JPH0321602B2 - - Google Patents
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- JPH0321602B2 JPH0321602B2 JP62062484A JP6248487A JPH0321602B2 JP H0321602 B2 JPH0321602 B2 JP H0321602B2 JP 62062484 A JP62062484 A JP 62062484A JP 6248487 A JP6248487 A JP 6248487A JP H0321602 B2 JPH0321602 B2 JP H0321602B2
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Landscapes
- 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］
本発明は遠心噴霧法の主要部、回転デイスクの
材質、構造を改良することにより、金属溶湯の噴
霧現象を安定化し、粉化効果を向上する発明に関
するものである。
材質、構造を改良することにより、金属溶湯の噴
霧現象を安定化し、粉化効果を向上する発明に関
するものである。
［発明の背景］
通常、高純度の合金粉末の製造には溶湯噴霧法
が採用され、その内不活性ガス噴霧法と遠心噴霧
法が工業化されている。前者はAr、N2などの高
圧ガスを金属溶湯流に吹きつけ、噴霧、凝固させ
るものであるが、凝固速度が比較的遅い。これに
対し、後者は金属溶湯に何等かの手段で遠心力を
付与し、噴霧、凝固させるもので、この噴霧機構
と周辺の冷却媒を独立に制御できる。従つて冷却
媒の熱伝導率などの物性定数を選定することによ
り、合金粉末の凝固速度を増大し、粉末組織を微
細化したり、非晶質状態を現出させるには都合が
よい。
が採用され、その内不活性ガス噴霧法と遠心噴霧
法が工業化されている。前者はAr、N2などの高
圧ガスを金属溶湯流に吹きつけ、噴霧、凝固させ
るものであるが、凝固速度が比較的遅い。これに
対し、後者は金属溶湯に何等かの手段で遠心力を
付与し、噴霧、凝固させるもので、この噴霧機構
と周辺の冷却媒を独立に制御できる。従つて冷却
媒の熱伝導率などの物性定数を選定することによ
り、合金粉末の凝固速度を増大し、粉末組織を微
細化したり、非晶質状態を現出させるには都合が
よい。
この遠心噴霧法の内、金属溶湯を高速回転して
いるデイスク上に流下し、その遠心力で溶湯を飛
散、凝固させる方法は、大きな遠心力を付与で
き、かつ注湯温度を適宜設定できるため有利であ
るが、反面デイスクの回転速度を10000rpm以上
に増速し、かつその回転を安定化させるための特
殊な構造設計が必要となる。
いるデイスク上に流下し、その遠心力で溶湯を飛
散、凝固させる方法は、大きな遠心力を付与で
き、かつ注湯温度を適宜設定できるため有利であ
るが、反面デイスクの回転速度を10000rpm以上
に増速し、かつその回転を安定化させるための特
殊な構造設計が必要となる。
一方この遠心噴霧法の粉化効率は溶湯に対して
如何に遠心力を効率よく付与するかによつて律速
されるが、本発明者らの遠心噴霧法に関する研究
結果では、生成粉末の最頻出粒径（dm）とデイ
スク回転数（Ｒ）との関係は、dmをμｍ、Ｒを
rpmで表わすと、次式で近似される。
如何に遠心力を効率よく付与するかによつて律速
されるが、本発明者らの遠心噴霧法に関する研究
結果では、生成粉末の最頻出粒径（dm）とデイ
スク回転数（Ｒ）との関係は、dmをμｍ、Ｒを
rpmで表わすと、次式で近似される。
dm＝４×105×R-0.84
このように生成粉末の粒径はデイスクの回転速
度への依存度が大きい。
度への依存度が大きい。
なおこのことは、専問紙「鉄と鋼」70
（1985P719に搭載された加藤哲男、草加勝司、洞
田亮、市川二郎らの論文「Ni基超合金粉末の組
織微細化に及ぼす噴霧条件の影響」に詳しく説明
されている。
（1985P719に搭載された加藤哲男、草加勝司、洞
田亮、市川二郎らの論文「Ni基超合金粉末の組
織微細化に及ぼす噴霧条件の影響」に詳しく説明
されている。
［従来技術の問題点］
この場合、理想的には溶湯が回転デイスクの端
を離れる瞬間のいわゆる粉化点が重要で、その速
度（≠デイスクの周速度）が粉末粒径を決定する
が、通常は溶湯がデイスク面上ですべり必ずしも
デイスク周速度までは増速されない。極端な場合
は、溶湯がデイスク面上を中心から周辺部に向つ
てすべり、ほとんど回転せず、従つて遠心力が付
与されないまま離散するため、50ｍ／sec以上の
デイスク周速度で噴霧してもフレーク状の金属片
しか得られないという問題があつた。
を離れる瞬間のいわゆる粉化点が重要で、その速
度（≠デイスクの周速度）が粉末粒径を決定する
が、通常は溶湯がデイスク面上ですべり必ずしも
デイスク周速度までは増速されない。極端な場合
は、溶湯がデイスク面上を中心から周辺部に向つ
てすべり、ほとんど回転せず、従つて遠心力が付
与されないまま離散するため、50ｍ／sec以上の
デイスク周速度で噴霧してもフレーク状の金属片
しか得られないという問題があつた。
この問題に対して本発明者らは金属溶湯とデイ
スク材質との関係を広範囲に調査し、溶湯との濡
れ性を増大させることが重要でその増大にはBN
やSi3N4などのセラミツクスで、熱伝導率の低い
物質をデイスクの構成材料とするがよいことをす
でに見い出している。（特開昭60−116704号公報
参照）。
スク材質との関係を広範囲に調査し、溶湯との濡
れ性を増大させることが重要でその増大にはBN
やSi3N4などのセラミツクスで、熱伝導率の低い
物質をデイスクの構成材料とするがよいことをす
でに見い出している。（特開昭60−116704号公報
参照）。
しかしその場合でも熱伝導率の悪い物質は高速
度で長時間噴霧（例えば１分以上噴霧）すると熱
応力で物質が脆化し、デイスク周辺部で加速度が
数万Ｇにもなるので金属溶湯との摩擦に耐えられ
ず、破壊に至るという問題点があつた。
度で長時間噴霧（例えば１分以上噴霧）すると熱
応力で物質が脆化し、デイスク周辺部で加速度が
数万Ｇにもなるので金属溶湯との摩擦に耐えられ
ず、破壊に至るという問題点があつた。
［問題点を解決するための手段］
本発明は上記問題点を解決せんとするもので、
水平面内で高速回転させるデイスクの上面中心に
金属溶湯を流下しその遠心力で該金属溶湯を粉化
する遠心噴霧法において、デイスクの上面を凹面
状に形成すると共に、その中心に金属溶湯とその
組成が90％以上同一である芯材をその上面がデイ
スク上面の全面積の10分の１以下の割合となるよ
うに露呈させ面一に埋設したことを特徴とする遠
心噴霧用の回転デイスクである。
水平面内で高速回転させるデイスクの上面中心に
金属溶湯を流下しその遠心力で該金属溶湯を粉化
する遠心噴霧法において、デイスクの上面を凹面
状に形成すると共に、その中心に金属溶湯とその
組成が90％以上同一である芯材をその上面がデイ
スク上面の全面積の10分の１以下の割合となるよ
うに露呈させ面一に埋設したことを特徴とする遠
心噴霧用の回転デイスクである。
また本発明は、デイスク上面を構成する芯材以
外の材料は熱伝導率が0.3cal／cmsec℃以上の物
質とし、該デイスクの下面に冷却媒体を接触させ
るようにしたことをその実施態様とするものであ
る。
外の材料は熱伝導率が0.3cal／cmsec℃以上の物
質とし、該デイスクの下面に冷却媒体を接触させ
るようにしたことをその実施態様とするものであ
る。
［作用］
連続的な凹面状に形成されたデイスク上面は、
その中心に落下した金属溶湯が遠心力によりデイ
スクの周辺部に移動する際、この傾斜部でデイス
ク面との間に強制的に摩擦を生じさせる。これに
よりデイスクの回転が溶湯に速やかに伝達され、
溶湯とデイスク上面とのすべりが防止される。ま
た、金属溶湯とその組成が90％以上同一なる芯材
は流下する金属溶湯との濡れ性、融着性を良好に
し摩擦力をさらに増大させるのですべりが一層防
止されデイスクの回転の伝達をさらに向上させ
る。
その中心に落下した金属溶湯が遠心力によりデイ
スクの周辺部に移動する際、この傾斜部でデイス
ク面との間に強制的に摩擦を生じさせる。これに
よりデイスクの回転が溶湯に速やかに伝達され、
溶湯とデイスク上面とのすべりが防止される。ま
た、金属溶湯とその組成が90％以上同一なる芯材
は流下する金属溶湯との濡れ性、融着性を良好に
し摩擦力をさらに増大させるのですべりが一層防
止されデイスクの回転の伝達をさらに向上させ
る。
さらに、この芯材はデイスク上面にその全面積
の10分の１以下の割合で露呈するようにしたの
で、該デイスク上に凝固して出来るスカルが適度
に成長したところで破断、離散する。このためス
カルがデイスク上で巨大化することなく次々と新
しいスカルを成長させる。この結果粉化条件のス
カルの巨大化による悪化がなく略々均一に遠心力
が掛かるようにでき製造された粉末の粒径等品質
を安定させる。
の10分の１以下の割合で露呈するようにしたの
で、該デイスク上に凝固して出来るスカルが適度
に成長したところで破断、離散する。このためス
カルがデイスク上で巨大化することなく次々と新
しいスカルを成長させる。この結果粉化条件のス
カルの巨大化による悪化がなく略々均一に遠心力
が掛かるようにでき製造された粉末の粒径等品質
を安定させる。
［実施例］
次に図面と共に本発明の一実施例を説明する。
図において、１は鉛直に軸支され高速回転する
回転軸、２は該スピンドル１の上端に水平に固着
されたデイスクである。デイスク２はCu−Beな
どの高強度Cu合金、その他の材料で常温付近の
熱伝導率が0.3cal／cmsec℃以上の物質で製作さ
れる。そしてデイスク２の上面を凹球面状等の連
続的な凹面状に形成すると共に、その中心に流下
される金属溶湯５と同一または90％以上同一組成
からなる芯材３を埋設する。そして該芯材３のデ
イスク２上面への露呈面積はデイスク２上面の全
面積の10分の１以下の割合となるようにする。な
お、スピンドル１およびデイスク２は中空状に形
成され該スピンドル１中に設けられたノズル４か
ら冷却水を数Kg／cm2の圧力でデイスク２内面にジ
エツト噴射し該デイスク２を強制冷却する。デイ
スク２の幾何学的な形状は、前記のごとく適度な
角度で内側に向け傾斜面をもつ連続的な凹面状で
あればよい。高速回転下では軸対称の凹面を構成
する必要がありそうすることで金属溶湯との板面
摩擦による損傷のおそれも少なくできる。この凹
面の傾斜角度は溶湯や噴霧状況にもよるが、あま
り急峻では後述のスカル離散時の衝撃荷重が大き
くスピンドルの回転系に悪影響を及ぼす。このた
め例えば曲率半径20cmの球面で直径９cmのものが
よい効果を得た。この幾何学的な形状の改良だけ
でも濡れ性の悪いデイスクでもある程度金属溶湯
の噴霧は可能になつたが、さらに粉化効率を増大
させるため前記のように芯材３をその中心に埋設
する。この芯材３はデイスク上面に金属溶湯の凝
固スカル６を間欠的に形成させる。この凝固スカ
ル６の役目はデイスク上面からの熱伝導を妨げ、
スカル６自体を適度な加熱状態にし、溶湯との濡
れ性を良好にすると同時にスカル面の凹凸により
溶湯のスカル面の摩擦力を増大させる。即ち、デ
イスク中心部に金属溶湯と同一または類似物質の
芯材３を予め埋設し、流下する溶湯を融着させる
ことで適度な注湯温度にてスカル６が発生し、こ
のスカル６はある程度成長（厚肉化）すると回転
運動に追従できずに融着部で破断、離散し、また
新らしい凝固スカルが発生、成長する。その状況
を第１図〜第４図に順に示した。
回転軸、２は該スピンドル１の上端に水平に固着
されたデイスクである。デイスク２はCu−Beな
どの高強度Cu合金、その他の材料で常温付近の
熱伝導率が0.3cal／cmsec℃以上の物質で製作さ
れる。そしてデイスク２の上面を凹球面状等の連
続的な凹面状に形成すると共に、その中心に流下
される金属溶湯５と同一または90％以上同一組成
からなる芯材３を埋設する。そして該芯材３のデ
イスク２上面への露呈面積はデイスク２上面の全
面積の10分の１以下の割合となるようにする。な
お、スピンドル１およびデイスク２は中空状に形
成され該スピンドル１中に設けられたノズル４か
ら冷却水を数Kg／cm2の圧力でデイスク２内面にジ
エツト噴射し該デイスク２を強制冷却する。デイ
スク２の幾何学的な形状は、前記のごとく適度な
角度で内側に向け傾斜面をもつ連続的な凹面状で
あればよい。高速回転下では軸対称の凹面を構成
する必要がありそうすることで金属溶湯との板面
摩擦による損傷のおそれも少なくできる。この凹
面の傾斜角度は溶湯や噴霧状況にもよるが、あま
り急峻では後述のスカル離散時の衝撃荷重が大き
くスピンドルの回転系に悪影響を及ぼす。このた
め例えば曲率半径20cmの球面で直径９cmのものが
よい効果を得た。この幾何学的な形状の改良だけ
でも濡れ性の悪いデイスクでもある程度金属溶湯
の噴霧は可能になつたが、さらに粉化効率を増大
させるため前記のように芯材３をその中心に埋設
する。この芯材３はデイスク上面に金属溶湯の凝
固スカル６を間欠的に形成させる。この凝固スカ
ル６の役目はデイスク上面からの熱伝導を妨げ、
スカル６自体を適度な加熱状態にし、溶湯との濡
れ性を良好にすると同時にスカル面の凹凸により
溶湯のスカル面の摩擦力を増大させる。即ち、デ
イスク中心部に金属溶湯と同一または類似物質の
芯材３を予め埋設し、流下する溶湯を融着させる
ことで適度な注湯温度にてスカル６が発生し、こ
のスカル６はある程度成長（厚肉化）すると回転
運動に追従できずに融着部で破断、離散し、また
新らしい凝固スカルが発生、成長する。その状況
を第１図〜第４図に順に示した。
発明者らが行なつた一連の実験結果からは、正
常な噴霧条件、特に間歇的な凝固スカル発生の条
件として芯材３はデイスク２上面の全面積に対し
10分の１以下の面積率であり、それ以上では凝固
スカルの根元の融着部が強固になりスカルの破断
離散が遅れ、振動発生や偏心荷重のかかる確立が
増大するためスピンドルの回転系を損傷しやすい
ことがわかつた。逆に面積率が小さすぎると、ス
カル発生が困難となるが、その限界は金属溶湯の
材質や注湯温度、デイスク回転数などに依存する
もの思われる。また、芯材以外のデイスク面は、
内質部も含めCu−Beなどの高強度Cu合金か、そ
の他常温付近の熱伝導率が0.3cal／cmsec℃以上
である物質で構成されるのが好ましい。これより
熱伝導率が大幅に小さいと水冷効果が弱まり、溶
湯との焼付きを生じて、前記凝固スカルの発生機
構に支障をきたす。またスピンドル回転系の軸部
を循環させている構造上、冷却水圧を過度に上昇
することは固定と回転の両軸間の摩擦を増大し、
デイスクの高速回転を妨げるため好ましくない。
常な噴霧条件、特に間歇的な凝固スカル発生の条
件として芯材３はデイスク２上面の全面積に対し
10分の１以下の面積率であり、それ以上では凝固
スカルの根元の融着部が強固になりスカルの破断
離散が遅れ、振動発生や偏心荷重のかかる確立が
増大するためスピンドルの回転系を損傷しやすい
ことがわかつた。逆に面積率が小さすぎると、ス
カル発生が困難となるが、その限界は金属溶湯の
材質や注湯温度、デイスク回転数などに依存する
もの思われる。また、芯材以外のデイスク面は、
内質部も含めCu−Beなどの高強度Cu合金か、そ
の他常温付近の熱伝導率が0.3cal／cmsec℃以上
である物質で構成されるのが好ましい。これより
熱伝導率が大幅に小さいと水冷効果が弱まり、溶
湯との焼付きを生じて、前記凝固スカルの発生機
構に支障をきたす。またスピンドル回転系の軸部
を循環させている構造上、冷却水圧を過度に上昇
することは固定と回転の両軸間の摩擦を増大し、
デイスクの高速回転を妨げるため好ましくない。
芯材３は金属溶湯と同一材質であることが理想
であるが、実際には噴霧粉末の不純物許容限によ
つて決定される。実験によれば、注湯初期の溶湯
と芯材との融合、不純化は状況依存度が大きく、
不安定であつた。しかし数10Kgと溶解規模が小さ
い場合でも90％以上が同一組成であれば、粉末汚
染量は0.05％以下に抑えられることが判明してい
る。
であるが、実際には噴霧粉末の不純物許容限によ
つて決定される。実験によれば、注湯初期の溶湯
と芯材との融合、不純化は状況依存度が大きく、
不安定であつた。しかし数10Kgと溶解規模が小さ
い場合でも90％以上が同一組成であれば、粉末汚
染量は0.05％以下に抑えられることが判明してい
る。
［発明の効果］
以上実施例について説明したように本発明の回
転デイスクは、凹面状なる形態であり、その中心
に金属溶湯と共材となる芯材を露呈面積が10分の
１以下となるように面一に埋設してなるので、デ
イスク上にて成長した凝固スカルがデイスク上に
盛り上がる程異常に大きくなることなく離脱し、
次々と新しいスカルを成長させる。このためデイ
スク上面の凹面状形態傾斜部による金属溶湯に対
する摩擦が常に作用しデイスクの回転をより確実
に伝達し粉体の生成条件を均一化させ均等な粒径
の微細粉末をより効率的に製造することを可能に
する有益なものである。
転デイスクは、凹面状なる形態であり、その中心
に金属溶湯と共材となる芯材を露呈面積が10分の
１以下となるように面一に埋設してなるので、デ
イスク上にて成長した凝固スカルがデイスク上に
盛り上がる程異常に大きくなることなく離脱し、
次々と新しいスカルを成長させる。このためデイ
スク上面の凹面状形態傾斜部による金属溶湯に対
する摩擦が常に作用しデイスクの回転をより確実
に伝達し粉体の生成条件を均一化させ均等な粒径
の微細粉末をより効率的に製造することを可能に
する有益なものである。
第１図は本発明の一実施例を示した回転デイス
クの縦断面図、第２図〜第４図はその作動状態を
順に示した回転デイスクの縦断面図である。 １……スピンドル、２……デイスク、３……芯
材、４……ノズル、５……金属溶湯。
クの縦断面図、第２図〜第４図はその作動状態を
順に示した回転デイスクの縦断面図である。 １……スピンドル、２……デイスク、３……芯
材、４……ノズル、５……金属溶湯。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 水平面内で高速回転させるデイスクの上面中
心に金属溶湯を流下しその遠心力で該金属溶湯を
粉化する遠心噴霧法において、デイスクの上面を
凹面状に形成すると共に、その中心に金属溶湯と
その組成が90％以上同一である芯材をその上面が
デイスク上面の全面積の10分の１以下の割合とな
るように露呈させ面一に埋設したことを特徴とす
る遠心噴霧用の回転デイスク。 ２ デイスク上面を構成する芯材以外の材料は常
温付近の熱伝導率が0.3kcal／cmsec℃以上の物質
とし、該デイスクの下面に冷却媒体を接触させる
ようにした特許請求の範囲第１項に記載の遠心噴
霧用の回転デイスク。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6248487A JPS63230807A (ja) | 1987-03-19 | 1987-03-19 | 遠心噴霧用の回転デイスク |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6248487A JPS63230807A (ja) | 1987-03-19 | 1987-03-19 | 遠心噴霧用の回転デイスク |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63230807A JPS63230807A (ja) | 1988-09-27 |
| JPH0321602B2 true JPH0321602B2 (ja) | 1991-03-25 |
Family
ID=13201500
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6248487A Granted JPS63230807A (ja) | 1987-03-19 | 1987-03-19 | 遠心噴霧用の回転デイスク |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63230807A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101173499B1 (ko) | 2010-12-28 | 2012-08-14 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 용융 슬래그의 조립화 장치 |
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