯が流出すると同時に粉化する方法であ
る。かかる方法によると、ジェットの粉化エネルギーの
伝達効率が高くまたジェットの噴射口に溶滴の沈着が生
じにくいため、微粉化が達成される。
ズルから金属溶湯を細流状に流下させ、その溶湯流に対
して噴射ノズルより高速で噴射された噴霧ガスのジェッ
トを衝突させ、溶湯流を連続的に粉化して、金属粉末を
大量に製造する方法である。近年、急冷凝固による品質
向上、溶射用粉末等に対する要求から、微粉末が要望さ
れている。微粉化の好適な手段としては、特開昭60−21
1002号公報に開示されているアトマイズ方法がある。こ
の方法は図５に示すように、溶湯ノズル21の先端部22を
逆円錐形状に形成し、そのノズル孔23の出口部24の近傍
周囲にガスジェットの噴射口25を設け、溶湯ノズル21の
先端部外周側面に沿ってジェットを噴射し、溶湯ノズル
21から金属溶湯が流出すると同時に粉化する方法であ
る。かかる方法によると、ジェットの粉化エネルギーの
伝達効率が高くまたジェットの噴射口に溶滴の沈着が生
じにくいため、微粉化が達成される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、溶湯ノ
ズル21の先端部22がノズル孔23に対して鋭角状に形成さ
れているため、噴霧ガスのジェットによる冷却作用が著
しく、ノズル孔出口部24において孔詰りが生じ易い。特
に、1000℃を越える高融点金属に対して、ガス圧を高く
してアトマイズする場合、この傾向が著しい。
ズル21の先端部22がノズル孔23に対して鋭角状に形成さ
れているため、噴霧ガスのジェットによる冷却作用が著
しく、ノズル孔出口部24において孔詰りが生じ易い。特
に、1000℃を越える高融点金属に対して、ガス圧を高く
してアトマイズする場合、この傾向が著しい。
【０００４】また、ジェットの噴射口の開口面積が小さ
いため、ジェットによる溶湯流の粉砕効果が柱状溶湯流
の中心部と外周部とで異なるため、生成粉末の粒度分布
幅が大きくなるという問題がある。本発明はかかる問題
に鑑みなされたもので、溶湯ノズルに孔詰りが生じにく
く、かつ粒度分布の狭い金属微粉末を製造することがで
きる方法を提供することを目的とする。
いため、ジェットによる溶湯流の粉砕効果が柱状溶湯流
の中心部と外周部とで異なるため、生成粉末の粒度分布
幅が大きくなるという問題がある。本発明はかかる問題
に鑑みなされたもので、溶湯ノズルに孔詰りが生じにく
く、かつ粒度分布の狭い金属微粉末を製造することがで
きる方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【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、溶湯ノズルのノズル孔より流出した金属溶湯に
噴霧ガスのジェットを衝突させて金属溶湯を粉化し金属
粉末を製造する方法において、溶湯ノズルの先端部外周
側面を溶湯ノズルの中心線を対称軸とする截頭逆円錐曲
面で形成し、複数本の線状ジェットを前記側面に沿って
かつ前記曲面の母線からずれた方向に噴出させ、溶湯ノ
ズル先端面の中心部に開口した溶湯ノズル孔から流出し
た金属溶湯に前記ジェットの交差域において発生した噴
霧ガスの上昇流を吹き付け、金属溶湯を溶湯ノズル先端
面上を放射方向に膜状に流動させ、ノズル先端面の周縁
において該膜状流に溶湯ノズルの先端部外周側面に沿っ
て噴出したジェットを衝突させる。
方法は、溶湯ノズルのノズル孔より流出した金属溶湯に
噴霧ガスのジェットを衝突させて金属溶湯を粉化し金属
粉末を製造する方法において、溶湯ノズルの先端部外周
側面を溶湯ノズルの中心線を対称軸とする截頭逆円錐曲
面で形成し、複数本の線状ジェットを前記側面に沿って
かつ前記曲面の母線からずれた方向に噴出させ、溶湯ノ
ズル先端面の中心部に開口した溶湯ノズル孔から流出し
た金属溶湯に前記ジェットの交差域において発生した噴
霧ガスの上昇流を吹き付け、金属溶湯を溶湯ノズル先端
面上を放射方向に膜状に流動させ、ノズル先端面の周縁
において該膜状流に溶湯ノズルの先端部外周側面に沿っ
て噴出したジェットを衝突させる。
【０００６】
【作用】溶湯ノズルの先端部外周側面を溶湯ノズルの中
心線を対称軸とする截頭逆円錐曲面で形成し、前記側面
に沿って複数本の線状ジェットを噴出し、溶湯ノズルの
先端面の中心部に開口した溶湯ノズル孔より金属溶湯を
流出するので、噴霧ガスのジェットがノズル孔出口部を
直接冷却しないため、溶湯ノズル孔を流出する溶湯の冷
却が防止され、高融点金属であっても孔詰りが生じにく
い。
心線を対称軸とする截頭逆円錐曲面で形成し、前記側面
に沿って複数本の線状ジェットを噴出し、溶湯ノズルの
先端面の中心部に開口した溶湯ノズル孔より金属溶湯を
流出するので、噴霧ガスのジェットがノズル孔出口部を
直接冷却しないため、溶湯ノズル孔を流出する溶湯の冷
却が防止され、高融点金属であっても孔詰りが生じにく
い。
【０００７】また、溶湯ノズル先端部の外周側面より逆
円錐形状に噴射された複数本の線状ジェットは、交差域
における相互干渉により、交差域から溶湯ノズル孔出口
部に指向する噴霧ガスの上昇流が生じる。一方、溶湯ノ
ズル孔より流出した金属溶湯は、前記上昇流が吹き付け
られるため、溶湯ノズル先端面に沿って放射方向に広が
る膜状流を形成する。該膜状流は、溶湯ノズルの先端面
の周縁において、溶湯ノズルの先端部外周側面に沿って
噴出されたジェットによって一次的に粉化される。この
場合、溶湯流は膜状流となっているため、ジェットによ
る粉砕効果が大きく、微粉化が促進される。
円錐形状に噴射された複数本の線状ジェットは、交差域
における相互干渉により、交差域から溶湯ノズル孔出口
部に指向する噴霧ガスの上昇流が生じる。一方、溶湯ノ
ズル孔より流出した金属溶湯は、前記上昇流が吹き付け
られるため、溶湯ノズル先端面に沿って放射方向に広が
る膜状流を形成する。該膜状流は、溶湯ノズルの先端面
の周縁において、溶湯ノズルの先端部外周側面に沿って
噴出されたジェットによって一次的に粉化される。この
場合、溶湯流は膜状流となっているため、ジェットによ
る粉砕効果が大きく、微粉化が促進される。
【０００８】また、複数本の線状ジェットは、溶湯ノズ
ルの先端部外周側面を形成する逆円錐曲面の母線からず
れた方向に噴出されるため、各ジェットの粉化エネルギ
ーの最も高い中心部が相互に干渉せず、ガス速度の減衰
が防止でき、高エネルギーを保持したまま、ジェットが
相互に接近した交差域を有する逆円形状のジェットの集
合体 (ガスカーテンと呼ぶ。) を形成することができ
る。従って、溶湯ノズルの先端面周縁において一次粉化
された溶湯 (溶滴) は、更に前記ガスカーテンの交差域
において再粉化され、粒度分布の幅の狭い、均一粒度の
微粉が容易に得られる。尚、各ジェットは、溶湯ノズル
の中心線に対してねじれており、ジェットカーテンは旋
回しているように見えるので、該ジェットカーテンを旋
回ジェットカーテンと呼ぶ。
ルの先端部外周側面を形成する逆円錐曲面の母線からず
れた方向に噴出されるため、各ジェットの粉化エネルギ
ーの最も高い中心部が相互に干渉せず、ガス速度の減衰
が防止でき、高エネルギーを保持したまま、ジェットが
相互に接近した交差域を有する逆円形状のジェットの集
合体 (ガスカーテンと呼ぶ。) を形成することができ
る。従って、溶湯ノズルの先端面周縁において一次粉化
された溶湯 (溶滴) は、更に前記ガスカーテンの交差域
において再粉化され、粒度分布の幅の狭い、均一粒度の
微粉が容易に得られる。尚、各ジェットは、溶湯ノズル
の中心線に対してねじれており、ジェットカーテンは旋
回しているように見えるので、該ジェットカーテンを旋
回ジェットカーテンと呼ぶ。
【０００９】
【実施例】本発明を実施するためのアトマイズ装置の噴
霧ノズル装置の一例を図１に示す。尚、アトマイズ装置
の他の部分の構造は従来と同様であり、溶湯ノズル3 の
上部は金属溶湯を収容するタンディッシュ底部に装着さ
れ、噴霧ノズル装置1 の下方には金属粉末や噴霧ガスを
回収するためのアトマイズチャンバーが気密に設けられ
る。
霧ノズル装置の一例を図１に示す。尚、アトマイズ装置
の他の部分の構造は従来と同様であり、溶湯ノズル3 の
上部は金属溶湯を収容するタンディッシュ底部に装着さ
れ、噴霧ノズル装置1 の下方には金属粉末や噴霧ガスを
回収するためのアトマイズチャンバーが気密に設けられ
る。
【００１０】噴霧ノズル装置1 は、内部に環状のガス室
5 を備えたノズル本体2 と、該本体2 の中央開口部に貫
通状に装着された溶湯ノズル3 とで構成されている。前
記ガス室5 には高圧の噴霧ガスを供給するためのガス導
入管6 が連通して設けられている。一方、溶湯ノズル3
の先端部7 の外周側面8 は溶湯ノズル3 の中心線を対称
軸とする截頭逆円錐形状の曲面で形成され、先端面9 の
中心部には溶湯ノズル孔10が開口している。また、ノズ
ル本体2 の内面には、前記先端部外周側面8 に沿って開
口した複数個のガスノズル孔11が、溶湯ノズル孔10の中
心線を中心とする同心円上に等間隔で開設されている。
各ガスノズル孔11のノズル中心線は、溶湯ノズル3 の先
端部外周側面8 に沿って、かつ逆円錐曲面の母線から等
角度でずれた方向に向いている。すなわち、各ガスノズ
ル孔11は図２および図３に示すように、そのガスノズル
孔中心線が溶湯ノズル孔10の中心線回りに仮想した直径
Ｄの円周に接するように、溶湯ノズル孔中心線に対して
水平方向にほぼａの角度 (旋回角度) で等方向にずれて
いる。同図において、11A はガスノズル孔11の出口部を
示しており、θは溶湯ノズル孔10の中心線に対する旋回
ジェットカーテンの見かけの交差角を示す。
5 を備えたノズル本体2 と、該本体2 の中央開口部に貫
通状に装着された溶湯ノズル3 とで構成されている。前
記ガス室5 には高圧の噴霧ガスを供給するためのガス導
入管6 が連通して設けられている。一方、溶湯ノズル3
の先端部7 の外周側面8 は溶湯ノズル3 の中心線を対称
軸とする截頭逆円錐形状の曲面で形成され、先端面9 の
中心部には溶湯ノズル孔10が開口している。また、ノズ
ル本体2 の内面には、前記先端部外周側面8 に沿って開
口した複数個のガスノズル孔11が、溶湯ノズル孔10の中
心線を中心とする同心円上に等間隔で開設されている。
各ガスノズル孔11のノズル中心線は、溶湯ノズル3 の先
端部外周側面8 に沿って、かつ逆円錐曲面の母線から等
角度でずれた方向に向いている。すなわち、各ガスノズ
ル孔11は図２および図３に示すように、そのガスノズル
孔中心線が溶湯ノズル孔10の中心線回りに仮想した直径
Ｄの円周に接するように、溶湯ノズル孔中心線に対して
水平方向にほぼａの角度 (旋回角度) で等方向にずれて
いる。同図において、11A はガスノズル孔11の出口部を
示しており、θは溶湯ノズル孔10の中心線に対する旋回
ジェットカーテンの見かけの交差角を示す。
【００１１】旋回ジェットカーテンの見かけの交差角θ
は操業上は60度程度まで有効であり、45〜60度程とする
のがよい。一方、旋回角度ａは、ガスジェットの内接円
直径Ｄを溶湯ノズル孔直径ｄに対してＤ／ｄ＝１〜３と
なるように設定するのがよい。１未満ではガスジェット
相互の干渉が著しくなり、ガスジェットの流速を減少さ
せ、微粉化を妨げる。一方、３を越えると内接円内が大
きくなり、溶湯粉化の効果が減少するからである。
は操業上は60度程度まで有効であり、45〜60度程とする
のがよい。一方、旋回角度ａは、ガスジェットの内接円
直径Ｄを溶湯ノズル孔直径ｄに対してＤ／ｄ＝１〜３と
なるように設定するのがよい。１未満ではガスジェット
相互の干渉が著しくなり、ガスジェットの流速を減少さ
せ、微粉化を妨げる。一方、３を越えると内接円内が大
きくなり、溶湯粉化の効果が減少するからである。
【００１２】尚、ガスノズル孔11は図例のようにノズル
本体2 に直接穿孔される場合に限らず、管状のノズル孔
を有するノズルチップの複数個をノズル本体2 に環状に
隣接設置してもよい。タンディシュに収容された金属溶
湯は図４に示すように、溶湯ノズル3 を介し、そのノズ
ル孔10より流下する。一方、ガス導入管6 より導入され
た圧縮性ガス(噴霧ガス) はガス室5 を経て複数のガス
ノズル孔11より逆円錐形状のジェット12として噴射され
る。この際、溶湯ノズル先端部外周側面8 はガスガイド
面として機能する。ジェット12の交差域13において、ジ
ェット中心の周辺部同士が干渉するため上昇流14が生
じ、これが溶湯ノズル孔10より流出した溶湯に吹き付け
られる。このため、溶湯は、溶湯ノズル3 の先端面9 に
沿って膜状に付着しつつ放射方向に流動する膜状流15と
なり、先端面9 の周縁において、ジェット12によって粉
砕される。一次粉砕された溶湯 (溶滴) は、更に、旋回
ジェットカーテンの交差域13において、二次粉砕され
る。かかる２段の粉化により、分布幅の狭い、均一粒度
の粉末が得られる。
本体2 に直接穿孔される場合に限らず、管状のノズル孔
を有するノズルチップの複数個をノズル本体2 に環状に
隣接設置してもよい。タンディシュに収容された金属溶
湯は図４に示すように、溶湯ノズル3 を介し、そのノズ
ル孔10より流下する。一方、ガス導入管6 より導入され
た圧縮性ガス(噴霧ガス) はガス室5 を経て複数のガス
ノズル孔11より逆円錐形状のジェット12として噴射され
る。この際、溶湯ノズル先端部外周側面8 はガスガイド
面として機能する。ジェット12の交差域13において、ジ
ェット中心の周辺部同士が干渉するため上昇流14が生
じ、これが溶湯ノズル孔10より流出した溶湯に吹き付け
られる。このため、溶湯は、溶湯ノズル3 の先端面9 に
沿って膜状に付着しつつ放射方向に流動する膜状流15と
なり、先端面9 の周縁において、ジェット12によって粉
砕される。一次粉砕された溶湯 (溶滴) は、更に、旋回
ジェットカーテンの交差域13において、二次粉砕され
る。かかる２段の粉化により、分布幅の狭い、均一粒度
の粉末が得られる。
【００１３】次に、具体的実施例として、Fe−4.5 ％Ｃ
鋼を使用し、下記の条件でガスアトマイズを実施した。
また、比較例として、旋回角度を零とした以外は同様の
条件(但し、ガスカーテン交差角：45度) でガスアトマ
イズを実施した。 実施例アトマイズ条件 溶湯ノズル径：４mm、噴射ガス圧：40kg／cm2 、ガスノ
ズル孔径：1.2 mm、ガスノズル孔数：36個 (等間隔、環
状配置) 、ガスカーテンの見かけ交差角：45度、ガスジ
ェット旋回角度ａ：５度。
鋼を使用し、下記の条件でガスアトマイズを実施した。
また、比較例として、旋回角度を零とした以外は同様の
条件(但し、ガスカーテン交差角：45度) でガスアトマ
イズを実施した。 実施例アトマイズ条件 溶湯ノズル径：４mm、噴射ガス圧：40kg／cm2 、ガスノ
ズル孔径：1.2 mm、ガスノズル孔数：36個 (等間隔、環
状配置) 、ガスカーテンの見かけ交差角：45度、ガスジ
ェット旋回角度ａ：５度。
【００１４】その結果、実施例は平均粒子径13μm 、標
準偏差2.1 であったのに対し、比較例では平均粒子径17
μm 、標準偏差2.5 であった。
準偏差2.1 であったのに対し、比較例では平均粒子径17
μm 、標準偏差2.5 であった。
【００１５】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明の金属粉末の
製造方法によれば、溶湯ノズルの先端部外周側面を溶湯
ノズルの中心線を対称軸とする截頭逆円錐曲面で形成
し、複数本の線状ガスジェットを前記側面に沿ってかつ
前記曲面の母線からずれた方向に噴出させるので、溶湯
ノズル先端面の中心部に開口した溶湯ノズル孔は冷却さ
れにくく、ノズル孔の孔詰りが防止される。また、溶湯
ノズル孔から流出した溶湯はジェットの交差域で発生し
た上昇流によって溶湯ノズル先端面に沿って放射方向に
流れる膜状流となり、溶湯ノズルの周縁で粉砕されると
共にガスジェットの交差域において再粉化されるので、
微粉化のみならず、粒度の均一化をも達成することがで
きる。
製造方法によれば、溶湯ノズルの先端部外周側面を溶湯
ノズルの中心線を対称軸とする截頭逆円錐曲面で形成
し、複数本の線状ガスジェットを前記側面に沿ってかつ
前記曲面の母線からずれた方向に噴出させるので、溶湯
ノズル先端面の中心部に開口した溶湯ノズル孔は冷却さ
れにくく、ノズル孔の孔詰りが防止される。また、溶湯
ノズル孔から流出した溶湯はジェットの交差域で発生し
た上昇流によって溶湯ノズル先端面に沿って放射方向に
流れる膜状流となり、溶湯ノズルの周縁で粉砕されると
共にガスジェットの交差域において再粉化されるので、
微粉化のみならず、粒度の均一化をも達成することがで
きる。
【図１】本発明を実施するための噴霧ノズル装置の断面
図である。
図である。
【図２】ガスノズル孔中心線の交差状態を示す平面図で
ある。
ある。
【図３】同側面図である。
【図４】本発明の粉化状態を示す噴霧ノズル装置の要部
断面説明図である。
断面説明図である。
【図５】従来の噴霧ノズル装置の断面図である。
1 噴霧ノズル装置 3 溶湯ノズル 8 溶湯ノズル先端部外周側面 9 溶湯ノズル先端面 10 溶湯ノズル孔 12 ジェット 13 ジェット交差域 14 上昇流 15 膜状流
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−276005（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−123012（ＪＰ，Ａ) 特公 昭53−42031（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B22F 9/08
Claims (1)
- 【請求項１】 溶湯ノズルのノズル孔より流出した金属
溶湯に噴霧ガスのジェットを衝突させて金属溶湯を粉化
し金属粉末を製造する方法において、 溶湯ノズルの先端部外周側面を溶湯ノズルの中心線を対
称軸とする截頭逆円錐曲面で形成し、複数本の線状ジェ
ットを前記側面に沿ってかつ前記曲面の母線からずれた
方向に噴出させ、溶湯ノズル先端面の中心部に開口した
溶湯ノズル孔から流出した金属溶湯に前記ジェットの交
差域において発生した噴霧ガスの上昇流を吹き付け、金
属溶湯を溶湯ノズル先端面上を放射方向に膜状に流動さ
せ、ノズル先端面の周縁において該膜状流に溶湯ノズル
の先端部外周側面に沿って噴出したジェットを衝突させ
ることを特徴とする金属粉末の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3219008A JP2834348B2 (ja) | 1991-08-29 | 1991-08-29 | 金属粉末の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3219008A JP2834348B2 (ja) | 1991-08-29 | 1991-08-29 | 金属粉末の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0559411A JPH0559411A (ja) | 1993-03-09 |
| JP2834348B2 true JP2834348B2 (ja) | 1998-12-09 |
Family
ID=16728816
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3219008A Expired - Fee Related JP2834348B2 (ja) | 1991-08-29 | 1991-08-29 | 金属粉末の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2834348B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4557865B2 (ja) | 2005-11-04 | 2010-10-06 | オリンパスイメージング株式会社 | カメラ |
| JP6294264B2 (ja) * | 2015-07-08 | 2018-03-14 | 中外炉工業株式会社 | 解砕装置及び前記解砕装置を備える処理装置 |
| JP7218335B2 (ja) * | 2020-09-11 | 2023-02-06 | 三菱重工業株式会社 | 金属粉末製造装置及びそのガス噴射器 |
-
1991
- 1991-08-29 JP JP3219008A patent/JP2834348B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0559411A (ja) | 1993-03-09 |
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