JPH11106805A - 金属粉末の製造方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 逆円錐状のガスジェットの交点部に溶融金属
流を流下させて形成した溶滴が、冷却用筒体内周面に沿
って旋回しながら軸方向に移動する旋回冷却液層に注入
するまでの時間的なばらつきを小さくして、品質の揃っ
た急冷凝固粉末を製造する。 【解決手段】 冷却用筒体９の内周面に形成される旋回
冷却液層１３が、ガスジェットＧｊの下側で、ガスジェ
ットＧｊの中心線に対してほぼ直交する面となるよう
に、冷却用筒体９をその軸心が略水平となるように配置
し、ガスジェットＧｊにより分断された溶滴をその下側
の旋回冷却液層１３に注入する。ガスジェットＧｊの交
点部から広がりを生じながら下方に向かう溶滴は、旋回
冷却液層１３に達するまでの距離が全体にわたって互い
に同等になり、これによって、急冷凝固速度のばらつき
が少なく、品質の一様な金属粉末を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶融金属を冷却液
中に供給し急冷凝固させて金属粉末を製造する方法およ
びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】溶融金属を冷却液中に供給し、急冷凝固
させて得られる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。さらに、非晶質の金属粉
末として得ることも可能であって、機械部品や磁性材料
部品等の素材として注目されている。

【０００３】このような急冷凝固粉末の製造装置とし
て、例えば特開平5-148516号公報に、図４に示す構成の
装置が記載されている。この装置は円筒状の冷却用筒体
41を備え、この筒体41の内周面に、冷却液供給孔42から
冷却液を接線方向に噴出供給することによって、旋回し
ながら筒体41の軸方向に流下する旋回冷却液層43が形成
される。そして、この旋回冷却液層43の内側空洞部で、
原料容器44から流下する細流状の溶融金属流45に、ガス
ジェットノズル46から、旋回冷却液層43に指向するガス
ジェットGjが吹き付けられ、これによって、溶融金属流
45が溶滴に分断されると共に、分断された溶滴がガスジ
ェットGjに乗って旋回冷却液層43に注入される。注入さ
れた溶滴は、高速旋回する冷却液により急冷凝固されて
金属粉末が形成される。

【０００４】しかしながら上記装置では、溶融金属流45
に一方向からガスジェットGjを吹き付ける構成であるた
めに、ここでの分断作用が小さく、微細な粉末ができに
くいという問題を有している。そこで、例えば実開平6-
39929 号公報に、上記同様の旋回冷却液層が内周面に形
成される冷却用筒体との組合せを前提に、図５(a) に示
すような溶融金属供給容器61が記載されている。

【０００５】この容器61は、るつぼ62の下側にガスジェ
ットノズル63を設けて構成され、このガスジェットノズ
ル63には、るつぼ62底部の溶湯ノズル孔64を通る中心線
回りに、この中心線と同心の円に沿ってスリット状に開
口するガス噴射口65が設けられている。このガス噴射口
65を通して、図中二点鎖線で示すように、逆円錐状のガ
スジェットGjが噴射される。

【０００６】同図(b) に、この溶融金属供給容器61を、
前記とほぼ同様の冷却用筒体66と組合わせた構成を示し
ている。この構成においては、溶湯ノズル孔64から溶融
金属流67がガスジェットGjの交点部に流下し、ここで溶
滴に分断される。この溶滴は、交点部から円錐状に広が
るガスジェットGjに乗って運ばれ、前記同様に、冷却用
筒体66内の旋回冷却液層68に注入され、ここでさらに分
断されて急冷凝固される。

【０００７】このように、逆円錐状のガスジェットGjの
交点部に溶融金属を流下させる構成とすることで、溶融
金属の分断が効率的に行われ、より微細な粉末を得るこ
とができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように逆円錐状のガスジェットGjを噴射するガスジェッ
トノズル63を用いた構成でも、冷却速度のばらつきに起
因して、品質が一様な急冷凝固粉末は得難いという問題
を生じている。つまり、ガスジェットの交点部で分断さ
れた後の溶滴は、ガスジェットGjに乗って下側に向かっ
て運ばれるが、例えば図５(b) に示す状態では、ガスジ
ェットノズル63のガス噴射口65から噴射されるガスジェ
ットのうち、図において左側から右下方向に向かうガス
ジェットGj_L は、斜めに配置した冷却用筒体66の軸心と
の交差角が大きく、したがって、旋回冷却液層68とすぐ
に交差するのに対し、右側から左下方向に噴射されるガ
スジェットGj_R は、冷却用筒体66の軸心との交差角が小
さく、平行に近い状態となっている。このため、特にこ
のガスジェットGj _R に沿って飛行する溶滴が旋回冷却液
層68に注入されるまでの時間が長くなり、さらには、冷
却用筒体66の底部に達するまで旋回冷却液層68に注入さ
れずに空中で凝固する。

【０００９】この結果、例えば非晶質の金属粉末を製造
しようとする場合には、冷却速度の遅い結晶化した金属
粉末が混在するものとなる。また、旋回冷却液層68に注
入されるまでの時間が長いと、この間に表面が酸化して
酸化膜が形成されるために、旋回冷却液層68による分断
が困難となって微細化が充分に行われず、さらに、酸素
や水素の含有量が増加して品質劣化を招来する。また、
この酸化膜は、圧粉成形時等においても種々の悪影響を
及ぼすことになる。

【００１０】本発明は、上記した従来の問題点に鑑みな
されたもので、急冷度合に起因する品質のばらつきが小
さな急冷凝固金属粉末を製造することが可能であると共
に、さらに、製造効率を向上し得る金属粉末の製造方法
およびその装置を提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の請求項１の金属粉末の製造方法は、冷却
用筒体の内周面に沿って周方向に旋回しながら軸方向に
移動する旋回冷却液層を形成すると共に、旋回冷却液層
の内側空洞部に、溶湯ノズルを通して鉛直下方向に流下
する溶融金属流に逆円錐状のガスジェットを吹きつけて
溶滴に分断するガスジェットノズルを設け、かつ、ガス
ジェットの下方における旋回冷却液層の内周面が逆円錐
状のガスジェットの中心線に対してほぼ直交するように
冷却用筒体をその軸心が略水平となるように配置し、ガ
スジェットにより分断された溶滴をその下方の旋回冷却
液層に注入して金属粉末を形成することを特徴とする。

【００１２】この方法によれば、旋回冷却液層は、ガス
ジェットの下方では、ガスジェットの中心線に対してほ
ぼ直交する面となっているので、ガスジェットの交点部
から広がりを生じながら下方に向かう溶滴は、その全体
にわたって旋回冷却液層に達するまでの距離が互いにほ
ぼ同等になる。この結果、急冷凝固速度のばらつきが少
なくなり、したがって、品質の一様な金属粉末を得るこ
とができる。なお、冷却用筒体は、その軸心を水平方向
から10°程度の範囲内でわずかに傾けて配置しても良
く、この範囲内であれば、充分に品質の揃った金属粉末
を得ることができる。

【００１３】上記方法は、例えば請求項２の装置、すな
わち、軸心をほぼ水平にして配置された冷却用筒体と、
冷却用筒体の一端側を密閉する蓋体と、冷却用筒体の内
周面に沿って周方向に旋回しながら一端側から他端側に
軸方向に移動する旋回冷却液層を形成すべく、上記一端
側の内周面に沿って冷却液を供給する冷却液供給流路
と、蓋体の中心側を貫通して旋回冷却液層の内側空洞部
に溶融金属を導く溶融金属案内手段とが設けられると共
に、上記内側空洞部に、溶融金属案内手段からの溶融金
属を内側空洞部で鉛直下方向に流下させる溶湯ノズル
と、溶湯ノズルを通して流下する溶融金属流に、逆円錐
状のガスジェットを吹きつけて溶滴に分断し旋回冷却液
層に供給するガスジェットノズルとが設けられている金
属粉末製造装置を用いて好適に実施することができる。

【００１４】また、例えば請求項３の装置、すなわち、
軸心をほぼ水平にして配置された冷却用筒体と、冷却用
筒体の内周面に沿って周方向に旋回しながら軸方向中央
側から両端側に分かれてそれぞれ軸方向に移動する旋回
冷却液層を形成すべく、軸方向中央側の内周面に沿って
冷却液を供給する冷却液供給流路と、軸方向中央側で冷
却用筒体の内周面に沿って上方に向かう冷却液の周回方
向を変化させて旋回冷却液層の非形成領域を軸方向中央
側上方箇所に部分的に形成する周回方向変更手段と、冷
却用筒体における軸方向中央側の上部壁面および周回方
向変更手段内を上方から貫通して溶融金属を冷却用筒体
の外方から旋回冷却液層の内側空洞部に導く溶湯ノズル
と、溶湯ノズルを通して流下する溶融金属流に逆円錐状
のガスジェットを吹きつけて溶滴に分断しその下方の旋
回冷却液層に供給するガスジェットノズルとが設けられ
ている金属粉末製造装置を用いて実施することも可能で
ある。

【００１５】この場合には、冷却用筒体の軸方向中央側
に冷却液を供給することにより、この供給箇所から両側
に向かって移動する旋回冷却液層が形成されるので、冷
却液の供給量をより多くすることが可能となる。これに
よって、冷却用筒体内での単位時間当たりの冷却能が向
上するので、溶融金属の供給量を多くしても急冷速度が
維持される。この結果、生産性を向上することができ
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】

〔実施形態１〕以下、本発明の一実施形態について図１
を参照して説明する。同図(a) に示すように、本実施形
態に係る金属粉末製造装置には、るつぼ形状の溶融金属
供給容器（以下、原料容器という）１の下側に、断面略
Ｌ字状の溶湯案内管（溶融金属案内手段）２を備えてい
る。原料容器１には、その底壁中央に上下に貫通する細
孔形状の溶湯供給孔1aが形成され、また、この原料容器
１の外周には、内部に収容される溶融金属３を加熱保温
するための誘導コイル４が設けられている。

【００１７】溶湯案内管２における原料容器１の底壁に
近接する位置から鉛直下方向に延びる垂直案内部５内に
は、溶湯供給孔1aと同軸上の位置を下方に延びる垂直流
路5aが形成されている。また、垂直案内部５の下端から
略水平方向に延びる水平案内部６内には、垂直流路5aの
下端からこの水平案内部６の先端（同図において右端）
に向かって略水平に延びる水平流路6aが形成され、この
水平流路6aの先端は閉塞部材７によって閉塞されてい
る。

【００１８】なお、水平案内部６は、水平流路6aが先端
側に向かうにつれて下り傾斜するように、例えば５°程
度のわずかな傾斜角を設けて垂直案内部５に連設されて
いる。また、この溶湯案内管２内には、この案内管２に
後述するように導入された溶融金属の温度低下を抑える
ため、垂直流路5aおよび水平流路6aを各々囲う位置に保
温ヒータ８が内装されている。

【００１９】そして、本実施形態においては、円筒状の
冷却用筒体９が、上記した水平案内部６を囲うように、
軸心をほぼ水平にして配置されている。この冷却用筒体
９における垂直案内部５側の端面には円形の蓋体11が取
付けられて、この部位での冷却用筒体９の端面開口が密
閉されている。一方、冷却用筒体９における垂直案内部
５とは反対側の端面（以下、冷却液排出端という）に
は、この冷却用筒体９の内部空間に連通する冷却液排出
管12が接続されている。この排出管12は、内径が冷却用
筒体９の内径とほぼ同一寸法を有すると共に、90°に湾
曲したエルボ部12ａを介して下方に垂下する管体にて形
成されている。

【００２０】上記冷却用筒体９の内周面には、蓋体11に
近接する円周上の複数箇所、図の場合には、最上位と最
下位との二箇所の位置に、冷却液供給孔10ａ・10ａが開
口している。これら供給孔10ａ・10ａは、同図(b) に示
すように、それぞれ内周面に沿う接線方向に冷却液供給
流路10・10を設けることによって形成されている。これ
ら冷却液供給流路10・10は、図示しない冷却液供給配管
を通して冷却液タンクに配管接続されており、この冷却
液供給配管に介設されているポンプを作動することによ
って、加圧された冷却液が、各供給孔10ａ・10ａから冷
却用筒体９の内周面に沿って互いに同方向（図の場合に
は左回りの方向）に高速で噴射される。噴射された冷却
液は、このときの流速に応じた遠心力の作用で、冷却用
筒体９の内周面に沿って周回する。

【００２１】このように各冷却液供給孔10ａ・10ａから
の冷却液の噴射を継続するに伴い、冷却用筒体９内に、
その内周面に沿って旋回しながら、同図(a) に示すよう
に、冷却液排出端側に移動する旋回冷却液層13が形成さ
れる。つまり、供給孔10ａ・10ａから噴射されて周回す
る冷却液は、これに続いて冷却液供給孔10ａ・10ａを通
して噴射される冷却液（以下、後続冷却液という）と合
流する際、この後続冷却液に押しのけられて周回方向が
変化することになるが、後続冷却液の内側に入り込んで
周回径が小さくなるような移動は、周回速度に応じた遠
心力によって抑えられる。したがって、軸方向への移動
を伴った周回方向の変化を生じることになるが、蓋体11
側に向かう移動はこの蓋体11によって阻止され、この結
果、同図のように、冷却用筒体９の軸心側に空洞部14を
形成した状態で、冷却用筒体９の内周面に沿って旋回し
ながら、冷却液排出端側に軸方向に移動する旋回冷却液
層13が形成される。

【００２２】なお、冷却用筒体９における冷却液排出端
側の内周面には、上記した旋回冷却液層13の厚さを調整
するために、径方向内方に突出する環状突起9aが形成さ
れている。この突起9aにより冷却液の軸方向移動速度が
抑えられ、この結果、上記環状突起9aの突出寸法をやや
超える厚さの略一定内径の旋回冷却液層13が、蓋体11側
から冷却液排出端側にわたって形成される。

【００２３】冷却液供給孔10ａ・10ａを通して冷却用筒
体９内に噴射された冷却液は、上記のように旋回冷却液
層13を形成した後、環状突起9aを越えて冷却液排出管12
へと流出し、この排出管12を通して図示しない遠心分離
機等の脱液装置に送られる。この脱液装置を通過した冷
却液は、前記した冷却液タンクに戻され、したがって、
冷却液は冷却液タンクと冷却用筒体９との間を循環させ
て使用される。冷却液としては一般に水が使用される
が、油等の他の液体が使用される場合もある。

【００２４】前記溶湯案内管２の水平案内部６の先端側
は、上記のように形成される旋回冷却液層13内の空洞部
14に位置するように、蓋体11の中心側を貫通させて、こ
の蓋体11に支持されている。さらに、蓋体11には、上記
空洞部14内で水平案内部６の下側に位置するガスジェッ
トノズル15が取付けられている。このガスジェットノズ
ル15には、その中央に形成されている上下貫通孔に、直
管形状の溶湯ノズル16の下端側が嵌挿されている。この
溶湯ノズル16の上端側は、溶湯ノズル16の中心を上下に
貫通するノズル孔16ａが前記水平流路6aの先端部に連通
するように、水平案内部６の下部壁面を貫通する穴に下
側から嵌挿されている。これにより、溶湯案内管２にお
ける垂直流路5aへと導入された溶融金属は、水平流路6a
を通してその先端側へと流動し、さらに、ノズル孔16ａ
に流入して下方に流下する。

【００２５】この溶湯ノズルの下端部に外嵌されている
ガスジェットノズル15には、溶湯ノズル16を囲う形状の
ガス室15ａが内部に形成されている。このガス室15に圧
縮ガスを供給することによって、図中矢印で示すガスジ
ェットGj、すなわち、ガス室15から溶湯ノズル16の軸心
と同軸の逆円錐状に吹き出されて、溶湯ノズル16の下端
部よりやや下側の位置で交差した後、円錐状に拡がるガ
スジェットGjが噴射される。

【００２６】上記装置を用いて金属粉末を製造する際の
手順について、例えば、軟磁気特性に優れるFe-Si-Ｂ系
の非晶質合金粉末を製造する場合を例に挙げて説明す
る。なお、この場合の冷却液としては水を使用してい
る。製造を開始するに当たって、まず、前記した冷却液
供給配管に介設されているポンプを起動する。これによ
り、冷却用筒体９内に各冷却液供給孔10ａ・10ａから冷
却液が噴出し、この筒体９内周面に沿って、前記した旋
回冷却液層13が形成される。

【００２７】一方、原料容器１には、図示しない棒状の
栓を上方から差し込んで溶湯供給孔1aを塞いだ状態と
し、これに、図示しない溶解炉にて溶解されたFe-Si-Ｂ
系の溶融金属３を注入し、また、注入した溶融金属３が
所定の溶融温度で保持されるように、前記誘導コイル４
への通電を開始する。次いで、ガスジェットノズル15の
ガス室15ａに所定圧力の不活性ガスを供給して前記ガス
ジェットGjを噴射させた状態とする。また、溶湯案内管
２の保温ヒータ８への通電を開始してこの溶湯案内管２
を所定の温度に保持する。

【００２８】その後、原料容器１の溶湯供給孔1aを塞ぐ
前記の栓を引上げる。これにより、原料容器１内の溶融
金属３が溶湯供給孔1aを通して流下する。これは、前記
したように、溶湯案内管２の垂直流路5a内へと流下して
一旦受け止められた後、水平流路6aを通してその先端側
へと流動し、そして、溶湯ノズル16のノズル孔16ａに流
入した後、このノズル孔16ａの下端開口径に応じた細流
状の溶融金属流となって下方に流下する。

【００２９】この溶融金属流は、ガスジェットノズル15
から逆円錐状に噴射されるガスジェットGjの交点に向か
って流下し、ここで溶滴に分断される。この溶滴は、上
記交点部から円錐状に拡がるガスジェットGjに乗ってそ
の下側に運ばれ、旋回冷却液層13に注入される。注入さ
れた溶滴は、旋回冷却液層13よりさらに分断され微細化
されて凝固し、非晶質金属粉末として形成される。

【００３０】このとき、上記交点部の下側には、これに
近接して旋回冷却液層13が形成されている。しかも、ガ
スジェットGjの下側領域における旋回冷却液層13の内面
は、軸方向に直交する断面（図１(a) 参照）では冷却用
筒体９の内周面と同心の円弧状であるが、軸方向に沿う
断面（図１(b) 参照）では、ガスジェットGjの中心線に
対してほぼ直交する面となっている。したがって、交点
部で分断された溶滴はすぐに旋回冷却液層13に注入さ
れ、かつ、ガスジェットの交点部から広がりを生じなが
ら下方に向かう溶滴は、その全体にわたって旋回冷却液
層13に達するまでの距離が互いにほぼ同等になる。この
結果、全体にわたる急冷速度のばらつきが小さく、これ
によって、品質の揃った非晶質金属粉末を得ることがで
き、また、表面酸化膜や酸素・水素などの含有量の小さ
な良質の金属粉末を得ることができる。

【００３１】前記のように旋回冷却液層13中に形成され
た金属粉末は、冷却液と共に旋回しながら冷却用筒体９
の冷却液排出端側へと移動し、環状突起9aを越えて冷却
液排出管12内へと冷却液と共に排出されて、前記脱液装
置に送られる。この脱液装置にて金属粉末が冷却液から
分離され、この金属粉末はさらに乾燥装置により乾燥さ
れて回収される。一方、金属粉末が分離された冷却液は
前記した冷却液タンクに戻されて循環使用される。

【００３２】なお、上記のような金属粉末の製造を継続
して原料容器１内の溶融金属３の量が減少してくれば、
新たな溶融金属を原料容器１に適宜補給する。これによ
り、製造を中断することなく金属粉末の生産を継続する
ことが可能である。以上の説明のように、本実施形態に
おいては、溶湯ノズル16からガスジェットGjの交点部に
流下した溶融金属流が分断されて生じた溶滴は、その下
方の旋回冷却液層13に注入されるまでの距離が全体にわ
たってほぼ同等になるので、急冷凝固速度のばらつきが
少なく、これによって、品質の一様な金属粉末を得るこ
とが可能となっている。

【００３３】また、ガスジェットGjの交点部から旋回冷
却液層13までの距離を極力短くすることができ、これに
よって、ガスジェットGjによって分断された溶滴がその
表面に凝固殻を形成する前に旋回冷却液層13に注入さ
れ、衝突圧や遠心力によって、一様に偏平状になった粉
末が得られる。このような偏平状の粉末は、例えばこれ
が軟磁気特性を有するものであれば、各粉末の方向を揃
えて圧粉成形することによって、反磁界が小さく、この
結果、透磁率の高い磁気特性に優れた成形体を得ること
ができる。

【００３４】〔実施形態２〕次に、本発明の他の実施形
態について図２および図３を参照して説明する。なお、
説明の便宜上、前記実施形態１で説明した部材と同一の
機能を有する部材には同一の符号を付記して、詳細な説
明を省略する。本実施形態に係る金属粉末製造装置で
は、図２に示すように、原料容器１の下側に、上端が開
口したカップ形状のタンデッシュ21が、その底部中心に
形成されている溶湯供給穴21ａを、原料容器１の溶湯供
給孔1aと同軸上に位置させて配置されている。このタン
デッシュ21の直下位置に、軸心を水平にした円筒状の冷
却用筒体９が、その軸方向の中心をタンデッシュ21の中
心線上に位置させて設けられている。

【００３５】そして、直管形状の溶湯ノズル16が、冷却
用筒体９における上部外周面に固定された取付具22によ
り、軸心を垂直にして保持されている。この溶湯ノズル
16は、その上端面がタンデッシュ21の溶湯供給穴21ａに
近接して位置する一方、下端側は、冷却用筒体９の軸方
向中心箇所における上部壁面を貫通して冷却用筒体９内
に位置し、その下端部外周に、前記実施形態１と同様の
ガスジェットノズル15が外嵌されている。

【００３６】このガスジェット15からは、前記同様に、
下方に向けて逆円錐状のガスジェットGjが噴射される。
すなわち、上記ガスジェット15のガス室15ａに圧縮ガス
を供給することにより、冷却用筒体９内における上下方
向の略中心の高さ位置で交差し、この交差位置からは円
錐状の拡がりを生じながら下方に向かうガスジェットGj
が形成される。

【００３７】一方、冷却用筒体９内における上部壁面に
近接する箇所には、溶湯ノズル16を軸方向に挟む両側
に、それぞれ、冷却液供給流路を内部に有する冷却液供
給管10Ａ・10Ａが設けられている。また、これら冷却液
供給管10Ａ・10Ａを内側に挟むように、同図においては
Ｖ字状に図示される周回方向変更板（周回方向変更手
段）23が、冷却用筒体９の内周面に取付けられている。

【００３８】冷却液供給管10Ａ・10Ａは互いに平行に、
それぞれ、紙面手前側から奥側に向かって水平に設けら
れている。すなわち、これら冷却液供給管10Ａ・10Ａ
は、図３に示すように、その基端側（図において左側）
が冷却用筒体９の壁面を水平に貫通すると共に、各先端
部が溶湯ノズル16の位置をやや越えて位置するように、
冷却用筒体９に取付けられている。

【００３９】これら冷却液供給管10Ａ・10Ａは、図示し
ない冷却液供給配管を通して冷却液タンクに配管接続さ
れ、この冷却液供給配管に介設されているポンプを作動
することによって、前記同様に、互いに同量の加圧され
た冷却液が、各冷却液供給管10Ａ・10Ａを通して冷却用
筒体９の内周面に高速で噴射される。噴射された冷却液
は、直ぐに内周面に衝当して軸方向（紙面と直交する方
向）の広がりをある程度生じ、これによって、冷却用筒
体９における軸方向中央部では、左右の冷却液供給管10
Ａ・10Ａからの各冷却液が相互に一体化した状態で、冷
却用筒体９の内周面に沿って周回する。

【００４０】前記周回方向変更板23は、同図に示されて
いるように、冷却用筒体９内の上部側領域から、冷却用
筒体９の内周面に沿って冷却液の噴射方向とは反対側の
内周面に沿って設けられ、その下端部23ａは、冷却用筒
体９の上下方向の中心線よりやや下側に位置する形状で
形成されている。この周回方向変更板23の幅寸法、すな
わち、冷却用筒体９の内周面から円弧状の内方端までの
半径方向の寸法は、周回する冷却液層13の厚さよりも大
きく、かつ、下端部23ａ側が前記ガスジェットGjと干渉
しないように、このガスジェットGjよりも外側に内方端
が位置する寸法に設定されている。

【００４１】上記形状の周回方向変更板23が設けられて
いることによって、前記した冷却液供給管10Ａ・10Ａか
ら噴射されて周回する冷却液は、冷却用筒体９の内周面
における最下部領域を通過した後、さらに内周面に沿っ
て上昇する過程で、周回方向変更板23によって左右に分
流されることなる。すなわち、周回方向変更板23におけ
る下端部23ａは、図２に示すようにＶ字状に形成されて
おり、したがって、同図中二点鎖線矢印で示すように、
冷却液はこのＶ字状先鋭部で左右に分流され、以降は、
周回方向変更板23に沿う強制的な軸方向の移動が生じ
る。この結果、周回方向変更板23によって囲われる領域
には、周回する冷却液の流入が阻止され、この領域に設
けられている溶湯ノズル16やガスジェットノズル15を、
周回する冷却液から隔離した状態が保持される。

【００４２】上記した周回方向変更板23によって囲われ
る領域以外の内周面には、前記実施形態１とほぼ同様
に、内周面に沿って旋回しながら軸方向に移動する旋回
冷却液層13が形成される。そして、この旋回冷却液層13
は、軸方向の中心位置から、左右両側へと互いに別れて
移動することになり、したがって、本実施形態の冷却用
筒体９には、その両端部に、前記実施形態１と同様の冷
却液排出管12・12が各々接続されている。

【００４３】上記装置においても、前記実施形態１とほ
ぼ同様の手順にて金属粉末が製造される。すなわち、ま
ず、冷却用筒体９内に各冷却液供給管10Ａ・10Ａを通し
て冷却液を噴出させ、筒体９内周面に沿って上記した旋
回冷却液層13を形成すると共に、ガスジェットノズル15
に所定圧力の不活性ガスを供給してガスジェットGjを噴
射させる。この状態で原料容器１内の溶融金属３を流下
させる。これはタンデッシュ21内で一旦受け止められた
後、溶湯ノズル16を通して細流状の溶融金属流となって
ガスジェットGjの交点に向かって流下し、ここで溶滴に
分断される。

【００４４】分断された溶滴は、上記交点部から円錐状
に拡がるガスジェットGjに乗ってその下側の旋回冷却液
層13に注入される。注入された溶滴は、旋回しながら移
動する冷却液によってさらに分断され微細化されると共
に、急冷凝固されて非晶質金属粉末として形成される。
こうして、旋回冷却液層13中に形成された金属粉末は、
冷却液と共に旋回しながら冷却用筒体９の中心位置から
両端側へ移動し、冷却液排出管12・12内へと冷却液と共
に排出されて前記同様に脱液装置に送られ、この脱液装
置にて金属粉末が冷却液から分離され、さらに乾燥され
て回収される。

【００４５】以上の説明のように、本実施形態において
も、前記実施形態１と同様に、冷却用筒体９の内周面に
沿って形成される旋回冷却液層13は、ガスジェットGjの
下側で、このガスジェットGjの中心線にほぼ直交する面
となっているので、急冷凝固速度のばらつきの少ない均
質な金属粉末を得ることができる。また、本実施形態で
は、冷却用筒体９の中央部に供給した冷却液は、軸方向
両側に向かって移動する旋回冷却液層を形成するので、
冷却液の供給流量をより多くすることが可能となる。こ
れによって、単位時間当たりの冷却能が向上するので、
溶融金属の供給量を多くしても急冷速度が維持される。
したがって、より生産性を向上することができる。

【００４６】なお、本発明は上記各実施形態に限定され
るものではなく、本発明の範囲内で種々の変更が可能で
ある。例えば、略水平に配置される冷却用筒体９は、粉
末の製造を終了して冷却液の供給を停止した後に、この
冷却用筒体９内に冷却液が残留することなく速やかに排
出するように、冷却液排出端側を例えば10°以内の角度
で下り傾斜させた構成とすることができる。この場合で
も、ガスジェットGjによって分断されて旋回冷却液層13
に注入される溶滴に対する急冷速度に大きなばらつきが
生じることはなく、特性が均質な金属粉末を得ることが
できる。

【００４７】また、本発明は、上記した非晶質急冷凝固
磁性金属の製造に限らず、例えば鉄およびその合金等の
金属粉末、また、Al合金やMg合金等のその他の軽量金属
粉末の製造に適用することが可能である。

【００４８】

【発明の効果】以上のように、本発明の請求項１・２の
金属粉末の製造方法および装置によれば、逆円錐状のガ
スジェットの交点部に溶融金属流を流下させて分断され
た溶滴を旋回冷却液層に注入する際、この注入領域での
旋回冷却液層は、上記ガスジェットの中心線に対してほ
ぼ直交する面となっているので、溶滴の全体にわたって
旋回冷却液層に注入するまでの距離がほぼ同等となる結
果、急冷度合の差に起因する品質のばらつきが抑えら
れ、より均質な急冷凝固粉末を製造することができる。

【００４９】請求項３の金属粉末製造装置においては、
さらに、旋回冷却液層が冷却用筒体の軸方向中央部側か
ら両側に移動するようになっているので、冷却液の供給
量をより多くすることが可能となり、これによって、冷
却用筒体内での単位時間当たりの冷却能が向上するの
で、溶融金属の供給量を多くしても急冷速度が維持され
る。この結果、生産性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る金属粉末製造装置を
示すものであって、同図(a) は要部構成を示す縦断面
図、同図(b) は同図(a) におけるＸ−Ｘ線矢示断面図で
ある。

【図２】本発明の他の実施形態に係る金属粉末製造装置
の要部構成を示す縦断面図である。

【図３】図２におけるＹ−Ｙ線矢示断面図である。

【図４】従来の金属粉末製造装置の要部構成を示す縦断
面図である。

【図５】従来の他の金属粉末製造装置を示すものであっ
て、同図(a) は溶融金属供給容器を示す縦断面図、同図
(b) はこの溶融金属供給容器を用いた金属粉末製造装置
の構成を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ 原料容器（溶融金属供給容器） ２ 溶湯案内管（溶融金属案内手段） ３ 溶融金属 ９ 冷却用筒体 10 冷却液供給流路 11 蓋体 13 旋回冷却液層 14 空洞部 15 ガスジェットノズル 16 溶湯ノズル 23 周回方向変更板（周回方向変更手段） Gj ガスジェット

フロントページの続き (72)発明者 大塚 勇 兵庫県尼崎市浜１丁目１番１号 株式会社 クボタ技術開発研究所内 (72)発明者 奥野 良誠 兵庫県尼崎市浜１丁目１番１号 株式会社 クボタ技術開発研究所内 (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 株式会社クボタ恩加島工場内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷却用筒体の内周面に沿って周方向に旋
   回しながら軸方向に移動する旋回冷却液層を形成すると
   共に、 旋回冷却液層の内側空洞部に、溶湯ノズルを通して鉛直
   下方向に流下する溶融金属流に逆円錐状のガスジェット
   を吹きつけて溶滴に分断するガスジェットノズルを設
   け、かつ、 ガスジェットの下方における旋回冷却液層の内周面が逆
   円錐状のガスジェットの中心線に対してほぼ直交するよ
   うに冷却用筒体をその軸心が略水平となるように配置
   し、 ガスジェットにより分断された溶滴をその下方の旋回冷
   却液層に注入して金属粉末を形成することを特徴とする
   金属粉末の製造方法。
2. 【請求項２】 軸心をほぼ水平にして配置された冷却用
   筒体と、 冷却用筒体の一端側を密閉する蓋体と、 冷却用筒体の内周面に沿って周方向に旋回しながら一端
   側から他端側に軸方向に移動する旋回冷却液層を形成す
   べく、上記一端側の内周面に沿って冷却液を供給する冷
   却液供給流路と、 蓋体の中心側を貫通して旋回冷却液層の内側空洞部に溶
   融金属を導く溶融金属案内手段とが設けられると共に、 上記内側空洞部に、溶融金属案内手段からの溶融金属を
   内側空洞部で鉛直下方向に流下させる溶湯ノズルと、溶
   湯ノズルを通して流下する溶融金属流に、逆円錐状のガ
   スジェットを吹きつけて溶滴に分断し旋回冷却液層に供
   給するガスジェットノズルとが設けられていることを特
   徴とする金属粉末製造装置。
3. 【請求項３】 軸心をほぼ水平にして配置された冷却用
   筒体と、 冷却用筒体の内周面に沿って周方向に旋回しながら軸方
   向中央側から両端側に分かれてそれぞれ軸方向に移動す
   る旋回冷却液層を形成すべく、軸方向中央側の内周面に
   沿って冷却液を供給する冷却液供給流路と、 軸方向中央側で冷却用筒体の内周面に沿って上方に向か
   う冷却液の周回方向を変化させて旋回冷却液層の非形成
   領域を軸方向中央側上方箇所に部分的に形成する周回方
   向変更手段と、 冷却用筒体における軸方向中央側の上部壁面および周回
   方向変更手段内を上方から貫通して溶融金属を冷却用筒
   体の外方から旋回冷却液層の内側空洞部に導く溶湯ノズ
   ルと、 溶湯ノズルを通して流下する溶融金属流に逆円錐状のガ
   スジェットを吹きつけて溶滴に分断しその下方の旋回冷
   却液層に供給するガスジェットノズルとが設けられてい
   ることを特徴とする金属粉末製造装置。