JPH04247809A - 金属粉末の製造方法 - 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、アトマイズ法により、
金属微粉末を製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】アトマイズ法とは、タンディッシュより
流下する溶湯流に噴霧媒のジェットを当てて金属粉末を
製造する方法である。図１０に、アトマイズ法を実施す
るための製造設備の概要を示す。図１０において、タン
ディッシュ２１の底部には溶湯ノズル２２が取りつけら
れていて、この溶湯ノズル２２の底部に開口した溶湯ノ
ズル孔２３より金属の溶湯流２５が流下する。溶湯ノズ
ル孔２３は、ストッパー２８により開閉自在である。タ
ンディッシュ２１の下方には流下孔３２が開設されたノ
ズル装置２０が設置され、さらにノズル装置２０の下方
には筒状のチャンバー２９が配置されている。ノズル装
置２０には、通常ノズルチップで構成された噴射ノズル
２６が取りつけられている。噴射ノズル２６は先端に穴
状またはスリット状の噴射口２６Ａを有し、この噴射口
２６Ａから噴霧媒が噴射される。噴射された噴霧媒のジ
ェット２７はチャンバー２９内でθの角をなして交差し
ている。

【０００３】ジェットの交差形態としては種々のものが
あるが、図１１（１）、図１２に示すようにジェットが
断面Ｖ形に交差したもの（以下、これをＶ形カーテンと
いう）がよく使用される。これらは、対向配置された一
対の噴射ノズルからその噴射口２６Ａの形状に応じて噴
射される平面状の扇形ジェットまたは方形状ジェットが
Ｖ形に交差することにより形成される。扇形ジェットは
穴状の噴射口から噴射される。扇形ジェットが交差して
Ｖ形カーテンを構成する様子を図１１（１）　に示す。 一方、方形状ジェットはスリット状の噴射口から噴射さ
れた面状ジェットにより、あるいは直線上に隣接配置さ
れた複数の穴形噴射口から噴射された複数の線状ジェッ
トが面状に集合して形成される。方形状ジェットが交差
してＶ形カーテンを構成する様子を図１２に示す。図１
１および１２において、Ｖ形カーテンの線状交差部は、
ＡまたはＢで示されている。

【０００４】このような設備において、溶湯流２５を、
ノズル装置２０の流下孔３２を通ってジェットの線状交
差部Ａに流下させると、溶湯流２５は線状交差部Ａでジ
ェット２７のエネルギーにより分断され、凝固して粉化
する。生成した金属粉末３０は、チャンバー２９内を落
下して、チャンバー２９底部に集積する。最近の粉末冶
金分野では、焼結時の寸法精度及び焼結体の機械的強度
の向上を指向した拡散合金鋼微粉末の要求が強くなって
いる。また、複雑で精密な３次元構造部品の製造方法と
して金属粉末射出成形法が脚光を浴びており、その原料
粉として微粉末が要求されている。

【０００５】アトマイズ法により製造される粉末の粒径
は、噴射ノズルを流通する噴霧媒の圧力及び流量、溶湯
径、Ｖ形カーテンの交差角により決定されることから、
これらのパラメーターを変えることにより粒径が調整さ
れる。この際、溶湯径（図１０中のｄに相当）を細くし
て、溶湯の流出量を少なくすることにより微粉末が製造
できるが、生産性が低下するので得策ではない。このた
め一般には、噴霧媒の噴射圧力を上昇させたり、ジェッ
ト２７の交差角θを大きくすることにより微粉末を製造
している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、かかる方法で
は、図１１（１）　及び図１２におけるＶ形カーテンの
側端の開口部から、ジェットにより粉化されていない溶
滴が線状交差部に沿って移動して落下することがあり、
これが粗粒となって、平均粒径を大きくするという問題
がある。扇形ジェットで構成されたＶ形カーテンの側端
開口部より溶滴が落下する様子を図１１（２）　に示す
。

【０００７】また、微粉末の生産性を上げるために、溶
湯径ｄを大きくすることが考えられるが、従来の噴射ノ
ズルを用いて溶湯径のみを大きくすると、Ｖ形カーテン
の側端開口部からこぼれる溶滴の量が増加し、ますます
平均粒径が大きくなるという問題がある。本発明は上記
問題点を解決するためになされたものであり、その目的
は、粗粒の生成を防止して、平均粒径を小さくした金属
粉末の製造方法を提供することにある。また、本発明の
他の目的は、平均粒径を上げることなく生産性を増大す
ることにある。

【０００８】

【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、対向して配置された主噴射ノズルから噴霧媒の
ジェットを噴射して交差させることによりＶ形カーテン
を形成し、該Ｖ形カーテンの線状交差部に溶湯流を流下
させて金属粉末を製造する方法において、前記Ｖ形カー
テンを形成するジェットと干渉しないジェットを噴射す
る補助ノズルを設け、該補助ノズルから噴射されるジェ
ットにより、前記Ｖ形カーテンの側端開口部から落下し
た溶湯流の溶滴を粉化する。

【０００９】この際、生産性を上げるには、溶湯流を複
数本として前記Ｖ形カーテンの線状交差部に流下すれば
よい。

【００１０】

【作用】複数の補助ノズルから噴射されるジェットが、
主噴射ノズルから噴射されたジェットにより充分粉化さ
れずにＶ形カーテンの側端開口部から落下した溶滴を粉
化する。他方、複数の補助ノズルは、噴射したジェット
がいずれも主噴射ノズルから噴射されるジェットと干渉
しあわないように設けられているので、主噴射ノズルか
ら噴射されるジェットのエネルギーは低下することがな
い。よって、主噴射ノズル及び補助ノズルにより溶湯流
を効率よく分断、粉化して、金属微粉末を製造すること
ができる。

【００１１】また、複数の溶湯流をＶ形カーテンの線状
交差部に流下することにより生産性を向上することがで
きる。この場合、溶湯流の本数の増加に伴い、Ｖ形カー
テンの側端開口部よりこぼれ落ちる溶滴量も増大するが
、補助ノズルから噴射されたジェットによって溶滴を効
率よく粉化するので、生成粉末の平均粒径を上げること
なく、金属微粉末の生産性を向上することができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。該実施例は、扇形ジェットを交差させてＶ形カー
テンを形成した場合のものである。なお、アトマイズ装
置としては、ノズル装置に補助ノズルを設ける以外は従
来と同様のものを使用することができる。

【００１３】実施例及び比較例を示す図１〜図８におい
て、（１）　はＶ形カーテンの交差部から噴射ノズル側
を見た主噴射ノズルと補助ノズルの平面配置図である。 また各図の（２）　は主噴射ノズル及び補助ノズルから
噴射された面状ジェットの重なりの様子を示す図であり
、溶湯流２５側からジェット側をみた場合の平面図であ
る。以下の実施例において明らかにされるように、本発
明においては、補助ノズルの取りつけ位置、取りつけ角
度、補助ノズルから噴射されるジェットの広がり角等を
調整することにより、主噴射ノズルの開口部からＶ形カ
ーテンの線状交差部に至るまでの間において、補助ノズ
ルから噴射されるジェットは主噴射ノズルから噴射され
るジェットと干渉しないようにされている。

【００１４】また、本発明は図１２のＶ形カーテンに対
しても適用できるものである。この場合も、Ｖ形カーテ
ンの側端開口部からこぼれ落ちる溶滴を粉化するための
補助ノズルをノズル装置に設ければよい。さらにまた、
噴霧媒としては、液体に限らず、気体を用いてもよい。 〔実施例１〕図１（１）　に示すように、補助ノズル１
２を、主噴射ノズル１１の両側で主噴射ノズル１１と同
じ高さに取りつけた。主噴射ノズル１１から噴射される
ジェット７１の広がり角をａ１　、補助ノズル１２から
噴射されるジェット７２の広がり角をａ２　で表示する
。

【００１５】ジェット７１の広がり角ａ１　及びジェッ
ト７２の広がり角ａ２　は、図１（２）　に示すように
、ジェット７１、７２が互いに干渉せず隣接状態となる
ように、ａ１　＝２１°、ａ２　＝４１°とした。なお
、比較のため、従来例として補助ノズルを設けなかった
場合、並びに比較例としてａ２　＝４１°に固定してａ
１　を４１°、３３°、２８°、２４°と変化させた場
合についてもアトマイズを実施した。

【００１６】溶湯径４．０ｍｍとしてＳＵＳ４３０の金
属粉末を製造し、実施例１、従来例、ａ１　＝４１°の
場合（ジェットが干渉する場合）の比較例における生成
粉末の平均粒径を下記に示す。 実施例１　　　　　　　　　　　　　　：１３．８μｍ
比較例（ａ１　＝４１°）：１４．５μｍ従来例　　　
　　　　　　　　　　　　　：１６．０μｍ上記結果か
ら、補助ノズルを設けた比較例の生成粉末の平均粒径は
従来例のそれに対して９．４％低下し、さらにジェット
が互いに干渉しないようにジェットの広がり角を設定し
た実施例の生成粉末の平均粒径は従来例のそれに対して
１３．８％も低下することがわかった。 〔実施例２〕図２（１）　に示すように、補助ノズル１
２を、主噴射ノズル１１の取りつけ位置よりも距離ｔ＝
５ｍｍだけ下方になるように取りつけた。図２（２）　
に示すように、ジェット７１、７２は平行に噴射され、
ジェット７２の線状交差部はジェット７１の線状交差部
よりも下方で形成されるようになっている。ジェット７
２とジェット７１とは平行関係にあることから、ジェッ
ト７１及び７２の広がり角を任意に選択しても、ジェッ
ト７１で構成されるＶ形カーテンの交差部に至るまで、
ジェット７２は向かい側のジェット７１と干渉しあうこ
とがない。

【００１７】ジェット７１及び７２の広がり角を４１°
とし、実施例１と同様のアトマイズ条件で金属粉末を製
造したところ、生成粉末の平均粒径は１２．９μｍであ
った。実施例１の欄で開示した従来例と比較すると、１
９．４％の低下を達成することができた。 〔実施例３〕図３（１）　に示すように、主噴射ノズル
１１及び補助ノズル１２を同方向に角度ｂ＝２０°だけ
傾けて取りつけた。図３（２）　に示すように、ジェッ
ト７１、７２は角度ｂだけ下方に傾き、下方に傾いたジ
ェットが隣接するジェットの下方に形成される。よって
、３つのジェット７２、７１、７２は互いに平行な位置
関係にあり、干渉しあうことなく鱗状のように一部重な
っている。

【００１８】ジェット７１及び７２の広がり角を４１°
、他のアトマイズ条件は実施例１と同様にして金属粉末
を製造したところ、生成粉末の平均粒径は１３．５μｍ
であった。実施例１の欄で開示した従来例と比較すると
１５．６％の低下を達成することができた。なお、比較
のため、ｂ＝１０°とした以外は実施例３と同様にして
金属粉末を製造したところ、生成粉末の平均粒径はｂ＝
２０°の場合の方が小さかった。 〔実施例４〕図４（１）　に示すように、補助ノズル１
２を互いに逆方向となるように角度ｃ＝２０°だけ傾け
て取りつけた。図４（２）　に示されるように、ジェッ
ト７２は、いずれも溶湯流の流下位置に近づくのに伴っ
て下方に傾き、ジェット７１の下方に入り込んでジェッ
ト７１と干渉しないように噴射される。

【００１９】ジェット７１及び７２の広がり角を４１°
、他のアトマイズ条件は実施例１と同様にして金属粉末
を製造したところ、生成粉末の平均粒径は１３．２μｍ
であった。実施例１の欄で開示した従来例と比較すると
１７．５％の低下を達成することができた。なお、比較
のため、ｃ＝１０°とした以外は実施例４と同様にして
金属粉末を製造したところ、生成粉末の平均粒径はｃ＝
２０°の場合の方が小さかった。 〔実施例５〕ジェット条件は実施例１と同様にして（ジ
ェット７１の広がり角ａ１　＝２１°、ジェット７２の
広がり角ａ２　＝４１°）、溶湯流の本数を増加した。 溶湯径は実施例１と同様にして、溶湯流はいずれもジェ
ット７１の線状交差部に流下するようにして、ＳＵＳ４
３０の金属粉末を製造した。なお、溶湯流の本数は、溶
湯ノズルの本数、又は溶湯ノズル孔数等により調整する
ことができる。

【００２０】溶湯流が２本、３本、及び４本の場合につ
いて、生成粉末の平均粒径及び一定量（１００ｋｇ）の
金属粉末を生成するまでアトマイズした時間（秒）を測
定した。平均粒径、アトマイズした時間、及び従来の補
助ノズルを設けないで溶湯流を１本とした場合と比較し
たときの変化率を表１に示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】表１より、溶湯流の本数が増加するにつれ
て生成粉末の平均粒径は大きくなるが、従来例よりは生
成粉末の平均粒径は低下しており、かつ一定量の金属粉
末を生産するまでアトマイズした時間が短縮されること
がわかる。なお、本実施例では、ノズル装置２０の左右
それぞれに補助ノズルを２個づつ主噴射ノズルの両側に
取りつけた場合について説明したが、本発明は３個以上
の補助ノズルを取りつけてもよく、また、図９に示すよ
うに、２本以上の主噴射ノズルと３本以上の補助ノズル
とを組合せ、それに合わせて溶湯ノズルを２本以上取り
つけることにより生産性を上げることも可能である。図
９は図１のノズル配置に基づいて噴射ノズルを配置した
ものであるが、図２〜図４のノズル配置についても同様
に行える。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の金属粉末
の製造方法によれば、主噴射ノズルから噴射されるジェ
ットが線状交差部に至るまでの間において、該ジェット
と干渉することがないジェットを噴射する補助ノズルを
設け、これによって、Ｖ形カーテンの側端開口部から落
下した溶滴を粉化するので、ジェットのエネルギーを低
下させることなく、かつ粗粒の原因となる溶滴を粉化す
ることができ、生成粉末の平均粒径を下げることができ
る。

【００２４】また、本発明の製造方法では、複数の溶湯
流を流下するので、溶湯径を大きくすることなく、溶湯
流量を増大することができる。溶湯流量の増大によりＶ
形カーテンの側端開口部からこぼれる溶滴量が増加して
も、補助ノズルから噴射されるジェットが効率よく溶滴
を粉化するので、平均粒径をそれ程増大させることなく
、微粉末を大量生産することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造方法を実施する噴射ノズルの配置
の一実施例を示す模式図である。

【図２】本発明の製造方法を実施する噴射ノズルの配置
の他の実施例を示す模式図である。

【図３】本発明の製造方法を実施する噴射ノズルの配置
の他の実施例を示す模式図である。

【図４】本発明の製造方法を実施する噴射ノズルの配置
の他の実施例を示す模式図である。

【図５】比較例の噴射ノズルの配置を示す模式図である
。

【図６】本発明の製造方法の一実施例を示す模式図であ
る。

【図７】本発明の製造方法の他の実施例を示す模式図で
ある。

【図８】本発明の製造方法の他の実施例を示す模式図で
ある。

【図９】本発明の製造方法の他の実施例を示す模式図で
ある。

【図１０】アトマイズ法により金属粉末を製造する場合
の設備の概要図である。

【図１１】ジェットの交差形態を示す図、及び該交差形
態における問題点を説明するための図である。

【図１２】ジェットの他の交差形態を示す図である。

【符号の説明】

１１　　主噴射ノズル １２　　補助ノズル ７１　　主噴射ノズルから噴射されるジェット７２　　
補助ノズルから噴射されるジェット２０　　ノズル装置 ２５　　溶湯流

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　対向して配置された主噴射ノズルから
   噴霧媒のジェットを噴射して交差させることによりＶ形
   カーテンを形成し、該Ｖ形カーテンの線状交差部に溶湯
   流を流下させて金属粉末を製造する方法において、前記
   Ｖ形カーテンを形成するジェットと干渉しないジェット
   を噴射する補助ノズルを設け、該補助ノズルから噴射さ
   れるジェットにより、前記Ｖ形カーテンの側端開口部か
   ら落下した溶滴を粉化することを特徴とする金属粉末の
   製造方法。
2. 【請求項２】　　複数の溶湯流をＶ形カーテンの線状交
   差部に流下する請求項１に記載の金属粉末の製造方法。