JPH0441063A - スプレーフォーミング法 - Google Patents
スプレーフォーミング法Info
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- JPH0441063A JPH0441063A JP14839890A JP14839890A JPH0441063A JP H0441063 A JPH0441063 A JP H0441063A JP 14839890 A JP14839890 A JP 14839890A JP 14839890 A JP14839890 A JP 14839890A JP H0441063 A JPH0441063 A JP H0441063A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
- B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
- B05B7/02—Spray pistols; Apparatus for discharge
- B05B7/08—Spray pistols; Apparatus for discharge with separate outlet orifices, e.g. to form parallel jets, i.e. the axis of the jets being parallel, to form intersecting jets, i.e. the axis of the jets converging but not necessarily intersecting at a point
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- Powder Metallurgy (AREA)
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。
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〕
この発明は、溶融金属をガスジェット流により粒滴に霧
化させ、これを堆積凝固させることによりデポジットを
得る方法に関する。
化させ、これを堆積凝固させることによりデポジットを
得る方法に関する。
溶融金属をガスジェット流により粒滴に霧化させ、これ
を堆積凝固させることによりデポジットを得る、いわゆ
るスプレーフォーミング法は、粉末冶金法と一般鋳造法
との中間的なプロセスとしてよく知られており、特公昭
４６−４３６８８号公報、特開昭５１−４６５５４号公
報、特公昭５４−２９９８５号公報、特公昭６４−１５
２６５号公報、特開昭６２−１８４９号公報、特開昭６
４−５７９６５号公報等において提案され、また、この
方法を利用した鋳造法が、特開昭５２−１５１６２６号
において提案されている。
を堆積凝固させることによりデポジットを得る、いわゆ
るスプレーフォーミング法は、粉末冶金法と一般鋳造法
との中間的なプロセスとしてよく知られており、特公昭
４６−４３６８８号公報、特開昭５１−４６５５４号公
報、特公昭５４−２９９８５号公報、特公昭６４−１５
２６５号公報、特開昭６２−１８４９号公報、特開昭６
４−５７９６５号公報等において提案され、また、この
方法を利用した鋳造法が、特開昭５２−１５１６２６号
において提案されている。
この技術のポイントは、溶融金属流を低温・高圧の不活
性ガスで粒滴化して冷却し、このスプレー粒子を堆積さ
せることによって、高密度のデポジットを得るという点
にある。
性ガスで粒滴化して冷却し、このスプレー粒子を堆積さ
せることによって、高密度のデポジットを得るという点
にある。
第２図に従来法の模式図を示す。タンデイツシュ１に収
容された溶融金属２は、ノズル３から流下して溶融金属
流５（溶湯柱）となり、この溶融金属流５に向かってガ
スアトマイザ−４からガスジェット流８が噴射され、溶
融金属を霧化する。
容された溶融金属２は、ノズル３から流下して溶融金属
流５（溶湯柱）となり、この溶融金属流５に向かってガ
スアトマイザ−４からガスジェット流８が噴射され、溶
融金属を霧化する。
これにより生じた金属粒子流９ａは下方のコレクター６
に堆積し、デポジット１０を形成させる。
に堆積し、デポジット１０を形成させる。
しかしながら、このような従来のスプレーフォーミング
法では、形成される金属粒子のスプレーの制御が難しく
、製品歩留が悪いという大きな問題があった。
法では、形成される金属粒子のスプレーの制御が難しく
、製品歩留が悪いという大きな問題があった。
すなわち、微細結晶粒、偏析無しという本方法の特徴で
ある材料特性をだすためには、ガス圧を高める必要があ
るが、このようにガス圧を高めると溶融金属流に対する
ガスジェット流衝突点１１でスプレー角度が開いてしま
い、図に示すように金属粒子の一部しかコレクター６上
に堆積できず、歩留が極めて低い。また、歩留を向上さ
せるためにスプレー角度を狭くしようとすると、ガス圧
を低くせざるを得す、このようなガス圧力で得られる材
料は、鋳造法で作成したものと材料特性が変わらないも
のとなってしまう。
ある材料特性をだすためには、ガス圧を高める必要があ
るが、このようにガス圧を高めると溶融金属流に対する
ガスジェット流衝突点１１でスプレー角度が開いてしま
い、図に示すように金属粒子の一部しかコレクター６上
に堆積できず、歩留が極めて低い。また、歩留を向上さ
せるためにスプレー角度を狭くしようとすると、ガス圧
を低くせざるを得す、このようなガス圧力で得られる材
料は、鋳造法で作成したものと材料特性が変わらないも
のとなってしまう。
例えば、前記特公昭５４−２９９８５号公報に示される
オスプレー法でも、スプレー角度を制御する方法がない
ため、製品歩留を向上させることができないという問題
がある。また、前記特公昭６４−１５２６５号公報では
、２次ガスによってこのスプレー粒子の流れを制御しよ
うとしているが、実際にはガスの流れだけでこれをコン
トロールするのは容易ではなく、また、大量の付加ガス
を使用しなければならないという問題がある。
オスプレー法でも、スプレー角度を制御する方法がない
ため、製品歩留を向上させることができないという問題
がある。また、前記特公昭６４−１５２６５号公報では
、２次ガスによってこのスプレー粒子の流れを制御しよ
うとしているが、実際にはガスの流れだけでこれをコン
トロールするのは容易ではなく、また、大量の付加ガス
を使用しなければならないという問題がある。
スプレーフォーミング法が原理的に優れていながら、未
だ工業的に実用化されていない大きな要因は、以上のよ
うな問題にあると思われる。
だ工業的に実用化されていない大きな要因は、以上のよ
うな問題にあると思われる。
本発明はこのような従来の問題を解決すべくなされたも
ので、その特徴とするところは溶融金属をノズルから流
下させ、この溶融金属流にガスジェット流を吹き付ける
ことにより、溶融金属を霧化して金属粒子流を形成させ
、この金属粒子流を、上端入口が溶融金属流に対するガ
スジェット流衝突点近傍に位置した筒状の金属粒子流偏
向器内に落下させることにより、高密度の金属粒子流を
形成させ、金属粒子流偏向器の下端出口から落下する金
属粒子流を被堆積部に堆積させ、デポジットを得るよう
にしたことにある。
ので、その特徴とするところは溶融金属をノズルから流
下させ、この溶融金属流にガスジェット流を吹き付ける
ことにより、溶融金属を霧化して金属粒子流を形成させ
、この金属粒子流を、上端入口が溶融金属流に対するガ
スジェット流衝突点近傍に位置した筒状の金属粒子流偏
向器内に落下させることにより、高密度の金属粒子流を
形成させ、金属粒子流偏向器の下端出口から落下する金
属粒子流を被堆積部に堆積させ、デポジットを得るよう
にしたことにある。
このような本発明によれば、ガスジェット流の吹き付け
により生じた金属粒子流をほとんど総て下方の被堆積部
に堆積させることができ、歩留を略１００％まで高める
ことができる。
により生じた金属粒子流をほとんど総て下方の被堆積部
に堆積させることができ、歩留を略１００％まで高める
ことができる。
以下１本発明の詳細を第１図に基づいて説明する。
図において、１は溶融金属を収容するタンデイツシュ、
３はノズル、４はガスジェット流を噴射するガスアトマ
イザ−１６は金属粒子流の被堆積部たるコレクターであ
り、前記ノズル３の下方には、上下端が開放した筒状の
金属粒子流偏向器７が配置されている。
３はノズル、４はガスジェット流を噴射するガスアトマ
イザ−１６は金属粒子流の被堆積部たるコレクターであ
り、前記ノズル３の下方には、上下端が開放した筒状の
金属粒子流偏向器７が配置されている。
タンデイツシュ１に収容された溶融金属２は、ノズル３
から流下し、溶融金属流５（溶湯柱）となる。この溶融
金属流５に向かってガスアトマイザ−４からガスジェッ
ト流８が噴射され、溶融金属を震化し、金属粒子流９を
形成させる。
から流下し、溶融金属流５（溶湯柱）となる。この溶融
金属流５に向かってガスアトマイザ−４からガスジェッ
ト流８が噴射され、溶融金属を震化し、金属粒子流９を
形成させる。
前記金属粒子流偏向器７は、その上端入口（開口）が溶
融金属流５に対するガスジェット流衝突点１１の直下に
位置するように配置されており、形成された金属粒子流
９（スプレーコーン）はそのまま筒状の金属粒子流偏向
器７内に入って偏向器内を落下し、下端出口（開口）か
ら落下して下方のコレクター６上に堆積する。コレクタ
ー６上には偏向器７の出口の形状に略対応した平面形状
のデポジット１０が形成される。
融金属流５に対するガスジェット流衝突点１１の直下に
位置するように配置されており、形成された金属粒子流
９（スプレーコーン）はそのまま筒状の金属粒子流偏向
器７内に入って偏向器内を落下し、下端出口（開口）か
ら落下して下方のコレクター６上に堆積する。コレクタ
ー６上には偏向器７の出口の形状に略対応した平面形状
のデポジット１０が形成される。
以上のような本発明法において、金属粒子偏向器７は、
その上端がガスジェット流に干渉せず、しかもガスジェ
ット流衝突点１１で形成される金属粒子流９の略全部が
筒状の偏向器内に入るような位置に配置されることが必
要であり、このため上端入口がガスジェット流衝突点１
１の近傍、通常はガスジェット流衝突点１１の直下に位
置するように配置することが好ましい。
その上端がガスジェット流に干渉せず、しかもガスジェ
ット流衝突点１１で形成される金属粒子流９の略全部が
筒状の偏向器内に入るような位置に配置されることが必
要であり、このため上端入口がガスジェット流衝突点１
１の近傍、通常はガスジェット流衝突点１１の直下に位
置するように配置することが好ましい。
筒状の金属粒子流偏向器７は、その内部を通過する金属
粒子が内壁面に付着、堆積すると偏向器出口の閉塞を起
こしてしまため、金属粒子が内壁面に付着、堆積しない
ようにすることが重要であリ、このため特に金属粒子流
が衝突する内壁面の性状に配慮が必要となる。
粒子が内壁面に付着、堆積すると偏向器出口の閉塞を起
こしてしまため、金属粒子が内壁面に付着、堆積しない
ようにすることが重要であリ、このため特に金属粒子流
が衝突する内壁面の性状に配慮が必要となる。
すなわち、金属粒子流偏向器７の内壁面は、なるべく金
属粒子との濡れ性が悪い材質とすることが好ましく、ま
た、表面は平滑であるほど好ましい。具体的には、表面
粗さＲｚ １０μｍ以下、Ｒａ ５μ厘以下とすること
が好ましい。また、偏向器の内壁面は金属粒子が堆積し
ないような形状とすることが好ましく、内壁面を鉛直状
とするか、或いはテーパ状に下方に向けて拡径した形状
とすることが好ましい。
属粒子との濡れ性が悪い材質とすることが好ましく、ま
た、表面は平滑であるほど好ましい。具体的には、表面
粗さＲｚ １０μｍ以下、Ｒａ ５μ厘以下とすること
が好ましい。また、偏向器の内壁面は金属粒子が堆積し
ないような形状とすることが好ましく、内壁面を鉛直状
とするか、或いはテーパ状に下方に向けて拡径した形状
とすることが好ましい。
また、金属粒子の偏向器内壁面に対する堆積を防止する
という点では、内壁面の冷却が非常に有効である。した
がって、偏向器７の内部に温度調整機構を設け、デポジ
ットの材質上杵される場合には、内壁面を冷却すること
が好ましい。このように内壁面を冷却する場合には、内
壁面の材質は比較的自由に選択することができる。
という点では、内壁面の冷却が非常に有効である。した
がって、偏向器７の内部に温度調整機構を設け、デポジ
ットの材質上杵される場合には、内壁面を冷却すること
が好ましい。このように内壁面を冷却する場合には、内
壁面の材質は比較的自由に選択することができる。
また、金属粒子流偏向器７の出口は、所望のデポジット
形状に近似した平面形状に構成させるが、その輪郭は金
属粒子の堆積を防止するため滑らがな曲線とすることが
好ましい。
形状に近似した平面形状に構成させるが、その輪郭は金
属粒子の堆積を防止するため滑らがな曲線とすることが
好ましい。
以下、その他の条件について説明する。
タンデイツシュ１に保持される溶融金属の溶解温度は、
微細結晶粒の材料を得るという観点からは、なるべく融
点直上が好ましいが、ノズル詰まり等を考慮し、融点〜
融点＋３００℃程度の溶解温度が適当である。ノズル３
は生産量を確保したい場合には、並列多ノズルやスリッ
トノズルを用いることができる。
微細結晶粒の材料を得るという観点からは、なるべく融
点直上が好ましいが、ノズル詰まり等を考慮し、融点〜
融点＋３００℃程度の溶解温度が適当である。ノズル３
は生産量を確保したい場合には、並列多ノズルやスリッ
トノズルを用いることができる。
ガスジェット流８を構成するアトマイズガスとしては、
Ｎ２、Ａｒ等の不活性ガスが主に用いられる。また、ガ
スジェット流８は圧力２〜１５ｋｇ／ｄ、メタル（ｇ／
５ｅｅ）：ガス流量（ｇ ／５ｅｅ）比＝１００：１〜
１：１程度が適当である。また、酸化物分散複合材を製
造するために、アトマイズガス中に酸素等の酸化物生成
用ガスを混入することも可能である。なお、アトマイズ
ガスの温度はなるべく低い方が好ましい。
Ｎ２、Ａｒ等の不活性ガスが主に用いられる。また、ガ
スジェット流８は圧力２〜１５ｋｇ／ｄ、メタル（ｇ／
５ｅｅ）：ガス流量（ｇ ／５ｅｅ）比＝１００：１〜
１：１程度が適当である。また、酸化物分散複合材を製
造するために、アトマイズガス中に酸素等の酸化物生成
用ガスを混入することも可能である。なお、アトマイズ
ガスの温度はなるべく低い方が好ましい。
また、以上のような基本的な構成に対し、金属粒子の温
度は金属粒子流偏向器７の内壁面温度により制御可能で
あることから、金属粒子流偏向器７の内壁面温度を制御
し、且つアトマイズガス圧力を制御することにより、デ
ポジット１０の特性を変えることが可能である。したが
って、偏向器７内部に温度調整機構を設けることが好ま
しい。
度は金属粒子流偏向器７の内壁面温度により制御可能で
あることから、金属粒子流偏向器７の内壁面温度を制御
し、且つアトマイズガス圧力を制御することにより、デ
ポジット１０の特性を変えることが可能である。したが
って、偏向器７内部に温度調整機構を設けることが好ま
しい。
第１表にデポジットの特性をガス圧力と偏向器の内壁面
温度との関係で示す。
温度との関係で示す。
得られたデポジット１０は、その特性に応じ必要に応じ
て加工し、より高密度化することにより、材料の機械的
特性を向上させることができる。
て加工し、より高密度化することにより、材料の機械的
特性を向上させることができる。
また、金属粒子流は固定鋳型や可動鋳型内に堆積させ、
連続的に金属を鋳造することもできる。
連続的に金属を鋳造することもできる。
また、所望のデポジットの形状に対して、ニアネットな
ものを作る場合には、上述したように金属粒子流偏向器
の出口を、デポジットの形状に近似した滑らかな曲線状
の輪郭の平面形状とすることのほか、金属粒子流に対し
コレクターを動がす方法を採ることができる。すなわち
、本発明では高密度の金属粒子流をコレクター上に局部
的に堆積させることができるため、コレクターを動かす
ことにより任意の形状のデポジットを得ることができる
。
ものを作る場合には、上述したように金属粒子流偏向器
の出口を、デポジットの形状に近似した滑らかな曲線状
の輪郭の平面形状とすることのほか、金属粒子流に対し
コレクターを動がす方法を採ることができる。すなわち
、本発明では高密度の金属粒子流をコレクター上に局部
的に堆積させることができるため、コレクターを動かす
ことにより任意の形状のデポジットを得ることができる
。
なお、本発明は鉄系に限らず、Ａｌ系、Ｃｕ系等の非鉄
金属に対しても適用可能であるが、さらに。
金属に対しても適用可能であるが、さらに。
クラツド材や複合材を製造する場合にも適用することが
できる。
できる。
第１図に示す装置を用い、下記第２表の条件でステライ
ト合金を作成した。
ト合金を作成した。
第２表
第３表
また、比較のため第２図の装置を用いた従来法により、
下記第３表の条件でステライト合金を作製した。
下記第３表の条件でステライト合金を作製した。
第４表に上記本発明法（第２表）と従来法（第３表）に
より得られた材料、および普通鋳造鍛造材の機械的特性
を比較して示す。
より得られた材料、および普通鋳造鍛造材の機械的特性
を比較して示す。
以上のように本発明によれば、従来のスプレーフォーミ
ング法の最大の欠点であった歩留を向上させることがで
き、スプレーフォーミング法の工業化に寄与できるもの
である。
ング法の最大の欠点であった歩留を向上させることがで
き、スプレーフォーミング法の工業化に寄与できるもの
である。
第１図は本発明の実施状況を示す説明図である。
第２図は従来のスプレーフォーミング法の実施状況を示
す説明図である。 図において、１はタンデイツシュ、２は溶融金属、３は
ノズル、４はガスアトマイザ−１５は溶融金属流、６は
コレクター、７は金属粒子流偏向器、８はガスジェット
流、９は金属粒子流、１０はデポジット、１１はガスジ
ェット流衝突点である。 このように本発明法によれば、上記のような鋳物材料に
対し、高歩留（１００％）で、しかも急冷凝固を利用し
て非常に優れた特性の材料を得ることができる。 〔発明の効果〕 第 図 第 図
す説明図である。 図において、１はタンデイツシュ、２は溶融金属、３は
ノズル、４はガスアトマイザ−１５は溶融金属流、６は
コレクター、７は金属粒子流偏向器、８はガスジェット
流、９は金属粒子流、１０はデポジット、１１はガスジ
ェット流衝突点である。 このように本発明法によれば、上記のような鋳物材料に
対し、高歩留（１００％）で、しかも急冷凝固を利用し
て非常に優れた特性の材料を得ることができる。 〔発明の効果〕 第 図 第 図
Claims (1)
- 溶融金属をノズルから流下させ、この溶融金属流にガス
ジェット流を吹き付けることにより、溶融金属を霧化し
て金属粒子流を形成させ、この金属粒子流を、上端入口
が溶融金属流に対するガスジェット流衝突点近傍に位置
した筒状の金属粒子流偏向器内に落下させることにより
、高密度の金属粒子流を形成させ、金属粒子流偏向器の
下端出口から落下する金属粒子流を被堆積部に堆積させ
、デポジットを得ることを特徴とするスプレーフォーミ
ング法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14839890A JPH0441063A (ja) | 1990-06-06 | 1990-06-06 | スプレーフォーミング法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14839890A JPH0441063A (ja) | 1990-06-06 | 1990-06-06 | スプレーフォーミング法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0441063A true JPH0441063A (ja) | 1992-02-12 |
Family
ID=15451895
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14839890A Pending JPH0441063A (ja) | 1990-06-06 | 1990-06-06 | スプレーフォーミング法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0441063A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6135194A (en) * | 1996-04-26 | 2000-10-24 | Bechtel Bwxt Idaho, Llc | Spray casting of metallic preforms |
| JP2009149997A (ja) * | 1995-10-12 | 2009-07-09 | Toshiba Corp | スパッタターゲットの製造方法 |
| JP2010508148A (ja) * | 2006-11-01 | 2010-03-18 | ツォレルン・ベーハーベー・グライトラガー・ゲーエムベーハー・ウント・コンパニー・カーゲー | ２つの互いに結合した層を製造するための方法およびこの方法で製造可能な機能構成部材 |
| CN103586466A (zh) * | 2012-12-26 | 2014-02-19 | 机械科学研究总院先进制造技术研究中心 | 多金属液态喷射沉积增材制造方法 |
-
1990
- 1990-06-06 JP JP14839890A patent/JPH0441063A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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