JPH04228508A - 金属粉末の製造方法およびその製造装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶融金属を旋回移動す
る冷却液層中に噴射して金属粉末を製造する方法および
そのための製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】急冷凝固金属粉末は、結晶粒が微細で合
金元素も過飽和に含有させることができるので、例えば
アルミニウムやその合金の急冷凝固粉末によって形成さ
れた押出材は、溶製材では具備することのない優れた材
質特性を有し、機械部品等の素材として注目されている
。

【０００３】前記急冷凝固金属粉末の好適な製造方法と
して、回転ドラム法がある。この方法は、図３に示すよ
うに、回転する冷却ドラム６１の内周面に冷却液層６２
を遠心力の作用で形成し、該冷却液層６２に溶融金属を
噴射し、微細に分断して急冷凝固した金属粉末を得る方
法である。同図において、６３は溶融金属噴射手段とし
ての噴射るつぼであり、その外周面には加熱用の高周波
コイル６４が装着され、その下部側壁には噴射ノズル６
５が開設されている。前記るつぼ６３内の溶融金属６６
は、該るつぼ６３に不活性ガス６７を加圧注入すること
によって前記ノズル６５がら噴出される。そして、冷却
ドラム６１内の金属粉末は、一定量溜まると、冷却ドラ
ム６１の回転を止め、冷却液と共に回収され、脱液後、
乾燥される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、回転ド
ラム法では、いわゆるバッチ式操業となり、生産性が劣
る。そのうえ、粉末回収時に溶融金属の噴射を止めなけ
ればならないため、ノズルに孔詰りが生じ易いという問
題がある。また、冷却温度を一定にするためには、冷却
液層の液面より冷却液を供給、排出して温度制御しなけ
ればならないが、この際、液面が乱れ、粉末粒度や品質
にばらつきが生じ易いという問題があった。

【０００５】また、粉末は冷却液と共に回収されるため
、脱液の際に時間がかかり効率が悪いという問題がある
。更に、アルミニウムやその合金等の活性金属の粉末を
乾燥　（特に熱風乾燥）　する際、粒径　１００μｍ未
満の微粉がある程度以上含まれていると爆発のおそれが
ある。

【０００６】本発明はかかる問題に鑑みなされたもので
、安定した品質の金属粉末を連続生産でき、脱液効率が
良好で、また乾燥の際に爆発のおそれのない金属粉末の
製造方法およびその装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の金属粉末の製造
方法は、冷却用筒体の内周面に沿って旋回しながら流下
する冷却液層を形成し、該冷却液層の内周面側より溶融
金属を噴射し、冷却液層によって分断し冷却凝固させて
金属粉末を得、該金属粉末を含む冷却液を冷却用筒体の
下端に連設した液切り用部材に旋回しながら流下させ、
冷却液を該部材より外部へ排出することを発明の構成と
するものである。乾燥時の爆発を防止するには、液切り
用部材から冷却液を排出する際、爆発の原因となる微粉
末をも冷却液と共に排出させるとよい。

【０００８】また、上記製造方法を実施するための製造
装置は、内周面に沿って接線方向から冷却液を噴出供給
するための冷却液噴出管が設けられた冷却用筒体と、前
記冷却液噴出管より噴出された冷却液によって前記筒体
の内周面に形成された冷却液層に溶融金属を噴射するた
めの溶融金属噴射手段と、前記冷却液噴出管に冷却液を
供給するための冷却液供給手段とを備え、前記筒体の下
端には筒状の液切り用部材が連設されていることを発明
の構成とするものである。

【０００９】

【作用】冷却用筒体の内周面に沿って冷却液噴出管より
噴出された冷却液は、筒体の内周面に沿って旋回しなが
ら流下する。この際、冷却液は旋回時の遠心力の作用で
筒体内周面にほぼ一定内径の冷却液層を形成する。該冷
却液層は、常に新たに供給される冷却液によって形成さ
れるため、一定の温度が容易に維持される。従って、温
度制御のために液面より冷却液を供給、排出する必要が
なく、液面に乱れが生じにくく、安定性に優れる。

【００１０】該冷却液層の内周面より溶融金属を噴射供
給すると、溶融金属は旋回流によって分断され、冷却凝
固され、金属粉末が連続生産される。この粉末は、温度
や液面状態が安定な冷却液層によって形成されるため、
品質の安定性に優れる。冷却液層中の金属粉末は、冷却
液と共に旋回しながら流下し、筒体の下端より液切り用
部材に入る。ここで、冷却液は遠心力の作用で該部材の
脱液用開孔より放射状に外方へ飛散排出され、一次的に
脱液された液分の少ない金属粉末が得られる。この金属
粉末は液分が少ないので、脱液装置にかけることにより
短時間で液分がほとんどなくなり、乾燥も容易に行われ
る。

【００１１】冷却液の一次脱液に際し、液切り用部材と
して微粉が通過可能な脱液用開孔を備えたものを使用す
ることにより、冷却液と共に爆発の原因となる微粉も同
時に排出することができる。このため、乾燥手段として
、熱風乾燥を適用しても、爆発のおそれがなく、高効率
で金属粉末を乾燥することができる。

【００１２】

【実施例】まず、本発明の金属粉末製造方法を実施する
ための装置について説明する。図１は実施例に係る金属
粉末製造装置を示しており、内周面に冷却液層２１を形
成するための冷却用筒体１　と、冷却液層２１に溶融金
属２２を噴射供給するための手段である噴射ルツボ２　
と、前記筒体１　に冷却液を供給するための手段である
ポンプ３　を備えている。

【００１３】前記筒体１　は、円筒形状であり、その上
端には、溶融金属を冷却液層２１に供給するための開口
４　が中心部に形成された蓋体５　が被着されている。 下部内周面には冷却液層２１の層厚調整用リング６　が
ボルトによって着脱、交換自在に取り付けられている。 上部には冷却液噴出管７　の吐出口８　が筒体内周面に
接線方向から等間隔で複数箇所開口しており、該噴出管
７　の管軸方向は筒体軸心に直交する平面に対して０〜
２０°程度斜め下方に設定されている。筒体１　の下端
には液切り用部材として円筒状の網体９　が連設されて
おり、該網体９　の下端には、粉末回収用の漏斗体１０
が取り付けられており、網体９　の回りにはカバー１１
が設けられている。尚、層厚調整用リング６　は、図例
では断面方形状であるが、リングの上面の外周縁から下
面の内周縁にかけて漸次縮径する流線形の曲面で形成し
てもよい。

【００１４】前記冷却液噴出管７　は、ポンプ３　を介
してタンク１２に配管接続されている。また、前記カバ
ー１１の底部はタンク１２に配管されており、カバー１
１によって回収された冷却液はタンク１２に戻され、循
環使用される。 尚、タンク１２には、図示省略の補給用の冷却液供給管
が設けられ、またタンク内や循環流路の途中に冷却器を
適宜介在させてもよい。冷却液としては一般に水が使用
されるが、油が使用される場合もある。

【００１５】前記蓋体５　の上部には、溶融金属噴射手
段としての噴射るつぼ２　が設けられており、その外周
には加熱用誘導コイル１４が巻回形成され、その底部に
はノズル孔１５が開設されている。噴射るつぼ２にはＡ
ｒやＮ２　等の不活性ガスや溶融金属が圧送され、るつ
ぼ２　内の溶融金属２２が前記ノズル孔１５より冷却液
層２１に噴射される。尚、噴射るつぼ２　は黒鉛や窒化
珪素等の耐火物で形成されている。

【００１６】本発明を実施するには、まずポンプ３　を
作動させて、筒体１　の内周面に高速旋回しながら流下
する冷却液層２１を形成する。すなわち、筒体１　の内
周面に沿って冷却液噴出管７　より噴出された冷却液は
、筒体１　の内周面に沿って旋回しながら流下し、層厚
調整用リング６　をオーバーフローして下方へ流出する
。この際、冷却液は流下速度が押えれると共に旋回時の
遠心力の作用で前記リング６　の上方においてほぼ一定
内径の冷却液層２１が容易に形成される。

【００１７】該冷却液層２１は、常に新たに供給される
冷却液によって形成されるため、一定の温度が容易に維
持される。従って、温度制御のために液面より冷却液を
供給、排出する必要がなく、液面に乱れが生じにくく、
安定性に優れる。次に、筒体１　の上部に設けられた噴
射るつぼ２　にＡｒガス等の不活性ガスを圧送して、る
つぼ２　内の溶融金属２２をノズル孔１５より冷却液層
２１の内面に向けて噴射し、旋回流により分断し、急冷
凝固させる。

【００１８】すなわち、該冷却液層２１の内周面より溶
融金属流もしくは溶滴を噴射供給すると、溶融金属は旋
回流によって分断され、急冷凝固され、金属粉末が連続
製造される。この粉末は、温度や液面状態が安定な冷却
液層によって形成されるため、品質の安定性に優れる。 冷却液層２１中の金属粉末は、冷却液と共に旋回しなが
ら層厚調整用リング６　を越えて流下し、筒体１　の下
端より液切り用網体９　に入る。ここで、冷却液は遠心
力の作用で網体９　より放射状に外方へ飛散排出され、
一次的に脱液される液分の少ない金属粉末が得られる。

【００１９】また、アルミニウムやその合金等の活性金
属の粉末を製造する場合、前記網体９　として、爆発の
原因となる　１００μｍ未満の微粉を通過することがで
きる開孔　（メッシュ）　を備えた網体を用いることに
より、冷却液と共に爆発性の微粉をも外部へ排出するこ
とができ、爆発のおそれなく、熱風乾燥により金属粉末
を効率よく乾燥することができる。因みに、ＡＣ９Ｂ担
当のＡｌ合金粉末を用い、ハルトマン型爆発試験器によ
り爆発限界を調べたところ、１００　μｍ未満（１５０
メッシュアンダー）　の粉末では９１０　　ｍｇ／ｌ以
上で爆発した。一方、１００〜１５０　μｍの粉末では
６０００ｍｇ／ｌ　以上でも爆発しなかった。従って、
網体は１５０　メッシュ以下のものを使用するのがよい
。

【００２０】前記網体９　により一次脱液され、漏斗体
１０から排出された金属粉末は、液分が少ないので、順
次遠心分離機等の適宜の脱液装置にかけることにより短
時間で液分がほとんどなくなり、容易に乾燥され、製品
粉末となる。ところで、前記網体９　による一次脱液の
効果を上げるには、図２に示すように、網体９　の内周
面に、流下緩衝用のフランジ１３の一個又は複数個（図
例では２個）をボルト等によって着脱自在に付設すると
よい。該フランジ１３により、冷却液の流下スピードが
遅くなり、より長時間の脱液が可能になると共に、流下
エネルギーを周方向の回転エネルギーとして有効利用す
ることによって遠心脱液を効果的に行うことができる。

【００２１】上記実施例においては、噴射るつぼ２　内
の溶融金属２２は、圧媒を作用させて加圧することによ
りノズル孔１５から噴射したが、圧媒を作用させること
なく、溶融金属２２自体に作用する重力　（自重）　に
より噴射るつぼ２　内の下部の溶融金属を加圧状態とし
、ノズル孔１５から噴射　（噴出）　してもよい。この
場合、筒体１　の軸心を鉛直方向に対して若干傾斜させ
、重力落下する溶融金属を筒体内周面に形成された冷却
液層に供給するようにするとよい。

【００２２】また、冷却用筒体の形状としては、図例の
ような円筒形状に限らず、例えば、内周面が上拡き回転
放物面で形成された横断面円形の漏斗形状や切頭逆円錐
形状としてもよい。この場合、層厚調整用フランジを取
付けなくても、一定内径の冷却液層を形成することがで
きる。また、液切り用部材として、図例では網体を示し
たが、これに限るものではなく、多数の開気孔を有する
円筒状多孔体や、多数の貫通孔を穿孔した管材を用いる
こともできる。尚、液切り用部材は、防錆のため、ステ
ンレス鋼等の不錆材を使用するのがよい。

【００２３】尚、本発明は、Ａｌ合金やＭｇ合金等の軽
量金属粉末の製造に限らず、鉄やその合金等の金属粉末
の製造に適用できることは勿論である。

【００２４】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明の金属粉末の
製造方法によると、筒体の内面面に沿って冷却液を噴出
供給して、筒体内周面に沿って旋回しながら流下する冷
却液層を形成するので、溶融金属が噴射供給される冷却
液層の内周面は安定し、温度も均一に保持される。そし
て、該冷却液層中に溶融金属を噴射供給するので、品質
の安定した急冷凝固粉末が連続的に生産され、噴射ノズ
ルに孔詰りも生じない。また、筒体より冷却液と共に流
下した金属粉末は、液切り用部材によって一次脱液され
るため、脱液装置により高能率で脱液され、乾燥も容易
に行うことができる。この際、冷却液と共に爆発の原因
となる微粉をも排出することにより、乾燥時の爆発を有
効に防止しうる。

【００２５】また、本発明の製造装置によれば、冷却用
筒体を高速回転させることなく、容易に高速旋回する冷
却液層が得られ、装置の小形化、簡単化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に係る金属粉末製造装置に要部断面説明
図である。

【図２】他の実施例に係る金属粉末製造装置の要部断面
説明図である。

【図３】従来の金属粉末製造装置の要部断面説明図であ
る。

【符号の説明】

１　　冷却用筒体 ２　　噴射るつぼ（溶融金属噴射手段）３　　ポンプ（
冷却液供給手段） ６　　層厚調整用リング ７　　冷却液噴出管 ９　　液切り用網体 ２１　　冷却液層

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　冷却用筒体の内周面に沿って旋回しな
   がら流下する冷却液層を形成し、該冷却液層の内周面側
   より溶融金属を噴射し、冷却液層によって分断し冷却凝
   固させて金属粉末を得、該金属粉末を含む冷却液を冷却
   用筒体の下端に連設した液切り用部材に旋回しながら流
   下させ、冷却液を該部材より外部へ排出することを特徴
   とする金属粉末の製造方法。
2. 【請求項２】　　金属粉末を含む冷却液を液切り用部材
   に旋回しながら流下させ、冷却液と共に微粉末を該部材
   より外方へ排出する請求項１に記載の金属粉末の製造方
   法。
3. 【請求項３】　　内周面に沿って接線方向から冷却液を
   噴出供給するための冷却液噴出管が設けられた冷却用筒
   体と、前記冷却液噴出管より噴出された冷却液によって
   前記筒体の内周面に形成された冷却液層に溶融金属を噴
   射するための溶融金属噴射手段と、前記冷却液噴出管に
   冷却液を供給するための冷却液供給手段とを備え、前記
   筒体の下端には筒状の液切り用部材が連設されているこ
   とを特徴とする金属粉末の製造装置。