JPH04337015A - 金属粉末の製造方法およびその装置 - Google Patents

金属粉末の製造方法およびその装置

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JPH04337015A
JPH04337015A JP10757291A JP10757291A JPH04337015A JP H04337015 A JPH04337015 A JP H04337015A JP 10757291 A JP10757291 A JP 10757291A JP 10757291 A JP10757291 A JP 10757291A JP H04337015 A JPH04337015 A JP H04337015A
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cooling liquid
molten metal
liquid layer
cooling
cylinder
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Masanori Yoshino
正規 吉野
Toshiyuki Aoki
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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
る冷却液層中に供給して金属粉末を製造する方法に関す
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4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は溶融金属供給手段とし
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から噴射される。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。かかる金属粉末の製造方法は特公平1ー4
9769 号公報に開示されている。
【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る。
【0005】また、溶融金属が噴射された後、冷却液層
に至るまでにその表面が酸化し、酸化膜が形成されるた
め、冷却液層による分断が困難となり、又金属粉末の酸
素や水素含有量が増加し、品質劣化を将来する。本発明
は、安定した品質の金属粉末を連続的に製造することが
でき、しかも酸化膜の生成を抑制することができる金属
粉末の製造方法を提供することを目的とする。
【0006】
【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、上蓋および下蓋を備えた冷却用筒体の内周面に
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上蓋から下蓋に渡って形成す
ると共に冷却液を筒体下部より排出し、冷却液層の内側
でかつ上蓋および下蓋によって閉塞された空間部に不活
性ガスを充填し、もしくは該空間部の空気を排気し、該
空間部に開孔した溶融金属供給容器の供給孔より溶融金
属を前記冷却液層に供給し、冷却液層によって分断し冷
却凝固させて金属粉末を得ることを発明の構成とするも
のである。溶融金属の供給に際しては、溶融金属供給容
器に不活性ガス等の圧媒を供給して容器内の溶融金属を
供給孔から噴射供給してもよく、又容器内の溶融金属の
自重により供給孔から噴出供給してもよい。
【0007】
【作用】冷却用筒体の内周面に沿って供給された冷却液
は、筒体内周面に沿って旋回しながら流下し、旋回時の
遠心力の作用でほぼ一定内径の冷却液層を形成する。こ
の冷却液層の内側より溶融金属を供給すると、溶融金属
流又は溶滴は旋回流により分断されると共に冷却凝固さ
れ、粉末となる。
【0008】この際、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に一定の温度が容易に維
持される。このため、温度制御のために液面より冷却液
を排出、供給する必要がなく、液面に乱れは生じず、安
定した状態が維持される。それ故、冷却液層に供給され
た溶融金属は常に一定状態の下で冷却液層中に注入、分
断され、一定温度の下で冷却凝固されるため、金属粉末
の品質が安定する。
【0009】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、筒体の下端より排出されるので、金属
粉末の連続生産が可能となる。また、冷却液層の内側で
かつ上蓋および下蓋によって閉塞された空間部は不活性
ガスが充填され、あるいは該空間部内の空気が排気され
ているので、該空間部に開孔した供給孔より溶融金属を
冷却液層に供給しても、冷却液層に至るまでの間におい
て溶融金属の表面酸化が抑制され、冷却液層による分断
が速やかに行われ、又酸化膜の薄い高品質の粉末が得ら
れる。
【0010】
【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31を形
成するための冷却用筒体1 と、冷却液層31に溶融金
属32を噴射供給するための供給容器である噴射るつぼ
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。
【0011】前記筒体1 は円筒形状であり、筒体軸心
が鉛直方向に対して適宜角度で傾斜しており、その上端
には噴射るつぼ2 を設置するための凹部を有する上蓋
5 が被着されている。筒体1 の上部には、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
隔で複数個所開口しており、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 の中間部内周面には冷却
液層31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。筒体1 の下端には
、図2に示すように、冷却液層21の旋回方向に沿って
平面視流線形曲面で形成された間板9 を介して下蓋1
0が付設されており、筒体下端のフランジ11と下蓋1
0との間にスリット形の冷却液排出口12が形成されて
いる。筒体1 の下部外周には、排出口12の周りを覆
うようにカバー13が設けられている。14は冷却液層
31の内側に形成された空間部15に連通する連通管1
4であり、カバー13および下蓋10を貫通して下蓋1
0に固着されており、その上部は冷却液が入らないよう
に逆U字形に屈曲形成されている。
【0012】前記カバー13の下方には、冷却液を下方
に通過可能とすると共に金属粉末を分離するためのメッ
シュ部材16が傾斜状に配設された分離容器17が備え
られている。前記冷却液噴出管7 は、ポンプ3 を介
してタンク18に配管接続されている。また、前記分離
容器17の底部はタンク18に配管されており、カバー
13によって回収され、分離容器17によって分離され
た冷却液はタンク18に戻され、循環使用される。タン
ク18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。尚、水を用いる場合、水
中の酸素を除去したものを使用するのが望ましい。酸素
の除去処理装置は市販されており、入手容易である。
【0013】前記上蓋5 の凹部には、噴射るつぼ2 
が断熱部材20を介して気密に載置されており、その底
部に穿設されたノズル孔21が前記断熱部材20および
凹部に開設された貫通穴を介して、冷却液層31内側の
空間部15に開孔している。噴射るつぼ2 の外周には
加熱用誘導コイル22が巻回形成され、その上蓋23に
はArやN2 等の不活性ガスの圧媒や圧送された溶融
金属を注入するための注入孔24が設けられている。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。
【0014】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31を上蓋5 から下蓋10に渡って形成
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
速度が押えら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31が
容易に形成される。該冷却液層31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。
【0015】次に、冷却液層31の内側でかつ上蓋およ
び下蓋によって閉塞された空間部15に連通管14より
ArガスやN2 ガス等の不活性ガスを圧送することに
より、空間部15内の空気を冷却液と共に外部へ排出し
、不活性ガスを空間部15に充填する。不活性ガスが空
間部15に充填された後は、ガスの送給を常時行う必要
はなく、連通管とガス源との間に設けられた開閉弁を遮
断すればよい。 尚、不活性ガスによる置換を容易に行うには、空気排出
用の他の連通管を併設しておけばよい。また、空間部1
5内の空気を不活性ガスと置換することなく連通管14
から真空ポンプ等により排気するだけでもよい。
【0016】次に、筒体1 の上部に設けられた噴射る
つぼ2 に不活性ガス等を圧送して、るつぼ2 内の溶
融金属32をノズル孔21より冷却液層31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。す
なわち、該冷却液層31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。
【0017】冷却液層31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 の下端の排出口12から排出され、カバー13
を介して分離容器17に流下し、メッシュ部材16によ
って冷却液と分離される。メッシュ部材16によって一
次脱液された金属粉末は同部材16に沿って分離容器1
7の側壁開口から回収される。一方、メッシュ部材16
を通過した冷却液は、タンク18に回収される。前記金
属粉末は、順次、遠心分離機等の適宜の脱液装置により
脱液された後、乾燥されて製品粉末となる。
【0018】図3は本発明を実施するための他の製造装
置の要部であり、本例では、冷却用筒体1 は筒体軸心
が鉛直方向に設置されており、下蓋10は排液が容易な
ように中央部が凸状に形成されている。また、噴射るつ
ぼ2 の下部にはノズル部25が設けられ、該ノズル部
25が上蓋5 の貫通穴を介して冷却液層31の内側の
空間部15に突出しており、その下部に冷却液層31に
指向するノズル孔21が開孔している。
【0019】上記実施例では、冷却用筒体として円筒状
のものを示したが、これに限らず、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、冷却液の排出口12として、筒体1 と下蓋10
との間にスリットを形成したが、スリットを設けること
なく、筒体内周面に接線方向から開口した排出管を一個
又は複数個設けてもよい。尚、図例では、層厚調整用リ
ング6 は断面方形状であるが、これに限らず、例えば
リング上面の外周縁から下面の内周縁にかけて漸次縮径
する曲面で形成してもよい。
【0020】また、上記実施例においては、噴射るつぼ
2 内の溶融金属32は、圧媒を作用させて加圧するこ
とによりノズル孔21から噴射したが、圧媒を作用させ
ることなく、溶融金属32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21から噴射 (噴出) して、冷却
液層に供給してもよい。
【0021】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。
【0022】
【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、筒体の内周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。
【0023】また、溶融金属は、不活性ガスが充填され
、あるいは空気が排気された冷却液層の内側の空間部に
開孔した供給孔より供給されるため、冷却液層に至るま
での間における溶融金属の表面酸化が抑制され、粉化が
速やかに行われ、又酸素や水素含有量の少ない高品質の
金属粉末が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施するための金属粉末製造装置の要
部断面全体配置図である。
【図2】図1のAーA線断面図である。
【図3】他の金属粉末製造装置の要部断面図である。
【図4】従来の金属粉末製造装置の要部断面図である。
【符号の説明】
1  冷却用筒体 2  噴射るつぼ (溶融金属供給容器)3  ポンプ
 (冷却液供給手段) 5  上蓋 7  冷却液噴出管 10  下蓋 12  冷却液排出口 14  連通管 15  空間部 21  ノズル孔 (供給孔) 31  冷却液層 32  溶融金属

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  上蓋および下蓋を備えた冷却用筒体の
    内周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上蓋から下蓋に渡っ
    て形成すると共に冷却液を筒体下部より排出し、冷却液
    層の内側でかつ上蓋および下蓋によって閉塞された空間
    部に不活性ガスを充填し、該空間部に開孔した溶融金属
    供給容器の供給孔より溶融金属を前記冷却液層に供給し
    、冷却液層によって分断し冷却凝固させて金属粉末を得
    ることを特徴とする金属粉末の製造方法。
  2. 【請求項2】  上蓋および下蓋を備えた冷却用筒体の
    内周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上蓋から下蓋に渡っ
    て形成すると共に冷却液を筒体下部より排出し、冷却液
    層の内側でかつ上蓋および下蓋によって閉塞された空間
    部の空気を排気し、該空間部に開孔した溶融金属供給容
    器の供給孔より溶融金属を前記冷却液層に供給し、冷却
    液層によって分断し冷却凝固させて金属粉末を得ること
    を特徴とする金属粉末の製造方法。
  3. 【請求項3】  溶融金属供給容器内に収容された溶融
    金属の自重により供給孔から溶融金属を噴出させて冷却
    液層に供給する請求項1又は2に記載の金属粉末の製造
    方法。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5164456A (ja) * 1974-12-02 1976-06-03 Nisshin Steel Co Ltd Kyujokinzokufunmatsuno seizoho oyobi sochi
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