JPH05331505A - 複合金属粉末の製造方法 - Google Patents

複合金属粉末の製造方法

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JPH05331505A
JPH05331505A JP14073592A JP14073592A JPH05331505A JP H05331505 A JPH05331505 A JP H05331505A JP 14073592 A JP14073592 A JP 14073592A JP 14073592 A JP14073592 A JP 14073592A JP H05331505 A JPH05331505 A JP H05331505A
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JP
Japan
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powder
molten metal
earth oxide
alloy
molten
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JP14073592A
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English (en)
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Yoshitomo Sato
義智 佐藤
Hideteru Ide
英暉 井手
Seishi Furuta
誠矢 古田
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Publication date
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  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 特別なセラミックス粉末添加装置が不要で、
安定な操業が得られる複合金属粉末の製造方法を提供す
る。 【構成】 希土類酸化物粉末が混合分散した溶融金属を
タンディッシュより流下し、その溶融金属流に噴霧媒の
ジェットを当てて粉化する。

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る複合
金属粉末の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】宇宙航空機、自動車等においては、高温
下で使用される部品がある。これらの部品は、耐酸化性
が要求され、近年、耐熱性金属マトリクス中に高温で安
定なセラミックスを分散させた複合材料が使用されるに
及んでいる。前記複合材料の製造方法の一つとして、耐
熱性金属粉末の粒子にセラミックス粒子を複合化した複
合金属粉末を粉末冶金法により焼結一体化する方法があ
る。
【0003】かかる粉末冶金法に使用される複合金属粉
末の製造法としては、特開昭52−36750 号公報に開示さ
れているように、タンディッシュの流出口にセラミック
ス粉末を添加するための流路を有する樋を設け、該流路
内で溶融金属にセラミックス粉末を添加し、該樋のノズ
ルから流下する溶融金属流に噴霧媒のジェットを当てて
アトマイズする方法がある。
【0004】また、特開昭61−177303号公報には、アト
マイズガスにセラミックス粉末を混合した気固混合ガス
でタンディッシュから流下する溶融金属流をアトマイズ
する方法が開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前記セラミックスを添
加するための樋を設ける方法では、溶融金属の温度低下
により、樋のノズル出口で、溶融金属が凝固し、孔詰ま
りが生じ易く、操業が不安定であるという問題がある。
また、気固混合ガスを用いる方法では、ガスジェットに
セラミックス粉末を均等に分散させることが難しいた
め、ジェットの流れに変動が生じ易く、溶融金属流を不
安定に振れさせる。このため、アトマイズされた粉末が
上方に吹き上げられ、それがジェットノズルやタンディ
ッシュの溶湯ノズルに付着し、操業が不安定になり、著
しい場合は、操業停止に至る。
【0006】また、両方法ともセラミックス粉末の添加
装置が複雑で、設備コストの上昇を招来する。本発明は
かかる問題に鑑みなされたもので、特別なセラミックス
粉末添加装置が不要で、安定な操業が得られる複合金属
粉末の製造方法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】本発明の複合金属粉末の
製造方法は、希土類酸化物粉末が混合分散した溶融金属
をタンディッシュより流下し、この流下する溶融金属流
に噴霧媒のジェットを当てて粉化する。この際、溶融金
属の密度と近似した密度の希土類酸化物の粉末を用いる
のがよく、また希土類酸化物粉末の粒径は0.05〜5.00μ
m とするのがよい。
【0008】
【作用】本発明において、セラミックスとして希土類酸
化物を用いるのは、この酸化物は比較的密度が大きく、
溶融金属と近似した密度のものを容易に見出すことがで
き、溶融金属への混合分散が容易だからである。しか
も、融点が2000℃以上のものがほとんどであり、耐熱性
材料として好適だからである。
【0009】また、希土類酸化物粉末は原料金属の溶解
時又はタンディッシュへの注湯時ないし注湯後の溶融金
属に対して添加混合することができるので、溶融金属流
や噴霧媒のジェットに粉末を添加する場合に比べて、特
殊な装置は不要であり、また溶融金属の温度低下も生じ
にくく、アトマイズも通常のアトマイズ装置で容易に行
なうことができる。
【0010】
【実施例】図1は本発明を実施するためのガスアトマイ
ズ装置の一例を示しており、密閉室1 内に溶解炉2 およ
びタンディッシュ3 が設けられており、タンディッシュ
3の底部にはストッパー4 の昇降により開閉自在とされ
た溶湯ノズル5 が取り付けられている。タンディッシュ
3 の下方にはアトマイズチャンバー6 が設けられてお
り、その上部にはジェット噴出装置7 が設置されてい
る。前記密閉室1 には該密閉室1 に雰囲気ガスを充満も
しくは排気するための配管8 が設けられており、一方ジ
ェット噴出装置7 には圧縮されたアトマイズガス供給管
9 が接続されている。前記密閉室1 内の溶解炉2 は傾動
自在に支持されており、図示省略の加熱手段を備えてい
る。かかるガスアトマイズ装置の基本構成は従来と同様
である。
【0011】本発明を実施するには、まず、タンディッ
シュ3 内に希土類酸化物粉末を混合分散した溶融金属11
を保有する。そのためには、溶解炉2 中の溶融金属12
に、希土類酸化物粉末を吹き込み、散布等により添加
し、混合する。溶融金属は対流状態にあるので、粉末は
比較的容易に溶融金属中に混合分散する。この溶融金属
をタンディッシュ3 に供給すればよい。あるいは、溶解
炉2 から希土類酸化物粉末の未混合の溶融金属12をタン
ディッシュ3 に傾注する際、希土類酸化物粉末を同時に
添加すればよい。傾注の際の撹拌状態の下で、粉末は容
易に溶融金属中に混合分散する。また、溶融金属12をタ
ンディッシュ3 に傾注後、粉末を添加し、インペラ等の
適宜の撹拌手段で溶湯を撹拌してもよい。
【0012】前記希土類酸化物としては、分散の容易性
から溶融金属と密度が近似したもの、好ましくは密度差
が10%以内のものを用いるのがよい。例えば、耐熱性F
e 合金としてFe −25Cr −5 Al(単位はwt%。以下同
様) 、Fe −25Cr −5 Al−2 Mo を用いる場合、こ
れらの溶融Fe 合金 (1550℃) における密度は 6.9g/cm
3 程度であり、これらのFe 合金に対してCe23 ( 密
度6.11〜6.87g/cm3 、融点2600℃) 、Pr611 (密度6.
34〜7.06g/cm3 、融点2200℃) 、Nd23 ( 密度6.45〜
7.33g/cm3 、融点2272℃) 、Sm23(密度7.09〜7.73g/
cm3 、融点2325℃) が好適である。
【0013】また、耐熱性Ni 合金としてNi −20Cr
−5 Al 、Ni −5 Mo −5 Al 、Ni −50Cr を用い
る場合、これらの溶融Ni 合金(1550 ℃) の密度は 7.4
〜7.6g/cm3程度であり、これらのNi 合金に対して既述
のSm23 、Eu23(密度7.29〜7.96g/cm3 、融点2050
℃) 、Gd27(密度7.60〜8.20g/cm3 、融点2340℃)、
Tb47(密度7.88g/cm3 、融点2200℃) が好適である。
また、Ni −15Co −6 W−4 Ti −4 Al −3 Mo −
2 Nb(1550℃における密度8.1g/cm3) を用いる場合、既
述のEu23 、Gd23 、Tb47 の他、Dy23(密度
8.16〜8.86g/cm 3 、融点2340℃) も好適である。
【0014】また、耐熱性Co 合金としてCo −23Cr
−13Al 、Co −32Ni −21Cr −6 Al −0.5 Y、C
o −29Cr − 6Al −1 Yを用いる場合、これらの溶融
Co合金(1550 ℃) の密度は 6.9〜7.2g/cm3程度であ
り、これらのCo 合金に対しては、既述のCe23 、P
r611、Nd23 、Sm23 、Eu23 、Gd23 、T
b47 が好適である。
【0015】希土類酸化物粉末としては、叙上のような
単体の酸化物粉末に限らず、所期の密度が得られるよう
に、密度の異なる異種の酸化物を同時に溶解し、凝固後
に機械的に粉砕したものを用いてもよい。希土類酸化物
粉末の粒子径は、0.05〜5.00μm 程度がよい。0.05μm
未満では粉末同士が凝集して溶湯中に分散しにくくな
り、一方5.00μm を超えると希土類酸化物粉末を含む溶
湯流が不安定に振れ、粉化が不安定になるからである。
また、希土類酸化物の混合量としては、溶融金属に対し
て0.05〜1.0 wt%程度がよい。0.05%未満では高温耐酸
化性に劣り、一方、1.0 %を超えて混合しても高温耐酸
化性は横ばいで、コストアップになるからである。
【0016】タンディッシュ3 内に貯えられた、希土類
酸化物粉末が混合分散された溶融金属11は、タンディッ
シュ3 の底部に設けられた溶湯ノズル5 を閉塞するスト
ッパー4 が引き上げられると、該溶湯ノズル5 から溶湯
金属流13となって流出し、ジェット噴出装置7 のジェッ
トノズル10から噴出された噴霧媒のジェット14の交差部
に流下し、粉化される。
【0017】上記実施例は、ガスアトマイズ法に基づく
ものであるが、本発明は噴霧媒が冷却水である水アトマ
イズ法においても適用できることは勿論である。また、
本発明の複合金属粉末が用いられる用途としては、粉末
冶金用のみならず、溶射や肉盛溶接用粉末として、また
自動車排ガス浄化触媒等の高温耐酸化材料として使用す
ることができる。
【0018】次に具体的製造実施例を掲げる。溶解炉に
おいて、Ni −50wt%Cr 合金を1520℃で溶解すると共
に、Ni 合金に対して 0.1wt%のSm23 粉末 (粒径0.
1 〜5.0 μm)を添加混合した。この混合溶湯を 1チャー
ジ当り 100kgの量でタンディッシュに供給し、ノズル径
φ10mmの溶湯ノズルから流下し、ガス量/メタル流量を
1 Nm3/kg として、Ar ガスによりアトマイズした。10
チャージをガスアトマイズした後の粉末回収量は923 kg
であり、粉末回収率は92.3%と高率であった。尚、得ら
れた粉末の平均粒径は40〜50μm であった。比較のた
め、ガスジェットに粉末を供給するアトマイズ法により
複合金属粉末を製造したところ、溶滴が吹き上がり、ジ
ェットノズルに付着し、不安定な操業となったため、10
チャージ当たりの粉末回収量は 318kgに止まった。
【0019】本発明実施例の複合金属粉末を用いて、熱
間等方圧加圧 (HIP) 処理 (処理条件1000atm 、1000
℃) によりHIP焼結体を製作した。該焼結体を1100
℃、大気中で20hr保持したところ、酸化による重量増加
は、Ni −50wt%Cr 粉末を用いたHIP成形体に比べ
て、1/3 に低減した。
【0020】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明の複合金属粉
末の製造方法は、希土類酸化物粉末が混合分散した溶融
金属をタンディッシュより流下し粉化するので、溶融金
属に粉末を添加するための特別な装置が不要であり、ア
トマイズも粉末を添加しない場合と同様に行なうことが
でき、溶湯ノズルの閉塞や噴霧媒のジェットノズル等へ
の溶滴の付着が生じず、安定した操業により、粉末回収
量を大幅に増大することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ガスアトマイズ装置の概略を示す断面図であ
る。
【符号の説明】
2 溶解炉 3 タンディッシュ 13 溶融金属流 15 ジェット

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 タンディッシュより流下する溶融金属流
    に噴霧媒のジェットを当てて粉化する金属粉末の製造方
    法において、 希土類酸化物粉末が混合分散した溶融金属をタンディッ
    シュより流下することを特徴とする複合金属粉末の製造
    方法。
  2. 【請求項2】 希土類酸化物として溶融金属の密度と近
    似した密度のものを用いる請求項1に記載した複合金属
    粉末の製造方法。
  3. 【請求項3】 希土類酸化物粉末の粒子径は0.05〜5.00
    μm である請求項1又は2に記載した複合金属粉末の製
    造方法。
JP14073592A 1992-06-01 1992-06-01 複合金属粉末の製造方法 Pending JPH05331505A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010120031A1 (ko) * 2009-04-14 2010-10-21 한국기계연구원 가스분무공정을 이용한 금속복합분말의 제조장치 및 이를 이용한 금속복합분말의 제조방법
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