JP5141370B2 - Acicular metal powder manufacturing apparatus, acicular metal powder manufacturing method, and acicular metal powder - Google Patents

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Description

本発明は、針状金属粉末の製造装置、針状金属粉末の製造方法および針状金属粉末に関するものである。   The present invention relates to an acicular metal powder production apparatus, an acicular metal powder production method, and an acicular metal powder.

数mm程度の長さの針状金属(金属短繊維)は、セラミックス材料や樹脂材料等に添加されることにより、重量の著しい増加を伴わない高強度の複合材料を実現することができる。かかる複合材料は、航空、宇宙、運輸等の多岐にわたる分野で用いられている。
また、金属短繊維は、その長手方向における導電性に優れているため、このような複合材料は、電磁遮蔽材料としても利用されている。
When a needle-like metal (short metal fiber) having a length of about several mm is added to a ceramic material, a resin material, or the like, a high-strength composite material without significant increase in weight can be realized. Such composite materials are used in a wide variety of fields such as aviation, space, and transportation.
Moreover, since short metal fibers are excellent in conductivity in the longitudinal direction, such composite materials are also used as electromagnetic shielding materials.

ところで、上述したような金属短繊維は、従来、ブロック状または帯状の金属材料を、切削法によって微細な針状粒子に加工する方法により製造される。
特許文献1には、複数の外刃を円周面に備えた切削工具を、回転させつつ金属材料に当てることにより、金属材料を針状に切削する方法が開示されている。
ここで、切削加工による方法では、ある程度の大きさの金属材料を用意する必要がある。しかしながら、アモルファス金属のような特殊な結晶構造を有する金属材料は、ある程度の大きさのバルク状材料を作製することができないため、上述した切削加工を適用することができない。
By the way, the short metal fibers as described above are conventionally manufactured by a method of processing a block-like or belt-like metal material into fine needle-like particles by a cutting method.
Patent Document 1 discloses a method of cutting a metal material into a needle shape by applying a cutting tool having a plurality of outer blades on a circumferential surface to the metal material while rotating.
Here, in the method by cutting, it is necessary to prepare a metal material of a certain size. However, since the metal material having a special crystal structure such as an amorphous metal cannot produce a bulk material having a certain size, the above-described cutting process cannot be applied.

また、アモルファス金属の場合、厚さが数十μm程度の金属箔を作製することはできるが、製造に多大な手間とコストを要するとともに、製造効率が極めて悪い。さらに、切削工具の大きさを小さくすることに限界があることから、外径が数μm程度という微細な針状粒子を製造することは困難である。
以上のような問題から、従来は、アモルファス金属の微細な針状粒子を効率よく製造することができなかった。
In the case of an amorphous metal, a metal foil having a thickness of about several tens of μm can be produced. However, the manufacturing process requires a great deal of labor and cost, and the production efficiency is extremely poor. Furthermore, since there is a limit to reducing the size of the cutting tool, it is difficult to produce fine needle-like particles having an outer diameter of about several μm.
Due to the problems described above, conventionally, fine needle-like particles of amorphous metal could not be efficiently produced.

特開平9−183021号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-183021

本発明の目的は、アモルファス金属の微細な針状粒子を効率よく製造可能な針状金属粉末の製造装置および針状金属粉末の製造方法、および、前記製造装置により製造されたアモルファス金属の微細な針状金属粉末を提供することにある。   An object of the present invention is to provide an acicular metal powder production apparatus and an acicular metal powder production method capable of efficiently producing fine acicular particles of amorphous metal, and an amorphous metal fine article produced by the production apparatus. The object is to provide acicular metal powder.

上記目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の針状金属粉末の製造装置は、内壁面に沿って冷却液を旋回させることにより生じた冷却液流を保持する筒状体と、
急冷固化によりアモルファス金属になり得る組成の溶融金属を、前記筒状体中の冷却液流に向けて落下または噴出させる溶融金属供給部とを有し、
前記筒状体には、前記内壁面が部分的に凹没してなる凹部が設けられており、
該凹部に向けて前記溶融金属を落下または噴出させることにより、前記冷却液流の水勢によって前記溶融金属を針状に変形させつつ、急冷固化させ、前記アモルファス金属の針状粉末を得るよう構成されていることを特徴とする。
これにより、アモルファス金属の微細な針状粒子を効率よく製造することができる。
The above object is achieved by the present invention described below.
The needle-shaped metal powder manufacturing apparatus of the present invention has a cylindrical body that holds a coolant flow generated by swirling the coolant along the inner wall surface;
A molten metal supply unit for dropping or ejecting a molten metal having a composition that can be converted into an amorphous metal by rapid solidification into a coolant flow in the cylindrical body;
The cylindrical body is provided with a concave portion in which the inner wall surface is partially recessed,
By dropping or ejecting the molten metal toward the concave portion, the molten metal is deformed into a needle shape by the water flow of the cooling liquid flow, and is rapidly cooled and solidified to obtain the needle-shaped powder of the amorphous metal. It is characterized by.
Thereby, the fine acicular particle | grains of an amorphous metal can be manufactured efficiently.

本発明の針状金属粉末の製造装置では、前記凹部は、溝であることが好ましい。
これにより、溶融金属が凹部に引っかかる確率を高めることができる。その結果、高い確率で溶融金属を針状に変形させることができ、最終的に、針状に変形しないで球形に近い粒子が回収されるのを防止することができる。
本発明の針状金属粉末の製造装置では、前記溝は、その形成方向が、前記冷却液流の旋回方向と平行になるよう設けられていることが好ましい。
これにより、溝に対する冷却液流の抵抗が抑制され、溝の摩耗を防止することができる。
In the manufacturing apparatus of the acicular metal powder of the present invention, the concave portion is preferably a groove.
Thereby, the probability that a molten metal will be caught in a recessed part can be raised. As a result, the molten metal can be deformed into a needle shape with a high probability, and finally, it is possible to prevent the recovery of particles that are nearly spherical without being deformed into a needle shape.
In the acicular metal powder manufacturing apparatus of the present invention, it is preferable that the groove is provided so that the formation direction thereof is parallel to the swirl direction of the coolant flow.
Thereby, the resistance of the coolant flow with respect to the groove is suppressed, and wear of the groove can be prevented.

本発明の針状金属粉末の製造装置では、前記溝は、前記溝の深さが深くなるにつれて幅が漸減する形状をなしていることが好ましい。
このような溝は、その深さによって溝の幅が異なるため、溶融金属の大きさによらず、溶融金属が入り込んで引っかかり易くなる。これにより、溶融金属をより長期にわたって固定することができるので、より細長い針状の金属粉末を製造することができる。
In the acicular metal powder manufacturing apparatus of the present invention, it is preferable that the groove has a shape in which the width gradually decreases as the depth of the groove increases.
Since the groove width varies depending on the depth of such a groove, the molten metal easily enters and gets caught regardless of the size of the molten metal. Thereby, since a molten metal can be fixed over a long period of time, a more elongate acicular metal powder can be manufactured.

本発明の針状金属粉末の製造装置では、前記溝の平均深さは、50μm〜3mmであることが好ましい。
これにより、溝の深さと同程度の大きさの溶融金属を確実に捕捉することができる。
本発明の針状金属粉末の製造装置では、前記溝は、複数本が平行に形成されており、
前記各溝の平均間隔は、100μm〜20mmであることが好ましい。
これにより、十分な幅の溝を必要かつ十分な密度で溝が設けられることとなり、溶融金属が溝に捕捉される確率をより高めることができる。
In the manufacturing apparatus of the acicular metal powder of the present invention, the average depth of the groove is preferably 50 μm to 3 mm.
Thereby, the molten metal of the magnitude | size comparable as the depth of a groove | channel can be capture | acquired reliably.
In the needle-shaped metal powder manufacturing apparatus of the present invention, a plurality of the grooves are formed in parallel,
The average interval between the grooves is preferably 100 μm to 20 mm.
Thereby, a groove | channel with sufficient width | variety is required and sufficient density, and the probability that a molten metal will be capture | acquired by a groove | channel can be raised more.

本発明の針状金属粉末の製造装置では、前記複数本の溝の間にできる凸条は、その横断面形状に湾曲凸部を有していることが好ましい。
このような形状の凸条は、冷却液流の流れを妨げ難いので、凸条による冷却液流の流速が低下するのを防止して、冷却液流の冷却能力の低下を防止することができる。
本発明の針状金属粉末の製造装置では、前記筒状体の前記内壁面近傍は、前記アモルファス金属よりも硬度の高い材料で構成されていることが好ましい。
これにより、筒状体の内壁面や凹部の摩耗を軽減することができる。
In the acicular metal powder manufacturing apparatus of the present invention, it is preferable that the protrusion formed between the plurality of grooves has a curved protrusion in its cross-sectional shape.
Since the ridges having such a shape are unlikely to obstruct the flow of the cooling liquid flow, it is possible to prevent the cooling liquid flow rate from being lowered by the ridges and to prevent the cooling capacity of the cooling liquid flow from being lowered. .
In the apparatus for producing acicular metal powder according to the present invention, the vicinity of the inner wall surface of the cylindrical body is preferably made of a material having a hardness higher than that of the amorphous metal.
Thereby, abrasion of the inner wall surface and recessed part of a cylindrical body can be reduced.

本発明の針状金属粉末の製造装置では、当該針状金属粉末の製造装置は、前記溶融金属を落下または噴出させる前に、前記溶融金属に衝突することによって前記溶融金属を飛散させる流体ジェットを噴射するためのノズルを有していることが好ましい。
これにより、より微細な針状金属粉末を製造することができる。また、流体ジェットと冷却液流の双方で溶融金属を冷却することができるので、冷却速度の向上を図ることができる。これにより、アモルファス形成能の低い金属材料の溶融金属をも確実にアモルファス化することができる。
In the acicular metal powder production apparatus of the present invention, the acicular metal powder production apparatus uses a fluid jet that scatters the molten metal by colliding with the molten metal before the molten metal is dropped or ejected. It is preferable to have a nozzle for spraying.
Thereby, a finer acicular metal powder can be manufactured. Further, since the molten metal can be cooled by both the fluid jet and the coolant flow, the cooling rate can be improved. Thereby, even the molten metal of a metal material with low amorphous formation ability can be amorphized reliably.

本発明の針状金属粉末の製造装置では、前記アモルファス金属は、Fe−Si−Cr系合金またはFe−Si−B系合金であることが好ましい。
これらの合金は、安価な成分で構成され、かつその中でもアモルファス形成能が比較的高いことから、溶融金属が適度な粘性を有した状態となり、溶融金属の確実な引き延ばしが可能になる。このため、より細長い針状金属粉末を効率よく製造することができる。
In the acicular metal powder manufacturing apparatus of the present invention, the amorphous metal is preferably a Fe—Si—Cr alloy or a Fe—Si—B alloy.
Since these alloys are composed of inexpensive components and have a relatively high amorphous forming ability, the molten metal has an appropriate viscosity, and the molten metal can be reliably stretched. For this reason, a more elongate acicular metal powder can be manufactured efficiently.

本発明の針状金属粉末の製造装置では、前記溶融金属が前記冷却液流に向けて落下または噴出する際の前記溶融金属の飛行経路は、前記筒状体の軸線に対して傾斜するよう構成されていることが好ましい。
これにより、落下または噴出した溶融金属は、筒状体の内壁面および内壁面に形成された冷却液流の比較的広い範囲に対して衝突することとなる。その結果、溶融金属の落下点を分散させることができ、冷却液流による溶融金属の冷却効率を高めるとともに、広い範囲の溝に対して溶融金属が引っかかり、針状金属粉末の製造効率を高めることができる。
In the needle-shaped metal powder manufacturing apparatus according to the present invention, a flight path of the molten metal when the molten metal is dropped or ejected toward the coolant flow is configured to be inclined with respect to the axis of the cylindrical body. It is preferable that
As a result, the molten metal that has fallen or ejected collides against the inner wall surface of the cylindrical body and a relatively wide range of the coolant flow formed on the inner wall surface. As a result, the falling point of the molten metal can be dispersed, and the cooling efficiency of the molten metal by the cooling liquid flow is enhanced, and the molten metal is caught in a wide range of grooves, thereby increasing the production efficiency of the acicular metal powder. Can do.

本発明の針状金属粉末の製造方法は、内壁面が部分的に凹没してなる凹部を有する筒状体を用い、該筒状体の前記内壁面に沿って冷却液を旋回させることにより冷却液流を発生させるとともに、急冷固化によりアモルファス金属になり得る組成の溶融金属を、前記冷却液流に向けて落下または噴出させることにより、前記溶融金属を飛散させつつ、冷却・固化させる工程を有し、
前記筒状体の前記内壁面に設けられた前記凹部に向けて、前記溶融金属を落下または噴出させることにより、前記溶融金属を針状に変形させつつ、急冷固化させることを特徴とする。
これにより、アモルファス金属の微細な針状粒子を効率よく製造することができる。
The method for producing acicular metal powder according to the present invention uses a cylindrical body having a concave portion in which an inner wall surface is partially recessed, and swirls the coolant along the inner wall surface of the cylindrical body. A process of generating a cooling liquid flow and cooling or solidifying the molten metal by scattering or ejecting a molten metal having a composition that can become an amorphous metal by rapid solidification to the cooling liquid flow. Have
The molten metal is rapidly cooled and solidified while being deformed into a needle shape by dropping or ejecting the molten metal toward the concave portion provided on the inner wall surface of the cylindrical body.
Thereby, the fine acicular particle | grains of an amorphous metal can be manufactured efficiently.

本発明の針状金属粉末は、アモルファス金属を主材料とする針状の金属粉末であって、
本発明の針状金属粉末の製造装置を用いて製造されたものであることを特徴とする。
これにより、微細な針状粒子が得られる。
本発明の針状金属粉末では、当該針状金属粉末は、平均外径が2〜200μmであり、かつ平均長さ10μm〜10mmであることが好ましい。
このような針状金属粉末は、外径が十分に細くかつ細長いものとなるため、表面積が大きくなり、これを活かした用途(例えば、フィラー、電磁遮蔽材料用金属粉末等)に対して特に有効である。
The acicular metal powder of the present invention is an acicular metal powder whose main material is amorphous metal,
It is manufactured using the manufacturing apparatus of the acicular metal powder of this invention, It is characterized by the above-mentioned.
Thereby, fine acicular particles are obtained.
In the acicular metal powder of the present invention, the acicular metal powder preferably has an average outer diameter of 2 to 200 μm and an average length of 10 μm to 10 mm.
Such needle-shaped metal powders are sufficiently thin and long in outer diameter, and therefore have a large surface area, which is particularly effective for applications that utilize this (for example, metal powders for fillers and electromagnetic shielding materials). It is.

本発明の針状金属粉末は、アスペクト比が5〜100であることが好ましい。
このような針状金属粉末は、細くかつ長いものとなるため、表面積が特に大きくなる。このため、このような金属粉末を例えばフィラーとして用いた場合、複合材料中の広範囲にわたって金属粉末を行き渡らせることができる。これにより、著しい重量の増大を伴うことなく、複合材料中の広範囲を補強することができる。また、前述したようなアスペクト比の針状金属粉末は、寄せ集めた際に互いに絡み易いものとなる。このため、互いに接触する確率が増大し、例えば複合材料の熱伝導性や導電性をさらに高めることができる。
The acicular metal powder of the present invention preferably has an aspect ratio of 5 to 100.
Such a needle-shaped metal powder is thin and long, and therefore has a particularly large surface area. For this reason, when such a metal powder is used as a filler, for example, the metal powder can be spread over a wide range in the composite material. Thereby, a wide range in the composite material can be reinforced without a significant increase in weight. Further, the needle-shaped metal powder having the aspect ratio as described above is easily entangled with each other when gathered together. For this reason, the probability of contacting each other increases, and for example, the thermal conductivity and conductivity of the composite material can be further increased.

以下、本発明の針状金属粉末の製造装置、針状金属粉末の製造方法および針状金属粉末について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
<第1実施形態>
まず、本発明の針状金属粉末の製造装置(針状金属粉末の製造方法)の第1実施形態について説明する。
本発明の針状金属粉末の製造装置および針状金属粉末の製造方法は、アモルファス金属で構成された微細な針状の金属粉末を製造する装置および方法である。
The acicular metal powder production apparatus, acicular metal powder production method, and acicular metal powder of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.
<First Embodiment>
First, a first embodiment of an apparatus for producing acicular metal powder (a method for producing acicular metal powder) of the present invention will be described.
The acicular metal powder production apparatus and acicular metal powder production method of the present invention are an apparatus and a method for producing fine acicular metal powder composed of amorphous metal.

図1は、本発明の針状金属粉末の製造装置の第1実施形態を示す模式図(縦断面図)、図2は、図1に示す針状金属粉末の製造装置の部分拡大図である。なお、以下の説明では、図1中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
図1に示す金属粉末製造装置(本発明の針状金属粉末の製造装置)1は、原材料となる金属材料を溶融してなる溶融金属32を、筒状体(筒状体)2の内壁面20に沿って水(冷却液)を旋回させることによって生じた水流(冷却液流)に接触させることにより、水勢によって溶融金属32を飛散させつつ、冷却・固化させ、金属粉末を製造する装置である。
このような金属粉末製造装置1は、内壁面20に沿って水が流下するよう構成された筒状体2と、溶融金属を貯留し、筒状体2の内部に形成した水流に向けて、溶融金属を供給する供給部(タンディシュ)3とを有する。
FIG. 1 is a schematic view (longitudinal sectional view) showing a first embodiment of the needle-shaped metal powder manufacturing apparatus of the present invention, and FIG. 2 is a partially enlarged view of the needle-shaped metal powder manufacturing apparatus shown in FIG. . In the following description, the upper side in FIG. 1 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
A metal powder production apparatus 1 (acoustic metal powder production apparatus of the present invention) 1 shown in FIG. 1 is a molten metal 32 obtained by melting a metal material as a raw material, and an inner wall surface of a cylindrical body (cylindrical body) 2. An apparatus for producing a metal powder by cooling and solidifying the molten metal 32 while splashing the molten metal 32 by the water flow by bringing it into contact with a water flow (cooling liquid flow) generated by swirling water (cooling liquid) along the line 20. is there.
Such a metal powder manufacturing apparatus 1 has a cylindrical body 2 configured so that water flows down along the inner wall surface 20, and stores molten metal, toward the water flow formed inside the cylindrical body 2, And a supply unit (tundish) 3 for supplying molten metal.

筒状体2は、円筒形状をなしており、その軸線方向が鉛直方向に対して10〜30°程度傾斜するよう設置されている。筒状体2の上端には、開口部210を有する蓋体21が装着されている。一方、筒状体2の下端は、内径および外径が下方に向かって漸減する漏斗部22となっている。
また、筒状体2の上部の内壁面20には、筒状体2の内部に水を供給する配管23の吐出口231が開口している。なお、配管23は、吐出口231付近の管軸方向が、筒状体2の内周面の接線方向の沿っており、かつ、筒状体2の軸線に対して直交する方向に配設されている。これにより、配管23の吐出口231から吐出された水は、筒状体2の内壁面20に沿って高速で回転しつつ、重力にしたがって流下する旋回流(冷却液流)を形成する。
The cylindrical body 2 has a cylindrical shape, and is installed such that its axial direction is inclined by about 10 to 30 ° with respect to the vertical direction. A lid 21 having an opening 210 is attached to the upper end of the cylindrical body 2. On the other hand, the lower end of the cylindrical body 2 is a funnel portion 22 whose inner diameter and outer diameter gradually decrease downward.
A discharge port 231 of a pipe 23 that supplies water to the inside of the cylindrical body 2 is opened on the inner wall surface 20 at the upper part of the cylindrical body 2. The pipe 23 is disposed in a direction in which the tube axis direction in the vicinity of the discharge port 231 is along the tangential direction of the inner peripheral surface of the cylindrical body 2 and is orthogonal to the axis line of the cylindrical body 2. ing. Thereby, the water discharged from the discharge port 231 of the pipe 23 forms a swirling flow (cooling liquid flow) that flows down according to gravity while rotating at a high speed along the inner wall surface 20 of the cylindrical body 2.

また、配管23の吐出口231と反対側は、水を貯留したタンク5に接続されている。そして、配管23の途中には、ポンプ232が設けられている。このポンプ232を動作させることにより、タンク5に貯留した水を吸い上げて、配管23を介して筒状体2の内部に供給することができる。
また、筒状体2の吐出口231と漏斗部22との間の内壁面20には、筒状体2の内径が部分的に縮小するように前記内壁面20から突出したリング状の縮径部24が設けられている。この縮径部24は、吐出口231から吐出された水をせき止めることにより、旋回流の流下速度を低下させる。その結果、縮径部24の上方に水が滞留し、縮径部24の高さ分の厚さの水層241が形成される。また、縮径部24を乗り越えた水は、その下方に流下する。
Further, the side opposite to the discharge port 231 of the pipe 23 is connected to the tank 5 storing water. A pump 232 is provided in the middle of the pipe 23. By operating the pump 232, the water stored in the tank 5 can be sucked up and supplied to the inside of the cylindrical body 2 through the pipe 23.
Further, the inner wall surface 20 between the discharge port 231 and the funnel portion 22 of the cylindrical body 2 has a ring-shaped reduced diameter protruding from the inner wall surface 20 so that the inner diameter of the cylindrical body 2 is partially reduced. A portion 24 is provided. The diameter-reduced portion 24 reduces the flow velocity of the swirling flow by blocking water discharged from the discharge port 231. As a result, water stays above the reduced diameter portion 24 and a water layer 241 having a thickness corresponding to the height of the reduced diameter portion 24 is formed. Further, the water that has passed over the reduced diameter portion 24 flows downward.

なお、縮径部24は、筒状体2から取り外して交換可能になっている。したがって、所望の高さの縮径部24を適宜用いることにより、水層241の厚さを調整することができる。
また、縮径部24は、その設置位置を上下に調整することができる。
また、筒状体2の縮径部24と漏斗部22との間の壁部は、網状体26で構成されている。この網状体26は、多数の孔を有しているため、筒状体2の内部を流下してきた水は、網状体26を介して筒状体2の外部に流れ出る。
さらに、網状体26の外側には、網状体26を取り囲むようにカバー4が設けられている。このカバー4は、有底筒状をなしており、網状体26から筒状体2の外部に流れ出た水を受け止めるよう構成されている。
The reduced diameter portion 24 can be removed from the cylindrical body 2 and replaced. Therefore, the thickness of the water layer 241 can be adjusted by appropriately using the reduced diameter portion 24 having a desired height.
Moreover, the reduced diameter part 24 can adjust the installation position up and down.
Further, the wall portion between the reduced diameter portion 24 and the funnel portion 22 of the cylindrical body 2 is constituted by a net-like body 26. Since the mesh body 26 has a large number of holes, the water flowing down inside the cylindrical body 2 flows out of the cylindrical body 2 through the mesh body 26.
Furthermore, the cover 4 is provided outside the mesh body 26 so as to surround the mesh body 26. The cover 4 has a bottomed cylindrical shape, and is configured to receive water flowing from the mesh body 26 to the outside of the cylindrical body 2.

なお、カバー4の底部の端には、筒状体2から流れ出た水を回収し、カバー4から排出するための排出口41が設けられている。そして、排出口41から回収した水は、タンク5内に戻されるようになっている。これにより、タンク5内の水を繰り返し使用することができるようになっている。
筒状体2の上方には、溶融金属供給部3が設けられている。
A discharge port 41 is provided at the bottom end of the cover 4 for collecting water discharged from the cylindrical body 2 and discharging it from the cover 4. The water collected from the discharge port 41 is returned to the tank 5. Thereby, the water in the tank 5 can be used repeatedly.
A molten metal supply unit 3 is provided above the cylindrical body 2.

溶融金属供給部3は、有底筒状をなしており、その内部に製造すべき金属粉末の原材料を溶融した溶融金属32を貯留する。本発明では、原材料として、固化した際にアモルファス金属となるような組成の金属材料を用いる。
溶融金属供給部3の外周には、溶融金属供給部3を加熱するコイル33が巻き回されている。このコイル33に通電し、溶融金属供給部3を加熱することにより、原材料を溶融するとともに、溶融金属供給部3に貯留された溶融金属の温度が低下しないようになっている。
The molten metal supply unit 3 has a bottomed cylindrical shape, and stores therein a molten metal 32 obtained by melting a raw material of metal powder to be manufactured. In the present invention, a metal material having a composition that becomes an amorphous metal when solidified is used as a raw material.
A coil 33 for heating the molten metal supply unit 3 is wound around the outer periphery of the molten metal supply unit 3. By energizing the coil 33 and heating the molten metal supply unit 3, the raw material is melted and the temperature of the molten metal stored in the molten metal supply unit 3 is not lowered.

また、溶融金属供給部3の底部に貫通孔31が設けられている。この貫通孔31からは、筒状体2の開口部210を通過するように溶融金属32が吐出される。
なお、溶融金属供給部3は、その内部に不活性ガスを導入することができるようになっており、不活性ガスの導入量を調整することにより、内部圧力を調整可能になっている。このように溶融金属供給部3の内部圧力を調整することによって、貫通孔31から押し出され、吐出される溶融金属32の吐出量を制御することができる。
A through hole 31 is provided at the bottom of the molten metal supply unit 3. The molten metal 32 is discharged from the through hole 31 so as to pass through the opening 210 of the cylindrical body 2.
In addition, the molten metal supply part 3 can introduce | transduce an inert gas in the inside, and can adjust an internal pressure by adjusting the introduction amount of an inert gas. By adjusting the internal pressure of the molten metal supply unit 3 in this way, the discharge amount of the molten metal 32 that is pushed out and discharged from the through hole 31 can be controlled.

また、図1に示す溶融金属供給部3においては、貫通孔31の軸線の延長が、筒状体2内に形成された水層241に位置している。これにより、貫通孔31から吐出された溶融金属32は、貫通孔31の軸線に沿って落下し、水層241に衝突する。その結果、溶融金属32は、水層241の水勢によって飛散(分断)されるとともに、急激に冷却される。そして、溶融金属32は、その融点を下回り、固化に至る。このようにして、水層241中に金属粉末が生成される。   Further, in the molten metal supply unit 3 shown in FIG. 1, the extension of the axis of the through hole 31 is located in the water layer 241 formed in the cylindrical body 2. Thereby, the molten metal 32 discharged from the through hole 31 falls along the axis of the through hole 31 and collides with the water layer 241. As a result, the molten metal 32 is scattered (divided) by the water force of the water layer 241 and is rapidly cooled. The molten metal 32 falls below its melting point and solidifies. In this way, metal powder is generated in the aqueous layer 241.

また、図1に示す金属粉末製造装置1では、水層241によってせき止められていることにより、その厚さが厚くなっている。せき止められた水層241は、流下速度が低下するため、溶融金属32は水層241に対してより長く接触し続ける。その結果、熱容量の大きい溶融金属32であっても、十分に冷却することができる。
また、筒状体2の内壁面20のうち、貫通孔31の軸線の延長線上には、図2に示すように、複数の環状の溝271が設けられている。
Moreover, in the metal powder manufacturing apparatus 1 shown in FIG. 1, the thickness is increased by being dammed by the water layer 241. The damped water layer 241 has a lower flow velocity, so that the molten metal 32 continues to contact the water layer 241 for a longer time. As a result, even the molten metal 32 having a large heat capacity can be sufficiently cooled.
Further, on the inner wall surface 20 of the cylindrical body 2, a plurality of annular grooves 271 are provided on the extension line of the axis of the through hole 31 as shown in FIG. 2.

この溝271は、内壁面20の周方向に沿って形成されている。すなわち、溝271の形成方向は、旋回流の回転方向とほぼ平行になるように設けられている。
また、複数の溝271は、筒状体2の軸方向に沿って所定間隔で設けられている。
図2に示す溝271の横断面形状は、溝が深くなるにつれて溝の幅が加速的に狭くなるような形状をなしている。
一方、複数の溝271同士の間は、溝271に対して相対的に突出することとなり、この突出した複数の部分は、それぞれ環状の凸条28になっている。
The groove 271 is formed along the circumferential direction of the inner wall surface 20. That is, the formation direction of the groove 271 is provided so as to be substantially parallel to the rotational direction of the swirl flow.
The plurality of grooves 271 are provided at predetermined intervals along the axial direction of the cylindrical body 2.
The cross-sectional shape of the groove 271 shown in FIG. 2 is such that the groove width is accelerated and narrowed as the groove becomes deeper.
On the other hand, between the plurality of grooves 271 protrude relative to the groove 271, and the plurality of protruding portions are respectively annular ridges 28.

次に、本発明の針状金属粉末の製造方法について説明する。
本発明の針状金属粉末の製造方法は、溶融金属32を、筒状体2の内壁面20に沿って冷却液を旋回させることによって生じた水層(冷却液流)241に向けて落下または噴出させることにより、溶融金属32を飛散させつつ、冷却・固化させる工程を有する方法である。
このような方法によれば、前述したように、アモルファス金属で構成された微細な針状の金属粉末を製造することができる。
以下、この製造方法について詳述する。
Next, the manufacturing method of the acicular metal powder of this invention is demonstrated.
In the method for producing acicular metal powder of the present invention, the molten metal 32 is dropped toward the water layer (cooling liquid flow) 241 generated by swirling the cooling liquid along the inner wall surface 20 of the cylindrical body 2 or This is a method having a step of cooling and solidifying while spattering the molten metal 32 by ejecting.
According to such a method, as described above, a fine needle-like metal powder made of an amorphous metal can be produced.
Hereinafter, this manufacturing method will be described in detail.

[1]まず、固化した際にアモルファス金属となるような組成の金属材料を用意する。
次いで、この金属材料を金属粉末製造装置1の供給部3内に投入し、コイル33に通電して高周波誘導加熱により金属材料を溶融する。これにより、溶融金属供給部3に溶融金属32が貯留されることとなる。
ここで、アモルファス金属は、原子配列が不規則であり、内部に結晶構造や結晶粒界をほとんど含まない。このため、結晶金属のように転位による変形や結晶粒界を起点とする破壊が生じ難く、硬度および靭性が高いという特徴を有する。
このようなアモルファス金属は、後述するようにして、原材料を溶融状態から急速に冷却することによって作製される。原材料が溶融された状態では、原材料の各原子が液体状態の無秩序に配置しているが、これを急速に冷却すると、この無秩序な原子配置を保存したまま、溶融金属が固化に至る。このようにしてアモルファス金属が作製される。
[1] First, a metal material having a composition that becomes an amorphous metal when solidified is prepared.
Next, this metal material is put into the supply unit 3 of the metal powder manufacturing apparatus 1, and the coil 33 is energized to melt the metal material by high frequency induction heating. As a result, the molten metal 32 is stored in the molten metal supply unit 3.
Here, the amorphous metal has an irregular atomic arrangement and contains almost no crystal structure or crystal grain boundary inside. For this reason, unlike the crystalline metal, deformation due to dislocations and breakage starting from the crystal grain boundary hardly occur, and the hardness and toughness are high.
Such an amorphous metal is produced by rapidly cooling a raw material from a molten state as described later. In the state where the raw material is melted, the atoms of the raw material are arranged in a disordered state in the liquid state, but when this is rapidly cooled, the molten metal is solidified while maintaining the disordered atomic arrangement. In this way, an amorphous metal is produced.

固化した際にアモルファス金属となり得る組成の金属材料としては、例えば、Fe−Si−B系、Fe−Si−Cr系、Fe−B系、Fe−P−C系、Fe−Co−Si−B系、Fe−Si−B−Nb系、Fe−Zr−B系のようなFe系合金、Ni−Si−B系、Ni−P−B系のようなNi系合金、Co−Si−B系のようなCo系合金等が挙げられる。また、用いる金属材料は、後述する過冷却液体状態が比較的安定な、いわゆる「金属ガラス」となり得る組成の金属材料であってもよい。なお、本明細書中では、金属ガラスも含めてアモルファス金属と言う。   Examples of the metal material having a composition that can become an amorphous metal when solidified include, for example, Fe—Si—B, Fe—Si—Cr, Fe—B, Fe—PC—, Fe—Co—Si—B. Fe-Si-B-Nb-based, Fe-based alloys such as Fe-Zr-B-based, Ni-Si-B-based, Ni-based alloys such as Ni-P-B-based, Co-Si-B-based Co-based alloys such as Further, the metal material to be used may be a metal material having a composition that can be a so-called “metal glass” in which a supercooled liquid state described later is relatively stable. In the present specification, the term “amorphous metal” includes metal glass.

このような金属材料のうち、Fe−Si−B系合金またはFe−Si−Cr系合金が好ましく用いられる。これらの合金は、安価な成分で構成され、かつその中でもアモルファス形成能が比較的高いことから、溶融金属32が適度な粘性を有した状態となり、溶融金属32の確実な引き伸ばしが可能になる。このため、より細長い金属粉末を効率よく製造することができる。また、これらの合金は磁気特性や耐候性に比較的優れていることから、これらの特性を活かした用途に適用可能な金属粉末が得られる。   Among such metal materials, Fe—Si—B alloys or Fe—Si—Cr alloys are preferably used. Since these alloys are composed of inexpensive components and have a relatively high amorphous forming ability, the molten metal 32 has an appropriate viscosity, and the molten metal 32 can be reliably stretched. For this reason, a more elongated metal powder can be manufactured efficiently. In addition, since these alloys are relatively excellent in magnetic properties and weather resistance, metal powders applicable to applications utilizing these properties can be obtained.

[2]次に、溶融金属供給部3に貯留された溶融金属32を、貫通孔31から落下させる。これにより、落下した溶融金属32は、前述したように、貫通孔31の軸線に沿って落下し、水層241に衝突する。その結果、溶融金属32は、水層241の水勢によって飛散(分断)されるとともに、急激に冷却される。また、飛散され、液滴となった溶融金属32は、その落下の勢いで水層241を突き抜け、筒状体2の内壁面20に設けられた溝271に到達する。溝271に到達した溶融金属32は、その一部が溝271に入り込んで引っかかることにより、筒状体2の内壁面20に固定されることとなる。なお、溝271は、単なる錐状の穴(凹部)であってもよいが、本実施形態のように細長い溝であることにより、溶融金属32が引っかかる確率を高めることができる。これにより、高い確率で溶融金属32を針状に変形させることができ、最終的に、針状に変形しないで球形に近い形状の粒子が回収されるのを防止することができる。   [2] Next, the molten metal 32 stored in the molten metal supply unit 3 is dropped from the through hole 31. As a result, the dropped molten metal 32 falls along the axis of the through hole 31 and collides with the water layer 241 as described above. As a result, the molten metal 32 is scattered (divided) by the water force of the water layer 241 and is rapidly cooled. Further, the molten metal 32 that has been scattered and formed into droplets penetrates the water layer 241 with the momentum of the drop, and reaches the groove 271 provided on the inner wall surface 20 of the cylindrical body 2. The molten metal 32 that has reached the groove 271 is fixed to the inner wall surface 20 of the cylindrical body 2 by partly entering the groove 271 and being caught. In addition, although the groove | channel 271 may be a mere cone-shaped hole (concave part), the probability that the molten metal 32 will be caught can be raised by being an elongate groove | channel like this embodiment. As a result, the molten metal 32 can be deformed into a needle shape with a high probability, and finally, it is possible to prevent recovery of particles having a nearly spherical shape without being deformed into a needle shape.

溶融金属32が溝271に引っかかる状態としては、多様な状態が考えられるが、その一例を図3に示す。
図3は、図1に示す針状金属粉末の製造装置において金属粉末が製造される過程を説明するための模式図である。
溝271に到達した溶融金属32の液滴は、図3(A)に示すように、その一部が溝271に入り込んでいる。
Various states are conceivable as the state in which the molten metal 32 is caught in the groove 271. One example is shown in FIG.
FIG. 3 is a schematic view for explaining a process in which the metal powder is manufactured in the acicular metal powder manufacturing apparatus shown in FIG.
A part of the droplet of the molten metal 32 reaching the groove 271 enters the groove 271 as shown in FIG.

ここで、水層241は、高速で旋回しているため、溝271に引っかかった溶融金属32の一部は、旋回流(水層241)の水勢によって引っ張られることとなる。溶融金属32は、水層241との接触で急激に冷却されるものの、固化には至っていないことから、水層241によって引っ張られることにより、図3(B)に示すように、細長く引き伸ばされる。その結果、溶融金属32は、細長い針状の形状をなす粒子となる。
その後、針状となった溶融金属32は、水層241の水勢でさらに引っ張られ、溝271から外れる。その結果、溶融金属32は、水層241とともに筒状体2の下方に流下していく。また、それとともに、溶融金属32は、水層241によって冷却され、固化に至る。
Here, since the water layer 241 is swirling at a high speed, a part of the molten metal 32 caught in the groove 271 is pulled by the water force of the swirling flow (water layer 241). Although the molten metal 32 is rapidly cooled by contact with the water layer 241, since it has not solidified, the molten metal 32 is elongated by being pulled by the water layer 241, as shown in FIG. As a result, the molten metal 32 becomes particles having an elongated needle shape.
Thereafter, the molten metal 32 in the form of needles is further pulled by the water force of the water layer 241 and detached from the groove 271. As a result, the molten metal 32 flows down below the cylindrical body 2 together with the water layer 241. At the same time, the molten metal 32 is cooled by the water layer 241 and solidifies.

なお、アモルファス金属は、溶融状態から固化に至る冷却期間の途中で「過冷却液体」の状態になる。この過冷却液体状態では、溶融金属32が適度な粘性を有する液体の状態になっている。この状態では、無秩序な原子配置を維持しつつ、適度な粘性に基づいて溶融金属32の形状を容易に変化させることができる。したがって、溶融金属32の液滴は、溝271に容易に入り込んで引っかかるとともに、水層241の水勢によって容易に引き伸ばされることとなる。これにより、溶融金属32は、そのアモルファス状態を維持しつつ、針状の形状に確実に変化し、その後固化に至ることによって針状の金属粉末になる。   The amorphous metal becomes a “supercooled liquid” state during the cooling period from the molten state to solidification. In this supercooled liquid state, the molten metal 32 is in a liquid state having an appropriate viscosity. In this state, the shape of the molten metal 32 can be easily changed based on an appropriate viscosity while maintaining a disordered atomic arrangement. Therefore, the droplet of the molten metal 32 easily enters the groove 271 and is caught, and is easily stretched by the water force of the water layer 241. As a result, the molten metal 32 is surely changed to a needle shape while maintaining its amorphous state, and then becomes a needle-like metal powder by solidifying.

また、過冷却液体状態では、格子欠陥や偏析といった不均一な構造を含まないため、均質なアモルファス金属の金属粉末を容易に製造することができる。
以上のような過程は、極めて短時間で行われることとなる。その結果、アモルファス金属で構成された針状の粉末を効率よく製造することができる。
なお、溶融金属32が冷却され、固化に至るまでの具体的な冷却速度は、10〜10K/sec程度とされる。冷却速度を前記範囲内とすることにより、溶融金属32中の各原子が規則的に配置し、結晶化してしまうのを防止しつつ、溶融金属32が著しく早く固化するのを防止し、溶融金属32が過冷却液体状態下で引き伸ばされるのに十分な時間を確保することができる。すなわち、冷却速度が前記範囲内であれば、針状のアモルファス金属の粉末を確実に製造することができる。
Further, in the supercooled liquid state, since it does not include a non-uniform structure such as lattice defects or segregation, a homogeneous amorphous metal powder can be easily manufactured.
The above process is performed in an extremely short time. As a result, acicular powder composed of amorphous metal can be efficiently produced.
The specific cooling rate until the molten metal 32 is cooled and solidified is about 10 5 to 10 8 K / sec. By setting the cooling rate within the above range, each atom in the molten metal 32 is regularly arranged and prevented from crystallizing, and the molten metal 32 is prevented from solidifying remarkably quickly. Sufficient time can be ensured for 32 to be stretched under supercooled liquid conditions. That is, if the cooling rate is within the above range, acicular amorphous metal powder can be reliably produced.

また、旋回流(水層241)の流速は、5〜100m/sec程度であるのが好ましく、10〜70m/sec程度であるのがより好ましい。水の流速が前記範囲内であれば、溶融金属32の冷却速度を前記範囲内とすることができる。なお、水の流速が前記上限値を上回った場合、水の流速が速くなり過ぎて、筒状体2の内壁面20が水との摩擦によって摩耗してしまうおそれがある。   The flow rate of the swirling flow (water layer 241) is preferably about 5 to 100 m / sec, more preferably about 10 to 70 m / sec. If the flow rate of water is within the above range, the cooling rate of the molten metal 32 can be within the above range. In addition, when the flow rate of water exceeds the upper limit, the flow rate of water becomes too fast, and the inner wall surface 20 of the cylindrical body 2 may be worn due to friction with water.

ところで、前述したように、図2に示す溝271の横断面形状は、溝が深くなるにつれて溝の幅が加速的に狭くなるような形状をなしている。このような溝271は、その深さによって溝の幅が異なるため、溶融金属32の大きさによらず、溶融金属32が入り込んで引っかかり易くなる。また、溝の幅が加速的に狭くなっていることにより、溶融金属32をより確実に固定することができる。これにより、溶融金属32をより長期にわたって固定することができるので、より細長い針状の金属粉末を製造することができる。   Incidentally, as described above, the cross-sectional shape of the groove 271 shown in FIG. 2 is such that the width of the groove is accelerated and narrowed as the groove becomes deeper. Since the groove width of such a groove 271 differs depending on the depth thereof, the molten metal 32 easily enters and gets caught regardless of the size of the molten metal 32. Moreover, the molten metal 32 can be more reliably fixed because the width of the groove is acceleratingly narrowing. Thereby, since the molten metal 32 can be fixed over a longer period of time, a more elongated needle-like metal powder can be produced.

また、溝271の平均深さは、50μm〜3mm程度であるのが好ましく、100μm〜2mm程度であるのがより好ましい。溝271の平均深さを前記範囲内とすることにより、溝271の深さと同程度の大きさの溶融金属32を確実に捕捉することできる。
なお、溝271の平均深さが前記下限値より小さいと、溝271が浅過ぎるので、溶融金属32が引っかかり難くなる。一方、溝271の平均深さが前記上限値より大きいと、溝271が深過ぎるので、溶融金属32が入り込んでしまい、容易に抜け出せなくなる。このようになると、旋回流(水層241)の水勢では溶融金属32を溝271から外すことができず、溝271が溶融金属32によって埋まってしまうおそれがある。
Moreover, it is preferable that the average depth of the groove | channel 271 is about 50 micrometers-3 mm, and it is more preferable that it is about 100 micrometers-2 mm. By setting the average depth of the grooves 271 within the above range, the molten metal 32 having the same size as the depth of the grooves 271 can be reliably captured.
If the average depth of the grooves 271 is smaller than the lower limit value, the grooves 271 are too shallow, so that the molten metal 32 is hardly caught. On the other hand, if the average depth of the groove 271 is larger than the upper limit value, the groove 271 is too deep, so that the molten metal 32 enters and cannot easily escape. In this case, the molten metal 32 cannot be removed from the groove 271 due to the swirling flow (water layer 241), and the groove 271 may be filled with the molten metal 32.

一方、溝271の平均幅は、深さと同程度であるのが好ましく、すなわち、50μm〜3mm程度であるのが好ましく、100μm〜2mm程度であるのがより好ましい。前記溝271の平均幅を前記範囲内とすれば、前述したように、溝271の幅と同程度の大きさの溶融金属32を確実に捕捉することができる。
また、筒状体2の内壁面20には、前述したように、筒状体2の軸方向に沿って複数の溝271が所定間隔で設けられている。
このとき、各溝271の平均間隔は、100μm〜20mm程度であるのが好ましく、200μm〜10mm程度であるのがより好ましい。各溝271の平均間隔を前記範囲内とすれば、十分な幅の溝271を必要かつ十分な密度で溝271が設けられることとなり、溶融金属32が溝271に捕捉される確率をより高めることができる。
On the other hand, the average width of the grooves 271 is preferably about the same as the depth, that is, about 50 μm to 3 mm, more preferably about 100 μm to 2 mm. When the average width of the groove 271 is within the above range, the molten metal 32 having the same size as the width of the groove 271 can be reliably captured as described above.
Further, as described above, the inner wall surface 20 of the cylindrical body 2 is provided with a plurality of grooves 271 along the axial direction of the cylindrical body 2 at predetermined intervals.
At this time, the average interval between the grooves 271 is preferably about 100 μm to 20 mm, and more preferably about 200 μm to 10 mm. If the average interval between the grooves 271 is within the above range, the grooves 271 having sufficient width and sufficient density are provided, and the probability that the molten metal 32 is captured by the grooves 271 is further increased. Can do.

すなわち、各溝271の平均間隔が前記下限値を下回ると、溶融金属32が溝271に入り込む確率が著しく低下するので、溶融金属32を針状に引き伸ばすことができなくなるおそれがある。一方、各溝271の平均間隔が前記上限値を上回ると、溝271の幅が狭くならざるを得ないので、溶融金属32が入り込めないおそれがある。
また、前述したように、複数の溝271同士の間は凸条28になっているが、図2に示す凸条28の横断面形状に湾曲凸部を有している。このような形状の凸条28は、水層241の流れを妨げ難いので、凸条28による水層241の流速が低下するのを防止することができる。その結果、水層241の冷却能力の低下を防止することができる。
That is, if the average interval between the grooves 271 is less than the lower limit value, the probability that the molten metal 32 enters the groove 271 is remarkably reduced, and there is a possibility that the molten metal 32 cannot be stretched into a needle shape. On the other hand, if the average interval between the grooves 271 exceeds the upper limit, the width of the grooves 271 must be narrowed, so that the molten metal 32 may not enter.
Further, as described above, the ridges 28 are formed between the plurality of grooves 271, but the curved ridges are formed in the cross-sectional shape of the ridges 28 shown in FIG. 2. Since the ridges 28 having such a shape are unlikely to hinder the flow of the water layer 241, it is possible to prevent the flow rate of the water layer 241 due to the ridges 28 from decreasing. As a result, it is possible to prevent the cooling capacity of the water layer 241 from decreasing.

ところで、旋回流は、非常に高速で筒状体2の内壁面20を流れているので、水や、それに含まれる溶融金属32、溶融金属32の固化物(金属粉末)によって内壁面20が削られ、摩耗することとなる。特に、凸条28のように突出している部位は、摩耗の進行が著しい。
凸条28が摩耗すると、削られた凸条28が製造される金属粉末中に不純物として混入するおそれがある。また、溝271の深さや幅が経時的に変化してしまうので、製造される針状金属粉末の製造条件が変化することとなる。その結果、針状金属粉末の形状特性が不安定になるおそれがある。
By the way, since the swirling flow flows on the inner wall surface 20 of the cylindrical body 2 at a very high speed, the inner wall surface 20 is ground by water, the molten metal 32 contained therein, and the solidified product (metal powder) of the molten metal 32. Will wear out. In particular, the protruding portion such as the ridge 28 has a remarkable progress of wear.
When the ridges 28 are worn, there is a possibility that they are mixed as impurities in the metal powder from which the ridges 28 are cut. In addition, since the depth and width of the groove 271 change with time, the manufacturing conditions of the needle-shaped metal powder to be manufactured change. As a result, the shape characteristics of the acicular metal powder may become unstable.

これに対し、凸条28の横断面形状が湾曲凸部を有していると、水層241が凸条28をスムーズに通過するため、凸条28が摩耗し難くなる。したがって、針状金属粉末の製造条件を経時的に一定に維持することができ、針状金属粉末の形状特性のバラツキを抑制することができる。
なお、前述したように、各溝271の形成方向が水層241の旋回方向と平行になっていることにより、溝271に対する水層241の抵抗が抑制され、溝271の摩耗も防止することができる。
On the other hand, when the cross-sectional shape of the ridge 28 has a curved protrusion, the water layer 241 passes through the ridge 28 smoothly, and thus the ridge 28 is less likely to be worn. Therefore, the manufacturing conditions of the acicular metal powder can be kept constant over time, and variations in the shape characteristics of the acicular metal powder can be suppressed.
As described above, since the formation direction of each groove 271 is parallel to the turning direction of the water layer 241, the resistance of the water layer 241 to the groove 271 is suppressed, and the wear of the groove 271 can be prevented. it can.

また、筒状体2の構成材料としては、例えば、ステンレス鋼、炭素鋼、チタン合金等が挙げられる。このうち、筒状体2は、ステンレス鋼を主材料とするものが好ましい。ステンレス鋼は耐候性が高く、長期にわたって水に曝されても、著しい錆の発生を防止することができる。このため、最終的に得られる針状の金属粉末中に不純物が混入するのを防止することができる。   Moreover, as a constituent material of the cylindrical body 2, stainless steel, carbon steel, a titanium alloy etc. are mentioned, for example. Among these, the cylindrical body 2 is preferably made mainly of stainless steel. Stainless steel has high weather resistance and can prevent the occurrence of significant rust even when exposed to water for a long time. For this reason, it can prevent that an impurity mixes in the acicular metal powder finally obtained.

また、内壁面20付近は、溶融金属32が固化してなるアモルファス金属より高硬度の材料で構成されているのが好ましく、かかる高硬度材料としては、例えば、超硬合金、タングステンまたはその合金、モリブデンまたはその合金等が挙げられる。このような高硬度材料を用いることにより、前述した溝271や凸条28の摩耗を軽減することができる。なお、かかる高硬度材料は、例えば、各種めっき法、各種溶射法等の成膜方法により内壁面20の表面に成膜可能である。   Further, the vicinity of the inner wall surface 20 is preferably made of a material having a hardness higher than that of an amorphous metal formed by solidifying the molten metal 32. Examples of the high hardness material include cemented carbide, tungsten or an alloy thereof, Molybdenum or its alloy is mentioned. By using such a high-hardness material, the wear of the grooves 271 and the ridges 28 described above can be reduced. Such a high hardness material can be formed on the surface of the inner wall surface 20 by a film forming method such as various plating methods or various thermal spraying methods.

また、前述した摩耗の軽減を図るため、内壁面20付近に硬度を高める表面処理を施すようにしてもよい。かかる表面処理としては、例えば、窒化処理等が挙げられる。
以上のようにして生成された針状の金属粉末は、水に懸濁した状態で筒状体2内を流化し、網状体26で濾し取られる。そして、針状金属粉末は、漏斗部22内を流下して筒状体2の下端から回収される。一方、網状体26を通過し、筒状体2の外部に流れ出た水は、カバー4によって集められ、タンク5内に戻される。
Further, in order to reduce the above-described wear, a surface treatment for increasing the hardness may be performed in the vicinity of the inner wall surface 20. Examples of such surface treatment include nitriding treatment.
The needle-shaped metal powder generated as described above is fluidized in the cylindrical body 2 in a state of being suspended in water, and is filtered by the mesh body 26. Then, the needle-shaped metal powder flows down in the funnel portion 22 and is collected from the lower end of the cylindrical body 2. On the other hand, the water that has passed through the mesh body 26 and has flowed out of the cylindrical body 2 is collected by the cover 4 and returned to the tank 5.

なお、回収された針状金属粉末は、水に懸濁した状態であるため、これを乾燥させることによって、針状金属粉末のみを回収することができる。
以上のような方法によれば、従来の方法のように、ブロック状または帯状(バルク)のアモルファス金属(金属ガラス)を用意する必要がないので、アモルファス形成能が低い組成の原材料からも、針状の金属粉末を効率よく製造することができる。
In addition, since the collect | recovered acicular metal powder is in the state suspended in water, only acicular metal powder can be collect | recovered by drying this.
According to the above method, it is not necessary to prepare a block-like or strip-like (bulk) amorphous metal (metal glass) as in the conventional method. Can be produced efficiently.

また、従来のように切削加工を伴わないので、切削工具が摩耗することによって金属粉末中に不純物が混入してしまうのを防止することができる。また、従来は、微細な金属粉末を製造する場合に、その大きさ(長さ)や細さ(外径)に応じた種々のサイズの切削工具を用意する必要があったが、本発明によれば、そのような切削工具を用意する手間も省くことができる。
さらに、本発明により製造された金属粉末は、アモルファス金属で構成されており、かつ、針状の細長い形状をなしているが、この金属粉末は、従来の方法で製造された針状の金属粉末に比べて微細なものである。
Moreover, since it does not accompany cutting like the past, it can prevent that an impurity mixes in metal powder when a cutting tool wears. Further, conventionally, when producing a fine metal powder, it was necessary to prepare cutting tools of various sizes according to the size (length) and thinness (outer diameter). Therefore, the trouble of preparing such a cutting tool can be saved.
Further, the metal powder produced according to the present invention is made of an amorphous metal and has a needle-like elongated shape. This metal powder is a needle-like metal powder produced by a conventional method. It is finer than that.

このような針状金属粉末(本発明の針状金属粉末)は、例えば、セラミックス材料や樹脂材料等の材料中に分散されることにより、これらの材料を補強する補強材(フィラー)となる。すなわち、セラミックス材料や樹脂材料中に針状金属粉末を含む複合材料は、機械的強度や耐摩耗性に優れたものとなる。さらに、この複合材料は、針状金属粉末に由来する優れた熱伝導性、導電性、電磁波遮蔽性、不燃性等の特性を備えたものとなる。   Such acicular metal powder (the acicular metal powder of the present invention) becomes a reinforcing material (filler) that reinforces these materials by being dispersed in a material such as a ceramic material or a resin material. That is, a composite material containing acicular metal powder in a ceramic material or a resin material is excellent in mechanical strength and wear resistance. Further, this composite material has excellent thermal conductivity, conductivity, electromagnetic wave shielding properties, nonflammability and the like derived from the acicular metal powder.

また、本発明の針状金属粉末は、アモルファス金属で構成されているため、結晶金属で構成された金属粉末に比べて、軟磁性特性に優れている。このため、本発明の針状金属粉末またはこの粉末を含む複合材料は、例えば、ノイズフィルタ、チョークコイル、トランス等の各種電磁気部品のコア、回転センサー、磁界センサー、変位センサー、距離センサー、応力センサー、トルクセンサー、歪センサー等の各種センサーのコア、万引き防止タグとして好適に用いられる。   Moreover, since the acicular metal powder of this invention is comprised with the amorphous metal, it is excellent in the soft magnetic characteristic compared with the metal powder comprised with the crystalline metal. For this reason, the acicular metal powder of the present invention or the composite material containing this powder includes, for example, a core of various electromagnetic parts such as a noise filter, a choke coil, a transformer, a rotation sensor, a magnetic field sensor, a displacement sensor, a distance sensor, and a stress sensor. It is suitably used as a core for various sensors such as a torque sensor and a strain sensor, and a shoplifting prevention tag.

また、本発明によれば、溶融金属32の組成や、水層241の条件(流速、水層の厚さ)、溝271の深さや幅、配設密度等の各種条件によって異なるものの、一例として、平均外径が2〜200μm程度、平均長さが10μm〜10mm程度の針状の金属粉末を得ることができる。このような金属粉末は、外径が十分に細くかつ細長いものとなるため、表面積が大きくなり、これを活かした用途(例えば、フィラー、電磁遮蔽材料用金属粉末等)に対して特に有効である。   Further, according to the present invention, although it varies depending on various conditions such as the composition of the molten metal 32, the conditions of the water layer 241 (flow velocity, the thickness of the water layer), the depth and width of the grooves 271, and the arrangement density, A needle-like metal powder having an average outer diameter of about 2 to 200 μm and an average length of about 10 μm to 10 mm can be obtained. Such metal powders are sufficiently thin and elongated in outer diameter, and therefore have a large surface area, which is particularly effective for applications (for example, fillers, metal powders for electromagnetic shielding materials, etc.) that take advantage of this. .

また、本発明によれば、各種条件によって異なるものの、一例として、アスペクト比が5〜100程度の針状の金属粉末を得ることができる。このような金属粉末は、細くかつ長いものとなるため、表面積が特に大きくなる。このため、例えば金属粉末をフィラーとして用いた場合、複合材料中の広範囲にわたって細長いフィラーを行き渡らせることができる。これにより、著しい重量の増大を伴うことなく、複合材料中の広範囲を補強することができる。また、前述したようなアスペクト比の針状の金属粉末は、寄せ集めた際に互いに絡み易いものとなる。このため、互いに接触する確率が増大し、例えば複合材料の熱伝導性や導電性をさらに高めることができる。   Moreover, according to this invention, although it changes with various conditions, as an example, the acicular metal powder whose aspect-ratio is about 5-100 can be obtained. Since such metal powder is thin and long, the surface area is particularly large. For this reason, for example, when metal powder is used as the filler, the elongated filler can be spread over a wide range in the composite material. Thereby, a wide range in the composite material can be reinforced without a significant increase in weight. Further, the needle-like metal powder having the aspect ratio as described above is easily entangled with each other when gathered together. For this reason, the probability of contacting each other increases, and for example, the thermal conductivity and conductivity of the composite material can be further increased.

また、図1に示す金属粉末製造装置1では、溶融金属32が落下する際の溶融金属32の飛行経路が、筒状体2の軸線に対して傾斜している。これにより、落下した溶融金属32は、筒状体2の内壁面および内壁面に形成された水層241の比較的広い範囲に対して衝突することとなる。その結果、溶融金属32の落下点を分散させることができ、溶融金属32の冷却効率を高めるとともに、広い範囲の溝271に対して溶融金属32が引っかかり、針状金属粉末の製造効率を高めることができる。
なお、筒状体2の内壁面20に設けられる溝271の形状は、例えば図4に示すような形状であってもよい。
In the metal powder manufacturing apparatus 1 shown in FIG. 1, the flight path of the molten metal 32 when the molten metal 32 falls is inclined with respect to the axis of the cylindrical body 2. Thereby, the dropped molten metal 32 collides with the inner wall surface of the cylindrical body 2 and a relatively wide range of the water layer 241 formed on the inner wall surface. As a result, the falling points of the molten metal 32 can be dispersed, the cooling efficiency of the molten metal 32 can be increased, and the molten metal 32 can be caught in a wide range of grooves 271 to increase the production efficiency of acicular metal powder. Can do.
Note that the shape of the groove 271 provided in the inner wall surface 20 of the cylindrical body 2 may be, for example, as shown in FIG.

図4に示す溝271は、その横断面形状が、溝が深くなるにつれて溝の幅が一定の割合で狭くなるような形状をなしている。すなわち、溝271の横断面形状は、いわゆる「V字」をなしている。
また、溝271は、必ずしも溝である必要はなく、例えば、円錐状、角錐状等の凹部(穴)であってもよい。
The groove 271 shown in FIG. 4 has such a shape that the cross-sectional shape of the groove 271 narrows at a certain rate as the groove becomes deeper. That is, the cross-sectional shape of the groove 271 is a so-called “V-shape”.
The groove 271 is not necessarily a groove, and may be, for example, a conical or pyramidal concave portion (hole).

<第2実施形態>
次に、本発明の針状金属粉末の製造装置(針状金属粉末の製造方法)の第2実施形態について説明する。
図5は、本発明の針状金属粉末の製造装置の第2実施形態を示す模式図(縦断面図)である。なお、以下の説明では、図5中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
以下、第2実施形態について説明するが、前記第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本実施形態にかかる金属粉末製造装置1は、溝の形状および位置が異なる以外は、前記第1実施形態と同様である。
Second Embodiment
Next, 2nd Embodiment of the manufacturing apparatus (the manufacturing method of acicular metal powder) of the acicular metal powder of this invention is described.
FIG. 5 is a schematic view (longitudinal sectional view) showing a second embodiment of the needle-shaped metal powder production apparatus of the present invention. In the following description, the upper side in FIG. 5 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
Hereinafter, although the second embodiment will be described, the description will focus on the differences from the first embodiment, and the description of the same matters will be omitted.
The metal powder manufacturing apparatus 1 according to the present embodiment is the same as that of the first embodiment except that the shape and position of the grooves are different.

図5において、溶融金属供給部3の貫通孔31は、その軸線の延長が、筒状体2の内壁面20とリング状の縮径部24の壁面242とで形成される溝272に位置している。これにより、貫通孔31から吐出された溶融金属32は、水層241の水勢で飛散した後、溝272に到達し、引っかかる。その結果、前記第1実施形態と同様に、溶融金属32は細長く引き伸ばされることとなり、細長い針状の金属粉末を製造することができる。   In FIG. 5, the through hole 31 of the molten metal supply unit 3 has an axial extension located in a groove 272 formed by the inner wall surface 20 of the cylindrical body 2 and the wall surface 242 of the ring-shaped reduced diameter portion 24. ing. As a result, the molten metal 32 discharged from the through-hole 31 reaches the groove 272 and gets caught after being scattered by the water force of the water layer 241. As a result, similarly to the first embodiment, the molten metal 32 is elongated and a long and narrow needle-like metal powder can be manufactured.

ここで、図5では、筒状体2の内壁面20と縮径部24の壁面242とで形成される溝272の角度が90°になっている。この角度は、特に限定されないが、20〜100°程度であるのが好ましく、30〜90°程度であるのがより好ましい。溝272の角度を前記範囲内とすることにより、筒状体2の鉛直上方から下方への旋回流(水層241)を澱みなく流下させることができる。その結果、水層241が澱むことによる冷却能の著しい低下を抑制することができる。
以上のような本実施形態においても、前記第1実施形態と同様の作用・効果が得られる。
Here, in FIG. 5, the angle of the groove 272 formed by the inner wall surface 20 of the cylindrical body 2 and the wall surface 242 of the reduced diameter portion 24 is 90 °. This angle is not particularly limited, but is preferably about 20 to 100 °, and more preferably about 30 to 90 °. By making the angle of the groove 272 within the above range, the swirling flow (water layer 241) from the vertically upper side to the lower side of the cylindrical body 2 can flow down without stagnation. As a result, it is possible to suppress a significant decrease in cooling capacity due to the water layer 241 stagnating.
Also in the present embodiment as described above, the same operations and effects as in the first embodiment can be obtained.

<第3実施形態>
次に、本発明の針状金属粉末の製造装置(針状金属粉末の製造方法)の第3実施形態について説明する。
図6は、本発明の針状金属粉末の製造装置の第3実施形態を示す模式図(縦断面図)である。なお、以下の説明では、図6中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
以下、第3実施形態について説明するが、前記第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the acicular metal powder production apparatus (acicular metal powder production method) of the present invention will be described.
FIG. 6 is a schematic view (longitudinal sectional view) showing a third embodiment of the production apparatus for acicular metal powder of the present invention. In the following description, the upper side in FIG. 6 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
In the following, the third embodiment will be described. The description will focus on the differences from the first embodiment, and the description of the same matters will be omitted.

本実施形態にかかる金属粉末製造装置1は、溶融金属32に向けて流体ジェットを噴射するノズルを備える以外は、前記第1実施形態と同様である。
図6に示す金属粉末製造装置1は、流体ジェット61を噴射させる2本のノズル6を有している。これらのノズル6は、筒状体2の蓋体21の開口部210に上方から挿入されている。そして、各ノズル6の軸線の延長線は、図6に示すように、溶融金属供給部3の貫通孔31の軸線の延長線と、1つの交差点62で交差している。
The metal powder manufacturing apparatus 1 according to the present embodiment is the same as that of the first embodiment except that a nozzle that ejects a fluid jet toward the molten metal 32 is provided.
The metal powder manufacturing apparatus 1 shown in FIG. 6 has two nozzles 6 that eject a fluid jet 61. These nozzles 6 are inserted into the opening 210 of the lid 21 of the cylindrical body 2 from above. Then, the extension line of the axis of each nozzle 6 intersects the extension line of the axis of the through hole 31 of the molten metal supply unit 3 at one intersection 62 as shown in FIG.

このような構成の金属粉末製造装置1では、貫通孔31から落下した溶融金属32が、交差点62において、各ノズル6から噴射される流体ジェット61に衝突する。これにより、溶融金属32は微細な液滴63に分断されるとともに、この液滴63は、水層241に衝突してさらに分断される。すなわち、溶融金属32は、流体ジェット61による一次分断と、水層241による二次分断とを経て粉末化される。このため、本実施形態によれば、前記第1実施形態に比べて、より微細な金属粉末を製造することができる。また、水層241に衝突する時点では、溶融金属32がより細かく分断された状態で衝突するため、溶融金属32と水層241との接触面積が増大し、溶融金属32の冷却速度のさらなる向上を図ることができる。このため、アモルファス形成能の低い金属材料の溶融金属32をも確実に冷却し、アモルファス化することができる。   In the metal powder manufacturing apparatus 1 having such a configuration, the molten metal 32 dropped from the through hole 31 collides with the fluid jet 61 ejected from each nozzle 6 at the intersection 62. As a result, the molten metal 32 is divided into fine droplets 63, and the droplets 63 collide with the water layer 241 and are further divided. That is, the molten metal 32 is pulverized through primary division by the fluid jet 61 and secondary division by the water layer 241. For this reason, according to this embodiment, a finer metal powder can be manufactured compared with the said 1st Embodiment. At the time of collision with the water layer 241, the molten metal 32 collides in a more finely divided state, so that the contact area between the molten metal 32 and the water layer 241 increases, and the cooling rate of the molten metal 32 is further improved. Can be achieved. For this reason, the molten metal 32, which is a metal material having a low amorphous forming ability, can be reliably cooled and made amorphous.

また、流体ジェット61の流体の種類や流速を適宜設定することにより、金属粉末の粒径や粒度分布等の粉末特性を容易に制御することができる。
なお、ノズル6から噴射される流体ジェット61は、水等の液体ジェットや、空気、窒素ガス、アルゴンガス等の気体ジェット等で構成される。
また、ノズル6の本数は、特に限定されず、3本以上であってもよい。なお、ノズル6を3本以上用いる場合には、全てのノズル6の軸線の延長線が交差点62を通過するように配置されるのが好ましい。また、各ノズル6の水平方向における配置は、交差点62を中心に点対称になっているのが好ましい。これにより、溶融金属32をムラなく均一に飛散させることができる。
Further, by appropriately setting the fluid type and flow rate of the fluid jet 61, the powder characteristics such as the particle size and particle size distribution of the metal powder can be easily controlled.
The fluid jet 61 ejected from the nozzle 6 includes a liquid jet such as water, a gas jet such as air, nitrogen gas, and argon gas.
Further, the number of nozzles 6 is not particularly limited, and may be three or more. When three or more nozzles 6 are used, it is preferable that the extended lines of the axes of all the nozzles 6 pass through the intersection 62. Further, it is preferable that the arrangement of the nozzles 6 in the horizontal direction is point-symmetric about the intersection 62. Thereby, the molten metal 32 can be uniformly scattered without unevenness.

以上のような本実施形態においても、前記第1実施形態と同様の作用・効果が得られる。
以上、本発明の針状金属粉末の製造装置、針状金属粉末の製造方法および針状金属粉末について、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
例えば、針状金属粉末の製造装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
また、針状金属粉末の製造方法では、必要に応じて、任意の工程を追加することもできる。
Also in the present embodiment as described above, the same operations and effects as in the first embodiment can be obtained.
As mentioned above, although the manufacturing apparatus of the acicular metal powder of this invention, the manufacturing method of acicular metal powder, and the acicular metal powder were demonstrated based on suitable embodiment, this invention is not limited to these.
For example, each part which comprises the manufacturing apparatus of acicular metal powder can be substituted with the thing of the arbitrary structures which can exhibit the same function. Moreover, arbitrary components may be added.
Moreover, in the manufacturing method of acicular metal powder, arbitrary processes can also be added as needed.

1.針状金属粉末の製造
(実施例1)
まず、以下の各元素が、それぞれ以下の含有率で含まれるように原料を秤量し、各原料の混合物を溶融して溶融金属を得た。
<原料の組成>
・Si:7.5質量%
・B :3.8質量%
・Cr:2.3質量%
・C :0.5質量%
・Fe:残部
次に、得られた溶融金属を、図1に示す針状金属粉末の製造装置を用いて粉末化し、針状の金属粉末を得た。
なお、針状金属粉末の製造装置に設けた溝の形成条件は、以下の通りである。
1. Production of acicular metal powder (Example 1)
First, raw materials were weighed so that each of the following elements was contained in the following contents, and a mixture of the raw materials was melted to obtain a molten metal.
<Composition of raw materials>
・ Si: 7.5% by mass
・ B: 3.8% by mass
・ Cr: 2.3 mass%
・ C: 0.5% by mass
-Fe: remainder Next, the obtained molten metal was pulverized using the manufacturing apparatus of the acicular metal powder shown in FIG. 1, and the acicular metal powder was obtained.
In addition, the formation conditions of the groove | channel provided in the manufacturing apparatus of acicular metal powder are as follows.

<溝の形成条件>
・溝の平均深さ :500μm
・溝の平均幅 :500μm
・溝の平均間隔 :1mm
・凸条の形状 :湾曲形状
・筒状体の構成材料 :ステンレス鋼
<Groove formation conditions>
・ Average depth of grooves: 500 μm
・ Average width of grooves: 500 μm
・ Average spacing of grooves: 1mm
・ Shape of protrusion: Curved shape ・ Component material of cylindrical body: Stainless steel

(実施例2)
図5に示す針状金属粉末の製造装置を用いた以外は、前記実施例1と同様にして針状の金属粉末を得た。
(実施例3)
図6に示す針状金属粉末の製造装置を用いた以外は、前記実施例1と同様にして針状の金属粉末を得た。
(Example 2)
An acicular metal powder was obtained in the same manner as in Example 1 except that the apparatus for producing acicular metal powder shown in FIG. 5 was used.
(Example 3)
An acicular metal powder was obtained in the same manner as in Example 1 except that the apparatus for producing acicular metal powder shown in FIG. 6 was used.

(比較例1)
原料を以下のものに変更した以外は、前記実施例1と同様にして金属粉末を得た。なお、以下の組成の金属材料は、急冷固化させてもアモルファス金属にはならないものである。
<原料の組成>
・Si:3質量%
・Fe:残部
(比較例2)
溶融金属を、図1に示す針状金属粉末の製造装置の筒状体の内壁面の、溝以外の部分に滴下するようにした以外は、前記実施例1と同様にして金属粉末を得た。
(Comparative Example 1)
A metal powder was obtained in the same manner as in Example 1 except that the raw materials were changed to the following. A metal material having the following composition does not become an amorphous metal even when rapidly solidified.
<Composition of raw materials>
・ Si: 3% by mass
Fe: remainder (Comparative Example 2)
A metal powder was obtained in the same manner as in Example 1 except that the molten metal was dropped on the inner wall surface of the cylindrical body of the acicular metal powder manufacturing apparatus shown in FIG. .

2.評価
2.1 外観
前記各実施例および前記各比較例で得られた金属粉末について、走査型電子顕微鏡(SEM)で観察した。
図7には、代表として、実施例1で得られた金属粉末の観察像を示す。各実施例で得られた金属粉末は、いずれも、図7に示すような非常に細長い針状をなしていた。
観察像から金属粉末の平均外径および平均長さを見積もったところ、平均外径は10μm、平均長さは1mmであった。また、平均のアスペクト比は50であった。
一方、各比較例で得られた金属粉末は、球形に近く、針状にはなっていなかった。
2. Evaluation 2.1 Appearance The metal powders obtained in the respective Examples and Comparative Examples were observed with a scanning electron microscope (SEM).
FIG. 7 shows an observation image of the metal powder obtained in Example 1 as a representative. All of the metal powders obtained in each example had very long needles as shown in FIG.
When the average outer diameter and average length of the metal powder were estimated from the observed image, the average outer diameter was 10 μm and the average length was 1 mm. The average aspect ratio was 50.
On the other hand, the metal powder obtained in each comparative example was nearly spherical and did not have a needle shape.

2.2 結晶構造
前記各実施例で得られた金属粉末について、X線回折法による結晶構造解析を行った。その結果、いずれの金属粉末においても、X線回折スペクトルには先鋭なピークが認められなかった。このことから、各金属粉末は、いずれもアモルファス金属で構成されていることが確認できた。
2.2 Crystal structure The metal powder obtained in each of the above examples was subjected to crystal structure analysis by X-ray diffraction. As a result, no sharp peak was observed in the X-ray diffraction spectrum of any metal powder. From this, it was confirmed that each metal powder was composed of an amorphous metal.

本発明の針状金属粉末の製造装置の第1実施形態を示す模式図(縦断面図)である。It is a mimetic diagram (longitudinal sectional view) showing a 1st embodiment of a manufacturing device of acicular metal powder of the present invention. 図1に示す針状金属粉末の製造装置の部分拡大図である。It is the elements on larger scale of the manufacturing apparatus of the acicular metal powder shown in FIG. 図1に示す針状金属粉末の製造装置において金属粉末が製造される過程を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the process in which a metal powder is manufactured in the manufacturing apparatus of the acicular metal powder shown in FIG. 第1実施形態にかかる針状金属粉末の製造装置が備える溝の他の構成例である。It is the other structural example of the groove | channel with which the manufacturing apparatus of the acicular metal powder concerning 1st Embodiment is provided. 本発明の針状金属粉末の製造装置の第2実施形態を示す模式図(縦断面図)である。It is a schematic diagram (longitudinal sectional view) showing a second embodiment of the acicular metal powder production apparatus of the present invention. 本発明の針状金属粉末の製造装置の第3実施形態を示す模式図(縦断面図)である。It is a schematic diagram (longitudinal sectional view) showing a third embodiment of the needle-shaped metal powder production apparatus of the present invention. 実施例1で得られた金属粉末の走査型電子顕微鏡による観察像である。2 is an observation image of the metal powder obtained in Example 1 by a scanning electron microscope.

符号の説明Explanation of symbols

1……金属粉末製造装置 2……筒状体 20……内壁面 21……蓋体 210……開口部 22……漏斗部 23……配管 231……吐出口 232……ポンプ 24……縮径部 241……水層 242……壁面 26……網状体 271、272……溝 28……凸条 3……溶融金属供給部 31……貫通孔 32……溶融金属 33……コイル 4……カバー 41……排出口 5……タンク 6……ノズル 61……流体ジェット 62……交差点 63……液滴   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Metal powder manufacturing apparatus 2 ... Cylindrical body 20 ... Inner wall surface 21 ... Cover body 210 ... Opening part 22 ... Funnel part 23 ... Piping 231 ... Discharge port 232 ... Pump 24 ... Shrink Diameter 241 ... Water layer 242 ... Wall surface 26 ... Reticulated body 271, 272 ... Groove 28 ... Projection 3 ... Molten metal supply part 31 ... Through hole 32 ... Molten metal 33 ... Coil 4 ... ... Cover 41 ... Discharge port 5 ... Tank 6 ... Nozzle 61 ... Fluid jet 62 ... Intersection 63 ... Droplet

Claims (14)

内壁面に沿って冷却液を旋回させることにより生じた冷却液流を保持する筒状体と、
急冷固化によりアモルファス金属になり得る組成の溶融金属を、前記筒状体中の冷却液流に向けて落下または噴出させる溶融金属供給部とを有し、
前記筒状体には、前記内壁面が部分的に凹没してなるが設けられており、
該溝に向けて前記溶融金属を落下または噴出させることにより、前記冷却液流の水勢によって前記溶融金属を針状に変形させつつ、急冷固化させ、前記アモルファス金属の針状粉末を得るよう構成されていることを特徴とする針状金属粉末の製造装置。
A cylindrical body that holds the coolant flow generated by swirling the coolant along the inner wall surface;
A molten metal supply unit for dropping or ejecting a molten metal having a composition that can be converted into an amorphous metal by rapid solidification into a coolant flow in the cylindrical body;
The tubular body is provided with a groove in which the inner wall surface is partially recessed,
By dropping or ejecting the molten metal toward the groove , the molten metal is deformed into a needle shape by the water flow of the cooling liquid flow and rapidly cooled and solidified to obtain the needle powder of the amorphous metal. An apparatus for producing acicular metal powder, characterized in that
前記溝は、その形成方向が、前記冷却液流の旋回方向と平行になるよう設けられている請求項1に記載の針状金属粉末の製造装置。   The said groove | channel is a manufacturing apparatus of the acicular metal powder of Claim 1 provided so that the formation direction may become in parallel with the turning direction of the said cooling fluid flow. 前記溝は、前記溝の深さが深くなるにつれて幅が漸減する形状をなしている請求項1または2に記載の針状金属粉末の製造装置。   The said groove | channel is the manufacturing apparatus of the acicular metal powder of Claim 1 or 2 which has comprised the shape which a width | variety reduces gradually as the depth of the said groove | channel becomes deep. 前記溝の平均深さは、50μm〜3mmである請求項1ないし3のいずれかに記載の針状金属粉末の製造装置。   4. The apparatus for producing acicular metal powder according to claim 1, wherein the groove has an average depth of 50 μm to 3 mm. 前記溝は、複数本が平行に形成されており、
前記各溝の平均間隔は、100μm〜20mmである請求項1ないし4のいずれかに記載の針状金属粉末の製造装置。
A plurality of the grooves are formed in parallel,
5. The apparatus for producing acicular metal powder according to claim 1, wherein an average interval between the grooves is 100 μm to 20 mm.
前記複数本の溝の間にできる凸条は、その横断面形状に湾曲凸部を有している請求項5に記載の針状金属粉末の製造装置。   The apparatus for producing acicular metal powder according to claim 5, wherein the protrusion formed between the plurality of grooves has a curved protrusion in its cross-sectional shape. 前記筒状体の前記内壁面近傍は、前記アモルファス金属よりも硬度の高い材料で構成されている請求項1ないし6のいずれかに記載の針状金属粉末の製造装置。   The apparatus for producing acicular metal powder according to any one of claims 1 to 6, wherein the vicinity of the inner wall surface of the cylindrical body is made of a material having a hardness higher than that of the amorphous metal. 当該針状金属粉末の製造装置は、前記溶融金属を落下または噴出させる前に、前記溶融金属に衝突することによって前記溶融金属を飛散させる流体ジェットを噴射するためのノズルを有している請求項1ないし7のいずれかに記載の針状金属粉末の製造装置。   The needle-shaped metal powder manufacturing apparatus includes a nozzle for ejecting a fluid jet that scatters the molten metal by colliding with the molten metal before the molten metal is dropped or ejected. The manufacturing apparatus of the acicular metal powder in any one of 1 thru | or 7. 前記アモルファス金属は、Fe−Si−Cr系合金またはFe−Si−B系合金である請求項1ないし8のいずれかに記載の針状金属粉末の製造装置。   The said amorphous metal is a manufacturing apparatus of the acicular metal powder in any one of Claim 1 thru | or 8 which is a Fe-Si-Cr type | system | group alloy or a Fe-Si-B type | system | group alloy. 前記溶融金属が前記冷却液流に向けて落下または噴出する際の前記溶融金属の飛行経路は、前記筒状体の軸線に対して傾斜するよう構成されている請求項1ないし9のいずれかに記載の針状金属粉末の製造装置。   The flight path of the molten metal when the molten metal is dropped or ejected toward the coolant flow is configured to be inclined with respect to the axis of the cylindrical body. The manufacturing apparatus of the acicular metal powder of description. 内壁面が部分的に凹没してなるを有する筒状体を用い、該筒状体の前記内壁面に沿って冷却液を旋回させることにより冷却液流を発生させるとともに、急冷固化によりアモルファス金属になり得る組成の溶融金属を、前記冷却液流に向けて落下または噴出させることにより、前記溶融金属を飛散させつつ、冷却・固化させる工程を有し、
前記筒状体の前記内壁面に設けられた前記溝に向けて、前記溶融金属を落下または噴出させることにより、前記溶融金属を針状に変形させつつ、急冷固化させることを特徴とする針状金属粉末の製造方法。
A cylindrical body having a groove whose inner wall surface is partially recessed is used, and a cooling liquid flow is generated by swirling the cooling liquid along the inner wall surface of the cylindrical body. A step of cooling and solidifying the molten metal with a composition that can be converted into a metal by dropping or ejecting the molten metal toward the cooling liquid flow,
A needle-like shape that rapidly cools and solidifies the molten metal into a needle shape by dropping or ejecting the molten metal toward the groove provided on the inner wall surface of the cylindrical body. A method for producing metal powder.
アモルファス金属を主材料とする針状の金属粉末であって、
請求項1ないし10のいずれかに記載の針状金属粉末の製造装置を用いて製造されたものであることを特徴とする針状金属粉末。
An acicular metal powder mainly composed of amorphous metal,
An acicular metal powder produced using the acicular metal powder production apparatus according to any one of claims 1 to 10.
当該針状金属粉末は、平均外径が2〜200μmであり、かつ平均長さ10μm〜10mmである請求項12に記載の針状金属粉末。   The acicular metal powder according to claim 12, wherein the acicular metal powder has an average outer diameter of 2 to 200 µm and an average length of 10 µm to 10 mm. 当該針状金属粉末は、アスペクト比が5〜100である請求項12または13に記載の針状金属粉末。   The acicular metal powder according to claim 12 or 13, wherein the acicular metal powder has an aspect ratio of 5 to 100.
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