JPH0578713A - 金属粉末製造用のノズル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 溶湯流が流下するための貫通孔が開設された
ノズル本体を備え、該ノズル本体の下部に、前記溶湯流
に向けて噴霧媒のジェットを噴射するための噴射口が設
けられた金属粉末製造用のノズル装置において、前記ノ
ズル本体の貫通孔における前記噴射口より上部の内壁面
に水膜を形成するための流水手段が備えられている。 【効果】 前記流水手段は、アトマイズ法による金属粉
末の製造において、噴霧媒のジェットの交差部における
エネルギーによりスプラッシュが発生しても、ブロッキ
ングに到るのを防止し、安全にアトマイズできる時間を
延長する。

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り金属
粉末を製造する際に使用するノズル装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３に、アトマイズ法により金属粉末を
製造する際に使用する一般的なノズル装置の断面図を示
す。図３において、１はノズル本体であり、該ノズル本
体１には溶湯流が流下するための円形の貫通孔２が開設
されている。貫通孔２の内壁面３下部に全周に亘ってス
リット４が開口しており、該スリット４が噴霧媒の噴射
口を形成している。図３中、５は保気室であり、６は高
圧の噴霧媒の供給管である。

【０００３】以上のような構成を有するノズル装置にお
いて、供給管６を通って供給される噴霧媒を噴射口たる
スリット４から噴射して、逆円錐形のジェットカーテン
７を形成する。円錐の頂点に相当するジェットの交差部
に、溶湯流８を流下させる。溶湯流８はジェットのエネ
ルギーにより分断され、冷却固化して、金属粉末が製造
される。

【０００４】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の射出成形の主原料に適
用するために、金属の微粉末化が指向されている。さら
に、電磁気材料、複合材料などにも適用するために、金
属粉末の微粉化が指向されている。

【０００５】アトマイズ法において製造される金属粉末
を微粉化する方法としては、溶湯径を小さくしたり、ジ
ェットエネルギーを上昇させることが考えられる。溶湯
径を小さくする方法では、溶湯の流出量を少なくするの
で微粉末が製造されるが、生産性が低下するので得策で
ない。このため、噴霧媒の噴射圧力を上昇させたり、溶
湯流粉化点までのジェット長さを減少させたり、あるい
は溶湯流とジェットの交差角を大きくすることにより、
ジェットエネルギーを上昇させる方法が一般に採られて
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図３に
示すノズル装置において、かかる手段を行うと、噴霧媒
のジェットにより分断粉化された溶湯流（以下、溶滴と
いう）が交差部より跳ね上がる、いわゆるスプラッシュ
現象が発生し、跳ね上がった溶滴が貫通孔２の内壁面３
に付着する。図３中、内壁面３に付着した溶滴は９で示
されている。溶滴同士は溶着し易いために、アトマイズ
時間の経過と共に溶滴９が成長し、ついには、噴射口４
を閉塞するブロッキングを引き起こす。このブロッキン
グは、アトマイズの続行を不可能にするだけでなく、ひ
どい場合には、高価なジェットの噴射装置を溶損してし
まうこともある。従って、微粉末の製造において、ノズ
ル装置の安全を確保するためには、ブロッキングが発生
すると早めにアトマイズ操業を中止することが必要とな
る。これらの現象は、噴霧媒の噴射圧力の上昇あるいは
ジェットカーテンの広角度化と共に顕著になり、安定し
てアトマイズできる時間が短くなる傾向にある。

【０００７】本発明はかかる問題に鑑みてなされたもの
であり、アトマイズ操業において、スプラッシュが発生
しても、溶滴が成長してブロッキング発生にまで到るの
を防止し、アトマイズ時間を延長する金属粉末製造用の
ノズル装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の金属粉末製造用
のノズル装置は、溶湯流が流下するための貫通孔が開設
されたノズル本体を備え、該ノズル本体の下部に、前記
溶湯流に向けて噴霧媒のジェットを噴射するための噴射
口が設けられた金属粉末製造用のノズル装置において、
前記ノズル本体の貫通孔における前記噴射口より上部の
内壁面に水膜を形成するための流水手段が備えられてい
ることを特徴とする。

【０００９】また、本発明の金属粉末製造用のノズル装
置において、ノズル本体の貫通孔の内壁面を熱伝導性に
優れた部材で覆い、該部材表面に水膜を形成するための
流水手段を備えることが好ましい。

【００１０】

【作用】本発明の金属粉末製造用のノズル装置では、ジ
ェットの交差部から跳ね上がった溶滴は、貫通孔の内壁
面に形成された水膜に衝突すると、瞬時のうちに冷却、
固化し、水流とともに流し落とされる。よって、溶滴が
成長してブロッキングが発生するのを防止し、安全にア
トマイズできる時間が延長される。

【００１１】さらに、ノズル装置における貫通孔の内壁
面を熱伝導性に優れた部材で覆い、該部材の表面に水膜
を形成することにより、水膜を突き破るような大きな溶
滴が跳ね上がっても、溶滴は熱伝導性に優れた部材表面
で直ちに冷却されて部材表面から剥離して落下するた
め、部材表面における溶滴の成長が抑制され、ブロッキ
ングが発生するのを防止し、安全にアトマイズできる時
間がさらに延長される。

【００１２】

【実施例】以下、本発明一実施例のノズル装置につい
て、図面に基づいて説明する。図１に、円筒形のノズル
本体１１に、流水手段として銅で形成されたリング状の
流水具１２が載置されたノズル装置の断面図を示す。ノ
ズル本体１１には、溶湯流１０が流下するための円形の
貫通孔１３が開設されており、該貫通孔１３の内壁面１
４の下部に、全周に亘ってスリット１５が開口してお
り、噴霧媒として冷却水を噴射するための噴射口を形成
している。図１中、１６は保気室であり、１７は高圧の
冷却水の供給管である。供給管１７を通って供給される
高圧の冷却水が噴射口たるスリット１５から噴射され、
円錐形のジェットカーテン１８を形成する。

【００１３】流水具１２は、内径が貫通孔１３の径とほ
ぼ等しいリング形をしており、リングの上面１９と底面
２０とでリング内部に保水室２１を形成し、リング内側
に保水室２１の水が流れ落ちるための流水口２２を形成
している。なお、保水室２１には、給水管２３から常圧
の水が供給される。リングの底面２０は、流水口２２か
らさらに貫通孔１３の下方に延出して延出部２４を構成
している。延出部２４は、ノズル本体１１に流水具１２
を載置すると、貫通孔１３の内壁面１４を覆うようにな
っていて、延出部２４の端部は、スリット１５と面一に
なるようになっている。また、リングの上面１９の流水
口２２側の端部は、やや下方に屈曲している。従って、
給水管２３から保水室２１へ供給された水は、流水口２
２から延出部２３に沿って流れ落ちて、延出部２３表面
に水膜２５を形成する。

【００１４】次に、以上のような構成を有するノズル装
置のブロッキング発生の防止作用について説明する。金
属粉末を製造するために、溶湯流１０を、円錐形のカー
テン１８の頂点に相当するジェットの交差部に流下す
る。溶湯流１０がジェットのエネルギーにより分断、粉
化されて生じた溶滴は、スプラッシュ現象により跳ね上
がる。しかし、跳ね上がった溶滴は、水膜２５に衝突し
て、冷却、固化して流し落とされる。大きな溶滴では、
水膜２５を突き破って、貫通孔１３の内壁面１４を覆っ
た延出部２４に付着する。しかしながら、延出部２４は
熱伝導性に優れた銅製の部材で構成され、さらに部材表
面には水膜２５が形成されていて冷却状態にあるため、
延出部２４に付着した溶滴は直ちに冷却、固化し、銅製
の部材と溶着することなく落下する。このようにして、
金属粉末の製造においてスプラッシュが発生しても、水
膜２５又は銅製の延出部２４の作用により、溶滴が成長
してブロッキングに到るのを防止できる。

【００１５】なお、本実施例においては流水具１２全体
を銅製としたが、本発明はこれに限るものではなく、延
出部２４のみを銅製部材で構成してもよい。また、延出
部２４の構成材料も銅に限らず、熱伝導性に優れた他の
材料であってもよい。さらに、貫通孔１３の内壁面１４
を水膜２５で覆うことができる構成を有すれば、延出部
２４はなくても、ブロッキング発生を防止できる。

【００１６】また、本発明は、図１に示すようなノズル
本体１１の下部に開口されたスリット又は穴が直接噴射
口を構成するタイプのノズル装置に限らず、噴射口とし
て複数個のノズルチップがノズル本体１１の下部に対向
するように取付けられたペンシル形のノズル装置にも適
用できる。図２は、ノズル本体１１の貫通孔１３下部
に、４個のノズルチップ２６を等間隔に配置したノズル
装置の断面図である。各ノズルチップ２６の先端口２７
から扇形のジェットを噴射して、四角錐状のカーテン２
８を形成する。図２において、ノズル本体１１に載置さ
れている流水具１２は、貫通孔１３の内壁面１４を覆う
水膜２５を形成し、噴射口２７より上方に跳ね上がった
溶滴を流し落とす。扇形ジェットを交差させて形成した
角錐形のカーテン２８の場合、カーテン２８の溝から溢
れ落ちた溶滴が、生成した金属粉末を回収する回収用チ
ャンバーに導くための導管（図示せず）の周辺にも付着
して導管を閉塞することがある。かかる場合、ノズル本
体１１の底面２９に、さらに給水具３０を取りつけ、噴
射口２７上方と同様に、噴射口２７下方にも水膜３１を
形成することにより、導管周辺に溶滴が付着するのを防
止できる。

【００１７】さらに、本発明の流水手段は、上記実施例
のようにノズル本体１１の上面又は底面に取付けて使用
する流水具に限らず、ノズル本体１１に備え付けられ
て、貫通孔１３の内壁面１４に水膜２５を形成できる構
成であればよい。さらにまた、本実施例では、噴霧媒と
して冷却水を使用したが、本発明はこれに限らず、他の
噴霧媒を使用するノズル装置にも適用できる。 〔具体的実施例〕図１のノズル装置及び流水手段を備え
ていない従来のノズル装置を使用して、下記のアトマイ
ズ条件にて、ＳＵＳ４３０の金属粉末を製造した。

【００１８】 冷却水の噴射圧力 ； ５００ｋｇ／ｃｍ² 冷却水量 ； ４００ｌ／ｍｉｎ 溶湯径 ； ４．０ｍｍ 従来のノズル装置を使用した場合、アトマイズ開始から
０．８分後にブロッキング現象が発生したが、本発明の
ノズル装置を使用した場合には１２．５分間連続してア
トマイズ操業することができた。生成粉末の平均粒径
は、従来のノズル装置を使用した場合では１４．２μｍ
であり、本発明のノズル装置を使用した場合では１４．
６μｍであった。

【００１９】

【発明の効果】本発明の金属粉末製造溶湯流のノズル装
置によれば、大規模な設備投資をしなくても、ノズル装
置に備えつけられている流水手段により、噴霧媒のジェ
ットの交差部におけるエネルギーによりスプラッシュが
発生しても、ブロッキングに到るのを防止して、安全に
アトマイズできる時間を延長する。

【００２０】また、流水手段において、貫通孔の内壁面
を熱伝導率に優れた部材で覆い、該部材表面に水膜を形
成することにより、水膜を突き破るような大きな溶滴が
生じても、前記部材の作用により、ブロッキング発生に
到るのを防止して、安全にアトマイズできる時間をさら
に延長する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明一実施例ノズル装置の断面図である。

【図２】本発明の他の実施例のペンシル形ノズル装置の
断面図である。

【図３】従来のノズル装置の問題点を説明するための図
である。

【符号の説明】

１０ 溶湯流 １１ ノズル本体 １２ 流水具 １３ 貫通孔 １４ 内壁面 １５ 噴射口 １８ ジェットカーテン ２５ 水膜 ２６ ノズルチップ ２８ ジェットカーテン ３０ 流水具 ３１ 水膜

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶湯流が流下するための貫通孔が開設さ
   れたノズル本体を備え、該ノズル本体の下部に、前記溶
   湯流に向けて噴霧媒のジェットを噴射するための噴射口
   が設けられた金属粉末製造用のノズル装置において、 前記ノズル本体の貫通孔における前記噴射口より上部の
   内壁面に水膜を形成するための流水手段が備えられてい
   ることを特徴とする金属粉末製造用のノズル装置。
2. 【請求項２】 溶湯流が流下するための貫通孔が開設さ
   れたノズル本体を備え、該ノズル本体の下部に、前記溶
   湯流に向けて噴霧媒のジェットを噴射するための噴射口
   が設けられた金属粉末製造用のノズル装置において、 前記ノズル本体の貫通孔の内壁面が熱伝導性に優れた部
   材で覆われていて、該部材表面に水膜を形成するための
   流水手段が備えられていることを特徴とする金属粉末製
   造用のノズル装置。