JPH07103408B2 - 金属粉末の製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、溶融金属を旋回移動する冷却液層中に噴射し
ている金属粉末を製造する装置に関する。

（従来の技術） 急冷凝固金属粉末は、結晶粒が微細で合金元素も過飽和
に含有させることができるので、例えばアルミニウムや
その合金の急冷凝固粉末によって形成された押出材は、
溶製材では具備することのない優れた材質特性を有し、
機械部品等の素材として注目されている。

前記急冷凝固金属粉末の好適な製造方法として、回転ド
ラム法がある。この方法は、第３図に示すように、回転
する冷却ドラム61の内周面に冷却液層62を遠心力の作用
で形成し、該冷却液層62に溶融金属を噴射し、微細に分
断して急冷凝固した金属粉末を得る方法である。同図に
おいて、63は溶融金属噴射手段としての噴射るつぼであ
り、その外周面には加熱用の高周波コイル64が装着さ
れ、その下部側壁には噴射ノズル65が開設されている。

前記るつぼ63内の溶融金属66は、該るつぼ63に不活性ガ
ス67を加圧注入することによって前記ノズル65から噴出
される。

そして、冷却ドラム61内の金属粉末は、一定量溜まる
と、冷却ドラム61の回転を止め、冷却液と共に回収さ
れ、脱液後、乾燥される。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、回転ドラム法では、いわゆるバッチ式操
業となり、生産性が劣るうえ、粉末回収時に溶湯の噴射
も止めなければならないため、ノズルに孔詰りが生じ易
いという問題がある。また、冷却温度を一定にするため
には、冷却液層の液面より冷却液を排出、供給して温度
制御しなければならないが、この際、液面が乱れ、粉末
粒度や品質にばらつきが生じ易いという問題があった。

本発明はかかる問題に鑑みなされたもので、連続生産が
可能で、しかも安定した品質の粉末が得られる金属粉末
の製造装置を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記問題を解決するためになされた本発明の製造装置
は、内周面に沿って接線方向から冷却液を噴出供給する
ための冷却液噴出管７が設けられた冷却用筒体１と、前
記冷却液噴出管７より噴出された冷却液によって前記筒
体１の内周面に形成された冷却液層21に溶融金属を噴射
するための溶融金属噴射手段２と、前記冷却液噴出管７
に冷却液を供給するための冷却液供給手段３とを備え、
前記筒体１の下部内周面には冷却液層21の層厚調整用リ
ング６が装着され、前記冷却液噴出管７の吐出口８が前
記筒体上端と前記リング上端との中央位置から前記リン
グ上端までの間に開口していることを発明の構成とする
ものである。

（作 用） 筒体１の内周面に沿って噴出された冷却液は、筒体内周
面に沿って旋回しながら流下し、層厚調整用リング６を
オーバーフローして下方へ流下する。この際、冷却液噴
出管７の吐出口８が筒体上端とリング上端との中央位置
から前記リング上端までの間に開口しているので、吐出
口８から層厚調整用リング６までの距離が短かくなり、
冷却液の流下速度の増大による冷却液層21の層厚の減少
が抑えられ、ほぼ一定厚さ、一定旋回速度の冷却液層21
が得られる。尚、吐出口８より上方は、遠心力の作用に
より冷却液が持ち上げられ、下方とほぼ同様の一定長さ
の冷却液層が形成される。

この冷却液層21の内周面より溶融金属を噴射供給する
と、溶湯は旋回流により分断されると共に急冷凝固さ
れ、粉末となる。

この際、冷却液層21は常に新たに供給される冷却液によ
って形成されるために一定の温度が容易に維持される。
このため、温度制御のために液面より冷却液を排出、供
給する必要がなく、液面には乱れは生じず、安定した状
態が維持される。それ故、冷却液層21に噴射された溶融
金属は常に一定状態の下で冷却液層21中に注入、分断さ
れ、一定温度の下で冷却凝固されるため、金属粉末の品
質が安定する。

冷却液層21中の金属粉末は冷却液と共に旋回しながら流
下し、筒体１の下端より排出されるので、金属粉末の連
続生産が可能となる。

（実施例） 第１図は実施例に係る金属粉末製造装置を示しており、
内周面に冷却液層21を形成するための冷却用筒体１と、
冷却液層21に溶融金属22を噴射供給するための手段であ
る噴射るつぼ２と、前記筒体１に冷却液を供給するため
の手段であるポンプ３を備えている。

前記筒体１は、円筒形状であり、その上端には中心部に
適宜大きさの開口４を有する蓋体５が被着形成されてい
る。中間部内周面には冷却液層21の層厚調整用リング６
がボルトによって着脱、交換自在に取り付けられてい
る。そして、筒体１の上端と層厚調整用リング６上端と
の中央位置から該リング６上端位置までの間に冷却液噴
出管７の吐出口８が開口しており、該噴出管７の管軸方
向は筒体内周面のやや斜め下方の接線方向に設定されて
いる。筒体１の下端には液切り用の円筒状網体９が連設
されており、その下端に粉末回収用の漏斗体10が取り付
けられている。前記網体９の回りには、カバー11が設け
られている。

第２図は、筒11の上端から冷却液噴出管７の吐出口８中
心までの垂直距離をA:10mm、B:25mm、C:45mmに設定し
て、筒体１上端から層厚調整用リング６上端までの各位
置における冷却液層の流速を測定した結果を示してい
る。尚、冷却液としては水を使用し、筒体内径はφ100m
m、筒体上端からリング上端までの距離は50mm、リング
内径はφ45mm、吐出口はφ11mmである。

同図によると、吐出口８を、B,C位置に設けたものでは
流速の変化はほとんどなく、また冷却液層21の内径もほ
ぼφ45mm程度と安定していた。これに対して、吐出口８
をＡ位置に設けたものでは、下方にいくほど流速が低下
しており、また冷却液層２の内面形状もＡ位置からＣ位
置上部にかけで漸次拡径して、層厚が薄くなり、安定し
た層厚が得られなかった。

前記冷却液噴出管７は、ポンプ３を介してタンク12に配
管接続されている。また、前記カバー11の底部はタンク
12に配管されており、カバー11により回収した冷却液は
タンク12に戻され、循環使用される。尚、タンク12に
は、図示省略の補給用の冷却液供給管が設けられ、また
タンク内や循環経路の途中に冷却器を適宜介在させても
よい。冷却液としては、一般的に水が使用される。

前記蓋体５の上方には溶融金属供給手段としての噴射る
つぼ２が設けられており、その外周には加熱用コイル14
が巻回形成され、その底部にはノズル孔15が開設されて
いる。噴射るつぼ２にはArやN₂等の不活性ガスや溶融金
属が圧送され、るつぼ２内の溶融金属22は前記ノズル孔
15より噴射される。

本発明を実施するには、先ずポンプ３を作動させて、筒
体１の内周面に高速旋回しながら流下する冷却液層21を
形成する。

次に、筒体１の上部に設けられた噴射るつぼ２にArガス
等を圧送し、るつぼ２内の溶融金属22をノズル孔15より
冷却液層21内面に噴射し、分断、急冷凝固させて粉末化
する。

金属粉末は冷却液層21を形成した冷却液と共に筒体１の
下端開口より排出される。冷却液の大部分は、漏斗体10
に流下するまでに、冷却液自体のもつ遠心力の作用で網
体９によって分離排出される。漏斗体10から排出された
冷却液を含む金属粉末は、遠心分離等の適宜の脱液機に
より脱液され、乾燥され、製品粉末となる。

（発明の効果） 以上説明した通り、本発明の金属粉末製造装置は、筒体
の上端と冷却液層の層厚調整用リング上端との中央位置
から前記リング上端までの間に冷却液噴出管の吐出口を
開口し、該吐出口より筒体の内周面に沿って冷却液を噴
出供給して、筒体内周面に沿って旋回しながら流下する
冷却液層を形成するので、溶融金属が注入される冷却液
層の内径や流速が安定し、冷却液層の温度も容易に均一
に保持される。そして、該冷却液層中に溶融金属噴射供
給手段より溶融金属を噴射供給するので、品質一定の急
冷凝固粉末が連続的に生産され、生産性が高く、噴射ノ
ズルに孔詰りも生じない。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例に係る金属粉末製造装置の要部断面説明
図、第２図は冷却液噴出管の吐出口開口位置を相違させ
た場合の筒体上端から距離と冷却液層の流速との関係を
示すグラフ図、第３図は従来の金属粉末製造装置の要部
断面図である。 １……冷却用筒体、２……噴射るつぼ（溶融金属噴射手
段）、３……ポンプ（冷却液供給手段）、６……層厚調
整用リング、７……冷却液噴出管、８……吐出口、21…
…冷却液層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内周面に沿って接線方向から冷却液を噴出
   供給するための冷却液噴出管（７）が設けられた冷却用
   筒体（１）と、前記冷却液噴出管（７）より噴出された
   冷却液によって前記筒体（１）の内周面に形成された冷
   却液層（21）に溶融金属を噴射するための溶融金属噴射
   手段（２）と、前記冷却液噴出管（７）に冷却液を供給
   するための冷却液供給手段（３）とを備え、前記筒体
   （１）の下部内周面には冷却液層（21）の層厚調整用リ
   ング（６）が装着され、前記冷却液噴出管（７）の吐出
   口（８）が前記筒体上端と前記リング上端との中央位置
   から前記リング上端までの間に開口していることを特徴
   とする金属粉末の製造装置。