JPH0366361B2 - - Google Patents
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- JPH0366361B2 JPH0366361B2 JP13138183A JP13138183A JPH0366361B2 JP H0366361 B2 JPH0366361 B2 JP H0366361B2 JP 13138183 A JP13138183 A JP 13138183A JP 13138183 A JP13138183 A JP 13138183A JP H0366361 B2 JPH0366361 B2 JP H0366361B2
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Landscapes
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
Description
本発明は、流下する合金溶湯に高速液体を吹き
つけて非晶質合金粉末を製造する方法に関する。 従来非晶質合金は、その形状により種々の方法
で製造されている。例えば薄片の非晶質合金を製
造する場合、ガン法、ピストン・アンビル法、ト
ーシヨン・カタパルト法などが使用される。また
薄帯を連続的に製造する場合、遠心法、単ロール
法、双ロール法などが使用される。更に細線を製
造する場合、水流中紡糸法、回転液中紡糸法など
が使用されている。しかしこれらの方法で得られ
る非晶質合金は、形状が特定され、任意形状の部
品等を作製することが大変困難である。 これに対し複雑な形状の部品を製造する方法と
して、粉末をプレスなどを用いて圧粉成形する粉
末冶金法が知られている。また非晶質の合金粉末
を製造する方法として、スプレー法、キヤビテー
シヨン法、回転液中噴出法、アトマイズ法などが
知られている。 しかしこの方法は、冷却速度が十分でなく、細
かい粒子のものしか非晶質化せず、歩留りが悪い
とともに、非晶質化の程度も不均一である。しか
も得られた非晶質合金粉末の形状が球状あるいは
フレーク状であるため、圧粉成形しても粉末相互
のからみ合いが少なく、結合剤を用いなければ半
成素材、部品等を製作することができない。従つ
てこれらの方法で得られた粉末を工業的に粉末冶
金法に利用することは困難である。 本発明者は、この問題を解消すべく研究を重ね
た結果、以下の知見を得た。 溶湯を粉化して得られる粉末の形状は、溶湯流
に対する高速液体の剪断力などによつて決まる粉
化特性と、粉化後の凝固、冷却に至る過程とに大
きく影響される。とくに凝固、冷却に至るまでの
過程は、溶湯の物理的性質と密接な関係があり、
冷却過程における粘性、表面張力などによつて粉
末の形状が影響を受ける。またこれら物理的性質
と冷却速度との相対的な諸因子が粉末の非晶質化
にも大きな影響を与える。 本発明は、この知見にもとづいてなされたもの
で、溶湯粉化後の粉末が吸引されることにより粉
末周囲の蒸気膜を破壊し冷却速度を高め、このこ
とによつて圧粉成形が可能なほど不規則形状化さ
せるとともに完全に非晶質化した粉末を効率よく
得ることを目的とする。 すなわち、本発明は、非晶質化する合金の溶湯
を細孔から流下して高速液体を吹きつけ、溶湯を
粉化するとともに急冷凝固して非晶質合金粉末を
製造する方法において、溶湯を粉化する箇所の周
囲に吸引管を配置し20mmH2O乃至200mmH2Oの圧
力差で吸引することを特徴とする。 以下本発明を図面を参照して説明する。 図面は、非晶質合金の製造装置の一例を示す。
この装置は、噴霧タンク１上にルツボ２を配置
し、ルツボ２の下方に噴霧ノズル３及び吸引管４
を順に配置し、更に噴霧タンク１に取付けたオー
バーフロー管６を排出タンク７に接続している。 ルツボ２は、非晶質化する合金の溶湯を入れる
もので、下部に細孔を形成している。この合金と
しては、主として遷移金属元素に約15〜35原子％
の半金属元素（Ｂ、Ｃ、Si、Ｐ、Geなど）を加
えた共晶合金型及び遷移金属−遷移金属系、遷移
金属−金属系、金属−金属系、金属−希土類系の
金属間化合物合金型などが挙げられる。 噴霧ノズル３は、水等の高速液体を噴出する例
えば環状リングノズルで、ａ点で高速液体の焦点
を結ぶようになつている。この高速液体の交角
は、噴霧ノズル開口径、高速液体の速さ、吸引管
４の径及び長さによつて異なるが30゜〜100゜が好
適である。また高速液体の速さは、噴霧圧Ｐに依
存し、80Kg／cm2以上が望ましい。 更に吸引管４は、ａ点を囲うように設けられ、
オーバーフロー管６より上方に位置している。こ
の吸引管４は直径が小さい方が冷却速度を大きく
とれるが、あまり小さいと粉化後の粉末が吸引管
４の内壁に付着し、粉化の継続が困難になるた
め、その直径が噴霧ノズル開口部直径の0.2〜3.0
倍程度が好ましい。また長さは、あまり短いと吸
引効果が小さくなるため10cm以上とする必要があ
る。また形状は、どのような形状でもよいが、円
筒状のものが好ましい。更に噴霧タンク１の上チ
エンバ８と下チエンバ９の圧力差が20mmH2O〜
200mmH2O、好ましくは40mmH2O〜200mmH2Oと
なるようにする。この理由は、圧力差が小さすぎ
ると吸引効果が小さく所期の目的を達成できない
が、大きすぎると液体と粉末とが接触しにくくな
り所望の冷却速度が得られなくなつて完全な非晶
質とすることが困難となるためである。 しかして本発明方法は、ルツボ２の細孔から溶
湯を流下し、流下する溶湯を噴霧ノズル３から噴
出する高速液体により粉化する。この時粉化した
合金粉末を、吸引管４の減圧作用で強制的に下方
に押し出す。このことにより高速液体が合金粉末
により強く作用して粉末を不規則化する。更に粉
末周囲に発生する蒸気膜を破壊して粉末の冷却速
度をも著しく上昇する。そして噴霧タンク１又は
排出タンク７で捕捉し、その後付着流体の除去と
いう工程を経て、非晶質合金粉末を得る。 次に本発明の実施例につき説明する。 実施例 １ Fe80原子％、P13原子％、C7原子％の組成の
合金５Kgを溶解し溶湯温度1400℃でノズルから流
下せしめた。この流下溶湯に噴霧圧力125Kg、流
量290／min、噴霧交角65゜で水を噴出し、更に
吸引管で吸引し、非晶質合金粉末（No.１）を得
た。この場合、吸引管は、内径50mmφ、長さ400
mm、上下チエンバ間の差圧110mmH2Oとした。 このようにして得られた非晶質合金粉末の粒度
分布を調べ、その結果を第１表に示す。また比較
のため吸引管を用いず他の条件を同じとして非晶
質合金粉末（No.２）を製造し、その粒度分布を調
べた。その結果を第１表に併記する。
つけて非晶質合金粉末を製造する方法に関する。 従来非晶質合金は、その形状により種々の方法
で製造されている。例えば薄片の非晶質合金を製
造する場合、ガン法、ピストン・アンビル法、ト
ーシヨン・カタパルト法などが使用される。また
薄帯を連続的に製造する場合、遠心法、単ロール
法、双ロール法などが使用される。更に細線を製
造する場合、水流中紡糸法、回転液中紡糸法など
が使用されている。しかしこれらの方法で得られ
る非晶質合金は、形状が特定され、任意形状の部
品等を作製することが大変困難である。 これに対し複雑な形状の部品を製造する方法と
して、粉末をプレスなどを用いて圧粉成形する粉
末冶金法が知られている。また非晶質の合金粉末
を製造する方法として、スプレー法、キヤビテー
シヨン法、回転液中噴出法、アトマイズ法などが
知られている。 しかしこの方法は、冷却速度が十分でなく、細
かい粒子のものしか非晶質化せず、歩留りが悪い
とともに、非晶質化の程度も不均一である。しか
も得られた非晶質合金粉末の形状が球状あるいは
フレーク状であるため、圧粉成形しても粉末相互
のからみ合いが少なく、結合剤を用いなければ半
成素材、部品等を製作することができない。従つ
てこれらの方法で得られた粉末を工業的に粉末冶
金法に利用することは困難である。 本発明者は、この問題を解消すべく研究を重ね
た結果、以下の知見を得た。 溶湯を粉化して得られる粉末の形状は、溶湯流
に対する高速液体の剪断力などによつて決まる粉
化特性と、粉化後の凝固、冷却に至る過程とに大
きく影響される。とくに凝固、冷却に至るまでの
過程は、溶湯の物理的性質と密接な関係があり、
冷却過程における粘性、表面張力などによつて粉
末の形状が影響を受ける。またこれら物理的性質
と冷却速度との相対的な諸因子が粉末の非晶質化
にも大きな影響を与える。 本発明は、この知見にもとづいてなされたもの
で、溶湯粉化後の粉末が吸引されることにより粉
末周囲の蒸気膜を破壊し冷却速度を高め、このこ
とによつて圧粉成形が可能なほど不規則形状化さ
せるとともに完全に非晶質化した粉末を効率よく
得ることを目的とする。 すなわち、本発明は、非晶質化する合金の溶湯
を細孔から流下して高速液体を吹きつけ、溶湯を
粉化するとともに急冷凝固して非晶質合金粉末を
製造する方法において、溶湯を粉化する箇所の周
囲に吸引管を配置し20mmH2O乃至200mmH2Oの圧
力差で吸引することを特徴とする。 以下本発明を図面を参照して説明する。 図面は、非晶質合金の製造装置の一例を示す。
この装置は、噴霧タンク１上にルツボ２を配置
し、ルツボ２の下方に噴霧ノズル３及び吸引管４
を順に配置し、更に噴霧タンク１に取付けたオー
バーフロー管６を排出タンク７に接続している。 ルツボ２は、非晶質化する合金の溶湯を入れる
もので、下部に細孔を形成している。この合金と
しては、主として遷移金属元素に約15〜35原子％
の半金属元素（Ｂ、Ｃ、Si、Ｐ、Geなど）を加
えた共晶合金型及び遷移金属−遷移金属系、遷移
金属−金属系、金属−金属系、金属−希土類系の
金属間化合物合金型などが挙げられる。 噴霧ノズル３は、水等の高速液体を噴出する例
えば環状リングノズルで、ａ点で高速液体の焦点
を結ぶようになつている。この高速液体の交角
は、噴霧ノズル開口径、高速液体の速さ、吸引管
４の径及び長さによつて異なるが30゜〜100゜が好
適である。また高速液体の速さは、噴霧圧Ｐに依
存し、80Kg／cm2以上が望ましい。 更に吸引管４は、ａ点を囲うように設けられ、
オーバーフロー管６より上方に位置している。こ
の吸引管４は直径が小さい方が冷却速度を大きく
とれるが、あまり小さいと粉化後の粉末が吸引管
４の内壁に付着し、粉化の継続が困難になるた
め、その直径が噴霧ノズル開口部直径の0.2〜3.0
倍程度が好ましい。また長さは、あまり短いと吸
引効果が小さくなるため10cm以上とする必要があ
る。また形状は、どのような形状でもよいが、円
筒状のものが好ましい。更に噴霧タンク１の上チ
エンバ８と下チエンバ９の圧力差が20mmH2O〜
200mmH2O、好ましくは40mmH2O〜200mmH2Oと
なるようにする。この理由は、圧力差が小さすぎ
ると吸引効果が小さく所期の目的を達成できない
が、大きすぎると液体と粉末とが接触しにくくな
り所望の冷却速度が得られなくなつて完全な非晶
質とすることが困難となるためである。 しかして本発明方法は、ルツボ２の細孔から溶
湯を流下し、流下する溶湯を噴霧ノズル３から噴
出する高速液体により粉化する。この時粉化した
合金粉末を、吸引管４の減圧作用で強制的に下方
に押し出す。このことにより高速液体が合金粉末
により強く作用して粉末を不規則化する。更に粉
末周囲に発生する蒸気膜を破壊して粉末の冷却速
度をも著しく上昇する。そして噴霧タンク１又は
排出タンク７で捕捉し、その後付着流体の除去と
いう工程を経て、非晶質合金粉末を得る。 次に本発明の実施例につき説明する。 実施例 １ Fe80原子％、P13原子％、C7原子％の組成の
合金５Kgを溶解し溶湯温度1400℃でノズルから流
下せしめた。この流下溶湯に噴霧圧力125Kg、流
量290／min、噴霧交角65゜で水を噴出し、更に
吸引管で吸引し、非晶質合金粉末（No.１）を得
た。この場合、吸引管は、内径50mmφ、長さ400
mm、上下チエンバ間の差圧110mmH2Oとした。 このようにして得られた非晶質合金粉末の粒度
分布を調べ、その結果を第１表に示す。また比較
のため吸引管を用いず他の条件を同じとして非晶
質合金粉末（No.２）を製造し、その粒度分布を調
べた。その結果を第１表に併記する。
【表】
次に本発明に係る粉末（No.１）のうち＋100メ
ツシユ、−100〜＋350メツシユ、及び−350メツシ
ユのものをＸ線回折して非晶質化しているか否か
を調べた。その結果を第２図イ（＋100メツシユ）
及び同図ロ（−350メツシユ）に示す。また従来
の粉末（No.２）についても同様にＸ線回折して非
晶質化しているか否かを調べた。その結果を第３
図イ（＋100メツシユ）及び同図ロ（−350メツシ
ユ）に示す。第２図及び第３図から本発明のもの
は、結晶質の回折パターンが見られず、ブロード
になつており、非晶質化していることがわかる。
なお−100〜＋350メツシユについては、図示して
いないが、同様のＸ線回折により本発明のものが
非晶質化し、従来のものが結晶質であることがわ
かつた。 次に各非晶質合金粉末の非晶質化度を示差熱分
析により調べた。その結果を第２表に示す。
ツシユ、−100〜＋350メツシユ、及び−350メツシ
ユのものをＸ線回折して非晶質化しているか否か
を調べた。その結果を第２図イ（＋100メツシユ）
及び同図ロ（−350メツシユ）に示す。また従来
の粉末（No.２）についても同様にＸ線回折して非
晶質化しているか否かを調べた。その結果を第３
図イ（＋100メツシユ）及び同図ロ（−350メツシ
ユ）に示す。第２図及び第３図から本発明のもの
は、結晶質の回折パターンが見られず、ブロード
になつており、非晶質化していることがわかる。
なお−100〜＋350メツシユについては、図示して
いないが、同様のＸ線回折により本発明のものが
非晶質化し、従来のものが結晶質であることがわ
かつた。 次に各非晶質合金粉末の非晶質化度を示差熱分
析により調べた。その結果を第２表に示す。
【表】
第２表から本発明方法で完全に非晶質化できる
ことがわかる。 また各非晶質合金粉末（No.１、No.２）の形状を
顕微鏡で調べ、その模式図を第４図イ（本発明粉
末）及び同図ロ（従来粉末）に示す。第４図から
本発明合金粉末が不規則形状となつていることが
わかる。 次に本発明に係る粉末（No.１）と従来の粉末
（No.２）との見掛密度（A.D.）と流動度（F.R.）
とを調べたその結果を第３表に示す。
ことがわかる。 また各非晶質合金粉末（No.１、No.２）の形状を
顕微鏡で調べ、その模式図を第４図イ（本発明粉
末）及び同図ロ（従来粉末）に示す。第４図から
本発明合金粉末が不規則形状となつていることが
わかる。 次に本発明に係る粉末（No.１）と従来の粉末
（No.２）との見掛密度（A.D.）と流動度（F.R.）
とを調べたその結果を第３表に示す。
【表】
上表から本発明粉末は、見掛密度が従来に比べ
著しく低く、流動度が悪いため、従来のものに比
べて著しく不規則であることがわかる。 実施例 ２ 鉄75原子％、Si10原子％、B15原子％の合金５
Kgを溶解し、実施例１と同様の条件で非晶質合金
粉末を作製した。−100メツシユと＋100メツシユ
のものでの非晶質度を第４表に示す。
著しく低く、流動度が悪いため、従来のものに比
べて著しく不規則であることがわかる。 実施例 ２ 鉄75原子％、Si10原子％、B15原子％の合金５
Kgを溶解し、実施例１と同様の条件で非晶質合金
粉末を作製した。−100メツシユと＋100メツシユ
のものでの非晶質度を第４表に示す。
【表】
実施例 ３
鉄75原子％、Si15原子％、B10原子％の合金５
Kgを溶解し、実施例１と同様の条件で非晶質合金
粉末を作製した。−100メツシユと＋100メツシユ
のものでの非晶質度を第５表に示す。
Kgを溶解し、実施例１と同様の条件で非晶質合金
粉末を作製した。−100メツシユと＋100メツシユ
のものでの非晶質度を第５表に示す。
【表】
実施例 ４
鉄80原子％、ボロン20原子％の合金4.0Kgを溶
解し、溶湯温度1400℃、噴霧圧力100Kg／cm2、水
の流量250／min、噴霧交角40度、吸引管は内
径40mmφ、長さ500mm、上下チエンバーの圧力差
70mmH2Oで粉末を作製した。−100メツシユと＋
100メツシユのものでの非晶質度を第６表に示す。
解し、溶湯温度1400℃、噴霧圧力100Kg／cm2、水
の流量250／min、噴霧交角40度、吸引管は内
径40mmφ、長さ500mm、上下チエンバーの圧力差
70mmH2Oで粉末を作製した。−100メツシユと＋
100メツシユのものでの非晶質度を第６表に示す。
【表】
実施例 ５
鉄40原子％、ニツケル40原子％、ボロン20原子
％の合金5.0Kgを溶解し、溶湯温度1400℃、噴霧
圧力110Kg／cm2、水の流量260／min、噴霧交角
50度、吸引管は内径50mmφ、長さ500mm、上下チ
エンバーの圧力差85mmH2Oで粉末を作製した。−
100メツシユと＋100メツシユのものでの非晶質度
を第７表に示す。
％の合金5.0Kgを溶解し、溶湯温度1400℃、噴霧
圧力110Kg／cm2、水の流量260／min、噴霧交角
50度、吸引管は内径50mmφ、長さ500mm、上下チ
エンバーの圧力差85mmH2Oで粉末を作製した。−
100メツシユと＋100メツシユのものでの非晶質度
を第７表に示す。
【表】
実施例 ６
鉄68原子％、クロム10原子％、モリブデン２原
子％、リン13原子％、炭素７原子％の合金5.0Kg
を溶解し、溶湯温度1400℃、噴霧圧力120Kg／cm2、
水の流量270／min、噴霧交角68度、吸引管は
内径50mmφ、長さ450mm、上下チエンバーの圧力
差100mmH2Oで粉末を作製した。その非晶質化度
を第８表に示す。
子％、リン13原子％、炭素７原子％の合金5.0Kg
を溶解し、溶湯温度1400℃、噴霧圧力120Kg／cm2、
水の流量270／min、噴霧交角68度、吸引管は
内径50mmφ、長さ450mm、上下チエンバーの圧力
差100mmH2Oで粉末を作製した。その非晶質化度
を第８表に示す。
【表】
以上説明したように本発明によれば、吸引管を
設置して冷却速度を上昇させることにより、完全
に非晶質化された合金粉末を得ることができると
ともに、合金粉末を不規則形状化させることがで
きる。このため、この合金粉末を結合剤を用いる
ことなく、圧粉成形、ロール間での成形、押出し
成形などができ、例えば複雑な形状の磁性材料、
高耐食性材料など従来の非晶質合金では作ること
ができなかつた新しい用途に使用できる顕著な効
果を奏する。また従来装置に吸引管を設けるとい
う簡単な構造で効率よく製造できる。 なお本発明方法は、超急冷合金粉末の作製に利
用することもできる。
設置して冷却速度を上昇させることにより、完全
に非晶質化された合金粉末を得ることができると
ともに、合金粉末を不規則形状化させることがで
きる。このため、この合金粉末を結合剤を用いる
ことなく、圧粉成形、ロール間での成形、押出し
成形などができ、例えば複雑な形状の磁性材料、
高耐食性材料など従来の非晶質合金では作ること
ができなかつた新しい用途に使用できる顕著な効
果を奏する。また従来装置に吸引管を設けるとい
う簡単な構造で効率よく製造できる。 なお本発明方法は、超急冷合金粉末の作製に利
用することもできる。
第１図は本発明方法に係る非晶質合金粉末の製
造装置の一例を示す説明図、第２図イ及び同図ロ
は本発明合金粉末のＸ線回折結果を示す図、第３
図イ及び同図ロは従来合金粉末のＸ線回折結果を
示す図、第４図イは本発明合金粉末の模式図、同
図ロは従来合金粉末の模式図である。 １…噴霧タンク、２…ルツボ、３…噴霧ノズ
ル、４…吸引管、６…オーバーフロー管、７…排
出タンク。
造装置の一例を示す説明図、第２図イ及び同図ロ
は本発明合金粉末のＸ線回折結果を示す図、第３
図イ及び同図ロは従来合金粉末のＸ線回折結果を
示す図、第４図イは本発明合金粉末の模式図、同
図ロは従来合金粉末の模式図である。 １…噴霧タンク、２…ルツボ、３…噴霧ノズ
ル、４…吸引管、６…オーバーフロー管、７…排
出タンク。
Claims (1)
- １ 非晶質化する合金の溶湯を細孔から流下して
高速液体を吹きつけ、溶湯を粉化するとともに急
冷凝固して非晶質合金粉末を製造する方法におい
て、溶湯を粉化する個所の周囲に吸引管を配置し
20mmH2O乃至200mmH2Oの圧力差で吸引すること
を特徴とする非晶質合金粉末の製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13138183A JPS6024302A (ja) | 1983-07-19 | 1983-07-19 | 非晶質合金粉末の製造方法 |
| US06/630,257 US4647305A (en) | 1983-07-19 | 1984-07-12 | Process for manufacturing amorphous alloy powders |
| DE8484108503T DE3467984D1 (en) | 1983-07-19 | 1984-07-18 | Process for manufacturing amorphous alloy powders |
| EP84108503A EP0131969B1 (en) | 1983-07-19 | 1984-07-18 | Process for manufacturing amorphous alloy powders |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13138183A JPS6024302A (ja) | 1983-07-19 | 1983-07-19 | 非晶質合金粉末の製造方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29132985A Division JPS61204305A (ja) | 1985-12-24 | 1985-12-24 | 非晶質合金粉末の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6024302A JPS6024302A (ja) | 1985-02-07 |
| JPH0366361B2 true JPH0366361B2 (ja) | 1991-10-17 |
Family
ID=15056615
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13138183A Granted JPS6024302A (ja) | 1983-07-19 | 1983-07-19 | 非晶質合金粉末の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6024302A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63183109A (ja) * | 1987-01-23 | 1988-07-28 | Fukuda Metal Foil & Powder Co Ltd | 金属粉末製造装置 |
| JP4778355B2 (ja) | 2006-04-25 | 2011-09-21 | セイコーエプソン株式会社 | 金属粉末製造装置 |
| JP6406156B2 (ja) * | 2015-07-31 | 2018-10-17 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 水アトマイズ金属粉末の製造方法 |
| JP6575723B1 (ja) | 2017-12-07 | 2019-09-18 | Ｊｆｅスチール株式会社 | アトマイズ金属粉末の製造方法 |
-
1983
- 1983-07-19 JP JP13138183A patent/JPS6024302A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6024302A (ja) | 1985-02-07 |
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