JPH0629446B2 - 溶融材料の微粒化方法およびその装置 - Google Patents

溶融材料の微粒化方法およびその装置

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JPH0629446B2
JPH0629446B2 JP61036126A JP3612686A JPH0629446B2 JP H0629446 B2 JPH0629446 B2 JP H0629446B2 JP 61036126 A JP61036126 A JP 61036126A JP 3612686 A JP3612686 A JP 3612686A JP H0629446 B2 JPH0629446 B2 JP H0629446B2
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jet
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、高温の溶融材料を棒状あるいは板状に流下さ
せ、これに高速のガスジェットを衝突させて微細化する
ことによって粉末を得る方法及びその装置に関するもの
である。
(従来の技術およびその問題点) ガスアトマイズ法は、金属等の溶融材料に棒状あるいは
板状に流下させ、その溶融材料流に対しある角度をもっ
て噴射させた流体ジェットを噴き付けて衝突させること
により溶融材料を粉砕し、同時に冷却して金属単体また
は合金等の微細粉末を大量に製造する方法である。
ところで、このガスアトマイズ法に使用する流体ジェッ
トを得るため環状ノズルを採用する方法がある(例えば
特公昭52−19181号公報)。この環状ノズルを用
いて、流下する溶融材料の周囲から高速の流体ジェット
を噴射して微粒化する方法は、微細粒子を生成するのに
は適しているが、噴射流体あるいはこれに誘引された周
囲流体が上向きの速度成分を有する逆流領域を生成しや
すく、溶融材料の一部が噴き上げられて当該環状ノズル
装置に付着、成長し、溶融材料の流下通路あるいは流体
ジェットの噴射口を閉塞させるというトラブルが頻発す
るという問題がある。
そこで、このような閉塞トラブルを軽減するための一手
段として多数の独立ノズルを一つの焦点に配向させたペ
ンシル型と称されるものがあるが、このペンシル型のノ
ズルを使用した場合には、流体ジェットが集中して微粒
化する流域を流下する溶融材料がほとんど通過すること
なく流体ジェットの作用領域外へ出てしまう割合が多
く、よって粗粒あるいは装置の内壁と衝突して異型粒子
の生成される割合が増加するという問題がある。また、
複数の流体ジェットの交差領域に溶融材料を流下させる
のではなく、第1の流体ジェットによって第1段階の微
粒化を行い、これと第2の流体ジェットを衝突させて第
2段階の微粒化を行うものもある。(特公昭59−10
961号公報)。
しかしながら、この方法にあっても閉塞トラブルの解消
や異型粒子の生成は抑制できるが、粗粒子が多く、か
つ、噴射流体も大量に必要とするという問題がある。
本発明は、特に通常のペンシル型ノズルを使用すること
によって生ずる問題点を解決できる溶融材料の微粒化方
法およびその装置を提供せんとするものである。
(問題点を解決するための手段) 本発明者らは、通常のペンシル型ノズルの使用による問
題点を解決すべく実験と試作を重ねた結果、通常のペン
シル型ノズルによって生ずる第1ガスジェット群の外周
にさらに流下する溶融材料の軸芯と交差せずそれとの交
差角のより小さい一群のノズルを設け、そこから生ずる
第2ガスジェット群を関連配設して、溶融材料の微粒化
を行うものを開発した。
即ち、具体的には、本発明の第1は、流下する溶融材料
に高速のガスジェットを噴射して衝突させることにより
当該溶融材料を微粒化する方法であって、前記流下する
溶融材料の周囲より溶融材料に対して多数の第1ガスジ
ェットを噴射衝突せしめると共に、該第1ガスジェット
による粉砕、微粒化作用を十分受けない溶融材料に対し
て、前記第1ガスジェットの外側で、かつ、第1ガスジ
ェットの噴射しない位置方向から前記鉛直方向に流下す
る溶融材料の軸芯と交差せず前記第1ガスジェットの溶
融材料に対する交差角より小なる交差角で、多数の第2
ガスジェットを噴射せしめることを要旨とする溶融材料
の微粒化方法である。
また、本発明の第2は、流下する溶融材料に高速のガス
ジェットを噴射して衝突させることにより当該溶融材料
を微粒化するための装置であって、少なくとも1つの前
記溶融材料の流下注入用開孔を設けたアトマイズノズル
本体を具備し、このアトマイズノズル本体に、前記開孔
より流下注入せしめられる溶融材料の周囲から所要の交
差角をもって第1ガスジェットを噴射衝突せしめる多数
の第1ガスジェット用ノズルと、該第1ガスジェット用
ノズルの外側で、かつ、第1ガスジェットの噴射しない
位置から前記鉛直方向に流下する溶融材料の軸芯と交差
せず前記第1ガスジェットの溶融材料に対する交差角よ
り小なる交差角で第2ガスジェットを噴射する多数の第
2ガスジェット用ノズルを関連配設したことを要旨とす
る溶融材料の微粒化装置である。
(作用) 本発明は、流下する溶融材料に高速のガスジェットを噴
射して衝突させることにより当該溶融材料を微粒化する
方法であって、前記流下する溶融材料の周囲より溶融材
料に対して多数の第1ガスジェットを噴射衝突せしめる
ことで溶融材料の粉砕、微粒化を行うが、さらに第1ガ
スジェット用ノズルより外側で、かつ、第1ガスジェッ
トの噴射しない位置から、前記鉛直方向に流下する溶融
材料の軸芯に交差せず前記第1ガスジェットの溶融材料
に対する交差角より小さい交差角で多数の第2ガスジェ
ットを噴射させることで、高速の第1ガスジェットに
より形成される逆円錐状ガス流の内部が負圧となること
により発生する溶融材料の噴き上げを合理的に防止する
ことができる。すなわち、前記第2ガスジェットを噴射
させることで、前記逆円錐状ガス流内部に発生する負圧
と略均衡する負圧を第1ガスジェットと第2ガスジェッ
トとの間に発生させてジェット領域の気圧を均衡化し、
第1ガスジェットの流動を安定させることにより前記噴
き上げを防止する。また、第2ガスジェットを粉末回
収タンクの内壁に沿う方向に噴射させるため、第1ガス
ジェットで粉砕された粉末回収タンクの内壁方向への飛
散を防止することができるので、粉末が、タンク壁面に
衝突或いは付着して異計物を生成したり、タンク壁を損
傷したりすることを防止する。さらに、第2ガスジェ
ットにより、第1ガスジェットで充分微粒化粉砕されな
かった溶融材料を更に微粒化するという効果もある。
(実施例) 以下本発明を第1図〜第3図に示す一実施例に基づいて
説明する。
第1図および第2図は本発明装置の一実施例を示す概略
図であり、図中1は粉末回収タンクであって、該粉末回
収タンク1の上部にアトマイズノズル本体2が設置され
ている。そして、このアトマイズノズル本体2の例えば
中心には、アトマイズノズル本体2の上方に設けられた
坩堝3内の溶融材料4の流下注入用開孔5が設けられて
おり、この開孔5を通って前記溶融材料4が粉末回収タ
ンク1内に所要量宛供給されるのである。
6はアトマイズノズル本体2の前記開孔5の周囲例えば
4等分位置に配設された第1ガスジェット用ノズルであ
り、これらノズル6は開口5を通って粉末回収タンク1
内に流下注入せしめられる溶融材料4に対して所要の交
差角をもって設置され、例えばArガス等の第1ガスジ
ェット7を前記溶融材料4に噴射衝突せしめるものであ
る。
この第1ガスジェット用ノズル6の前記交差角は何等限
定されるものではないが、本発明者等の実験・研究によ
れば20゜〜90゜の範囲内が好ましいことが確認され
ている。すなわち、20゜未満の場合には、流下する溶
融材料を粉砕する作用が十分でなく、粗粒子が多く生成
して成形容器への充填性が悪化するあるいは焼結性が悪
化することとなり、また、90゜を越えた場合には粉化
領域から上向きのガス流れが多くなり、溶融材料を噴き
上げて装置に付着し著しい場合は閉塞トラブルが発生す
る場合が多くなることによる。
8は前記第1ガスジェット用ノズル6の外側で、しかも
第1ガスジェット7の噴射しない位置、例えばそれぞれ
の第1ガスジェット用ノズル6間の中央位置に配設され
た第2ガスジェット用ノズルであり、これらノズル8か
ら噴射される第2ガスジェット9は、溶融材料4が流下
する軸芯と実質的に交差しない噴射角である第1ガスジ
ェット7の交差角よりも小なる仮想交差角で噴射され
る。
上記の第2ガスジェット9の交差角は本発明者等の実験
・研究によれば、鉛直方向(0゜)に流下する溶融材料
4の軸芯で交差せず第1ガスジェット7の溶融材料4に
対する交差角より小さい交差角である必要があり、具体
的には0゜から第1ガスジェット7の交差角より20゜
小さく角度が好ましいことが確認されている。
すなわち、0゜未満の場合には、第2ガスジェット9に
よって運ばれた粉末の一部がタンク内壁に衝突して溶着
あるいは粉末汚染の原因となる。また、第2ガスジェッ
ト9の交差角が第1ガスジェット7の交差角より20゜
小さい角度を越えた場合には、第1ガスジェット7と第
2ガスジェット9が互いに干渉して溶融材料4を噴き上
げノスルの閉塞に危険性が発生する場合が多いからであ
る。
さらには、第1ガスジェット7の交差領域の下方で第2
ガスジェット9が交差すると、第1ガスジェットで形成
されたガス流が不安定となって溶融材料4の流下も不安
定となり、十分な粉化を受けないと共に、粉末のタンク
壁面方向への飛散も発生しやすくなる。
なお、図中10は高圧ガス導入管、11はバグフイルタ
ーである。
本発明方法は、上記した構成の装置を用いて行うもので
あり、先ず第1ガスジェット7を流下してくる溶融材料
4に噴射衝突せしめてこれを粉砕、微粒化すると共に、
この第1ガスジェット7とは別に、第1ガスジェット7
の噴射しない方向から、鉛直方向に流下する溶融材料4
の軸芯と交差せず第1ガスジェット7の溶融材料4に対
する交差角より小なる交差角で第2ガスジェット9を噴
射することで、第1ガスジェット7で十分微粒化粉砕
されなかった溶融材料4をさらに微粒化するとともに、
高速の第1ガスジェット7により形成される逆円錐状
ガス流の内部が負圧となることで発生する溶融材料4の
噴き上げを前記負圧を軽減させて前記噴き上げを防止で
きる。さらには第2ガスジェット9を粉末回収タンク
1の内壁に沿う方向に噴射させるため、第1ガスジェッ
ト7で粉砕された粉末が粉末回収タンク1の内壁方向へ
飛散することを防止できる。
第3図は下記のアトマイズ条件で、本発明方法および装
置を用いてステンレス鋼粉末を製造した場合と、従来の
ペンシル型ノズルを用いて製造した場合の粉末の品質を
しめすものである。
(アトマイズ条件) 溶融材料 28kg/分 ガス流量とガスジェット交差角 (i) 本発明 第1ガス流量 4Nm/分、交差角 40゜ 第2ガス流量 2Nm/分、交差角 0゜ (ii)従来 第1ガスのみ 6Nm/分、交差角 40゜ ガスの種類 Arガス ガス圧力 30kg/cm−G 第3図より明らかなように、SUS304(A)、SU
S316(B)の場合とも、従来法の場合には600メ
ッシュ以上の粗大粒子ならびに、粉末回収タンク内壁に
衝突して笹の葉状の異型粒子になったものの割合が多
い。これに対して本発明の場合には、粗大粒子や異型粒
子の割合は減少するので微粒子の歩留りが向上すると共
に、容器への充填率も向上するため冷間静水圧成形(コ
ールド・アイソスタテイック・プレッシング)や温間静
水圧成形(ホット・アイソスタティック・プレッシン
グ)等の成形操作上も有利となる。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明は、流下する溶融材料に高
速のガスジェットを噴射して衝突させることにより当該
溶融材料を微粒化する方法であって、前記流下する溶融
材料の周囲より溶融材料に対して多数の第1ガスジェッ
トを噴射衝突せしめると共に、該第1ガスジェットによ
る粉砕、微粒化作用を十分受けない溶融材料を、前記第
1ガスジェットの外側で、かつ、第1ガスジェットの噴
射しない方向から、鉛直方向に流下する溶融材料の軸芯
と交差せず第1ガスジェットの溶融材料に対する交差角
より小なる交差角で、多数の第2ガスジェットを噴射せ
しめてなる溶融材料の微粒化方法およびこの方法を実施
するための装置であり、かかる構成とすることにより、
溶融材料の噴き上げが防止でき、また微粒化作用を十分
に受けないまま溶融材料が落下したり、あるいは粉末回
収タンク内壁に衝突することがなくなる。従って、微細
粒子を効率よく製造できることになり、歩留りが向上
し、生産性が良くなる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明装置の概略説明図、第2図は本発明装置
の構成部材であるアトマイズノズル本体の下面図、第3
図は従来法と本発明方法との比較図面である。 2はアトマイズノズル本体、4は溶融材料、5は開孔、
6は第1ガスジェット用ノズル、7は第1ガスジェッ
ト、8は第2ガスジェット用ノズル、9は第2ガスジェ
ット。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久保 敏彦 兵庫県尼崎市西長洲本通1丁目3番地 住 友金属工業株式会社中央技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭55−82702(JP,A) 特開 昭50−13252(JP,A) 特公 昭62−50841(JP,B2)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】流下する溶融材料に高速のガスジェットを
    噴射して衝突させることにより当該溶融材料を微粒化す
    る方法であって、前記流下する溶融材料の周囲より溶融
    材料に対して多数の第1ガスジェットを噴射衝突せしめ
    ると共に、該第1ガスジェットによる粉砕、微粒化作用
    を十分受けない溶融材料に対して、前記第1ガスジェッ
    トの外側で、かつ、第1ガスジェットの噴射しない位置
    方向から、前記鉛直方向に流下する溶融材料の軸芯と交
    差せず前記第1ガスジェットの溶融材料に対する交差角
    より小なる交差角で、多数の第2のガスジェットを噴射
    せしめることを特徴とする溶融材料の微細化方法。
  2. 【請求項2】流下する溶融材料に高速のガスジェットを
    噴射して衝突させることによって当該溶融材料を微粒化
    する方法であって、少なくとも1つの前記溶融材料の流
    下注入用開孔を設けたアトマイズノズル本体を具備し、
    このアトマイズノズル本体に、前記開孔より流下せしめ
    られる溶融材料の周囲から所要の交差角をもって第1ガ
    スジェットを噴射衝突せしめる多数の第1ガスジェット
    用ノズルと、該第1ガスジェット用ノズルの外側で、か
    つ第1ガスジェットの噴射しない位置から、前記鉛直方
    向に流下する溶融材料の軸芯と交差せず前記第1ガスジ
    ェットの溶融材料に対する交差角より小なる交差角で第
    2ガスジェットを噴射する多数の第2ガスジェット用ノ
    ズルを関連配設したことを特徴とする溶融材料の微粒化
    装置。
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