JPH04154902A - 流動性に優れたアルミニウム粉末 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、アルミニウム粉末冶金用利料、有機アルミニ
ウム化合物の製造原料などとして有用な流動性に優れた
アルミニウム粉末に関する。

なお、本明細書において、“アルミニウム粉末”とは、
アルミニウムおよびアルミニウム合金の粉末を包含する
ものである。

また、本明細書において、“％”とは、重量％を意味す
るものとする。

従来技術とその問題点 アトマイズドＡＩ粉末などのいわゆる急冷凝固ＡＱ粉末
を使用するＰＭ法は、粉末の粒径が微細である程急冷凝
固の効果が大きくなるという特徴を備えているため、１
Ｍ法では得られない程度に優れた強度、靭性、耐熱性、
耐摩耗性を備えた合金製品を与える可能性があるため、
研究および開発が盛んに行なわれており、一部ではすで
に実用化されている。

しかしながら、現在市販されているＡＱ粉末は、平均粒
径が３０〜６０μｍ程度と微細であり、また形状も不定
形であるため、流動性が不十分で、粉末の自動供給が行
なわれ難いという問題点がある。球状粉末を製造するこ
とは、もちろん可能であるが、この場合には、材料コス
トが極めて高くなるので、実用性に欠ける。Ａ［粉末の
自動供給に関しては、例えば、熱間押出し、鍛造、焼結
などの工程に先立って、冷間プレス成形を行なう場合、
ホッパー内で粉末が流動しなくなったり、或いは流動し
ても、いわゆるファンネル・フローとなって、“Ｆｉｒ
ｓｔ　ｉｎ　１ａｓｔ　ｏｕｔ”　（ホッパー内に後か
ら入った粉末が先に出ていく現象）を生じるため、金型
内に一定体積のＡＱ粉末を充填することが困難である。

このため、すでに大量生産されている鉄粉、銅粉などを
原料とする製品の場合とは異なり、粉末の自動供給が実
質的に不可能であるため、取扱いが困難で、生産性が低
かった。

問題点を解決するための手段 本発明者は、上記の如き従来技術の現状に現状に鑑みて
鋭意研究を重ねた結果、特定の粒度分布と特定の流動度
を有するＡＱ粉末が、従来技術の問題点を実質的に解決
し得ることを見出した。

すなわち、本発明は、下記のＡＱ粉末を提供するもので
ある： ０６０μｍ〜１ｍｌｌ１の粉末が８０％以上、６０．ｃ
ｚｍ未満の粉末が２０％以下であり且つＪＩＳ　　Ｚ２
５０２に規定する流動度が２００秒以下であることを特
徴とする流動性に優れたアルミニウム粉末。

■アトマイズドアルミニウム粉末同士が機械的に結合し
た不規則形状の造粒粉末からなる上記項（１）に記載の
アルミニウム粉末。

■アトマイズドアルミニウム粉末同士が機械的に＝　　
３　− 結合した不規則形状の造粒粉末とアトマイズドアルミニ
ウム粉末とからなる上記項（１）に記載のアルミニウム
粉末。

■高級脂肪酸、高級アルコール、高級脂肪酸アミドおよ
び金属石鹸からなる群から選ばれた少なくとも一種を含
有する上記項（１）に記載のアルミニウム粉末。

本発明においては、ＡＱ粉末が、ＪＩＳ　　Ｚ２５０２
に規定する流動度（５０ｇの粉末が直径２．６３ｍｍの
オリフィスを持つ漏斗内から完全に流出するに要する時
間）において、２００秒以下という特性を有することが
重要である。多くの量産ラインにあっては、この様な優
れた流動度を有するＡΩ粉末は、流動性の不足による生
産性の阻害という問題を惹き起さない。

後記の実施例からも明らかな様に、粒径６０〜３５０μ
ｍのＡ［粉末は、ＪＩＳ　　Ｚ　　２５０２に規定する
流動度が極めて高いのに対して、６０μｍ未満のＡＱ粉
末の場合には、流動度が急速に低下する。本発明のＡＱ
粉末は、この様に流動度が極めて高い６０μｍ以上の粉
末を８０％以上含有するので、重力のみの自然落下によ
る自動供給が可能となり、ホッパーから冷間プレス成形
金型への一定体積の粉末充填も可能である。６０μｍ未
満のＡＱ粉末は、造粒粉であっても流動性を示さないが
、本発明においては、その量が２０％以下に限定されて
いるので、ＡＱ粉末全体として見た場合には、流動性に
実質的に影響を及ぼすことはなく、ポツパーから小径の
孔を通過して金型に至る過程で流動しなくなるという事
態は生じない。

また、本発明のＡＱ粉末では、６０μｍ未満の微粉末が
少ないので、粉塵の発生も少なく、安全性が高まり、衛
生上からも好ましい。粒径１ｍｍ程度の粗大なＡＱ粉末
の場合にも、流動性自体には、問題点はないものと予測
されるが、この場合には、微細粒子を使用することによ
り達成される急冷凝固による効果が少なくなる。また、
粒径３５０μｍを」−回るＡＱ粉末は、ホッパーの孔部
でブリッジを形成して、流動し難くなることがあり得る
ので、粉末の粒径は、６０〜３５０μｍとすることがよ
り好ましく、７０〜１５０μｍとすることが特に好まし
い。

本発明のＡＱ粉末は、アトマイズド粉末を機械的に結合
させたものであることが好ましい。この様な造粒粉末は
、例えば、アトマイズド粉末をロールタイプのコンパク
タ−により圧縮して連続的な板状乃至シート状に加工し
た後、粉砕して造粒し、ふるいにより所定の粒度となる
様に分級することにより、得られる。所定の粒度に達し
ない分級微細粉末は、再度コンパクタ−に戻すとともに
、分級粗大粉末は、再度粉砕すれば良い。なお、分級に
先立って、粗大粉末を予め分離除去し、粉砕しても良い
。或いは、アトマイズド粉末をまず６０μｍ以七の粉末
と６０μｍ未満の微細粉末とに分級した後、微細粉末を
コンパクタ−に供給し、成形し、粉砕し、分級して所定
の粒度分布の造粒粉とした後、６０μｍ以−ヒの粉末と
混合しても良い。

本発明による造粒ＡＱ粉末は、微細なアトマイズト粉末
が相互に機械的に絡み合った若しくは圧着された状態で
結合しているので、外観上の大きさにも拘らず、ＰＭ法
における拐料として使用する場合には、６０μｍ未満の
微細粉末により達成される急冷凝固による効果が十分に
奏され、成形体としての特性を低下させることはない。

また、その形状は、不規則であり、その表面に無数の凹
凸があるので、低摩擦粉となる。

なお、本発明によるＡＱ粉末は、公知の潤滑剤をＡＱ粉
末の２％を超えない範囲で含んでいても良い。この様な
潤滑剤は、通常金型との摩擦によるいわゆる“金型のか
じり”防止のために使用されているが、本発明において
は、ＡＱ粉末同士の界面、ｌ粉末とホッパーとの界面な
どにも作用して、Ａ２粉末の流動性をさらに改善する。

潤滑剤は、ＡΩ粉末の成形後、４００〜５００℃程度で
加熱することにより、完全に除去し得るものであること
が望ましく、この様な観点からは、低融点且つ低分子量
の潤滑剤が好ましい。この様な潤滑剤としては、ステア
リン酸、ミリスチン酸などの高級脂肪酸類；ステアリル
アルコール、パルミチルアルコールなどの高級アルコー
ル類；ステアリン酸アミド、オレイン酸アミド、メチレ
ンビスステロアミド、エチレンビスステロアミドなどの
高級脂肪酸アミド類；ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸
カルシウムなどの金属石鹸類などが例示される。潤滑剤
を配合する場合には、予めＡＱアトマイズド粉末に添加
しておくか、或いはＡＱアトマイズド粉末のロールコン
パクタ−による板状乃至シート状への加工時に添加混合
するか、或いは造粒−分級後に添加混合してもよい。

発明の効果 本発明ＡΩ粉末によれば、下記の様な顕著な効果が達成
される。

（１）公知のＡＱアトマイズド粉末では得られなかった
優れた流動性が発現されるので、ＰＭ法における金型へ
のＡＱ粉末の自動充填、有機ＡＱ化合物製造用反応室へ
のＡＱ粉末の自動充填などが可能となる。

（２）微細粉末の量が少ないので、粉塵の発生が減少し
、安全かつ衛生的に作業することが可能となる。

（３）外見的にはアトマイズ）へ〇！粉末が粗大化して
いるように見えるが、結合は機械的になされているのみ
なので、アトマイズトＡＱ粉末の急冷凝固による効果は
そのまま達成される。

（４）ＡＱおよびすべてのＡＱ合金を対象とし得るので
、広範な産業分野での焼結体、押出体、鍛造体などに利
用できる。

実施例 以下に実施例を示し、本発明の特徴とするところをより
一層明確にする。

実施例１ 第１表に示す様な粒度分布を有する粒径３５０μｍ以下
（−４２メツシユ）のアトマイズトＡＱ合金粉末（ＡΩ
−２０％Ｓｉ）を原料として使用した。

第１表 粒径（μｍ）　　　　重量（％） ＋３５０　　　　　　　）レース ＋１５０　　　　　　　３．９ ＋１００　　　　　　　７．８ ＋７５　　　　　　１１．３ ＋６３　　　　　　７．０ ＋４４　　　　　　１１．５ −４４　　　　　　５８．５ 上記のＡＱ合金粉末をロールタイプの圧延機により圧縮
して、厚さ１．５〜３．５ｍｍＸ幅６０ｍｍの連続ケー
キを製作した後、クラッシャーによって粉砕し、ふるい
により７段階に分級した。

この粉末を使用して、ＪＩＳ　　Ｚ　　２５０２「金属
粉の流動性試験結果」にしたがって行った流動性試験結
果（５０ｇの粉末が直径２．６３ｍｍのオリフィスを持
つ漏斗内から完全に流出するに要する時間）を第１図に
示す。

第１図に示す結果から、６３μｍ未満の粉末のみからな
る微細粉末および３５０μｍを超える粉末のみからなる
粗大粉末は、直径２．６３ｍｍのオリフィスからは、自
然流出しないことが明らかである。

これに対し、６０〜３５０μｍの範囲内のＡＱ粒粉末、
振動などの補助操作なしで全量漏斗から流出した。特に
、７５〜１５０μｍの範囲内のＡＱ粒粉末、流動性に極
めて優れていることが明らかである。

−１１一 実施例２ 実施例１で使用したと同様のアトマイズトＡＱ粉末にそ
の重量の１％の高級脂肪酸アミド系潤滑剤を予め添加混
合しておいた以外は実施例１と同様にして、造粒および
粉末の分級を行なった。

実施例１と同様にして行なった流動性試験結果を第２図
に示す。

第２図と第１図との比較から明らかな様に、自然流出す
る粒度範囲は実施例１の場合と同様であるが、潤滑剤の
使用により流動性が改善されていることが明らかである
。

実施例３ 実施例１で得られた粒度範囲６３〜３５０μｍのＡＱ粒
粉末６３μｍ未満のアトマイズドＡＱ粉末を少量ずつ添
加混合していき、その添加割合と混合粉末の流動性との
関係を調べた。結果を第３図に示す。

第３図から明らかなように、６３　ｌｔ　ｍ未満の微細
ＡＱ粉末含有量が２０％以下の粉末では、自然流出が行
われているのに対し、含有量２５％の粉末では、もはや
自然流出は生じていない。

実施例４ 実施例１〜３で得られた各種のＡＱ粒粉末第４図に示す
大型ホッパー（内容積３００リツトル、底部孔径２０ｍ
ｍ）に充填した後、底部のバルブを開いて、金型（図示
せず）内への自動充填状況を調べた。

その結果、実施例１の粉末（粒子径６３〜３５０１ｚｍ
）、実施例２の潤滑剤含有粉末（粒子径６３〜３５０μ
ｍ）および実施例３の粉末（６３μｍ未満の微細粉末を
１０％または２０％含有）の場合には、いずれも第４図
（ａ）に模式的に断面図として示すように、マス・フロ
ーによりホッパー内を自然落下して、金型（図示せず）
への自動充填が可能であった。

これに対し、実施例１で原料として使用したと同様のア
トマイズドＡＱ粉末および実施例３で得られた６３μｍ
未満の微細粉末を２５％含有する粉末の場合には、第４
図（ｂ）に模式的に断面図として示すように、ホッパー
下方の傾斜部にケーキ層（１）が付着形成されるととも
に、中央部（ファンネル）にファンネル・フロー（３）
が形成されるため、金型への自動充填は不可能であった
。

参考例１ 実施例１で使用したものと同様のアトマイズトＡＱ合金
粉末を粒径１５０μｍ以下（−１００メツシユ）に分級
し、実施例１と同様にして造粒を行なった後、粉末の粒
径が１５０〜３５０μｍの範囲内となるように分級した
。

原料としてのアトマイズトＡＱ合金粉末の走査電子顕微
鏡写真（約１００倍）を参考図−１として示し、得られ
た造粒ＡＱ粉末の走査電子顕微鏡写真（約１００倍）を
参考図−２として示す。

参考図−１と参考図−２との対比から、微細なアトマイ
ズトＡＱ合金粉末が機械的に絡み合って、粗大な造粒Ａ
Ｑ粉末を形成していることが明らかである。

【図面の簡単な説明】 第１図は、実施例１で得られた本発明のＡＱ粉末の流動
性試験結果を示すグラフである。 第２図は、実施例２で得られた本発明のへ２粉末の流動
性試験結果を示すグラフである。 第３図は、実施例３で得られた本発明のＡＱ粉末の流動
性試験結果を示すグラフである。 第４図は、本発明ＡＱ粉末と比較ＡＱ粉末のポツパー内
での流動状況を模式的に示す断面図である。 （１）・・・ケーキ層 （３）・・・ファンネル会フロー （以　　　ゴー）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）６０μｍ〜１ｍｍの粉末が８０％以上、６０μｍ
   未満の粉末が２０％以下であり且つＪＩＳＺ２５０２に
   規定する流動度が２００秒以下であることを特徴とする
   流動性に優れたアルミニウム粉末。
2. （２）アトマイズドアルミニウム粉末同士が機械的に結
   合した不規則形状の造粒粉末からなる請求項１に記載の
   アルミニウム粉末。
3. （３）アトマイズドアルミニウム粉末同士が機械的に結
   合した不規則形状の造粒粉末とアトマイズドアルミニウ
   ム粉末との混合物からなる請求項（１）に記載のアルミ
   ニウム粉末。
4. （４）高級脂肪酸、高級アルコール、高級脂肪酸アミド
   および金属石鹸からなる群から選ばれた少なくとも一種
   を含有する請求項（１）に記載のアルミニウム粉末。