JPH07246452A - 噴霧成形法 - Google Patents
噴霧成形法Info
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- JPH07246452A JPH07246452A JP3867194A JP3867194A JPH07246452A JP H07246452 A JPH07246452 A JP H07246452A JP 3867194 A JP3867194 A JP 3867194A JP 3867194 A JP3867194 A JP 3867194A JP H07246452 A JPH07246452 A JP H07246452A
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- Japan
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- preform
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- chamber
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 噴霧成形においてプリフォームの空孔層の厚
さを低減させることによりプリフォームの歩留まりを向
上させる。 【構成】 流下する金属溶湯に高圧ガスのジェット流を
吹き付けて噴霧化し、この噴霧化された金属粒子をコレ
クタに堆積させてプリフォームを得る噴霧成形法であっ
て、前記金属溶湯を噴霧化する容器内を減圧してプリフ
ォームを製造することを特徴とする。
さを低減させることによりプリフォームの歩留まりを向
上させる。 【構成】 流下する金属溶湯に高圧ガスのジェット流を
吹き付けて噴霧化し、この噴霧化された金属粒子をコレ
クタに堆積させてプリフォームを得る噴霧成形法であっ
て、前記金属溶湯を噴霧化する容器内を減圧してプリフ
ォームを製造することを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はオスプレイ法もしくはス
プレーキャスティング法として知られている噴霧成形法
に関し、詳しくはプリフォームの空孔層を低減させる噴
霧成形法に関するものである。
プレーキャスティング法として知られている噴霧成形法
に関し、詳しくはプリフォームの空孔層を低減させる噴
霧成形法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】噴霧成形法は、非酸化性雰囲気で金属溶
湯を自然流下させ、高圧の不活性ガスによるジェット流
をその流下途中の金属溶湯へ衝突させて噴霧化し、噴霧
化された金属粒子を半凝固の状態で基板上に堆積させ凝
固させることによりプリフォームを得る成形法であり、
この噴霧成形法によれば、均一な微細組織を得ることが
でき、しかも従来の粉末冶金法に比べて成形工程が簡略
化できるため、生産性の大幅な向上が期待できる成形方
法として注目されている。従来の噴霧成形法を実施する
ための装置例を図４に示す。
湯を自然流下させ、高圧の不活性ガスによるジェット流
をその流下途中の金属溶湯へ衝突させて噴霧化し、噴霧
化された金属粒子を半凝固の状態で基板上に堆積させ凝
固させることによりプリフォームを得る成形法であり、
この噴霧成形法によれば、均一な微細組織を得ることが
でき、しかも従来の粉末冶金法に比べて成形工程が簡略
化できるため、生産性の大幅な向上が期待できる成形方
法として注目されている。従来の噴霧成形法を実施する
ための装置例を図４に示す。
【０００３】図４において、タンディッシュ１１内には
金属溶湯１２が貯留されており、その金属溶湯１２は、
タンディッシュノズル１１ａを介して非酸化性雰囲気の
チャンバー１３内を自然流下される。上記タンディッシ
ュ１１の底部にはガスアトマイザー１４が配設され、こ
のガスアトマイザー１４から噴射される高圧の不活性ガ
スがジェット流１５となって金属溶湯流１６に吹き付け
られ、金属溶湯を噴霧化する。次いで噴霧化された金属
粒子７はタンディッシュノズル１１ａ下方のコレクター
１７にセットした基板１８上に半凝固状態で堆積し徐々
に凝固する。上記コレクター１７は、例えばステッピン
グモータ２０を駆動源として作動する回転装置および昇
降機構によって回転することができるとともに、上昇／
下降できるようになっている。従って基板１８上の金属
粒子の堆積量が増加するにつれて上記基板１８を徐々に
下降させれば、タンディッシュノズル１１ａ開口とプリ
フォーム上面との距離を一定に保ちつつ安定した定常堆
積状態を維持することができ、それによって品質の安定
を保ちつつ、堆積高さの高められた塊状のプリフォーム
１９を得ることができる。
金属溶湯１２が貯留されており、その金属溶湯１２は、
タンディッシュノズル１１ａを介して非酸化性雰囲気の
チャンバー１３内を自然流下される。上記タンディッシ
ュ１１の底部にはガスアトマイザー１４が配設され、こ
のガスアトマイザー１４から噴射される高圧の不活性ガ
スがジェット流１５となって金属溶湯流１６に吹き付け
られ、金属溶湯を噴霧化する。次いで噴霧化された金属
粒子７はタンディッシュノズル１１ａ下方のコレクター
１７にセットした基板１８上に半凝固状態で堆積し徐々
に凝固する。上記コレクター１７は、例えばステッピン
グモータ２０を駆動源として作動する回転装置および昇
降機構によって回転することができるとともに、上昇／
下降できるようになっている。従って基板１８上の金属
粒子の堆積量が増加するにつれて上記基板１８を徐々に
下降させれば、タンディッシュノズル１１ａ開口とプリ
フォーム上面との距離を一定に保ちつつ安定した定常堆
積状態を維持することができ、それによって品質の安定
を保ちつつ、堆積高さの高められた塊状のプリフォーム
１９を得ることができる。
【０００４】スプレーフォーミング法により製造された
材料は、インゴット法により製造された材料と比較して
偏析が少ない、不純元素（酸素等）の含有による汚
染が少ない、急冷凝固により溶質元素の固溶限が拡大
するため合金元素の種類と量を増大することができる等
の特徴を有している。
材料は、インゴット法により製造された材料と比較して
偏析が少ない、不純元素（酸素等）の含有による汚
染が少ない、急冷凝固により溶質元素の固溶限が拡大
するため合金元素の種類と量を増大することができる等
の特徴を有している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら現状のス
プレーフォーミング法では、噴霧ガスと接触するプリフ
ォーム側面、もしくは基板とプリフォームとの界面に、
粗の状態ですみやかに温度低下を生じてしまうことによ
り、厚さ１０ｍｍ程度の空孔層が形成されることが分か
っている。例えば高速度鋼の鍛造においてこの空孔層が
存在すると、鍛造割れを生じ易くなり、そのため予め切
削除去しなければならず、これは歩留り低下の原因とな
っている。本発明は以上の事情を考慮してなされたもの
であり、プリフォームの空孔層の厚さを低減してプリフ
ォームの歩留まりを向上させることのできる噴霧成形法
を提供することを目的とする。
プレーフォーミング法では、噴霧ガスと接触するプリフ
ォーム側面、もしくは基板とプリフォームとの界面に、
粗の状態ですみやかに温度低下を生じてしまうことによ
り、厚さ１０ｍｍ程度の空孔層が形成されることが分か
っている。例えば高速度鋼の鍛造においてこの空孔層が
存在すると、鍛造割れを生じ易くなり、そのため予め切
削除去しなければならず、これは歩留り低下の原因とな
っている。本発明は以上の事情を考慮してなされたもの
であり、プリフォームの空孔層の厚さを低減してプリフ
ォームの歩留まりを向上させることのできる噴霧成形法
を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、流下する金属溶湯に高圧ガスのジェット流
を吹き付けて噴霧化し、この噴霧化された金属粒子をコ
レクタに堆積させてプリフォームを得る噴霧成形法であ
って、金属溶湯を噴霧化する容器内を減圧してプリフォ
ームを製造する噴霧成形法である。
の本発明は、流下する金属溶湯に高圧ガスのジェット流
を吹き付けて噴霧化し、この噴霧化された金属粒子をコ
レクタに堆積させてプリフォームを得る噴霧成形法であ
って、金属溶湯を噴霧化する容器内を減圧してプリフォ
ームを製造する噴霧成形法である。
【０００７】本発明のコレクタを板状基板で構成し、そ
の基板上における金属粒子の堆積量の増加に応じて基板
を下降させれば、塊状プリフォームを成形することがで
きる。
の基板上における金属粒子の堆積量の増加に応じて基板
を下降させれば、塊状プリフォームを成形することがで
きる。
【０００８】また、本発明において、高圧ガスのジェッ
ト流はそのガス圧もしくは流量が制御されていることが
好ましく、容器内の減圧は容器出口に接続した減圧装置
を用いて減圧することが好ましい。
ト流はそのガス圧もしくは流量が制御されていることが
好ましく、容器内の減圧は容器出口に接続した減圧装置
を用いて減圧することが好ましい。
【０００９】
【作用】本発明に従えば、容器内を減圧することによ
り、容器内を飛行する金属粒子の運動を妨げるガスの抗
力が減少し、堆積面に衝突する金属粒子の速度が上昇
し、溶融金属粒子の変形もしくは衝突エネルギが大きく
なり、それによりプリフォームの密度が向上し、空孔層
が低減する。
り、容器内を飛行する金属粒子の運動を妨げるガスの抗
力が減少し、堆積面に衝突する金属粒子の速度が上昇
し、溶融金属粒子の変形もしくは衝突エネルギが大きく
なり、それによりプリフォームの密度が向上し、空孔層
が低減する。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明の噴霧成形法に使用する装置の構成
を示す断面図である。まず、図１において、タンディッ
シュ１１内には金属溶湯１２が貯留されており、その金
属溶湯１２は、タンディッシュノズル１１ａを介して非
酸化性雰囲気の筒状チャンバー（容器）１３内を自然流
下される。タンディッシュ１１とチャンバー１３は気密
にシールされ、それによりチャンバー１３内は外気と遮
断されるようになっている。上記タンディッシュ１１の
底部にはガスアトマイザー１４が配設され、このガスア
トマイザー１４から下向きに噴射される高圧の不活性ガ
スがジェット流１５となって金属溶湯流１６に吹き付け
られ、金属溶湯１２を噴霧化するようになっている。
する。図１は本発明の噴霧成形法に使用する装置の構成
を示す断面図である。まず、図１において、タンディッ
シュ１１内には金属溶湯１２が貯留されており、その金
属溶湯１２は、タンディッシュノズル１１ａを介して非
酸化性雰囲気の筒状チャンバー（容器）１３内を自然流
下される。タンディッシュ１１とチャンバー１３は気密
にシールされ、それによりチャンバー１３内は外気と遮
断されるようになっている。上記タンディッシュ１１の
底部にはガスアトマイザー１４が配設され、このガスア
トマイザー１４から下向きに噴射される高圧の不活性ガ
スがジェット流１５となって金属溶湯流１６に吹き付け
られ、金属溶湯１２を噴霧化するようになっている。
【００１１】次いで噴霧化された金属粒子７は、タンデ
ィッシュノズル１１ａ下方に設けられたコレクター１７
にセットした円板状の基板１８上に半凝固状態で堆積し
徐々に凝固する。上記コレクター１７は、ステッピング
モータ２０，昇降機構により回転可能であるとともに、
上昇／下降（図中の矢印Ａ方向参照）できるようになっ
ている。従って基板１８上に堆積される金属粒子の量が
増加するにつれて基板１８を徐々に下降させれば、タン
ディッシュノズル１１ａ先端の開口と堆積されるプリフ
ォーム上面との距離を常に一定に保つことができ、それ
により、堆積高さの高められた円柱状のプリフォーム１
９を得ることができる。さらに、チャンバー１３の底部
にはダクト２１が設けられ、このダクト２１は減圧装置
３０に接続されている。
ィッシュノズル１１ａ下方に設けられたコレクター１７
にセットした円板状の基板１８上に半凝固状態で堆積し
徐々に凝固する。上記コレクター１７は、ステッピング
モータ２０，昇降機構により回転可能であるとともに、
上昇／下降（図中の矢印Ａ方向参照）できるようになっ
ている。従って基板１８上に堆積される金属粒子の量が
増加するにつれて基板１８を徐々に下降させれば、タン
ディッシュノズル１１ａ先端の開口と堆積されるプリフ
ォーム上面との距離を常に一定に保つことができ、それ
により、堆積高さの高められた円柱状のプリフォーム１
９を得ることができる。さらに、チャンバー１３の底部
にはダクト２１が設けられ、このダクト２１は減圧装置
３０に接続されている。
【００１２】減圧装置３０は、具体的には水エジェクタ
装置等の減圧器から構成することができ、チャンバー１
３内の排気ガスを回収しながらチャンバー１３内を所定
の圧力に減圧することができるようになっている。この
ような装置を用いて行う噴霧成形の実施条件は表１に示
すとおりであり、その条件に基づいて直径２００ｍｍの
プリフォームを製作した。
装置等の減圧器から構成することができ、チャンバー１
３内の排気ガスを回収しながらチャンバー１３内を所定
の圧力に減圧することができるようになっている。この
ような装置を用いて行う噴霧成形の実施条件は表１に示
すとおりであり、その条件に基づいて直径２００ｍｍの
プリフォームを製作した。
【００１３】
【表１】
【００１４】図２は本発明の装置によるチャンバー（容
器）内圧と側面部空孔層厚さの関係を示す特性図であ
る。従来、チャンバー内圧は、金属の噴霧媒体である不
活性ガスジェットにより正圧（本図では２０ｍｍＨｇ）
となっており、この時の側面部空孔層厚さは１０ｍｍで
ある。しかし、本発明法の噴霧方法に従ってチャンバー
内圧を下げると、図２に示すように、減圧するにつれて
側面部空孔層厚さが薄くなり、徐々に一定な値に近づく
傾向にある。具体的にはチャンバー内圧が−１００ｍｍ
Ｈｇの時、空孔層厚さは４．６ｍｍとなる。このよう
に、チャンバー内の減圧によって側面部空孔層厚さが減
少することがわかる。
器）内圧と側面部空孔層厚さの関係を示す特性図であ
る。従来、チャンバー内圧は、金属の噴霧媒体である不
活性ガスジェットにより正圧（本図では２０ｍｍＨｇ）
となっており、この時の側面部空孔層厚さは１０ｍｍで
ある。しかし、本発明法の噴霧方法に従ってチャンバー
内圧を下げると、図２に示すように、減圧するにつれて
側面部空孔層厚さが薄くなり、徐々に一定な値に近づく
傾向にある。具体的にはチャンバー内圧が−１００ｍｍ
Ｈｇの時、空孔層厚さは４．６ｍｍとなる。このよう
に、チャンバー内の減圧によって側面部空孔層厚さが減
少することがわかる。
【００１５】図３は本発明の装置によるチャンバー内圧
と堆積歩留り（タンディッシュ１１から流出した金属重
量に対して基板１８上に製作されるプリフォーム１９の
重量割合）の関係、およびチャンバー内圧と健全部歩留
り（タンディッシュ１１から流出した金属重量に対して
基板１８上に製作されるプリフォーム１９の側面部空孔
層を除いた重量割合）の関係を示す特性図である。
と堆積歩留り（タンディッシュ１１から流出した金属重
量に対して基板１８上に製作されるプリフォーム１９の
重量割合）の関係、およびチャンバー内圧と健全部歩留
り（タンディッシュ１１から流出した金属重量に対して
基板１８上に製作されるプリフォーム１９の側面部空孔
層を除いた重量割合）の関係を示す特性図である。
【００１６】同図に示すように、チャンバー内圧を減圧
すると、噴霧された金属粒子の運動を拘束するガスによ
る抗力が減少することによって金属粒子は広がる傾向に
あり、基板１８および製造中のプリフォーム１９に衝突
することなく飛散してしまう金属粒子が増え、堆積歩留
りは減少することになる。しかし、図２に示したとお
り、側面部空孔層厚さが減少するため、鍛造可能な健全
部歩留りは、結果として、チャンバー１３内圧を減圧す
ることによって増加することになる。
すると、噴霧された金属粒子の運動を拘束するガスによ
る抗力が減少することによって金属粒子は広がる傾向に
あり、基板１８および製造中のプリフォーム１９に衝突
することなく飛散してしまう金属粒子が増え、堆積歩留
りは減少することになる。しかし、図２に示したとお
り、側面部空孔層厚さが減少するため、鍛造可能な健全
部歩留りは、結果として、チャンバー１３内圧を減圧す
ることによって増加することになる。
【００１７】次に、このチャンバー１３内圧の減圧量に
ついて説明する。噴霧装置の構成もしくはガス噴射条件
によりそのチャンバー内圧は変化するものであるが、従
来のチャンバー内圧より、上限については少なくとも２
０ｍｍＨｇ減圧することが好ましく、下限については１
００ｍｍＨｇまで減圧することができる。すなわち、本
実施例においては、チャンバー内圧の上限は０ｍｍＨｇ
以下であることが好ましく、−２０ｍｍＨｇ以下であれ
ば歩留まりがより向上するため、さらに好ましい。ま
た、下限については−８０ｍｍＨｇまで減圧することが
でき、−６０ｍｍＨｇとした場合は歩留まりがより向上
するために好ましく、−４０ｍｍＨｇとした場合は歩留
まりが最も向上するため、さらに好ましい。
ついて説明する。噴霧装置の構成もしくはガス噴射条件
によりそのチャンバー内圧は変化するものであるが、従
来のチャンバー内圧より、上限については少なくとも２
０ｍｍＨｇ減圧することが好ましく、下限については１
００ｍｍＨｇまで減圧することができる。すなわち、本
実施例においては、チャンバー内圧の上限は０ｍｍＨｇ
以下であることが好ましく、−２０ｍｍＨｇ以下であれ
ば歩留まりがより向上するため、さらに好ましい。ま
た、下限については−８０ｍｍＨｇまで減圧することが
でき、−６０ｍｍＨｇとした場合は歩留まりがより向上
するために好ましく、−４０ｍｍＨｇとした場合は歩留
まりが最も向上するため、さらに好ましい。
【００１８】また、チャンバー内圧の減圧範囲について
説明するならば、従来のチャンバー内圧より２０ｍｍＨ
ｇから１００ｍｍＨｇの範囲で減圧することが好ましく
（本実施例の図３では、０ｍｍＨｇから−８０ｍｍＨｇ
の範囲に相当する）、特に４０ｍｍＨｇから８０ｍｍＨ
ｇの範囲で減圧すれば健全部歩留まりが最も向上するた
め、さらに好ましい（本実施例の図３では、−２０ｍｍ
Ｈｇから−６０ｍｍＨｇの範囲に相当する）。従ってこ
のような結果から、チャンバー１３内を減圧すれば、鍛
造可能な健全部歩留りを向上させることが可能となるこ
とがわかる。
説明するならば、従来のチャンバー内圧より２０ｍｍＨ
ｇから１００ｍｍＨｇの範囲で減圧することが好ましく
（本実施例の図３では、０ｍｍＨｇから−８０ｍｍＨｇ
の範囲に相当する）、特に４０ｍｍＨｇから８０ｍｍＨ
ｇの範囲で減圧すれば健全部歩留まりが最も向上するた
め、さらに好ましい（本実施例の図３では、−２０ｍｍ
Ｈｇから−６０ｍｍＨｇの範囲に相当する）。従ってこ
のような結果から、チャンバー１３内を減圧すれば、鍛
造可能な健全部歩留りを向上させることが可能となるこ
とがわかる。
【００１９】なお、本発明の噴霧成形法は、上記実施例
では円柱状のプリフォームを製造する場合を例に取り説
明したが、これに限らず、板状、ロール状等のプリフォ
ームを製造する場合にも適用することができる。また、
本発明は、すべての噴霧成形方法に適用することが可能
であるが、特にコレクタとプリフォームとの界面に空孔
層が形成されてしまうようなプリフォームの歩留まりを
改善するために好適である。また、本発明において、金
属溶湯の流下方向は、垂直に限らず斜め下方向であって
も同等の効果を得ることができる。
では円柱状のプリフォームを製造する場合を例に取り説
明したが、これに限らず、板状、ロール状等のプリフォ
ームを製造する場合にも適用することができる。また、
本発明は、すべての噴霧成形方法に適用することが可能
であるが、特にコレクタとプリフォームとの界面に空孔
層が形成されてしまうようなプリフォームの歩留まりを
改善するために好適である。また、本発明において、金
属溶湯の流下方向は、垂直に限らず斜め下方向であって
も同等の効果を得ることができる。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明の噴霧成形方法によれば、チャンバー内圧を減圧す
ることによってプリフォーム側面部の空孔層厚さを減少
させることが可能となり、鍛造可能なプリフォームの健
全部歩留りの向上を図ることが可能となる。また、基板
上の金属粒子の堆積量の増加に応じて基板を下降させれ
ば、空孔層が低減されて堆積高さが高められた塊状のプ
リフォームを得ることができる。
発明の噴霧成形方法によれば、チャンバー内圧を減圧す
ることによってプリフォーム側面部の空孔層厚さを減少
させることが可能となり、鍛造可能なプリフォームの健
全部歩留りの向上を図ることが可能となる。また、基板
上の金属粒子の堆積量の増加に応じて基板を下降させれ
ば、空孔層が低減されて堆積高さが高められた塊状のプ
リフォームを得ることができる。
【図１】本発明の噴霧成形法に使用する装置の構成を示
す断面図である。
す断面図である。
【図２】本発明の実施例に係るチャンバー内圧と側面部
空孔層厚さの関係を示す特性図である。
空孔層厚さの関係を示す特性図である。
【図３】同実施例に係るチャンバー内圧と堆積歩留り／
健全部歩留りの関係を示す特性図である。
健全部歩留りの関係を示す特性図である。
【図４】従来の噴霧成形法に使用する装置の構成を示す
断面図である。
断面図である。
７ 金属粒子 １１ タンディッシュ １２ 金属溶湯 １３ チャンバー １４ ガスアトマイザー １５ ジェット流 １６ 金属溶湯流 １７ コレクター １８ 基板 １９ プリフォーム ２０ ステッピングモータ ３０ 減圧装置
Claims (2)
- 【請求項１】 流下する金属溶湯に高圧ガスのジェット
流を吹き付けて噴霧化し、この噴霧化された金属粒子を
コレクタに堆積させてプリフォームを得る噴霧成形法で
あって、前記金属溶湯を噴霧化する容器内を減圧してプ
リフォームを製造することを特徴とする噴霧成形法。 - 【請求項２】 前記コレクタを板状基板で構成し、その
基板上における前記金属粒子の堆積量の増加に応じて前
記基板を下降させ、塊状プリフォームを成形することを
特徴とする請求項１記載の噴霧成形法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3867194A JPH07246452A (ja) | 1994-03-09 | 1994-03-09 | 噴霧成形法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3867194A JPH07246452A (ja) | 1994-03-09 | 1994-03-09 | 噴霧成形法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07246452A true JPH07246452A (ja) | 1995-09-26 |
Family
ID=12531741
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3867194A Withdrawn JPH07246452A (ja) | 1994-03-09 | 1994-03-09 | 噴霧成形法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07246452A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009149997A (ja) * | 1995-10-12 | 2009-07-09 | Toshiba Corp | スパッタターゲットの製造方法 |
| USRE45481E1 (en) | 1995-10-12 | 2015-04-21 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Interconnector line of thin film, sputter target for forming the wiring film and electronic component using the same |
| US10391558B2 (en) | 2013-12-20 | 2019-08-27 | Posco | Powder manufacturing apparatus and powder forming method |
-
1994
- 1994-03-09 JP JP3867194A patent/JPH07246452A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009149997A (ja) * | 1995-10-12 | 2009-07-09 | Toshiba Corp | スパッタターゲットの製造方法 |
| USRE45481E1 (en) | 1995-10-12 | 2015-04-21 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Interconnector line of thin film, sputter target for forming the wiring film and electronic component using the same |
| US10391558B2 (en) | 2013-12-20 | 2019-08-27 | Posco | Powder manufacturing apparatus and powder forming method |
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| Date | Code | Title | Description |
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| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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