JP5437833B2 - アトマイズ用ノズルおよび金属粉末の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、アトマイズ法により金属粉末を作製する際に用いるアトマイズ用ノズルに関し、特に、ガスアトマイズ法に好適なアトマイズ用ノズルに関する。また、該アトマイズ用ノズルを用いた金属粉末の製造方法に関する。

高融点金属を溶融噴霧する場合、熱衝撃に強く、かつ、不純物の混入を抑制することができるノズルを用いることが望ましい。

このようなノズルとして、特許文献１には、図１２に示されるようなノズルが記載されている。このノズル１００は、溶融金属収容器２００に接合され、溶融金属を流出させるための貫通孔１０１を有するノズル本体１０２と、当該貫通孔１０１の孔壁を保護するスリーブ１０３とを備えている。そして、ノズル本体１０２は、貫通孔１０１の溶融金属の流入側となるノズル基部１０２ａと、貫通孔１０１の溶融金属の流出側となるノズル先端部１０２ｂとからなる二段構造となっており、当該ノズル基部１０２ａはマグネシアまたはジルコニアにより構成されるとともに、当該ノズル先端部１０２ｂは黒鉛または窒化ホウ素により構成されており、スリーブ１０３はマグネシアまたはジルコニアにより構成されている。

特開２００６−１１０６１０号公報

しかしながら、特許文献１に記載のノズル１００を用いても、ガスアトマイズを行っている最中に、ノズルからの溶融金属の流れ出しが停止して、金属粉末の作製作業を中止せざるを得なくなる事態が発生することがあった。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、アトマイズ実施時に溶融金属の流れ出しを中断させずに行わせ、金属粉末の作製作業を円滑に行うことを可能とするアトマイズ用ノズルおよび該アトマイズ用ノズルを用いた金属粉末の製造方法を提供することを課題とする。

本発明者は、ノズルからの溶融金属の流れ出しが停止する原因を突き止めるべく、ガスアトマイズを行った後のノズルを多数調べたところ、ノズルからの溶融金属の流れ出しが停止したときには、ノズルが磨耗して長さが短くなっている傾向があることを見出した。

通常ガスアトマイズでは、ノズルからの溶融金属の流れに対して斜め下方にガスを全方向から吹き付けてアトマイズを行うが、この際、吹き付けられたガスの一部はノズルの先端部に当たり、ガスの進行が乱される。このため、斜め下方に吹き付けられたガス同士の衝突は緩和されている。

これに対して、ノズルが磨耗して長さが短くなっていると、吹き付けられたガスがノズルの先端部に当たることなく、ガス同士が直接衝突するため、上方への気流が発生し、この上方への気流により溶融金属が上方に押し上げられてしまい、溶融金属の流れ出しが停止してしまうのではないかと本発明者は考察した。

そこで、ノズルの磨耗を防げば、上方への気流の発生を抑制でき、ノズルからの溶融金属の流れ出しの停止を防止できるのではないかと本発明者は考究し、本発明をするに至った。

即ち、本発明に係るアトマイズ用ノズルの第一の態様は、溶融金属が流れ出る管状体を備え、該管状体の先端部にガスが吹き付けられてアトマイズを行うアトマイズ用ノズルにおいて、前記管状体の外周面に２本以上の溝が該管状体の長手方向に設けられ、かつ、該溝は該管状体の管厚方向に貫通していないことを特徴とするアトマイズ用ノズルであり、前記溝を設けることにより、前記ノズル中を流れる溶融金属から適切に熱を奪い、前記ノズルの先端に適切に固体の金属を形成させて、前記ノズルの先端の磨耗を抑制することができ、前記課題を解決することができる。

前記溝は、効率的に固体金属を前記ノズルの先端に付着させる点で、前記管状体の先端から設けられていることが好ましい。

また、前記溝は、前記ノズルの強度低下を抑えつつ、効率的に固体金属を前記ノズルの先端に付着させる点で、前記管状体の先端側ほど深くなっていることが好ましい。

また、前記溝は、前記ノズルの先端に付着させる金属の量を前記ノズルの先端の円周方向になるべく均一にする点で、前記管状体の外周面の円周方向に均等に設けられていることが好ましい。

前記溝の本数は、８本以下であることが好ましく、４本であることがより好ましい。

また、前記溝の幅の前記管状体の外径に対する比は、０．０１〜０．１５であることが好ましい。

また、前記溝の幅は、例えば０．１ｍｍ以上１．２５ｍｍ以下とすることができる。

また、前記溝の幅を０．７５ｍｍ以上１．２５ｍｍ以下とし、前記溝の断面形状を略三角形としてもよい。

前記アトマイズ用ノズルは、前記管状体の内周面側に該管状体の内周面を保護するスリーブを備えさせることが好ましく、該スリーブには、ジルコニアが用いられていることが好ましい。また、前記管状体には、窒化ホウ素が用いられていることが好ましい。

本発明に係るアトマイズ用ノズルの第二の態様は、溶融金属が流れ出る管状体を備え、該管状体の先端部にガスが吹き付けられてアトマイズを行うアトマイズ用ノズルにおいて、前記管状体の内周面側に該管状体の内周面を保護するスリーブを備え、更に、前記管状体の外周面に２本以上の溝が該管状体の長手方向に設けられ、かつ、該溝は該管状体の管厚方向に貫通していることを特徴とするアトマイズ用ノズルであり、前記溝を設けることにより、前記ノズル中を流れる溶融金属から適切に熱を奪い、前記ノズルの先端に適切に固体の金属を形成させて、前記ノズルの先端の磨耗を抑制することができ、前記課題を解決することができる。

本発明に係る金属粉末の製造方法は、前記いずれかのアトマイズ用ノズルを用いて、溶融金属に対してガスアトマイズを行うことを特徴とする金属粉末の製造方法であり、前記課題を解決することができる。

ここで、前記溶融金属がＣｒを２０ａｔ％以上含むＣｏ−Ｃｒ系合金であっても、前記金属粉末の製造方法を用いることができる。

本発明によれば、前記ノズル中を流れる溶融金属から適切に熱を奪い、前記ノズルの先端に適切に固体の金属を形成させて、前記ノズルの先端の磨耗を抑制することができる。このため、アトマイズ実施時に溶融金属の流れ出しを中断させずに行わせることができ、金属粉末の作製作業を円滑に行うことができる。

本発明の実施形態に係るアトマイズ用ノズル１０が取り付けられたアトマイズ装置５０を示す端面図 前記実施形態におけるアトマイズ用ノズル１０を拡大して示す分解端面図 前記実施形態におけるノズル先端部１４の縦端面図 図３のＩＶ−ＩＶ線断面図 前記実施形態におけるノズル先端部１４の溝１４Ｃの形状の変形例を示す縦端面図 実施例１で用いたノズル１０を拡大して示す分解端面図 実施例１で用いたノズル１０のノズル先端部１４の縦端面図 図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図 図８のＡ部拡大図（溝１４Ｃの拡大断面図） 実施例４における溝１４Ｃの拡大断面図 実施例６における溝１４Ｃの拡大断面図 特許文献１に記載の従来のノズルを備えた噴霧装置を示す概略断面図

以下図面に基づいて、本発明に係るアトマイズ用ノズルの好適な実施形態の例について詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るアトマイズ用ノズル１０が取り付けられたアトマイズ装置５０を示す端面図であり、図２は、アトマイズ用ノズル１０を拡大して示す分解端面図であり、図３は、ノズル先端部１４の縦端面図である。

アトマイズ装置５０は、ルツボ４０の底面部４０Ａの中央部の貫通孔４０Ｂにノズル１０が取り付けられて構成されている。ルツボ４０は溶融した金属を収容する部位であり、その材質は耐熱性のあるセラミックス（例えば、マグネシアやジルコニア）である。

ノズル１０は、ノズル基部１２と、ノズル先端部１４と、スリーブ１６と、を備えてなり、ルツボ４０に収容された溶融金属を下方に流れ出させる役割を有する。ノズル１０から下方に流れ出した溶融金属にはアルゴンガス等の不活性ガスが吹き付けられてアトマイズがなされる。

ノズル基部１２は、その後端側（図１および図２において上方側）の貫通孔１２Ａがルツボ４０の底面部４０Ａの中央部の貫通孔４０Ｂと一致するように、耐熱性のあるセラミックス系接着剤によりルツボ４０の底面部４０Ａに取り付けられており、ノズル基部１２の材質はルツボ４０と同様に耐熱性のあるセラミックス（例えば、マグネシアやジルコニア）である。

ノズル先端部１４は、貫通孔１４Ａを有する管状体の直管部１４Ｂを先端側（図１〜図３において下方側）に備え、直管部１４Ｂよりも径の大きい管状体の大径部１４Ｅを後端側に備える。そして、ノズル先端部１４は、貫通孔１４Ａがノズル基部１２の先端側（図１および図２において下方側）の貫通孔１２Ｃと一致するように、かつ、大径部１４Ｅがノズル基部１２の下端部１２Ｂの外側を覆うように、耐熱性のあるセラミックス系接着剤によりノズル基部１２に取り付けられている。ノズル先端部１４はルツボ４０よりも外側に突出して配置されているので、ルツボ４０内に溶融金属を収容しても、溶融金属の熱が伝導されにくく、温度が上がりにくい。このため、アトマイズを行う際に溶融金属を流れ出させると、ノズル先端部１４には熱衝撃が加わりやすいので、ノズル先端部１４の材質は耐熱性だけでなく耐熱衝撃性にも優れた材質にすることが好ましく、例えば窒化ホウ素を用いることが好ましい。なお、ノズル基部１２には特段の耐熱衝撃性は求められないので、ノズル基部１２の材質はルツボ４０の材質と同様でよい。

直管部１４Ｂの先端部には、斜め下方にアルゴンガス等の不活性ガスが全方向から吹き付けられて、ノズル先端部１４の先端１４Ｄから下方に流れ出した溶融金属はアトマイズされる。

また、図３（ノズル先端部１４の縦端面図）および図４（図３のＩＶ−ＩＶ線断面図）に示すように、溝１４Ｃが、ノズル先端部１４の直管部１４Ｂの外周面において直管部１４Ｂの先端からその長手方向に、円周方向４箇所に９０°間隔で設けられている。溝１４Ｃは、アトマイズ時に吹き付けられるガスを溶融金属に距離的に近づけて、溶融金属から熱を適切に奪うために設けられた溝である。溶融金属は熱を奪われると固体となってノズル先端部１４の先端１４Ｄに付着し、ノズル先端部１４の先端１４Ｄが磨耗することを抑制する。溶融金属から熱を奪って効率的に固体金属を先端１４Ｄに付着させるために、溝１４Ｃは、ノズル先端部１４の先端１４Ｄから設けることが好ましい。

溝１４Ｃは、スリーブ１６を含むノズル１０を管厚方向に貫通することなく設けられており、溝１４Ｃの深さはノズル先端部１４の直管部１４Ｂの管厚より小さくしてもよいし、ノズル先端部１４の直管部１４Ｂの管厚と同じ（直管部１４Ｂの管壁を管厚方向に貫通）にしてもよい。ノズル先端部１４の直管部１４Ｂの内側にはスリーブ１６が配置されているので、直管部１４Ｂの管壁を貫通するように溝１４Ｃを直管部１４Ｂに設けても、溝１４Ｃはスリーブ１６を含むノズル１０を管厚方向に貫通することはなく、ノズル１０内を流れる溶融金属にはアトマイズ用のガスが直接吹きかかることはない。仮に、溝１４Ｃが、スリーブ１６を含めてノズル１０を管厚方向に貫通して設けられたとすると、ノズル１０内を流れる溶融金属にアトマイズ用のガスが直接吹きかかり、ノズル１０内を流れる溶融金属が急速に冷却されるので、アトマイズ時に不具合が生じるおそれがある。

また、図５に示すように、溝１４Ｃは、ノズル１０（直管部１４Ｂ）の先端側ほど深くなっていることが好ましい。このようにすることにより、ノズル１０の強度低下を抑えつつ溶融金属から効率的に熱を奪って、固体金属をノズル１０の先端１４Ｄに効率的に付着させることができる。この場合のノズル１０の先端１４Ｄにおける溝１４Ｃの深さは、ノズル先端部１４の直管部１４Ｂの内径が３ｍｍ、管厚が２ｍｍ、長さが１１ｍｍの場合、例えば０．５ｍｍである。

スリーブ１６は、細長い円筒状の部材であり、ノズル基部１２の先端側の貫通孔１２Ｃおよびノズル先端部１４の先端側の貫通孔１４Ａの内面に、耐熱性のあるセラミックス系接着剤により取り付けられており、貫通孔１２Ｃおよび貫通孔１４Ａの孔壁（ノズル基部１２およびノズル先端部１４の内周面）を保護する役割を有する。スリーブ１６の形状は、例えば内径が２ｍｍ、管厚が０．５ｍｍである。スリーブ１６の内側は溶融金属が流れ落ち、その際にスリーブ１６の内面は溶融金属との間で摩擦が生じるので、スリーブ１６の材質は耐熱性だけでなく耐摩耗性にも優れた材質であることが好ましく、例えばジルコニアを用いることが好ましい。

なお、スリーブ１６は、溶融金属の組成やノズル先端部１４の材質によっては必ずしも備えさせなくてもよい。

また、本実施形態に係るノズル１０の大きさは特に限定されず、例えば、ノズル先端部１４の直管部１４Ｂの外径が７〜１２ｍｍ、直管部１４Ｂの管厚とスリーブ１６の管厚の合計が２〜３ｍｍであれば、ノズル１０を用いてガスアトマイズを良好に行うことができる。

また、溝１４Ｃの幅の直管部１４Ｂの外径に対する比が０．０１〜０．１５であれば、より良好にガスアトマイズを行うことができる。

また、ノズル１０を用いてガスアトマイズを行い得る金属は特に限定されず、例えばＴｉ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｂ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ等に対して適用可能であり、また、Ｃｏ−Ｃｒ系合金、Ｐｔ系合金等の高融点金属やこれらの金属の合金系に対しても適用可能である。

次に、本実施形態の特徴部分であるノズル先端部１４の溝１４Ｃについて、さらに説明する。

溝１４Ｃの断面形状（幅および深さ）、数、配置位置は、溶融金属の粘性、濡れ性、融点およびスリーブ１６の内径・管厚、ノズル先端部１４の直管部１４Ｂの内径・管厚等を踏まえて、溶融金属から適切に熱を奪うように適宜設定する。本実施形態では、溝１４Ｃの本数を４本としたが、溝１４Ｃの本数は２〜８本であればよく、４本が最もよい。

ノズル１０から流れ出す溶融金属の量に対して溝の数が少なすぎる場合や溝の形状が小さすぎる場合には、溶融金属から奪う熱の量が少なくなって、ノズル先端部１４の先端１４Ｄで溶融金属が固体となる量が少なくなり、ノズル先端部１４の先端１４Ｄが磨耗することを抑制する効果が小さくなり、ノズル先端部１４の先端１４Ｄの磨耗が進行してしまう。逆に、ノズル１０から流れ出す溶融金属の量に対して溝の数が多すぎる場合や溝の形状が大きすぎる場合には、溶融金属から奪う熱の量が多くなって溶融金属が固体となる量が多くなりすぎ、ノズル先端部１４の先端１４Ｄに固体となった金属がつらら状に過大に成長してしまい、ガスアトマイズを適切に行いにくくなるおそれがある。なお、以下では、ノズル先端部１４の先端１４Ｄに固体となって付着した金属のことを「つらら」と記すことがある。

具体的には、例えば、Ｃｏ−Ｃｒ系合金のような高融点金属を溶融噴霧する場合で、スリーブ１６の内径が２ｍｍ、管厚が０．５ｍｍで、ノズル先端部１４の直管部１４Ｂの内径が３ｍｍ、管厚が２ｍｍ、長さが１１ｍｍの場合には、溝１４Ｃの断面形状を幅０．１〜１．２５ｍｍ、深さ０．３〜２．０ｍｍとして、溝１４Ｃを先端１４Ｄから所定の距離（例えば５〜１１ｍｍ）までの範囲に２〜８本設ければ、過大に金属のつららを先端１４Ｄに生じさせずに、ノズル先端部１４の先端１４Ｄの磨耗を抑制する効果を得ることができる。なお、前記幅は直管部１４Ｂの外周面における幅であり、幅と深さが前記範囲に入っていれば、溝１４Ｃの断面の形状そのものは特に限定されず、例えば略長方形でも、略三角形でもよい。溝を設ける際の加工性は略三角形の方が良好である。また、ノズル先端部１４の先端１４Ｄに付着させる金属の量を先端１４Ｄの円周方向になるべく均一にするために、溝１４Ｃは先端１４Ｄの円周方向に均等に配置（例えば溝１４Ｃが２本の場合には先端１４Ｄの円周方向に１８０°間隔で配置し、３本の場合には円周方向に１２０°間隔で配置し、４本の場合には円周方向に９０°間隔で配置する。）することが好ましい。

以上説明したように、本実施形態に係るアトマイズ用ノズル１０は、直管部（管状体）１４Ｂの外周面に貫通しない溝１４Ｃが複数設けられており、この複数の溝１４Ｃを介してアトマイズ用のガスへと溶融金属から熱が適切に奪われるので、本実施形態に係るアトマイズ用ノズル１０を用いてガスアトマイズを行うと、ノズル１０の先端に固体の金属が適量付着して、ノズル１０の先端がアトマイズ時に磨耗することが抑制される。このため、アトマイズ用のガスの一部は常にノズル１０の先端部に当たってガスの進行が乱され、斜め下方に吹き付けられたガス同士の衝突は緩和されて、上方への気流の発生が抑制されるので、気流により溶融金属が上方に押し上げられることが抑制され、溶融金属の流れ出しが良好に進行する。

したがって、本実施形態に係るアトマイズ用ノズル１０を用いてガスアトマイズを行うことにより、溶融金属はルツボ４０からアトマイズ用ノズル１０を通って下方へとスムーズに流れ出し、溶融金属の流れ出しは中断せず、金属粉末の作製作業を円滑に行うことが可能となる。

例えば、Ｃｒを多く（例えば２０ａｔ％以上）含むＣｏ−Ｃｒ系合金やＣｒ単体の溶融金属に対して従来のノズルを用いてガスアトマイズを行うとノズル先端が多く磨耗するが、本実施形態に係るアトマイズ用ノズル１０を用いれば、このような溶融金属に対してガスアトマイズを行っても、ノズル先端の磨耗が抑制され、良好にガスアトマイズを行うことができる。

なお、本実施形態のノズル先端部１４の直管部１４Ｂに溝１４Ｃを設ける替わりに、直管部１４Ｂの管厚を全体的に薄くして、溶融金属から熱を奪うことも考えられるが、この方法では、直管部１４Ｂの強度が不足してしまい、ノズル１０自体が折れてしまうおそれがある。

（実施例１）
図１に示すアトマイズ装置５０および図２に示すノズル１０を用いて、６３Ｃｏ−２４Ｃｒ−１３Ｐｔ合金の溶融金属に対してガスアトマイズを行ってアトマイズ合金粉の作製を行った。用いたアトマイズ装置５０のルツボ４０の内径は８９ｍｍで、内包高さは１９６ｍｍである。また、ルツボ４０の材質はマグネシアである。

用いたノズルの各部の具体的な寸法については、図６〜図９に示す。図６は、用いたノズル１０を拡大して示す分解端面図であり、図７はノズル先端部１４の縦端面図であり、図８は図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図であり、図９は図８のＡ部拡大図（溝１４Ｃの拡大断面図）である。図６〜図９に示すように、ノズル先端部１４の直管部１４Ｂについては内径を３ｍｍ、管厚を２ｍｍ、長さを１１ｍｍとし、溝１４Ｃの断面形状については幅を０．３５ｍｍ、深さを０．５ｍｍとして略長方形とし、溝１４Ｃを設けた範囲は直管部１４Ｂの先端１４Ｄから８ｍｍまでの範囲とし、溝１４Ｃの本数については４本とした。溝１４Ｃの幅の直管部１４Ｂの外径に対する比は、０．０５である。スリーブ１６については内径を２ｍｍ、管厚を０．５ｍｍとした。なお、図６〜図９に示す構成において、図１〜図４に示す構成と同一または対応する部位については同一の符号を付している。

前記アトマイズ装置５０のルツボ４０内に、６３Ｃｏ−２４Ｃｒ−１３Ｐｔ合金１６．５ｋｇを投入し、高周波により１７００℃まで加熱して溶融させて溶融金属とし、その溶融金属の全量をノズル先端部１４から流れ出させ、直管部１４Ｂの先端部に斜め下方にアルゴンガスを全方向から吹き付けてアトマイズを行い、アトマイズ合金粉の作製を行った。ルツボ４０内はアルゴンガス雰囲気とし、その圧力は０．０２ＭＰａとした。

前記アトマイズ合金粉の作製を同様の条件で合計１０回行った。ガスアトマイズを行った噴霧時間は３〜４分であり、また、いずれの回においても６３Ｃｏ−２４Ｃｒ−１３Ｐｔ合金の溶融金属の全量である１６．５ｋｇに対して適切にガスアトマイズを行うことができた。

ガスアトマイズ終了後、直管部１４Ｂの長さを測定して平均磨耗長さを求めたところ、０〜１．５ｍｍの範囲に分布した結果となり、平均磨耗長さの全１０回の平均値は０．８ｍｍであり、ほとんど磨耗が生じておらず、直管部１４Ｂの先端１４Ｄの磨耗が良好に防止されていた。なお、平均磨耗長さは、ガスアトマイズ終了後の直管部１４Ｂの最長部位の長さと最短部位の長さの平均値を、ガスアトマイズ実施前の直管部１４Ｂの長さから減じた値である。また、ガスアトマイズの実施中、直管部１４Ｂの先端１４Ｄの観察を目視により行ったところ、小さな金属のつららの形成が観察されたが、過大なものではなかった。

（比較例１）
溝１４Ｃの本数を０本とし、溝１４Ｃをなくした以外は実施例１と同様にしてガスアトマイズを行い、アトマイズ合金粉の作製を行った。即ち、本比較例１で用いるノズルは外周面に溝のない従来のノズルである。

本比較例１ではアトマイズ合金粉の作製を同様の条件で合計２１回行ったが、そのうち２回はアトマイズ実施中に溶融金属のノズルからの流れ出しが停止してしまい、適切にガスアトマイズを行うことができなかった。６３Ｃｏ−２４Ｃｒ−１３Ｐｔの溶融金属の全量である１６．５ｋｇに対して適切にガスアトマイズを行うことができたとき（１９回）は、噴霧時間は約３〜５分であった。

ガスアトマイズ終了後、直管部１４Ｂの長さを測定して平均磨耗長さを求めたところ、アトマイズ実施中に溶融金属のノズルからの流れ出しが停止した２回の平均磨耗長さは２ｍｍ、４ｍｍであり、その２回の平均磨耗長さの平均値は３ｍｍであった。１９回は適切にガスアトマイズを行うことができたが、その１９回の平均磨耗長さは１．５〜３ｍｍの範囲に分布した結果となり、その１９回の平均磨耗長さの平均値は２．０ｍｍであり、適切にガスアトマイズを行うことができたときでも、直管部１４Ｂの先端１４Ｄの磨耗が進んでいた。全２１回の平均磨耗長さの平均値は２．１ｍｍであった。

なお、ガスアトマイズの実施中、直管部１４Ｂの先端１４Ｄの観察を目視により行ったところ、小さな金属のつららの形成が観察される場合があったが、過大なものではなかった。

（比較例２）
溝１４Ｃの本数を１本とした以外は実施例１と同様にしてガスアトマイズを行い、アトマイズ合金粉の作製を１回行った。

６３Ｃｏ−２４Ｃｒ−１３Ｐｔの溶融金属の全量である１６．５ｋｇに対して適切にガスアトマイズを行うことができ、噴霧時間は約４分であった。

しかしながら、ガスアトマイズ終了後、直管部１４Ｂの長さを測定して平均磨耗長さを求めたところ、２．０ｍｍであり、直管部１４Ｂの先端１４Ｄの磨耗が実施例１の場合よりも進んでいた。

なお、ガスアトマイズの実施中、直管部１４Ｂの先端１４Ｄの観察を目視により行ったところ、小さな金属のつららの形成が観察されたが、アトマイズに支障を来たすほど過大なものではなかった。

（実施例２）
溝１４Ｃの本数を２本とした以外は実施例１と同様にしてガスアトマイズを行い、アトマイズ合金粉の作製を１回行った。２本の溝１４Ｃは向かい合うように（直管部１４Ｂの円周方向に１８０°間隔で）配置した。

６３Ｃｏ−２４Ｃｒ−１３Ｐｔの溶融金属の全量である１６．５ｋｇに対して適切にガスアトマイズを行うことができ、噴霧時間は約４分であった。

ガスアトマイズ終了後、直管部１４Ｂの長さを測定して平均磨耗長さを求めたところ、１．０ｍｍであり、直管部１４Ｂの先端１４Ｄの磨耗は比較例１、２よりも抑えられていた。

なお、ガスアトマイズの実施中、直管部１４Ｂの先端１４Ｄの観察を目視により行ったところ、小さな金属のつららの形成が観察されたが、アトマイズに支障を来たすほど過大なものではなかった。

（実施例３）
溝１４Ｃの本数を３本とした以外は実施例１と同様にしてガスアトマイズを行い、アトマイズ合金粉の作製を１回行った。３本の溝１４Ｃは直管部１４Ｂの円周方向に１２０°間隔で配置した。

６３Ｃｏ−２４Ｃｒ−１３Ｐｔの溶融金属の全量である１６．５ｋｇに対して適切にガスアトマイズを行うことができ、噴霧時間は約４分であった。

ガスアトマイズ終了後、直管部１４Ｂの長さを測定して平均磨耗長さを求めたところ、１．０ｍｍであり、直管部１４Ｂの先端１４Ｄの磨耗は比較例１、２よりも抑えられていた。

なお、ガスアトマイズの実施中、直管部１４Ｂの先端１４Ｄの観察を目視により行ったところ、小さな金属のつららの形成が観察されたが、アトマイズに支障を来たすほど過大なものではなかった。

（実施例４）
溝１４Ｃの断面形状を図１０に示すように、幅０．１ｍｍ、深さ２．０ｍｍとした以外は実施例１と同様にしてガスアトマイズを行い、アトマイズ合金粉の作製を５回行った。溝１４Ｃの幅の直管部１４Ｂの外径に対する比は、０．０１４である。なお、図１０に示す構成において、実施例１についての図９に示す構成と対応する部位については同一の符号を付している。

アトマイズ合金粉の５回の作製のうち、いずれの回においても、６３Ｃｏ−２４Ｃｒ−１３Ｐｔの溶融金属の全量である１６．５ｋｇに対して適切にガスアトマイズを行うことができ、噴霧時間は３〜４分であった。

ガスアトマイズ終了後、直管部１４Ｂの長さを測定して平均磨耗長さを求めたところ、０〜１ｍｍの範囲に分布した結果となり、平均磨耗長さの全５回の平均値は０．４ｍｍであり、直管部１４Ｂの先端１４Ｄの磨耗は比較例１、２よりも抑えられていた。

なお、ガスアトマイズの実施中、直管部１４Ｂの先端１４Ｄの観察を目視により行ったところ、小さな金属のつららの形成が観察されたが、アトマイズに支障を来たすほど過大なものではなかった。

（実施例５）
溝１４Ｃの本数を８本とした以外は実施例４と同様にしてガスアトマイズを行い、アトマイズ合金粉の作製を２回行った。

アトマイズ合金粉の２回の作製のうち、いずれの回においても、６３Ｃｏ−２４Ｃｒ−１３Ｐｔの溶融金属の全量である１６．５ｋｇに対して適切にガスアトマイズを行うことができ、噴霧時間は２回とも４分であった。

ガスアトマイズ終了後、直管部１４Ｂの長さを測定して平均磨耗長さを求めたところ、０ｍｍ、１ｍｍであり、平均磨耗長さの全２回の平均値は０．５ｍｍであり、直管部１４Ｂの先端１４Ｄの磨耗は比較例１、２よりも抑えられていた。

なお、ガスアトマイズの実施中、直管部１４Ｂの先端１４Ｄの観察を目視により行ったところ、やや大きな金属のつらら（実施例１〜７、比較例１、２の中では最大のつらら）の形成が観察されたが、アトマイズに支障を来たすほど過大なものではなかった。

（実施例６）
溝１４Ｃの断面形状を図１１に示すように、幅１．０ｍｍ、深さ０．５ｍｍの略三角形とした以外は実施例１と同様にしてガスアトマイズを行い、アトマイズ合金粉の作製を合計１０回行った。溝１４Ｃの幅の直管部１４Ｂの外径に対する比は、０．１４３である。なお、図１１に示す構成において、実施例１についての図９に示す構成と対応する部位については同一の符号を付している。

アトマイズ合金粉の１０回の作製のうち、いずれの回においても、６３Ｃｏ−２４Ｃｒ−１３Ｐｔの溶融金属の全量である１６．５ｋｇに対して適切にガスアトマイズを行うことができ、噴霧時間は３〜４分であった。

ガスアトマイズ終了後、直管部１４Ｂの長さを測定して平均磨耗長さを求めたところ、０〜１．５ｍｍの範囲に分布した結果となり、平均磨耗長さの全１０回の平均値は０．７ｍｍであり、直管部１４Ｂの先端１４Ｄの磨耗は比較例１、２よりも抑えられていた。

なお、ガスアトマイズの実施中、直管部１４Ｂの先端１４Ｄの観察を目視により行ったところ、小さな金属のつららの形成が観察されたが、アトマイズに支障を来たすほど過大なものではなかった。

（実施例７）
６３Ｃｏ−２４Ｃｒ−１３Ｐｔの溶融金属に代えて、７７Ｃｏ−２３Ｃｒの溶融金属を用いた以外は実施例６と同様にしてガスアトマイズを行い、アトマイズ合金粉の作製を合計５回行った。

アトマイズ合金粉の５回の作製のうち、いずれの回においても、７７Ｃｏ−２３Ｃｒの溶融金属の全量である１６．５ｋｇに対して適切にガスアトマイズを行うことができ、噴霧時間は３〜４分であった。

ガスアトマイズ終了後、直管部１４Ｂの長さを測定して平均磨耗長さを求めたところ、０〜１ｍｍの範囲に分布した結果となり、平均磨耗長さの全５回の平均値は０．６ｍｍであり、直管部１４Ｂの先端１４Ｄの磨耗は比較例１、２よりも抑えられていた。

なお、ガスアトマイズの実施中、直管部１４Ｂの先端１４Ｄの観察を目視により行ったところ、小さな金属のつららの形成が観察されたが、アトマイズに支障を来たすほど過大なものではなかった。

（溝の加工誤差の影響）
溝１４Ｃを設けた実施例１〜７および比較例２において、溝１４Ｃを、直管部１４Ｂの先端１４Ｄから８ｍｍまでの範囲に配置することを目標として加工を行ったが、加工誤差により、溝１４Ｃの範囲は、直管部１４Ｂの先端１４Ｄから８ｍｍ±３ｍｍまでの範囲にばらついてしまった。しかしながら、そのばらつきは、アトマイズ合金粉の作製回数が複数回である実施例１、４、５、６、７の結果から見て、磨耗長さおよびアトマイズの結果には影響を与えていなかった。

また、実施例６、７において、溝１４Ｃの断面形状を幅１．０ｍｍ、深さ０．５ｍｍの略三角形（図１１参照）とすることを目標として加工を行ったが、加工誤差により、幅は１．０ｍｍ±０．２５ｍｍの範囲にばらついてしまった。しかしながら、そのばらつきは、アトマイズ合金粉の作製回数がそれぞれ１０回、５回である実施例６、７の結果から見て、磨耗長さおよびアトマイズの結果には影響を与えていなかった。

（考察）
下記の表１は、実施例１〜７、比較例１、２についての実験結果を一覧にしたものである。

実施例１〜７、比較例１、２のアトマイズの結果および平均磨耗長さの平均値からわかるように、ノズル先端部１４の直管部１４Ｂに溝を設けた方が、直管部１４Ｂの平均磨耗長さの平均値が小さくなり、アトマイズの結果も良好になっている。ただし、溝が１本の比較例２では、平均磨耗長さの平均値が２．０ｍｍとなっており、アトマイズの結果は１回中１回良好であったものの、直管部１４Ｂの先端１４Ｄの磨耗が進んでおり、アトマイズの実施回数を多くしていくと、不良が発生することがあると思われる。したがって、溝の本数は２本以上とするのがよいと考えられる。

また、実施例５からわかるように、溝の本数を８本とすると、つららの大きさが他の実施例、比較例よりも大きくなって「中」となっていた。この「中」のつららの大きさは、アトマイズの実施に支障を来たす大きさではないものの、溝の本数を８本より多くすると、アトマイズの実施に支障を来たすほどのつららの成長が起こる可能性があると思われる。したがって、溝の本数は８本以下とするのが好ましいと考えられる。

溝の形状にもよるが、総じて、溝の本数を４本にすると、磨耗長さが短くなり、かつ、つららの成長も過大にならないようであり、溝の本数は４本が最適と思われる。

１０…アトマイズ用ノズル
１２…ノズル基部
１２Ａ、１２Ｃ…貫通孔
１２Ｂ…下端部
１４…ノズル先端部
１４Ａ…貫通孔
１４Ｂ…直管部（管状体）
１４Ｃ…溝
１４Ｄ…先端
１４Ｅ…大径部
１６…スリーブ
４０…ルツボ
４０Ａ…底面部
４０Ｂ…貫通孔

Claims (15)

1. 溶融金属が流れ出る管状体を備え、該管状体の先端部にガスが吹き付けられてアトマイズを行うアトマイズ用ノズルにおいて、
   前記管状体の外周面に２本以上の溝が該管状体の長手方向に設けられ、かつ、該溝は該管状体の管厚方向に貫通していないことを特徴とするアトマイズ用ノズル。
2. 請求項１において、
   前記溝は、前記管状体の先端から設けられていることを特徴とするアトマイズ用ノズル。
3. 請求項１または２において、
   前記溝は、前記管状体の先端側ほど深くなっていることを特徴とするアトマイズ用ノズル。
4. 請求項１〜３のいずれかにおいて、
   前記溝は、前記管状体の外周面の円周方向に均等に設けられていることを特徴とするアトマイズ用ノズル。
5. 請求項１〜４のいずれかにおいて、
   前記溝の本数が８本以下であることを特徴とするアトマイズ用ノズル。
6. 請求項５において、
   前記溝の本数が４本であることを特徴とするアトマイズ用ノズル。
7. 請求項１〜６のいずれかにおいて、
   前記溝の幅の前記管状体の外径に対する比が、０．０１〜０．１５であることを特徴とするアトマイズ用ノズル。
8. 請求項１〜７のいずれかにおいて、
   前記溝の幅が０．１ｍｍ以上１．２５ｍｍ以下であることを特徴とするアトマイズ用ノズル。
9. 請求項８において、
   前記溝の幅が０．７５ｍｍ以上１．２５ｍｍ以下であり、前記溝の断面形状が略三角形であることを特徴とするアトマイズ用ノズル。
10. 請求項１〜９のいずれかにおいて、
    前記アトマイズ用ノズルは、前記管状体の内周面側に該管状体の内周面を保護するスリーブを備えることを特徴とするアトマイズ用ノズル。
11. 請求項１０において、
    前記スリーブには、ジルコニアが用いられていることを特徴とするアトマイズ用ノズル。
12. 請求項１〜１１のいずれかにおいて、
    前記管状体には、窒化ホウ素が用いられていることを特徴とするアトマイズ用ノズル。
13. 溶融金属が流れ出る管状体を備え、該管状体の先端部にガスが吹き付けられてアトマイズを行うアトマイズ用ノズルにおいて、
    前記管状体の内周面側に該管状体の内周面を保護するスリーブを備え、
    更に、前記管状体の外周面に２本以上の溝が該管状体の長手方向に設けられ、かつ、該溝は該管状体の管厚方向に貫通していることを特徴とするアトマイズ用ノズル。
14. 請求項１〜１３のいずれかに記載のアトマイズ用ノズルを用いて、溶融金属に対してガスアトマイズを行うことを特徴とする金属粉末の製造方法。
15. 請求項１４において、
    前記溶融金属は、Ｃｒを２０ａｔ％以上含むＣｏ−Ｃｒ系合金であることを特徴とする金属粉末の製造方法。

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