JPH0832924B2 - 急冷凝固金属粉末の製造方法及び製造装置 - Google Patents

急冷凝固金属粉末の製造方法及び製造装置

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JPH0832924B2 JP7073290A JP7073290A JPH0832924B2 JP H0832924 B2 JPH0832924 B2 JP H0832924B2 JP 7073290 A JP7073290 A JP 7073290A JP 7073290 A JP7073290 A JP 7073290A JP H0832924 B2 JPH0832924 B2 JP H0832924B2
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    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00Making metallic powder or suspensions thereof
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    • B22F2009/0812Pulverisation with a moving liquid coolant stream, by centrifugally rotating stream

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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、アルミ合金等、各種金属溶湯を高速移動す
る冷却液層中に供給することにより、溶湯を急冷凝固さ
せて金属粉末を製造する急冷凝固金属粉末の製造方法及
び製造装置に関する。
(従来の技術) この種の製造装置としては、第3図に示される構造の
装置があり、101はコップ状の有底回転ドラムで、上面
に開口部102が備えられている。回転ドラム101の底部10
3中心下面側にはモータ等の駆動装置によって回転駆動
される回転駆動軸104が連結されており、回転駆動軸104
の回転に伴って回転ドラム101は上下方向の軸心回りに
回転駆動される。また回転ドラム101内には冷却液とし
ての冷却水105が収容されている。
106は有底円筒状の噴射ルツボで、下端一側には噴射
ノズル107が開孔形成されており、上端部の投入口108に
は密閉用の蓋体109が着脱自在に装着されている。また
蓋体109には噴射ルツボ106内に連通する連通路110が形
成されており、アルゴンガス等の加圧圧媒が噴射ルツボ
106内に供給できるよう構成されている。
111は噴射ルツボ106の外周に設けられた加熱装置とし
ての高周波加熱コイルで、噴射ルツボ106の上下方向略
全長に亘って設置されている。
そして、回転ドラム101を回転させれば、回転遠心力
により内周面側に水105が層状に張り付き保持される。
一方、噴射ルツボ106内には、高周波加熱コイル111の
作動により溶解されて所定温度に加熱された金属溶湯11
2が収容され、加圧圧媒による内圧上昇によって金属溶
湯112は噴射ノズル孔107を通じて噴出飛散され、前記高
速移動する水105の層の内周面側に衝突させることによ
り溶湯粒子が急速冷却され、凝固し、ここに金属粉末が
得られる方法が採用されていた。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上記方法によれば、回転ドラム101の
水105内に噴出されて冷却凝固した金属粉末が所定量に
達すれば、一旦、回転ドラム101の回転を停止して、製
造された金属粉末を回転ドラム101内より取出す必要が
ある、所謂バッチ方式であるため、連続して金属粉末を
製造することができず、生産性が悪い欠点があった。
また回転ドラム101の回転に伴って水105が回転され、
回転ドラム101の内周面側に回転遠心力によって水105が
層状に張り付き保持される方法であり、従って回転ドラ
ム101の内周面側に形成された高速移動する水105の層
は、第4図に示される如く、溶湯粒子ないし、半凝固粒
子が遠心力によりドラム内面に達すると水105の厚さ方
向に対して相対的に静止状と考えられる水105中内に金
属溶湯112が供給された状態と同等となり、溶湯粒子113
の周囲に発生する蒸気が離脱され難く、冷却効率が悪い
欠点があった。
また常に同一面状にて溶湯粒子が供給されるため、こ
の部分の水温が部分的に上昇し、冷却速度がバラツク原
因にもなっている。
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、冷却効率のよ
い、しかも連続して急冷凝固金属粉末の製造が可能な製
造方法及びそ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) 上記目的を達成するためになされた本発明の方法は、
高速移動る冷却液層中に金属溶湯を供給し、急冷凝固さ
せて金属粉末を得る急冷凝固金属粉末の製造方法におい
て、内周面が下方向に漸次径小とされた漏斗部を有する
冷却容器の漏斗部上端部外周側より、冷却液を噴出供給
して漏斗部内周面に沿って旋回させながら流下させると
共に、その旋回による遠心力作用で、中心側に空洞を有
する層状の旋回冷却液層を形成し、この旋回冷却液層の
内周面側より金属溶湯を供給して急冷凝固させ、金属粉
末を得る点にある。
また、上記方法を実施するための本発明の装置は、内
周面が下方向に漸次径小とされた漏斗部を有する冷却容
器と、前記漏斗部の上端部外周側より、旋回流を形成す
べく冷却液を噴出供給すると共に、該冷却液の旋回によ
る遠心力作用で、漏斗部の内周面に中心側が空洞とされ
た層状の旋回冷却液層を形成しながら流下させる冷却液
供給機構と、前記旋回液層の内周面側より該冷却液層中
に金属溶湯を供給する金属溶湯供給機構とを備えてなる
点にある。
(作 用) 本発明の製造方法によれば、冷却容器1の漏斗部2上
端部外周側より冷却液6を噴出供給することによって、
漏斗部2内周面に沿って旋回しながら流下する旋回冷却
液層12を形成し、この旋回冷却液層12の内周面側より金
属溶湯18を順次供給すれば、連続して急冷凝固金属粉末
を製造することができる。
また旋回冷却液層12の厚さ方向の流速は旋回中心に近
づくに従ってより高速となる所謂、傾斜速度分布となっ
ているため、旋回冷却液層12中に侵入した溶湯粒子は回
動運動が付与されるとともに冷却容器内面に溶湯粒子な
いし半凝固粒子が達しても水と同様に移動するため、溶
湯粒子の周囲に発生する蒸気は良好に離脱し、冷却速度
が向上する。また水は重力により常に下に移動するた
め、常に同一条件の水の部分に溶湯粒子が供給されるの
で冷却速度のバラツキも少なくなる。
一方、本発明の製造装置によれば、冷却容器1を固定
状に設置し、冷却液供給機構の作動により漏斗部2の上
端部外周側より冷却液6を噴出供給することによって高
速移動する旋回冷却液層12を容易に形成でき、装置のコ
ンパクト化が可能となる。
(実施例) 以下、本発明の製造方法を実施するための製造装置に
ついて説明すると、第1図において、1は冷却容器で、
上部に内周面が下方向に漸次径小とされた漏斗部2を有
し、漏斗部2下端には下方向に漸次径大とされた拡径部
3が延設状に備えられ、漏斗部2の上端は中心に適宜大
きさの導入孔4を有する蓋部5で閉塞状とされている。
そして漏斗部2の軸心を適宜角度傾斜させた状態で、
冷却容器1は固定状に設置されている。また冷却容器1
下端は、適宜、冷却液としての冷却水6が吸収されるタ
ンク7に接続状とされている。
8は拡径部3の下部に着脱自在もしくは固定状に装着
されたメッシュ部材で、冷却水6を下方に通過可能とし
て拡径部3株を上下方向に仕切ると共に、一側方に傾斜
状に配設され、傾斜方向下端側の拡径部3周壁には急冷
凝固された金属粉末の案内口9が適宜形成されている。
漏斗部2の上端部外周側には、接線方向もしくは若干
中心向きに傾斜(例えば接線方向に対し、θ=0〜20゜
程度)する冷却液導入路10が設けられており、高圧ポン
プ11の吐出口と冷却液導入路10とが配管接続されてい
る。
また高圧ポンプ11の吸込口は前記タンク7内の冷却水
6を吸引すべく配管接続されている。
そして高圧ポンプ11の作動により、タンク7内の冷却
水6を吸引して漏斗部2の上端部外周側より噴出供給
し、旋回流を形成する。この冷却水6の旋回による遠心
力作用で、漏斗部2の内周面に沿って、中心側が空洞と
された層状の旋回冷却液層12を形成しながら流下し、こ
こに冷却液供給機構を構成する。流下した冷却水6はメ
ッシュ部材8を通過してタンク7内に戻される。
尚、タンク7から高圧ポンプ11までの配管途中に冷却
水を冷却するための冷却器を適宜介在する方式としても
よい。
14は金属溶湯供給機構としての噴射ルツボで、有底円
筒状に形成された黒鉛や窒化珪素等の耐火物よりなり、
上部には従来同様、蓋体や加圧圧媒供給部が設けられて
いる。また噴射ルツボ14の底部15には噴射ノズル孔16が
形成されている。17は噴射ルツボ14の外周に設けられた
加熱装置としての高周波加熱コイルである。
そして高周波加熱コイル17の作動により噴射ルツボ14
内に収容されたアルミ合金等の金属塊を溶解して所定温
度に加熱されたアルミ合金等の金属陽湯18とし、不活性
ガス等の加圧圧媒による内圧上昇によって金属溶湯18は
噴射ノズル孔16より噴出飛散され、導入孔4を通じて、
漏斗部2内周面側に張り付き状に形成された旋回冷却液
層12の内周面側より該冷却液層12中に供給される。
次に、蒸気装置を用いて、急冷凝固金属粉末を製造す
る方法について説明する。
まず、高圧ポンプ11を作動させ、冷却容器1の漏斗部
2内周面に高速移動しなら流下する旋回冷却液層124を
形成する。
次に、噴射ルツボ14内の所定温度とされた金属溶湯18
の噴出飛散させ、旋回冷却液層12の内周面側より該冷却
液層12中に供給する。
この冷却液層12中への供給により、溶湯粒子が急速冷
却され、凝固し、ここに金属粉末が得られる。
そして金属粉末は冷却水6と共に流下し、冷却容器1
下部のメッシュ部材8で受け止められて、メッシュ部材
8の傾斜方向下方側に移動され案内口9より排出案内さ
れて、適宜回収される。
一方、冷却水6はメッシュ部材8を通過してタンク7
内に戻され、循環使用される。
以上の製造方法によれば、金属溶湯18を連続状に供給
すれば、連続して急冷凝固金属粉末を順次製造すること
が可能となり、生産性が向上する。
また、固定状に設置された冷却容器1の漏斗部2上端
部外周側より、冷却水6を噴出供給して高速移動する旋
回冷却液層12を形成する方法であるため、ポテンシャル
フローの原理によって流速は旋回中心からの距離に反比
例し、第2図に示される如く、旋回冷却液層12の厚さ方
向の速度v1,v2,v3,v4……は旋回中心側がより高速とな
る所謂傾斜速度分布となり、この傾斜速度分布の流れの
旋回冷却液層12中にその内周面側より溶湯粒子19が供給
された状態となる。
従って旋回冷却液層12が厚さ方向に流速が異なるた
め、溶湯粒子19は回転運動を付与されるとともに冷却容
器内面に溶湯粒子ないし、半凝固粒子が達しても水と同
様に移動するため、溶湯粒子19の周囲に発生する蒸気は
溶湯粒子19の回転により良好に離脱し、ここに溶湯粒子
19の冷却速度が向上し、熱伝達率がより大きくなり冷却
効率の向上が図れ、冷却能の高い高品質の急冷凝固金属
粉末が得られる。
また本装置によれば、冷却容器1を固定状に設置し、
冷却水6を噴出供給して旋回冷却液層12を形成する方式
であり、従来の如く、回転ドラム101内に冷却水を収容
し、回転ドラム101自体を回転させて冷却液層を形成す
る方式と比較して、装置自体をコンパクトに構成できる
利点がある。
尚、上記実施例において、噴射ルツボ14より金属溶湯
18を噴出飛散させる構造を示しているが、ルツボ下端の
孔部より金属溶湯185を旋回冷却液層12中に落下させる
重力落下方式としてもよい。
また漏斗部2の軸心を傾斜状に設置したものを示して
いるが、前記軸心を上下方向として設置し、金属溶湯18
を傾斜方向から噴出飛散させる方式としてもよい。さら
に高圧ポンプ11の吐出量や吐出圧、漏斗部2の形状、大
きさ等は適宜決定すればよい。
例えば、高圧ポンプ18として吐出量0.6〜1.0m3/min、
吐出圧20kg/cm2程度のものを使用し、漏斗部2の内周面
の半径は、 (C,γは定数、yは下方向に大)として形成し、漏斗
部2上端部直径を約300mm、高さを約200mm、下端部直径
を約104mmとし、冷却液導入路10の内径を約30mmとし、
旋回冷却液層12の内周面直径が約60mmとなるよう漏斗部
2の上端部外周側より流速12m/secで冷却水6を噴出供
給すれば、旋回冷却液層12の内周面側における表面流速
は約60m/secとなり、この表面での遠心加速度αは となり、重力加速度の1万2千倍が得られ、従来の回転
ドラム101方式では、500〜600G程度であったことと比較
すると、より大きな遠心加速度αが得られ、溶湯粒子19
は急速に旋回冷却液層12中に浸透し、急冷却されること
が理解できる。
そして溶湯落下方式でアルミ合金の金属粉末を製造す
れば、例えば落下溶湯径がφ3mmの場合7.5kg/min、φ4m
mの場合16kg/min程度処理できる。
(発明の効果) 以上説明した通り、本発明の製造方法によれば、内周
面が下方向に漸次径小とされた漏斗部を有する冷却容器
の漏斗部上端部外周側より、冷却液を噴出供給して漏斗
部内周面に沿って旋回させながら硫化させると共に、そ
の旋回による遠心力作用で、中心側に空洞を有する層状
の旋回冷却液層を形成し、この旋回冷却液層の内周面側
より金属溶湯を供給して急例凝固させ、金属粉末を得る
ものであり、冷却効率がよく、冷却能の高い高品質の旧
例凝固金属粉末が得られると共に、連続して製造するこ
とが可能となり、生産性に優れる利点がある。
また、本発明の製造装置によれば、冷却容器自体を高
速回転させる必要がなく、容易に高速移動する旋回冷却
液層が得られ、装置のコンパクト下が図れる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明を実施するための製造装置の一例を示
す全体概略説明図、第2図は旋回冷却液層の一部説明
図、第3図は従来例の装置を示す断面説明図、第4図は
同冷却液層の一部説明図である。 1……冷却容器、2……漏斗部、6……冷却液(冷却
水)、12……旋回冷却液層、14……噴射ルツボ、18……
金属溶湯。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉野 正規 大阪府大阪市大正区南恩加島7丁目1番22 号 久保田鉄工株式会社恩加島工場内 (72)発明者 笠井 文男 大阪府大阪市大正区南恩加島7丁目1番22 号 久保田鉄工株式会社恩加島工場内 (72)発明者 一色 尚次 東京都世田谷区経堂2―29―6

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】高速移動する冷却液層(12)中に金属溶湯
    (18)を供給し、急冷凝固させて金属粉末を得る急冷凝
    固金属粉末の製造方法において、内周面が下方向に漸次
    径小とされた漏斗部(2)を有する冷却容器(1)の漏
    斗部(2)上端部外周側より、冷却液(6)を噴出供給
    して漏斗部(2)内周面に沿って旋回させながら流下さ
    せると共に、その旋回による遠心力作用で、中心側に空
    洞を有する層状の旋回冷却液層(12)を形成し、この旋
    回冷却液層(12)の内周面側より金属溶湯(18)を供給
    して急冷凝固させ、金属粉末を得ることを特徴とする急
    冷凝固金属粉末の製造方法。
  2. 【請求項2】内周面が下方向に漸次径小とされた漏斗部
    (2)を有する冷却容器(1)と、前記漏斗部(2)の
    上端部外周側より、旋回流を形成すべく冷却液(6)を
    噴出供給すると共に、該冷却液(6)の旋回による遠心
    力作用で、漏斗部(2)の内周面に中心側が空洞とされ
    た層状の旋回冷却液層(12)を形成しながら流下させる
    冷却液供給機構と、前記旋回冷却液層(12)の内周面側
    より該冷却液層(12)中に金属溶湯(18)を供給する金
    属溶湯供給機構とを備えてなることを特徴とする急冷凝
    固金属粉末製造装置。
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