JPH05105918A - Method and device for producing finely dispersed composite powder - Google Patents

Method and device for producing finely dispersed composite powder

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JPH05105918A
JPH05105918A JP3269638A JP26963891A JPH05105918A JP H05105918 A JPH05105918 A JP H05105918A JP 3269638 A JP3269638 A JP 3269638A JP 26963891 A JP26963891 A JP 26963891A JP H05105918 A JPH05105918 A JP H05105918A
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JP
Japan
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powder
molten metal
finely dispersed
producing
pipe
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Application number
JP3269638A
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Japanese (ja)
Inventor
Tadashi Fukuda
匡 福田
Hiroyuki Ikeda
浩之 池田
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To produce a finely dispersed composite powder with high productivity and without segregating a ceramic powder. CONSTITUTION:A ceramic powder 4 is finely dispersed in a molten metallic material 6 and reinforced to produce a finely dispersed composite powder 7 for the composite material by atomization process with high productivity. The molten metallic material 6 is split into a thin film at the end of a molten metal tube 1 by utilizing a gas vortex formed at an atomizer nozzle, and the ceramic powder 4 is supplied to the thin film to produce a composite powder 7 wherein the ceramic powder is finely dispersed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、高温強度あるいは耐摩
耗性等を向上させる分散強化型複合金属材料の製造に際
して、原料として用いるのに好適な微細分散複合粉末の
製造方法および製造装置に関する。さらに具体的には、
本発明は、溶融状態にある金属材料 (本明細書において
は合金材料も含む) に高流速のガスあるいは流体等のの
噴霧流体を衝突させると同時に、例えばセラミック等の
高融点かつ軽質の粉末材料を前記溶融金属材料の流れ場
に供給することにより、金属材料に例えばセラミックが
複合化した微細分散複合粉末を生成する微細分散複合粉
末の製造方法および製造装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for producing a fine dispersion composite powder suitable for use as a raw material in the production of a dispersion-strengthened composite metal material for improving high temperature strength or wear resistance. More specifically,
The present invention collides a metal material (including an alloy material in the present specification) in a molten state with a spray fluid such as a gas or a fluid at a high flow rate, and at the same time, a powder material having a high melting point and a light material such as ceramics. The present invention relates to a method and an apparatus for producing a finely dispersed composite powder, which produces a finely dispersed composite powder in which, for example, ceramic is complexed to a metal material by supplying the molten metal material to the flow field.

【0002】[0002]

【従来の技術】粉末冶金法で焼結部品を製造するには、
周知のように、粉末を押型中で圧縮成形して一定の形状
の圧粉体を作り、この圧粉体を還元雰囲気中で加熱して
焼結させる方法、粉末をカプセル内に充填して密閉し、
これを冷間あるいは熱間で等方圧縮成形する方法、ある
いは熱間押出し成形する方法等が実施されている。
2. Description of the Related Art In order to manufacture sintered parts by powder metallurgy,
As is well known, a method of compressing and molding powder in a die to make a powder compact of a certain shape and heating the powder compact in a reducing atmosphere to sinter, filling the powder into a capsule and sealing it Then
Methods such as cold or hot isotropic compression molding or hot extrusion molding have been carried out.

【0003】特に、成品の高温強度あるいは耐摩耗性等
を向上させることができる分散強化型複合金属材料の製
造の際に適用できる原料粉末の製造方法として、以下の
方法が知られている。
In particular, the following method is known as a method for producing a raw material powder which can be applied in producing a dispersion-strengthened composite metal material capable of improving the high temperature strength or abrasion resistance of a product.

【0004】(i)MA(メカニカルアロイング)法 成形した材料のマトリクスとなる金属材料の粉末と、分
散強化のためのセラミック粉末とを高エネルギーのボー
ルミルにより混練することにより、乾式にて原料粉末を
生成する方法である。この原料粉末は缶に封入した後、
熱間押出し、圧延、ホットプレスあるいはHIP等によ
って緻密化して複合材料とする。
(I) MA (Mechanical Alloying) Method A raw material powder is dry-processed by kneading a powder of a metal material which is a matrix of a molded material and a ceramic powder for dispersion strengthening with a high energy ball mill. Is a method of generating. After encapsulating this raw material powder in a can,
A composite material is obtained by densifying by hot extrusion, rolling, hot pressing, HIP, or the like.

【0005】(ii)スプレーデポジット法 高温の溶融状態にある金属材料を容器底部の小孔から流
下させてガス媒体を噴射するとともに、分散強化させる
ためのセラミック粉末を噴射された前記ガス媒体中に噴
射することにより溶融状態にある金属材料の小滴とセラ
ミック粉末との混合体を基材上に堆積させた後、必要に
応じて圧延、ホットプレスあるいはHIP等によって緻
密化して複合材料とする。
(Ii) Spray Deposit Method A metal material in a high temperature molten state is made to flow down through a small hole at the bottom of a container to inject a gas medium, and at the same time a ceramic powder for strengthening dispersion is injected into the gas medium injected. After spraying, a mixture of droplets of the metallic material in a molten state and the ceramic powder is deposited on the base material, and if necessary, it is densified by rolling, hot pressing, HIP or the like to obtain a composite material.

【0006】(iii) アトマイズ法 高温の溶融状態にある金属材料を容器底部の小孔 (噴霧
ノズル) から流下させて、ガスあるいは液体等の噴霧流
体を噴射すると同時に、分散強化させるためのセラミッ
ク粉末を噴射された噴霧流体に供給することにより、溶
融状態にある金属材料の小滴にセラミック粉末を混合さ
せて、原料粉末を生成する方法である。この原料粉末
は、前述のMA法により製造した原料粉末と同様に、缶
に封入した後、熱間押出し、圧延、ホットプレスあるい
はHIP等によっても緻密化して複合材料とする。例え
ば、特開昭62−109905号公報には、アトマイズ法におい
て、前記セラミック粉末を前記噴霧ノズルの中心孔上方
から供給することにより、セラミック粉末が微細均一に
分布した微細分散複合粉末の製造方法が提案されてい
る。
(Iii) Atomizing method A metal material in a molten state at a high temperature is made to flow down from a small hole (spray nozzle) at the bottom of a container, and a spray fluid such as gas or liquid is jetted, and at the same time, ceramic powder for strengthening dispersion. Is a method of producing a raw material powder by mixing ceramic powder with droplets of a metallic material in a molten state by supplying the sprayed fluid to the sprayed fluid. Like the raw material powder produced by the above-mentioned MA method, this raw material powder is enclosed in a can and then densified by hot extrusion, rolling, hot pressing, HIP or the like to obtain a composite material. For example, JP-A-62-109905 discloses a method for producing a finely dispersed composite powder in which the ceramic powder is finely and uniformly distributed by supplying the ceramic powder from above the center hole of the spray nozzle in the atomizing method. Proposed.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、分散強
化型複合金属材料の原料粉末の従来の製造方法には、そ
れぞれ次のような問題がある。MA法では、金属材料粉
末とセラミック粉末とを高エネルギーのボールミルによ
り混練するために、原料粉末の製造に例えば10〜100Hr
といった長時間を要し生産性が低いとともに、ボールミ
ルの容器によるクロスコンタミネーションも問題であっ
た。
However, each of the conventional methods for producing the raw material powder of the dispersion-strengthening type composite metal material has the following problems. In the MA method, since the metal material powder and the ceramic powder are kneaded by a high-energy ball mill, the raw material powder is manufactured, for example, by 10 to 100 hr.
It takes a long time and the productivity is low, and cross contamination by the ball mill container is also a problem.

【0008】スプレーデポジット法では、半溶融状態に
ある金属材料の小滴とセラミック粉末とを同時に基材上
に堆積させて複合材料を生成しようとする方法であるた
め、分散強化させるためのセラミック粉末が偏析し易
く、成品に所定の性能を付与し難いという問題があっ
た。
The spray deposit method is a method of simultaneously depositing a droplet of a metal material in a semi-molten state and a ceramic powder on a base material to form a composite material, and therefore, a ceramic powder for dispersion strengthening. Was easily segregated, and it was difficult to impart predetermined performance to the product.

【0009】さらに、アトマイズ法では、高温の溶融状
態にある金属材料を噴霧すると同時に、強化用の粉末を
噴射して半溶融状態にある金属材料に巻き込ませて混合
分散させる方法であるため、混合できるセラミック粉末
の量をあまり増加できないとともに、複合化した粉末中
の強化用粉末が偏析を生じ易いという問題があった。
Further, in the atomizing method, a metal material in a molten state at a high temperature is sprayed, and at the same time, a powder for strengthening is sprayed to be entrained in the metal material in a semi-molten state and mixed and dispersed. There is a problem that the amount of the ceramic powder that can be formed cannot be increased so much and that the reinforcing powder in the composite powder easily causes segregation.

【0010】このように、従来の技術では、セラミック
粉末の偏析を生じることなく微細分散複合粉末を高生産
性で製造することは容易ではなかったのである。ここ
に、本発明の目的は、上記の課題を解決することができ
る微細分散複合粉末の製造方法および製造装置を提供す
ることにある。
As described above, according to the conventional technique, it was not easy to produce the finely dispersed composite powder with high productivity without causing segregation of the ceramic powder. An object of the present invention is to provide a manufacturing method and a manufacturing apparatus for finely dispersed composite powder that can solve the above problems.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するため種々検討を重ねた結果、 溶融状態にある金属材料の噴霧と同時に分散強化用の
セラミック粉末を供給するアトマイズ法を用いること
が、生産性の低下防止の観点から、望ましいこと、およ
び 前記セラミック粉末の供給・複合は、噴霧されて滴状
となる前の段階、すなわち金属材料が変形している段階
において行うことが、セラミック粉末の偏析防止の観点
からは、有効であること を知見した。
As a result of various studies to solve the above problems, the present inventors have found an atomizing method for supplying ceramic powder for dispersion strengthening at the same time as spraying a metal material in a molten state. It is desirable to use the ceramic powder from the viewpoint of preventing the productivity from decreasing, and the supplying / compositing of the ceramic powder may be performed in a stage before being sprayed into a droplet, that is, in a stage in which the metal material is deformed. From the viewpoint of preventing the segregation of ceramic powder, it was found to be effective.

【0012】このような知見に基づいて、本発明者らは
さらに検討を重ねた結果、前記およびを実現するた
めには、溶融金属材料の供給管端部で、噴霧流体の流れ
によって生成する負圧の作用で管の外周方向に薄膜状に
広がる溶融金属流に分散強化用のセラミック粉末を供給
して混合すればよいことを知見して、本発明を完成し
た。
Based on such knowledge, the inventors of the present invention have conducted further studies, and as a result, in order to realize the above and, in order to realize the above and The present invention has been completed by finding that ceramic powder for dispersion strengthening may be supplied to and mixed with a molten metal flow that spreads in a thin film shape in the outer peripheral direction of the tube by the action of pressure.

【0013】ここに、本発明の要旨とするところは、噴
霧流体に溶融金属材料を流下させて粉末を製造するアト
マイズ法による粉末の製造に際して、前記溶融金属材料
を前記噴霧流体に供給する溶湯管の周囲から、前記溶融
金属材料とは異なる粉末材料を前記噴霧流体中に供給す
ることを特徴とする微細分散複合粉末の製造方法であ
る。
Here, the gist of the present invention is to provide a molten metal pipe for supplying the molten metal material to the spray fluid when the powder is produced by an atomizing method in which the molten metal material is made to flow down into the spray fluid to produce the powder. A powder material different from the molten metal material is supplied into the atomizing fluid from the periphery of the above.

【0014】具体的には、前記粉末材料は、円形の前記
溶湯管の中心軸と一致する軸を有する逆円錐状に噴射さ
れる噴霧流体中に、前記溶湯管とその周囲に離間して配
置された外管との間に形成される環状スリットから、ま
たは矩形の前記溶湯管の2つの長辺側からそれぞれシー
ト状に噴射される噴霧流体の交差線が前記溶湯管の長辺
に沿う短辺の中心線と一致する噴霧流体中に、前記溶湯
管とその周囲に離間して配置された外管との間に形成さ
れる矩形スリットから、それぞれ供給される態様を例示
することができる。
Specifically, the powder material is disposed in the spray fluid sprayed in an inverted conical shape having an axis coinciding with the center axis of the circular molten metal tube, and is spaced apart from the molten metal tube and its periphery. The intersecting line of the sprayed fluid sprayed in a sheet shape from the annular slit formed between the molten metal pipe and the rectangular slit is formed along the long side of the molten metal pipe. It is possible to exemplify a mode in which each is supplied from a rectangular slit formed between the molten metal pipe and an outer pipe spaced apart from the molten metal in the spray fluid coinciding with the center line of the side.

【0015】上記の本発明においては、長辺及び短辺そ
れぞれの長さが異なり、溶湯および外管の水平断面形状
が長方形である場合や、長辺及び短辺それぞれの長さが
等しく、前記水平断面形状が正方形である場合を包含す
る。
In the present invention described above, the long side and the short side have different lengths, and the horizontal cross-sectional shape of the molten metal and the outer tube is rectangular, or the long side and the short side have the same length. This includes the case where the horizontal cross-sectional shape is square.

【0016】さらに別の観点からは、本発明は、噴霧流
体に溶融金属材料を流下する溶湯管を有する微細分散複
合粉末の製造装置であって、(i) 前記溶湯管の周囲に離
間して配置された外管を有すること、および(ii)前記外
管は金属製であるとともに、その少なくとも外面の一部
はセラミック被覆が施されることを特徴とする微細分散
複合粉末の製造装置である。
[0016] From still another aspect, the present invention is an apparatus for producing a finely dispersed composite powder having a molten metal pipe for flowing a molten metal material into an atomizing fluid, the device comprising: (i) a space around the molten metal pipe. And (ii) the outer tube is made of metal, and at least a part of the outer surface of the outer tube is provided with a ceramic coating. ..

【0017】[0017]

【作用】以下、本発明を作用効果とともに詳述する。ア
トマイズ法により、分散強化粉末であるセラミック粉末
を複合した金属材料粉末を高生産性で生成するには、金
属材料粉末を生成する際に同時に前記セラミック粉末を
複合化することが必要である。
The operation of the present invention will be described in detail below. In order to produce a metal material powder in which ceramic powder, which is a dispersion-strengthening powder, is composited by the atomizing method with high productivity, it is necessary to simultaneously compound the ceramic powder when the metal material powder is produced.

【0018】金属基の微細分散複合粉末では、強化用粉
末としてはセラミックや金属間化合物等を用いることが
一般的であるが、これらの粉末はその物理的特性 (特
に、比重や粒子径) がマトリクスとなる金属材料粉末と
は著しく異なる。したがって、アトマイズ過程で均一・
微細に混合するには、金属材料粉末が溶融状態であって
かつほぼ静止状態にあるときに、前記セラミック粉末を
噴射・供給して完全に混合した後、直ちに急冷・凝固さ
せることが必要である。
In the metal-based finely dispersed composite powder, it is common to use ceramics or intermetallic compounds as the reinforcing powder, but these powders have physical properties (particularly, specific gravity and particle size). It is remarkably different from the powder of the metallic material used as the matrix. Therefore, in the atomizing process,
In order to finely mix, when the metal material powder is in a molten state and in a substantially stationary state, it is necessary to jet and supply the ceramic powder to completely mix it, and then immediately quench and solidify it. ..

【0019】ところで、アトマイズ法は、周知のよう
に、急冷粉末材料を生成する方法であり、高速の噴霧流
体によって溶融状態の金属材料の粒子は迅速に冷却され
るとともに高速で飛行する。したがって、セラミック粒
子を金属材料粉末中に微細かつ均一に複合するには、溶
融した金属材料が高速の噴霧流体と衝突して高速で飛行
し始める直前に分散強化用の粉末を混合させることが必
要である。
As is well known, the atomization method is a method for producing a rapidly cooled powder material, in which molten metal material particles are rapidly cooled and fly at high speed by a high-speed atomizing fluid. Therefore, in order to finely and uniformly compound the ceramic particles in the metal material powder, it is necessary to mix the powder for dispersion strengthening just before the molten metal material collides with the high-speed atomizing fluid and starts to fly at high speed. Is.

【0020】そこで、本発明では、本発明で用いる溶湯
管の1実施例の略式説明図である図1に示すように、溶
融金属材料を噴霧流体の流れ場に供給する溶湯管1の周
囲から高速の噴霧流体2を噴射して当該溶湯管1の先端
部に生成するガスの渦流れ3による負圧の作用によっ
て、溶融金属材料を溶湯管1の外周方向に薄膜状で移動
させ、分散強化用のセラミック粉末4を当該溶湯管の外
周部5に設けた外管5aと溶湯管1との間に設けた環状ス
リット20から薄膜状の溶融金属材料に供給して、溶融金
属材料6が噴霧される直前に分散強化用のセラミック粉
末4を混合させて、その後噴霧流体2により噴霧するこ
とにより、微細分散複合粉末7を生成するのである。
Therefore, in the present invention, as shown in FIG. 1, which is a schematic explanatory view of one embodiment of the molten metal pipe used in the present invention, from around the molten metal pipe 1 for supplying the molten metal material to the flow field of the spray fluid. The molten metal material is moved in the form of a thin film in the outer peripheral direction of the molten metal pipe 1 by the action of negative pressure due to the swirling flow 3 of the gas generated at the tip of the molten metal pipe 1 by injecting the high-speed atomizing fluid 2 and strengthening the dispersion. The ceramic powder 4 for use is supplied to the thin film molten metal material from the annular slit 20 provided between the outer pipe 5a provided on the outer peripheral portion 5 of the molten metal pipe and the molten metal pipe 1, and the molten metal material 6 is sprayed. Immediately before the mixing, the ceramic powder 4 for dispersion strengthening is mixed, and then sprayed with the spray fluid 2 to produce the finely dispersed composite powder 7.

【0021】前記溶湯管1の断面形状としては、前述の
図1に示すような円形、または図3に示すような矩形を
例示することができる。なお、図3の図中符号は図1と
同様である。矩形の断面形状の場合、溶湯管1の長辺側
からシート状に噴射される噴霧流体2の交差線が前記溶
湯管の長辺に沿う短辺中心線と一致する噴霧流体中に、
前記溶湯管1とその周囲に離間して配置された外管5aと
の間に形成される矩形の水平断面形状の矩形スリット20
から供給する。
The cross-sectional shape of the molten metal pipe 1 may be circular as shown in FIG. 1 or rectangular as shown in FIG. The reference numerals in FIG. 3 are the same as those in FIG. In the case of a rectangular cross-sectional shape, in the spray fluid in which the intersecting line of the spray fluid 2 sprayed in a sheet form from the long side of the melt tube 1 coincides with the short side center line along the long side of the melt tube,
A rectangular slit 20 having a rectangular horizontal cross section formed between the molten metal pipe 1 and an outer pipe 5a arranged around the molten metal pipe 1 at a distance.
Supplied from.

【0022】このとき、噴霧流体の噴霧角度θ、噴霧媒
の噴射孔と粉化点との距離を適正に選ぶことにより、図
1に示すような逆円錐型あるいは図3に示すようなV字
型の断面形状に噴射された噴霧媒のジェットが、交差す
る領域の上方に形成されるガス渦流れの大きさならびに
強さを調整して、溶湯管出口から流出する溶融金属材料
が溶湯管から流出して出口端部を移動する際の形状を適
正な薄膜状にすることができる。本発明者らの知見によ
れば、溶湯管から流出する溶融金属材料の形状を適正な
薄膜状にするには、図4および図5にそれぞれ示すよう
に、噴霧流体の噴射圧および噴射角度を適正に設定すれ
ばよい。図4は図1に示す逆円錐状ジェットの場合を、
図5はV字型ジェットの場合をそれぞれ示す。なお、前
記外管は金属製であるとともに、その少なくとも外面の
一部はセラミック被覆が施されることが望ましい。金属
製の外管であれば、高圧のガスが噴射されるために該ガ
スの噴射圧による折損やエロージョンを防止することが
でき、またセラミック被覆を施すことにより溶湯口が詰
まってアトマイズが出来なくなるとともにスリットから
の粉末の供給ができなくなり、微細分散複合粉末を製造
することができなくなることを防止できるからである。
セラミック被覆の範囲は、少なくとも外面の一部、例え
ば先端部全周を2mm以上被覆することを例示することが
できるが、特に限定を要するものでない。さらに、被覆
手段も何ら限定を要するものでない。
At this time, by appropriately selecting the spray angle θ of the spray fluid and the distance between the spray hole of the spray medium and the powdering point, an inverted conical shape as shown in FIG. 1 or a V-shape as shown in FIG. The jet of the atomizing medium injected into the cross-sectional shape of the mold adjusts the size and strength of the gas vortex flow formed above the intersecting region, and the molten metal material flowing out from the molten metal pipe outlet flows from the molten metal pipe. The shape when flowing out and moving the outlet end can be made into an appropriate thin film shape. According to the knowledge of the present inventors, in order to make the shape of the molten metal material flowing out from the molten metal pipe into an appropriate thin film shape, the injection pressure and the injection angle of the spray fluid are set as shown in FIGS. It should be set appropriately. FIG. 4 shows the case of the inverted conical jet shown in FIG.
FIG. 5 shows the case of a V-shaped jet. It is preferable that the outer tube is made of metal, and at least a part of the outer surface thereof is ceramic-coated. If the outer tube is made of metal, high-pressure gas is injected, so it is possible to prevent breakage and erosion due to the injection pressure of the gas, and by applying a ceramic coating, the molten metal port is clogged and atomization becomes impossible. At the same time, it becomes possible to prevent the powder from being unable to be supplied from the slit and the fine dispersion composite powder from being unable to be manufactured.
The range of the ceramic coating can be exemplified by coating at least a part of the outer surface, for example, the entire circumference of the tip portion by 2 mm or more, but the range is not particularly limited. Furthermore, the coating means does not need to be limited at all.

【0023】さらに、本発明を添付図面により具現化さ
れた実施例を参照しながら詳述するが、これは本発明の
例示でありこれにより本発明が限定されるものではな
い。
Further, the present invention will be described in detail with reference to the embodiments embodied by the accompanying drawings, but this is an example of the present invention and the present invention is not limited thereto.

【0024】[0024]

【実施例1】図2は、本発明にかかる微細分散複合粉末
の製造装置の略式説明図である。同図において、8はア
トマイズタンクであって、該アトマイズタンク8の上部
にはアトマイズノズル9が設置されている。アトマイズ
ノズル9に設けられた溶湯管12の構造は、図1に示す通
りである。分散強化用粉末16は粉末供給装置10から配管
11によって溶湯管外周部に供給される。溶湯管12は溶融
材料容器13の底部に接続されており、溶融材料容器13は
密閉容器14内に設置されている。密閉容器14には溶解装
置 (図示せず) から溶融金属材料が供給される。溶融金
属材料は、溶融材料容器13の底部から溶湯管12を通って
アトマイズノズル9に送給される。アトマイズノズル9
には高圧の不活性ガスが供給され、アトマイズノズル9
の噴射孔15から高流速のガス噴流となり、流下する溶融
材料に衝突してこれを粉砕・粉化するとともに冷却し
て、粉末を生成する。このとき、分散強化用粉末16は溶
湯の流れる耐火物製の管とその外周部に設置されたスリ
ット管17との環状隙間18からガス流れ場に供給され、薄
膜状となって溶湯管の外周方向に広がる溶融金属材料と
混合されることにより、微細分散複合粉末を生成する。
生成した微細分散複合粉末は、アトマイズタンク8の底
部ならびにこれに接続されたサイクロン19により、回収
される。なお、スリット管17は炭素鋼(JIS SS41)製であ
り、その先端部から5mmの部分は全周にわたってジルコ
ニア系のセラミックが被覆されている。
EXAMPLE 1 FIG. 2 is a schematic explanatory view of an apparatus for producing a finely dispersed composite powder according to the present invention. In the figure, reference numeral 8 is an atomizing tank, and an atomizing nozzle 9 is installed above the atomizing tank 8. The structure of the molten metal pipe 12 provided in the atomizing nozzle 9 is as shown in FIG. The powder 16 for dispersion strengthening is piped from the powder feeder 10.
It is supplied to the outer peripheral portion of the molten metal by 11. The molten metal pipe 12 is connected to the bottom of a molten material container 13, and the molten material container 13 is installed in a closed container 14. A molten metal material is supplied to the closed container 14 from a melting device (not shown). The molten metal material is fed from the bottom of the molten material container 13 through the molten metal pipe 12 to the atomizing nozzle 9. Atomize nozzle 9
High-pressure inert gas is supplied to the atomizing nozzle 9
A high-velocity gas jet flow is generated from the injection hole 15 and collides with the flowing molten material to pulverize and pulverize the molten material and cool it to produce powder. At this time, the dispersion-strengthening powder 16 is supplied to the gas flow field through the annular gap 18 between the refractory tube through which the molten metal flows and the slit tube 17 installed on the outer peripheral portion thereof, and becomes a thin film shape and the outer periphery of the molten metal tube The finely divided composite powder is produced by being mixed with the molten metal material spread in the direction.
The produced finely dispersed composite powder is collected by the bottom of the atomizing tank 8 and the cyclone 19 connected thereto. The slit tube 17 is made of carbon steel (JIS SS41), and the portion 5 mm from the tip is covered with zirconia-based ceramics over the entire circumference.

【0025】かかる構成の本発明にかかる微細分散複合
粉末の製造装置を用いて、表1に示す合金組成を有する
合金材料を予熱した溶融材料容器13に供給した。なお、
表1における組成割合は最終成品における組成割合を示
す。一方、分散強化用粉末として、表2に示す特性のイ
ットリア粉末を粉末供給装置10により配管11を介して溶
湯管外周部に送給した。前記粉末供給装置10は、一般に
溶射装置用として市販されているものを用い、窒素ガス
によってイットリア粉末を搬送した。
The alloy material having the alloy composition shown in Table 1 was supplied to the preheated molten material container 13 by using the apparatus for producing the finely dispersed composite powder according to the present invention having the above-mentioned structure. In addition,
The composition ratio in Table 1 shows the composition ratio in the final product. On the other hand, as the powder for dispersion strengthening, yttria powder having the characteristics shown in Table 2 was fed to the outer periphery of the molten metal pipe by the powder feeding device 10 through the pipe 11. As the powder supply device 10, a commercially available device for a thermal spraying device was generally used, and the yttria powder was conveyed by nitrogen gas.

【0026】[0026]

【表1】 [Table 1]

【0027】[0027]

【表2】 [Table 2]

【0028】アトマイズノズル9には、高圧のアルゴン
ガスを送給し、表3に示す条件によりガスアトマイズに
より複合粉末を生成した。
A high pressure argon gas was fed to the atomizing nozzle 9, and composite powder was produced by gas atomizing under the conditions shown in Table 3.

【0029】[0029]

【表3】 [Table 3]

【0030】この結果、生成した13Cr系複合粉末は平均
粒子径が約85μmであり、その断面を観察したところ、
Cr合金の基地中にイットリア粒子が均一に微細分散した
組織であることが分かった。この粉末をステンレス鋼製
の缶容器に充填して真空排気した後密閉し、電気加熱炉
で1473K に加熱した後、竪型水圧プレスによって熱間押
出し成形し、外径が約22mmの棒材を製作した。この棒材
には、所定の熱処理を施した後、高温での引張強度を測
定した。
As a result, the resulting 13Cr-based composite powder had an average particle size of about 85 μm, and its cross section was observed.
It was found that the yttria particles were uniformly dispersed in the matrix of the Cr alloy. This powder was filled in a stainless steel can container, evacuated, and sealed, heated to 1473K in an electric heating furnace, and then hot extruded by a vertical hydraulic press to form a bar with an outer diameter of about 22 mm. I made it. The bar was subjected to a predetermined heat treatment and then the tensile strength at high temperature was measured.

【0031】一方、比較のため、メカニカルアロイング
法によって粉末を生成し、前述の成形方法で押出棒材を
製作し、同様に高温での引張強度を測定した。すなわ
ち、表4に示す通りの配合で、表5に示す組成を示すCr
合金粉および純鉄ならびにイットリア粉末を高エネルギ
ーボールミルに挿入し、アルゴンガスによってパージし
た雰囲気のもとで50時間混練し、粉末を回収した。回収
粉末の成形方法は、前述したアトマイズ複合粉末の場合
と同様である。
On the other hand, for comparison, a powder was produced by a mechanical alloying method, an extruded rod material was manufactured by the above-mentioned molding method, and the tensile strength at high temperature was similarly measured. That is, Cr having the composition shown in Table 4 and having the composition shown in Table 5
The alloy powder, pure iron, and yttria powder were inserted into a high energy ball mill and kneaded for 50 hours in an atmosphere purged with argon gas to recover the powder. The method of molding the recovered powder is the same as that of the atomized composite powder described above.

【0032】[0032]

【表4】 [Table 4]

【0033】以上に記載した方法により作成した試験材
の評価結果を表6に示す。本発明により製造された複合
材料は長時間の混練操作を要するメカニカルアロイング
法による材料に比較して遜色のない結果が得られた。
Table 6 shows the evaluation results of the test materials prepared by the method described above. The composite material produced according to the present invention was comparable to the material produced by the mechanical alloying method which requires a long kneading operation.

【0034】[0034]

【表6】 [Table 6]

【0035】[0035]

【実施例2】図3に示す溶湯管1を有する、図2に示す
本発明にかかる微細分散複合粉末の製造装置を用いて、
微細分散複合粉末の製造を行った。本実施例では、溶融
金属材料がその断面が矩形である溶湯管12を通って供給
され、噴霧流体は前記溶湯管12の両側の長辺側からシー
ト状に噴射され、かつシート状噴霧流体の交差線は溶湯
管の長径に沿う中心線に一致している。なお、複合化さ
せるためのセラミック粉末を、溶湯管1の外周にその内
面が溶湯管1の外周とは離間して設置されたスリット管
17との薄板状隙間より供給する方法は実施例1と同様で
ある。
Example 2 Using the apparatus for producing finely dispersed composite powder according to the present invention shown in FIG. 2 having the molten metal tube 1 shown in FIG. 3,
A finely dispersed composite powder was produced. In the present embodiment, the molten metal material is supplied through the molten metal pipe 12 having a rectangular cross section, the spray fluid is sprayed in a sheet form from the long sides on both sides of the molten metal pipe 12, and The intersection line coincides with the center line along the major axis of the molten metal pipe. It should be noted that a slit tube in which the ceramic powder for compounding is installed on the outer periphery of the molten metal pipe 1 with its inner surface separated from the outer periphery of the molten metal pipe 1.
The method of supplying from the thin plate-shaped gap with 17 is the same as in the first embodiment.

【0036】前述の図2に示す構成の微細分散複合粉末
の製造装置を用いて、表7に示す化学成分を有する合金
材料を予熱した溶融材料容器13に供給した。一方、分散
強化用粒子であるセラミック粉末は、表2に特性を示し
たイットリア粉末を粉末供給装置10により配管11を通し
て溶湯管の外周部に送給した。
The alloy material having the chemical components shown in Table 7 was supplied to the preheated molten material container 13 by using the above-described apparatus for producing the finely dispersed composite powder having the structure shown in FIG. On the other hand, as the ceramic powder as the particles for strengthening dispersion, the yttria powder having the characteristics shown in Table 2 was fed to the outer peripheral portion of the molten metal pipe through the pipe 11 by the powder feeding device 10.

【0037】[0037]

【表7】 [Table 7]

【0038】アトマイズノズルには高圧のアルゴンガス
を送給し、表8に示す条件でガスアトマイズにより複合
粉末を生成した。本実施例では、溶融合金材料の供給量
を前記の実施例に較べて減少させ、微粉末をより多く生
成させた。
High-pressure argon gas was fed to the atomizing nozzle, and composite powder was produced by gas atomizing under the conditions shown in Table 8. In this example, the supply amount of the molten alloy material was reduced as compared with the above examples, and more fine powder was generated.

【0039】[0039]

【表8】 [Table 8]

【0040】この結果、生成した13Cr系の複合粉末は平
均粒子径が45μmであり、その断面を観察したところ、
前記実施例1の場合と同様に、Cr合金の基地中にイット
リア粒子が均一に微細分散した組織であることが分かっ
た。この粉末をステンレス鋼製の缶容器に充填して真空
排気した後密閉し、電気加熱炉で1473K に加熱した後、
竪型水圧プレスによって熱間押出し成形し、外径が約22
mmの棒材を製作した。この棒材には所定の熱処理を施し
た後、高温での引張強度を測定した。
As a result, the resulting 13Cr-based composite powder had an average particle diameter of 45 μm, and its cross section was observed.
As in the case of Example 1, it was found that yttria particles were uniformly finely dispersed in the matrix of the Cr alloy. After filling this powder in a stainless steel can container, evacuating it, sealing it, and heating it to 1473K in an electric heating furnace,
It is hot extruded by a vertical hydraulic press and has an outer diameter of about 22.
I made a mm bar. After subjecting this bar material to a predetermined heat treatment, the tensile strength at high temperature was measured.

【0041】このようにして得られた試験材ならびに前
記実施例で比較例として挙げたMA法による粉末成形材
の評価結果を表9に示す。表9から明らかなように、本
発明方法により得られた複合材料は、長時間の混練操作
を要するメカニカルアロイング法による材料に比較して
遜色のない結果が再び得られた。また、従来のアトマイ
ズ法よりも噴射する粉末材料の量を増加することができ
たこともわかる。
Table 9 shows the evaluation results of the test materials thus obtained and the powder molding materials by the MA method given as a comparative example in the above Examples. As is clear from Table 9, the composite material obtained by the method of the present invention was comparable to the material obtained by the mechanical alloying method, which requires a long kneading operation, again. Also, it can be seen that the amount of the powder material to be sprayed can be increased as compared with the conventional atomizing method.

【0042】[0042]

【表9】 [Table 9]

【0043】[0043]

【実施例3】前記実施例1において、溶湯管の外周に設
置されたスリット管の材質として通常の炭素鋼 (SS41)
を用い、その外面にはセラミック溶射を施した場合につ
いて粉末製造の際における運転操作の安定性、すなわち
噴霧された溶融滴状の金属材料粉末の付着による溶湯管
の閉塞について比較した結果を表9に示す。この結果か
ら、スリット管の外周にセラミック溶射を施工すること
により、溶湯管の閉塞がなくなり、安定操業ならびに歩
留りの向上に寄与することが明らかである。
[Third Embodiment] In the first embodiment, as a material of the slit pipe installed on the outer periphery of the molten metal pipe, ordinary carbon steel (SS41) is used.
Table 9 shows the comparison results of the stability of the driving operation in the powder production in the case of applying ceramic spraying to the outer surface, that is, the clogging of the molten metal pipe due to the adhesion of the sprayed molten droplet-shaped metal material powder. Shown in. From this result, it is apparent that the ceramic spraying applied to the outer circumference of the slit tube eliminates the blockage of the molten metal tube and contributes to stable operation and improvement in yield.

【0044】[0044]

【表10】 [Table 10]

【0045】[0045]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明により、分
散強化粉末であるセラミック粉末の偏析を生じることな
く微細に分散した微細分散複合粉末を、アトマイズ法に
より高い生産性と低いコストにより製造することができ
る。かかる効果を有する本発明の意義は著しい。
As described in detail above, according to the present invention, a finely dispersed composite powder finely dispersed without causing segregation of a ceramic powder which is a dispersion strengthening powder is produced by an atomizing method with high productivity and low cost. can do. The significance of the present invention having such effects is remarkable.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明にかかる微細分散複合粉末の製造装置に
おいて用いる溶湯管の一例の略式説明図である。
FIG. 1 is a schematic explanatory view of an example of a molten metal tube used in an apparatus for producing a finely dispersed composite powder according to the present invention.

【図2】本発明にかかる微細分散複合粉末の製造装置の
一例の略式説明図である。
FIG. 2 is a schematic explanatory view of an example of an apparatus for producing a finely dispersed composite powder according to the present invention.

【図3】図1に示す溶湯管とは異なる、本発明にかかる
微細分散複合粉末の製造装置において用いる溶湯管の一
例の略式説明図である。
FIG. 3 is a schematic explanatory view of an example of a molten metal pipe used in the apparatus for producing a finely dispersed composite powder according to the present invention, which is different from the molten metal pipe shown in FIG.

【図4】図1に示す構成の溶湯管について、溶湯管から
流出する溶融金属材料の噴射圧力と噴射角度との関係に
おける適正範囲を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing an appropriate range of the relationship between the injection pressure and the injection angle of the molten metal material flowing out of the molten metal pipe, which has the configuration shown in FIG. 1.

【図5】図3に示す構成の溶湯管について、溶湯管から
流出する溶融金属材料の噴射圧力と噴射角度との関係に
おける適正範囲を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing an appropriate range in the relationship between the injection pressure and the injection angle of the molten metal material flowing out of the molten metal pipe with the molten metal pipe having the configuration shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:溶湯管 2:噴霧流体 3:ガスの渦流れ 4:セラミック粉末 5:溶湯管外周部 5a:外管 6:溶融金属材料 7:微細分散複合粉末 8:アトマイズタンク 9:アトマイズノズル 10:粉末供給装置 11:配管 12:溶湯管 13:溶融材料容器 14:密閉容器 15:噴射孔 16:分散強化用粉末 17:スリット管 18:環状隙間 19:サイクロン 20:環状スリット 1: Melt pipe 2: Spraying fluid 3: Gas vortex flow 4: Ceramic powder 5: Molten pipe outer peripheral part 5a: Outer pipe 6: Molten metal material 7: Fine dispersion composite powder 8: Atomizing tank 9: Atomizing nozzle 10: Powder Supply device 11: Piping 12: Molten metal pipe 13: Molten material container 14: Closed container 15: Injection hole 16: Dispersion strengthening powder 17: Slit tube 18: Annular gap 19: Cyclone 20: Annular slit

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 噴霧流体に溶融金属材料を流下させて粉
末を製造するアトマイズ法による粉末の製造に際して、
前記溶融金属材料を前記噴霧流体に供給する溶湯管の周
囲から、前記溶融金属材料とは異なる粉末材料を前記噴
霧流体中に供給することを特徴とする微細分散複合粉末
の製造方法。
1. When producing a powder by an atomizing method of producing a powder by flowing a molten metal material into an atomizing fluid,
A method for producing a finely dispersed composite powder, characterized in that a powder material different from the molten metal material is supplied into the spray fluid from around the molten metal pipe for supplying the molten metal material to the spray fluid.
【請求項2】 前記粉末材料は、円形の前記溶湯管の中
心軸と一致する軸を有する逆円錐状に噴射される噴霧流
体中に、前記溶湯管とその周囲に離間して配置された外
管との間に形成される環状スリットから供給される請求
項1記載の微細分散複合粉末の製造方法。
2. The molten metal and the outer periphery of the powder material are spaced apart from each other in the spray fluid injected in an inverted conical shape having an axis coinciding with the center axis of the circular molten metal tube. The method for producing a finely dispersed composite powder according to claim 1, wherein the fine powder is supplied from an annular slit formed between the tube and the tube.
【請求項3】 前記粉末材料は、矩形の前記溶湯管の2
つの長辺側からそれぞれシート状に噴射される噴霧流体
の交差線が前記溶湯管の長辺に沿う短辺の中心線と一致
する噴霧流体中に、前記溶湯管とその周囲に離間して配
置された外管との間に形成される矩形スリットから供給
される請求項1記載の微細分散複合粉末の製造方法。
3. The powder material is 2 of the rectangular molten metal pipe.
The intersecting lines of the spray fluid sprayed in the form of sheets from the two long sides coincide with the center line of the short side along the long side of the melt pipe, and the melt pipe and the periphery thereof are spaced apart from each other. The method for producing a finely dispersed composite powder according to claim 1, wherein the fine powder is supplied from a rectangular slit formed between the outer tube and the outer tube.
【請求項4】 噴霧流体に溶融金属材料を流下する溶湯
管を有する微細分散複合粉末の製造装置であって、 (i) 前記溶湯管の周囲に離間して配置された外管を有す
ること、および (ii)前記外管は金属製であるとともに、その少なくとも
外面の一部はセラミック被覆が施されること を特徴とする微細分散複合粉末の製造装置。
4. An apparatus for producing a finely dispersed composite powder having a molten metal pipe for flowing a molten metal material into an atomizing fluid, comprising: (i) an outer pipe arranged around the molten metal pipe at a distance. And (ii) the apparatus for producing finely dispersed composite powder, wherein the outer tube is made of metal, and at least a part of the outer surface thereof is ceramic-coated.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008151995A (en) * 2006-12-18 2008-07-03 Asahi Kasei Chemicals Corp Retardation film for flexible display
JP2017218633A (en) * 2016-06-08 2017-12-14 積水化学工業株式会社 Production method of composite particle
CN116984618A (en) * 2023-09-28 2023-11-03 季华实验室 Air atomizing equipment

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