JP2984036B2 - 粒径が制御された金属粉末の製造方法 - Google Patents
粒径が制御された金属粉末の製造方法Info
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- JP2984036B2 JP2984036B2 JP2190044A JP19004490A JP2984036B2 JP 2984036 B2 JP2984036 B2 JP 2984036B2 JP 2190044 A JP2190044 A JP 2190044A JP 19004490 A JP19004490 A JP 19004490A JP 2984036 B2 JP2984036 B2 JP 2984036B2
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- 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、水アトマイズ法によって合金鋼溶湯から金
属粉末を製造する際、得られた金属粉末の粒径を高精度
で制御することを可能にした金属粉末の製造方法に関す
る。
属粉末を製造する際、得られた金属粉末の粒径を高精度
で制御することを可能にした金属粉末の製造方法に関す
る。
［従来の技術と課題］ 金属粉末を製造する手段として、溶融金属に対して高
圧水を吹き付け、溶融金属を分散，冷却及び凝固させる
ことによって金属粉末にするアトマイズ法が採用されて
いる。たとえば、特開昭59−59810号公報においては、
溶鋼／水の重量比，水ジェット交角，吐出水圧，ノズル
径等の水アトマイズ条件を特定することによって、アト
マイズ噴出力を調整している。
圧水を吹き付け、溶融金属を分散，冷却及び凝固させる
ことによって金属粉末にするアトマイズ法が採用されて
いる。たとえば、特開昭59−59810号公報においては、
溶鋼／水の重量比，水ジェット交角，吐出水圧，ノズル
径等の水アトマイズ条件を特定することによって、アト
マイズ噴出力を調整している。
このアトマイズ法において、製造される合金鋼粉末の
粒径を推定する方法としては、H.Lubanskaが提案した次
式が一般的に使用されている。
粒径を推定する方法としては、H.Lubanskaが提案した次
式が一般的に使用されている。
ｄ＝Ｋ・Ｄ［νm/ν/W）（１＋M/Q）］0.5 ここで、Ｗ＝ρ・V2・D/γ K:定数（無単位） D:溶湯噴出ノズルの口径（cm） νm:溶湯の動粘度（st.） ν：アトマイズ用流体の動粘度（st.） W:ウェーバー数（無単位） M:溶湯の質量流量（g/秒） Q:アトマイズ用流体の質量流量（g/秒） ρ：アトマイズ用流体の密度（g/cm3） V:アトマイズ用流体の速度（cm/秒） γ：アトマイズ用流体の表面張力（dyn/cm） ［発明が解決しようとする課題］ 前掲したH.Lubanskaの式は、アトマイズ用流体として
ガスを使用した場合の推定式である。これに対し、水ア
トマイズ法では、高圧水の大きな噴出エネルギーによっ
て溶融金属がアトマイズされるため、ガスを使用した場
合に比較してアトマイズ現象が基本的に異なったものと
なる。
ガスを使用した場合の推定式である。これに対し、水ア
トマイズ法では、高圧水の大きな噴出エネルギーによっ
て溶融金属がアトマイズされるため、ガスを使用した場
合に比較してアトマイズ現象が基本的に異なったものと
なる。
そのため、水アトマイズ法による金属粉末の製造にH.
Lubanskaの式を適用するためには、多くの仮定が必要と
される。このような仮定の導入は、水アトマイズ粉の粒
径を目標範囲に収めようとするとき、粒径制御の精度が
低下する原因となる。その結果、目標粒径を外れた金属
粉末が製造される割合が多くなり、製造歩留りを低下さ
せていた。
Lubanskaの式を適用するためには、多くの仮定が必要と
される。このような仮定の導入は、水アトマイズ粉の粒
径を目標範囲に収めようとするとき、粒径制御の精度が
低下する原因となる。その結果、目標粒径を外れた金属
粉末が製造される割合が多くなり、製造歩留りを低下さ
せていた。
本発明は、このような問題を解消するために案出され
たものであり、水アトマイズによって得られる金属粉末
の粒径を推定するために新規な式を使用することによ
り、より高い精度で粒径が制御された金属粉末を合金鋼
溶湯から製造することを目的とする。
たものであり、水アトマイズによって得られる金属粉末
の粒径を推定するために新規な式を使用することによ
り、より高い精度で粒径が制御された金属粉末を合金鋼
溶湯から製造することを目的とする。
［課題を解決するための手段］ 本発明は、その目的を達成するため、高圧水を円錐形
状水膜として合金鋼溶湯の下降流に噴射し金属粉末を製
造する際、式（１）又は（２）が成立するように、製造
すべき金属粉末の平均粒径ｄに応じて高圧水の質量流量
Ｑ（g/秒），圧力Ｐ（kgf/cm2），噴出速度Ｖ（m/秒）
及び合金鋼溶湯の下降流の質量流量Ｍ（g/秒）を制御す
ることを特徴とする。
状水膜として合金鋼溶湯の下降流に噴射し金属粉末を製
造する際、式（１）又は（２）が成立するように、製造
すべき金属粉末の平均粒径ｄに応じて高圧水の質量流量
Ｑ（g/秒），圧力Ｐ（kgf/cm2），噴出速度Ｖ（m/秒）
及び合金鋼溶湯の下降流の質量流量Ｍ（g/秒）を制御す
ることを特徴とする。
Ｐ＝70〜300kgf/cm2の範囲で ｄ＝237,000×［（Ｑ・V2）−0.5×（１＋M/Q）0.5］
−0.6 ・・・・（１） Ｐ＝300〜700kgf/cm2の範囲で ｄ＝121,000×（Ｑ・V2）−0.5×（１＋M/Q）0.5］＋
4.9 ・・・・（２） ［作 用］ 前掲したH.Lubanskaの式においては、溶融金属をアト
マイズするための流体がガスであるため、アトマイズ用
流体の質量流量Ｑは補正頁（１＋M/Q）に与えられてい
るに過ぎない。
−0.6 ・・・・（１） Ｐ＝300〜700kgf/cm2の範囲で ｄ＝121,000×（Ｑ・V2）−0.5×（１＋M/Q）0.5］＋
4.9 ・・・・（２） ［作 用］ 前掲したH.Lubanskaの式においては、溶融金属をアト
マイズするための流体がガスであるため、アトマイズ用
流体の質量流量Ｑは補正頁（１＋M/Q）に与えられてい
るに過ぎない。
しかし、合金鋼等の溶融金属に高圧水を吹き付けて金
属粉末を製造する水アトマイズ法においては、アトマイ
ズ用流体である高圧水の質量流量が溶融金属のアトマイ
ズに与える影響を無視することはできない。すなわち、
得られる金属粉末の粒径を推定する上で、高圧水の質量
流量を考慮に入れることが必要である。
属粉末を製造する水アトマイズ法においては、アトマイ
ズ用流体である高圧水の質量流量が溶融金属のアトマイ
ズに与える影響を無視することはできない。すなわち、
得られる金属粉末の粒径を推定する上で、高圧水の質量
流量を考慮に入れることが必要である。
この点、本発明においては、高圧水の質量流量をエネ
ルギーとして把握し、理論及び実験の両面から前述の推
定式を導き出した。また、各種の溶融金属の物性値に関
しては、本発明で対象とする合金鋼の範囲内では一定で
あると考えて差し支えないことも判明した。その結果、
高圧水の質量流量，速度及び溶融合金鋼の質量流量とい
うわずか３個の因子によって、精度よく金属粉末の平均
粒径を制御することが可能となる。
ルギーとして把握し、理論及び実験の両面から前述の推
定式を導き出した。また、各種の溶融金属の物性値に関
しては、本発明で対象とする合金鋼の範囲内では一定で
あると考えて差し支えないことも判明した。その結果、
高圧水の質量流量，速度及び溶融合金鋼の質量流量とい
うわずか３個の因子によって、精度よく金属粉末の平均
粒径を制御することが可能となる。
［実施例］ 以下、実施例によって、本発明を具体的に説明する。
水アトマイズによって金属粉末に製造される材料とし
ては、JIS規格SKH51相当の高速度工具鋼,SUS440C相当の
マルテンサイト系ステンレス鋼を使用した。
ては、JIS規格SKH51相当の高速度工具鋼,SUS440C相当の
マルテンサイト系ステンレス鋼を使用した。
合金鋼溶湯１は、第１図に示した容量10kgの容器２に
収容し、高周波コイル３によって液相線温度より80〜28
0℃高い加熱温度に保持した。容器２の底壁には開閉可
能な溶湯流出ノズル４が装着されており、このノズル４
の口径を調節することにより溶湯下降流５の流量を制御
した。なお、ノズル４としては、口径３〜6mmのボロン
ナイトライド製のものを使用した。
収容し、高周波コイル３によって液相線温度より80〜28
0℃高い加熱温度に保持した。容器２の底壁には開閉可
能な溶湯流出ノズル４が装着されており、このノズル４
の口径を調節することにより溶湯下降流５の流量を制御
した。なお、ノズル４としては、口径３〜6mmのボロン
ナイトライド製のものを使用した。
容器２から流下する溶湯下降流５を取り囲むように環
状の高圧水噴射管６を配置し、高圧水噴射管６から高圧
水を円錐状水膜７として溶湯下降流５に吹き付けた。そ
の結果、溶湯下降流５は、微細粒子８に分散された。こ
の微細粒子８が冷却・凝固して金属粉末となる。
状の高圧水噴射管６を配置し、高圧水噴射管６から高圧
水を円錐状水膜７として溶湯下降流５に吹き付けた。そ
の結果、溶湯下降流５は、微細粒子８に分散された。こ
の微細粒子８が冷却・凝固して金属粉末となる。
高圧水噴射管６としては、第２図に示すように多数の
噴出孔９を円周状に等間隔で穿設したものを使用した。
また、噴出孔９が穿設されている位置での噴射管６の直
径Ｄを50mm、噴出孔９から吹き出された高圧水で形成さ
れる円錐状水膜７の頂角αを30度とした。また、噴出孔
９の口径や孔数に関しては、第１表に示すように各種の
ものを使用した。
噴出孔９を円周状に等間隔で穿設したものを使用した。
また、噴出孔９が穿設されている位置での噴射管６の直
径Ｄを50mm、噴出孔９から吹き出された高圧水で形成さ
れる円錐状水膜７の頂角αを30度とした。また、噴出孔
９の口径や孔数に関しては、第１表に示すように各種の
ものを使用した。
なお、第１表における流量特性のうち、＊１は圧力22
0kgf/cm2,＊２は圧力170kgf/cm2,＊３は圧力500kgf/cm2
での流量を示す。
0kgf/cm2,＊２は圧力170kgf/cm2,＊３は圧力500kgf/cm2
での流量を示す。
そして、高圧水噴射管６から溶湯下降流５にむけて噴
出される高圧水の圧力及び流量を、それぞれ低圧域では
500〜300kgf/cm2及び75〜200／分、高圧域では300〜7
00kgf/cm2及び40〜75／分に設定した。
出される高圧水の圧力及び流量を、それぞれ低圧域では
500〜300kgf/cm2及び75〜200／分、高圧域では300〜7
00kgf/cm2及び40〜75／分に設定した。
この条件下で合金鋼溶湯をアトマイズして金属粉末を
製造し、得られた金属粉末の粒径を測定した。そして、
金属粉末の平均粒径（中位粒）を本発明に従って推定式
に対比させたところ、第３図に示すように低圧域及び高
圧域共に、強い相関関係が成立していることが判った。
すなわち、本発明に従った推定式は、製造される金属粉
末の平均粒径を精度良く表しているものといえる。
製造し、得られた金属粉末の粒径を測定した。そして、
金属粉末の平均粒径（中位粒）を本発明に従って推定式
に対比させたところ、第３図に示すように低圧域及び高
圧域共に、強い相関関係が成立していることが判った。
すなわち、本発明に従った推定式は、製造される金属粉
末の平均粒径を精度良く表しているものといえる。
そこで、推定式に取り込まれている高圧水の質量流量
Q,高圧水の速度Ｖ及び溶湯下降流の質量流量Ｍの何れか
一つ又は複数を調整するとき、目標粒径の金属粉末を高
精度で製造することが可能となった。
Q,高圧水の速度Ｖ及び溶湯下降流の質量流量Ｍの何れか
一つ又は複数を調整するとき、目標粒径の金属粉末を高
精度で製造することが可能となった。
［発明の効果］ 以上に説明したように、本発明においてアトマイズ用
流体である高圧水の質量流量を取り込んた推定式によっ
て、アトマイズ法で製造される金属粉末の平均粒径を精
度良く推定している。しかも、この推定式は、高圧水の
質量流量Q,高圧水の速度Ｖ及び溶湯下降流の質量流量Ｍ
を変数とする簡単なものである。したがって、本発明に
よるとき、目標粒径をもつ金属粉末を、精度良く、しか
も簡単な操業条件の調整によって製造することができ
る。その結果、金属粉末の製造が簡単になるばかりか、
目標粒径を外れて製造される粉末の割合が少なくなるた
め、製造歩留りも向上する。
流体である高圧水の質量流量を取り込んた推定式によっ
て、アトマイズ法で製造される金属粉末の平均粒径を精
度良く推定している。しかも、この推定式は、高圧水の
質量流量Q,高圧水の速度Ｖ及び溶湯下降流の質量流量Ｍ
を変数とする簡単なものである。したがって、本発明に
よるとき、目標粒径をもつ金属粉末を、精度良く、しか
も簡単な操業条件の調整によって製造することができ
る。その結果、金属粉末の製造が簡単になるばかりか、
目標粒径を外れて製造される粉末の割合が少なくなるた
め、製造歩留りも向上する。
第１図は本発明実施例で使用したアトマイズ用装置の概
略を示し、第２図はその装置に組み込まれた高圧水噴射
管を示し、第３図は本発明の粒径推定式が高精度なもの
であることを説明するためのグラフである。 1:合金鋼溶湯、2:容器 3:高周波コイル、4:溶湯流出ノズル 5:溶湯下降流、6:高圧水噴射管 7:円錐状水膜、8:微細粒子 9:噴出孔 D:噴出孔穿設位置での高圧水噴射管の直径 α：円錐状水膜の頂角
略を示し、第２図はその装置に組み込まれた高圧水噴射
管を示し、第３図は本発明の粒径推定式が高精度なもの
であることを説明するためのグラフである。 1:合金鋼溶湯、2:容器 3:高周波コイル、4:溶湯流出ノズル 5:溶湯下降流、6:高圧水噴射管 7:円錐状水膜、8:微細粒子 9:噴出孔 D:噴出孔穿設位置での高圧水噴射管の直径 α：円錐状水膜の頂角
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特公 昭59−47001（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭64−2161（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平１−35043（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭63−20881（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B22F 9/08
Claims (1)
- 【請求項１】高圧水を円錐形状水膜として合金鋼溶湯の
下降流に噴射し金属粉末を製造する際、式（１）又は
（２）が成立するように、製造すべき金属粉末の平均粒
径ｄに応じて高圧水の質量流量Ｑ（g/秒），圧力Ｐ（kg
f/cm2），噴出速度Ｖ（m/秒）及び合金鋼溶湯の下降流
の質量流量Ｍ（g/秒）を制御することを特徴とする粒径
が制御された金属粉末の製造方法。 Ｐ＝70〜300kgf/cm2の範囲で ｄ＝237,000×［（Ｑ・V2）−0.5×（１＋M/Q）0.5］−
0.6 ・・・・（１） Ｐ＝300〜700kgf/cm2の範囲で ｄ＝121,000×（Ｑ・V2）−0.5×（１＋M/Q）0.5］＋4.
9 ・・・・（２）
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2190044A JP2984036B2 (ja) | 1990-07-17 | 1990-07-17 | 粒径が制御された金属粉末の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2190044A JP2984036B2 (ja) | 1990-07-17 | 1990-07-17 | 粒径が制御された金属粉末の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0474808A JPH0474808A (ja) | 1992-03-10 |
| JP2984036B2 true JP2984036B2 (ja) | 1999-11-29 |
Family
ID=16251422
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2190044A Expired - Lifetime JP2984036B2 (ja) | 1990-07-17 | 1990-07-17 | 粒径が制御された金属粉末の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2984036B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102303122A (zh) * | 2011-08-26 | 2012-01-04 | 武汉中磁浩源科技有限公司 | 一种高电阻率铁基合金粉末的制备方法 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE1950902A2 (en) * | 2017-01-27 | 2023-04-18 | Jfe Steel Corp | Method for manufacturing soft magnetic iron powder |
| CN115805314A (zh) * | 2022-11-28 | 2023-03-17 | 江苏萌达新材料科技有限公司 | 一种不锈钢合金粉末及其制备方法 |
-
1990
- 1990-07-17 JP JP2190044A patent/JP2984036B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102303122A (zh) * | 2011-08-26 | 2012-01-04 | 武汉中磁浩源科技有限公司 | 一种高电阻率铁基合金粉末的制备方法 |
| CN102303122B (zh) * | 2011-08-26 | 2013-05-01 | 武汉中磁浩源科技有限公司 | 一种高电阻率铁基合金粉末的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0474808A (ja) | 1992-03-10 |
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