JPH11131101A - 粉末冶金用金属粉の造粒方法及びその造粒装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】粒度分布が狭く、表面性状が良好な造粒物を安
定して再現性よく得ることができる、粉末冶金用原料粉
の造粒方法及びその造粒装置を提供する。 【解決手段】流動板（２０）上に粉末冶金用金属粉を充
填して粉体層を形成する工程と、粉体層の金属粉を造粒
する工程と、造粒工程で得られた造粒粉の表面を平滑に
する工程とを具備し、前記造粒工程及び表面平滑化工程
はいずれも、粉体層に対し上向きに圧縮空気を流して破
砕する工程（ａ）と、粉体層に対し上向きに温風を吹き
出して流動化する工程（ｂ）と、粉体層に対し下向きに
圧縮空気を流して圧密する工程（ｃ）とを１または複数
サイクル行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は特に超硬合金などの
製造に係る粉末冶金用金属粉の造粒方法及びその造粒装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】超硬粉末はプレス成型性を向上させるた
め従来、スプレードライ、転動造粒、攪拌造粒及び流動
層造粒が行われている。スプレードライでは安定して造
粒粉が得られるが、装置が大きく、ロットが大きくなる
ため多品種少量生産には不向きであるという欠点があ
る。また、機械を防爆構造にしなければならないため、
設備が高価である。転動造粒では高Ｃｏ量から低Ｃｏ量
の粉末を少量でも造粒できるが、造粒作業がほとんど手
作業であり造粒条件も不安定であるため、造粒粉の粒度
はばらつきやすい。攪拌造粒ではワックス混合した材料
に溶剤を噴霧し、高速攪拌することで造粒粉が得られる
が、粒が硬くプレス時に粒が潰れずポアが残ることがあ
る。流動層造粒では温風により粉末を流動化させ造粒す
るが、良好な流動化状態を得るためには高風量が必要で
ある。そのため、微粉が高く舞いバグフィルターへ付着
し安定した風量が得にくく、結果として粒度のばらつき
が大きくなる。また、流動板上に滞留した微粉は造粒さ
れず造粒粉の流動性を阻害する。さらに、超硬合金にお
いては流動化空気を加熱しワックスを熱溶解させて造粒
するため、容器内に粉末が付着する。

【０００３】最近では前記造粒法の欠点を改善した圧力
スイング造粒が開発されている。圧力スイング造粒は基
本的には流動層であるが、流動化状態を改善するため、
逆方向からの大量の圧縮空気を瞬時、間欠的に流してい
る。また、この逆方向からの空気流はバグフィルタの目
詰り問題も解消している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
圧力スイング造粒は、逆方向に圧縮空気を流すことによ
る流動板下への微粉の落下を防止する目的で密な目開き
の流動板が採用されているため、流動板が目詰りしやす
く安定した空気の流れが得られず粒度のばらつきが大き
くなる。また、破砕、流動化、圧密工程に係る造粒のフ
ァクターが多いため造粒条件を手動で制御することが困
難である。

【０００５】本発明の目的は、粒度分布が狭く、表面性
状が良好な造粒物を安定して再現性よく得ることができ
る、粉末冶金用金属粉の造粒方法及びその造粒装置を提
供することにある。

【０００６】また、本発明の目的は、金属粉が容器内に
付着するのを防止できる、粉末冶金用金属粉の造粒方法
及びその造粒装置を提供することにある。さらに、本発
明の目的は、流動板の目詰りを防止できる、粉末冶金用
金属粉の造粒方法及びその造粒装置を提供することにあ
る。加えて、本発明の目的は、造粒効率が高く、生産性
が高い、粉末冶金用金属粉の造粒方法及びその造粒装置
を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明者は、粒度分布が狭く表面性状が良好な造粒
物を安定して得るために、従来の圧力スイング造粒機の
欠点である流動板の構成及び造粒条件の最適化について
研究し、以下の知見を得るに至った。

【０００８】一般に、薬の造粒方法として、圧力スイン
グ造粒操作が知られている。この圧力スイング造粒操作
は、図１１に示すように下記の３つの工程からなる。 （１）流動板（２０）から上向きにガスを流すことによ
り粉体層を破砕し、凝集体を形成する破砕工程（ａ）。

【０００９】（２）破砕した層にさらに上向きのガスを
流し続け、凝集体を流動化することにより磨砕作用を与
えて球形化する流動化工程（ｂ）。 （３）上方からガスを流すことにより粉体層を圧密する
圧密工程（ｃ）。

【００１０】初期の破砕・流動化工程において圧密の度
合いが大きい場合、粉体層はプラグとして上昇した後、
破壊し、部分流動化状態となる。また、圧密の度合いが
小さい場合、吹き抜けが起こり、チャンネリング状態と
なる。次の圧密工程において非流動化の部分は流動化し
ていた凝集体とともに圧密され、チャンネルは埋め戻さ
れ、さらにこれらの操作を繰り返すことにより良好な流
動化状態となり、球状で粒度分布の狭い造粒物が得られ
るのである。

【００１１】しかし、この造粒方法を粉末冶金用金属粉
に適用しようとした場合、金属粉、特に超硬合金粉はそ
の物理的特性が全く異なり、単に操作条件を変更しただ
けでは、造粒粉の粒度分布の狭い造粒物を得ることがで
きなかった。

【００１２】そこで、本発明者は、造粒工程の後に、さ
らに表面平滑化工程を設けることにより、金属粉、特に
超硬合金粉においても、造粒粉の粒度分布の狭い造粒物
を得ることができることを見出した。

【００１３】また、良好な造粒粉を得るには上記のよう
な複雑な操作（すなわち、破砕・流動化・圧密工程に係
る圧力、温度、風量等の制御）が必要であり、超硬合金
の造粒が精度よくできず、さらに無人運転ができないた
め、生産性が低かった。

【００１４】一方、従来の造粒方法においては、超硬粉
末にワックスを混合後、そのまま造粒していたため、造
粒粉の核となる粒の大きさがばらつき、でき上がった造
粒粉の粒度も大きくばらついていた。

【００１５】そこで、本発明者は、粉末冶金用原料粉の
粒度を調整する造粒前工程を新たに設け、従来の圧力ス
イング造粒機（造粒装置）の造粒粉性状に係る操作因子
を自動制御とし、最適条件の再現性を向上させた。その
結果、造粒粉のばらつきが小さくなった。

【００１６】さらに、従来の圧力スイング造粒機の流動
板は、金網、多孔板を順に積層して成る。この多孔板に
は図９に示すように放射線状に直径１ｍｍ程度の複数の
孔（開口率：１０〜２０％）が開けられているために、
風量は中央部に多く周辺部に少なくなり、その結果造粒
ケースの内側に粉末が付着することがわかった。流動板
は、図１０に示すような７層の金網を使用しており、流
動板内に粉末が入り込んだら完全には除去することがで
きないため、流動板の寿命が短かくなる（掃除による再
生が難しい）。また、流動板上の粉末の動きが少ないた
め、造粒されにくい。さらに、粉末が流動板を通り抜け
落下してしまうことがわかった。

【００１７】そこで、本発明者は、造粒ケースの内壁に
粉末が付着しないように多孔板の孔開けパターンを変更
して、造粒ケース周辺部の風速が中心部と同じかそれ以
上になるようにした。その結果、付着はなくなった。

【００１８】そして、流動板内に粉末が入り込んでも掃
除できるように流動板の金網の構成を粗くした結果、流
動板の目詰りまでの時間が長くなり、さらに、流動板の
下にテフロン膜付テトロンフエルトを敷くことで下方へ
の微粉落下がなくなった。さらに、流動板に振動機を取
り付け、流動板上の粉末の動きを良くして流動化を助け
るようにした結果、造粒効率を上げることができた。

【００１９】上記の知見に基づき、本発明者は、造粒装
置の流動板の構成を見直して、造粒ケース内の粉末付着
や流動板の目詰りを防止し、さらに、造粒粉性状に係る
造粒因子を最適化し装置の運転を自動化するようにし
て、粒度分布の狭い造粒物を安定して得ることができる
粉末冶金用原料粉の造粒方法及びその造粒装置を見出
し、本発明を完成させた。

【００２０】すなわち、本発明の造粒方法は、 （１）流動板上に粉末冶金用金属粉を充填して粉体層を
形成する工程と、粉体層の金属粉を造粒する工程と、造
粒工程で得られた造粒粉の表面を平滑にする工程とを具
備し、前記造粒工程及び表面平滑化工程はいずれも、粉
体層に対し上向きに圧縮空気を流して破砕する工程と、
粉体層に対し上向きに温風を吹き出して流動化する工程
と、粉体層に対し下向きに圧縮空気を流して圧密する工
程とを１または複数サイクル行なうことを特徴とする粉
末冶金用金属粉の造粒方法である。

【００２１】（２）金属粉を粉砕・混合した後、ワック
ス（パラフィン）を混合し、次いで篩で篩い粉末の粒を
揃えて、これを流動板上に充填する粉末冶金用金属粉と
する工程を、さらに備えていることを特徴とする上記
（１）に記載の粉末冶金用金属粉の造粒方法である。

【００２２】（３）前記造粒工程及び表面平滑化工程が
いずれも、流動板を振動させながら行われることを特徴
とする、上記（１）または（２）に記載の粉末冶金用金
属粉の造粒方法である。

【００２３】（４）造粒工程の破砕工程が破砕圧力を
０．５〜２ｋｇ／ｃｍ² 、破砕時間を０．５〜４秒間
に、流動化工程が温風の温度をパラフィンの融点＋３０
℃以下、風速を０．３〜１ｍ／秒、流動化時間を５〜３
０秒間に、圧密工程は圧密圧力を０．１〜１．５ｋｇ／
ｃｍ² 、圧密時間を０．２〜４秒間に自動的に制御さ
れ、表面平滑化工程の破砕工程が破砕圧力を０．１〜
０．５ｋｇ／ｃｍ² 、破砕時間を０．５〜４秒間に、流
動化工程が温風の温度をパラフィンの融点（℃）以下、
風速を０．１〜０．６ｍ／秒、流動化時間を５〜３０秒
間に、圧密工程が圧密圧力を０．１〜１ｋｇ／ｃｍ² 、
圧密時間を０．２〜４秒間に自動的に制御されることを
特徴とする、上記（１）乃至（３）のいずれかに記載の
粉末冶金用金属粉の造粒方法である。但し、パラフィン
の融点＝４２〜７０℃。

【００２４】さらに、本発明の造粒装置は、 （５）造粒ケースと、造粒ケース内に設けられ、粉末冶
金用金属粉体層が充填される流動板と、この金属粉体層
に対して上向きの圧縮空気を流して破砕する手段と、こ
の金属粉体層に対して上向きの温風を吹き出して流動化
させる手段と、この金属粉体層に対して下向きの圧縮空
気を流して圧密する手段とを具備し、前記流動板は、周
辺部の風速が中心部の風速と同等またはそれ以上となる
ように複数の吹き出し孔を穿設している多孔板を備えて
いることを特徴とする、粉末冶金用金属粉の造粒装置で
ある。

【００２５】（６）吹き出し孔が中央部から周辺部に向
かって次第に大径となるように形成されていることを特
徴とする、上記（５）に記載の粉末冶金用金属粉の造粒
装置である。

【００２６】（７）流動板の下にテフロン膜付きフェル
ト状部材を配置していることを特徴とする、上記（５）
または（６）に記載の粉末冶金用金属粉の造粒装置であ
る。 （８）流動板に振動機を取り付けていることを特徴とす
る、上記（５）乃至（７）のいずれかに記載の粉末冶金
用金属粉の造粒装置である。

【００２７】（９）流動板が、網板、テフロン膜付きフ
ェルト状部材及び多孔板を順に積層してなることを特徴
とする、上記（５）若しくは（６）または（８）のいず
れかに記載の粉末冶金用金属粉の造粒装置である。

【００２８】

【発明の実施の形態】

（１）粉末冶金用金属粉の造粒装置 図１は、本発明の造粒方法を実施するための装置の例を
示すものである。装置は基本的には流動層１、ブロア
４、排気フィルタ３０及び制御盤で構成される。

【００２９】流動層１は、下部本体１６、中間本体、上
部本体及び造粒ケース１７で構成され、造粒ケース１７
はエアシリンダにより昇降し、簡単に着脱することが可
能である。原料や造粒物はこの造粒ケース１７を外して
出し入れする。

【００３０】温度センサ２７は空気制御用である。流動
層１の上部にはバグフィルタ２９が内臓されている。流
動層１前後には４つのバルブ：流動化弁１２、上部排気
弁１５、破砕弁９、圧密弁１１、２つの空気タンク：破
砕空気タンク８、圧密空気タンク１０、空気加熱用のヒ
ータ６が組み込まれている。後面には吸気口３３及びブ
ロア４が、上面には排気フィルタ３０が取り付けられて
いる。

【００３１】内部の吸気配管には空気量を調節するため
の風速センサ３４が取り付けられている。流動化弁１
２、上部排気弁１５を切り換え、破砕弁９、圧密弁１１
を作動させることにより空気が流動層内を上下方向から
交互に流れる。

【００３２】すなわち、圧密弁１１、流動化弁１２を開
いた状態で、破砕弁９及び上部排気弁１５を開いて流動
層内の粉体層に対して上向きに圧縮空気を流して破砕す
る。次に破砕弁９、圧密弁１１を閉じた状態で、流動化
弁１２及び上部排気弁１５を開いて、流動層内の粉体層
に対し上向きに温風を吹き出して流動化する。さらに、
破砕弁９、流動化弁１２及び上部排気弁１５を閉じた状
態で、圧密弁１１を開いて流動層内の粉体層に対して下
向きに圧縮空気を流して圧密する。

【００３３】このように、前述した破砕、流動化、圧密
の各工程は、これらのバルブの開閉を自動制御すること
により行われる。上下のバルブ９、１１にはそれぞれ、
圧密空気タンク１０、破砕空気タンク８が接続されてお
り、空気タンク８、１０には内圧を調節するため、レギ
ュレータ３１、３２が取り付けられている。

【００３４】造粒ケース１７には流動板２０が内臓され
ている。流動板２０は、図２に示すように下部本体への
原料の透過を防ぐために網板４０、テフロン膜付フェル
ト状部材５０及び多孔板６０で構成されており、例え
ば、網板４０にはステンレス鋼製金網が、テフロン膜付
きフェルト状部材５０にはテフロン膜付きテトロンフェ
ルトが用いられる。

【００３５】この多孔板６０の吹き出し孔は中央部から
周辺部に向かって次第に大径となるように形成されてお
り、その孔開けパターンは、例えば、図３に示すよう
に、多孔板６０中央部で直径１ｍｍ、周辺部（全表面積
の１５〜２５％）で直径３ｍｍの複数の吹き出し孔（中
央部の開口率：１０〜２０％、周辺部の開口率：２０〜
４０％）を中央部から周辺部に向かって放射線状に設け
て、周辺部の風速が中心部の風速と同等またはそれ以上
になるようにしている。

【００３６】流動板２０の中心部には、流動板２０上の
粉末の動きをよくして流動化を助けるために、エアバイ
ブレタ（振動機）２１が取り付けられている。金網４０
は、例えば図４に示すようにステンレス鋼製金網が順に
積層されている。このように、流動板２０内に粉末が入
り込んでも掃除できるように流動板２０の金網４０の構
成を粗くした結果、流動板２０の目詰りまでの時間が長
くなり、生産性を向上させることができる。また掃除が
簡単になり、流動板２０を半永久的に使用できるように
なる。

【００３７】上記の造粒装置を用いることにより、粒度
分布が狭く表面性状が良好な粉末冶金用金属粉の造粒物
を安定して再現性よく得ることが可能になり、さらに、
造粒装置運転の際の、金属粉の容器内への付着及び流動
板の目詰り防止、加えて、造粒効率及び生産性の向上が
可能となる。

【００３８】このような特性の造粒物は、以下の造粒方
法により製造することができる。 （２）造粒物製造工程 （造粒方法）まず、金属粉を粉砕・混合した後、ワック
スを混合し、次いで篩で篩い、金属粉末の粒径を調整す
るのが好ましい。このように金属粉末の粒径を予め調整
することにより、粒度分布をより狭くすることができ
る。

【００３９】このように調整された粉末を流動板（２
０）上に充填して粉体層を形成する。この粉体層に対し
上向きに圧縮空気を流して破砕（破砕工程）した後、粉
体層に対し上向きに温風を吹き出して流動化（流動化工
程）し、次に、粉体層に対し下向きに圧縮空気を流して
圧密（圧密工程）する造粒装置の運転を、流動化を促進
するために流動板を振動させながら、１または複数サイ
クル行なうことにより、粉体層の金属粉を造粒する（造
粒工程）。

【００４０】破砕工程では、破砕圧力を０．５〜２ｋｇ
／ｃｍ² 、破砕時間を０．５〜４秒になるように自動的
に制御するようにして運転を行なう。破砕圧力、破砕時
間を上記範囲に特定した理由は、破砕圧力については、
造粒初期の粉体層は微粉が多く空気の通り道が少ないた
め、破砕圧力を高めにかつバグフィルタ（２９）の目詰
りが生じないように、２ｋｇ／ｃｍ² 以下に設定する必
要があり、造粒粉ができだしてからは造粒粉自体を破壊
する可能性があるため、破砕圧力を低めにかつ造粒を効
率よく行なうために０．５ｋｇ／ｃｍ² 以上に設定する
必要があるからである。破砕時間については、造粒を効
率よく行なうために０．５秒以上が必要であり、一方、
造粒粉の粒径のばらつきが大きくなりすぎないように４
秒以下に設定する必要があるからである。

【００４１】流動化工程では温風の温度をパラフィンの
融点（４２〜７０℃）＋３０℃以下、風速を０．３〜１
ｍ／秒、流動化時間を５〜３０秒間に自動的に制御する
ようにして運転を行なう。

【００４２】温風の温度、風速、流動化時間を上記範囲
に特定した理由は、温度については、造粒粉の粒径のば
らつきが大きくなりすぎないようにパラフィンの融点＋
３０℃以下に設定する必要があるからである。風速につ
いては、大きくしすぎると粉末がバグフィルタ（２９）
まで飛ばされ目詰まりし、正常な造粒が行なえなくな
る。従って、バグフィルタにとどかない程度に、粉末を
吹き上げるように１ｍ／秒以下に設定する必要があり、
一方造粒効率をよくするため０．３ｍ／秒以上に設定す
る必要があるからである。

【００４３】流動化時間については、造粒を効率よく行
なうために５秒以上が必要であり、一方、造粒粉の粒径
のばらつきが大きくなりすぎないように３０秒以下に設
定する必要があるからである。

【００４４】圧密工程では圧密圧力を０．１〜１ｋｇ／
ｃｍ² 、圧密時間を０．２〜４秒間に自動的に制御する
ようにして運転を行なう。圧密圧力、圧密時間を上記範
囲に特定した理由は、圧密圧力については、造粒初期の
粉体層は微粉が多いため流動板（２０）の目詰りが生じ
ないようにするために低めにかつ圧密を効率よく行なう
ために、０．１ｋｇ／ｃｍ² 以上に設定する必要があ
り、造粒が進むにつれて効率をよくするためにかつ流動
板が目詰りしないように、１ｋｇ／ｃｍ² 以下に設定す
る必要があるからである。

【００４５】圧密時間については、造粒を効率よく行な
うために０．２秒以上が必要であり、一方、造粒粉の粒
径のばらつきが大きくなりすぎないように４秒以下に設
定する必要があるからである。

【００４６】次いで、造粒工程の後に表面平滑化工程を
行なう。この工程を行なう理由は、造粒工程を行なった
だけでは、造粒粉の粒度分布が狭く、表面性状が良好な
造粒物を安定して再現性よく得ることができないからで
ある。

【００４７】表面平滑化工程の破砕工程では、破砕圧力
を０．１〜０．５ｋｇ／ｃｍ² 、破砕時間を０．５〜４
秒になるように自動的に制御するようにして運転を行な
う。破砕圧力、破砕時間を上記範囲に特定した理由は、
破砕圧力については、造粒粉の表面を平滑にする表面平
滑化工程では破砕は必要ないため、流動板が目詰りしな
いようにかつ表面平滑化を効率よく行なうために０．１
ｋｇ／ｃｍ² 以上に設定する必要があり、一方得られた
造粒粉自体を破壊しないように０．５ｋｇ／ｃｍ² 以下
に設定する必要があるからである。破砕時間について
は、表面平滑化を効率よく行なうために０．５秒以上が
必要であり、一方、造粒粉の粒径のばらつきが大きくな
りすぎないように４秒以下に設定する必要があるからで
ある。

【００４８】流動化工程では、温風の温度をパラフィン
の融点（４２〜７０℃）以下、風速を０．１〜０．６ｍ
／秒、流動化時間を５〜３０秒間に自動的に制御するよ
うにして運転を行なう。

【００４９】温風の温度、風速、流動化時間を上記範囲
に特定した理由は、温度については、造粒粉の粒径のば
らつきが大きくなりすぎないようにパラフィンの融点
（℃）以下に設定する必要があるからである。風速につ
いては、造粒された造粒粉の表面をきずつけずになめら
かにするように０．６ｍ／秒以下に設定する必要があ
り、一方表面平滑化の効率をよくするため０．１ｍ／秒
以上に設定する必要があるからである。流動化時間につ
いては、造粒粉の表面平滑化を有効に行なうために５秒
以上が必要であり、一方、造粒粉の粒径のばらつきが大
きくなりすぎないように３０秒以下に設定する必要があ
るからである。

【００５０】圧密工程では圧密圧力を０．１〜１ｋｇ／
ｃｍ² 、圧密時間を０．２〜４秒間に自動的に制御する
ようにして運転を行なう。圧密圧力、圧密時間を上記範
囲に特定した理由は、圧密圧力については、造粒された
造粒粉の表面がなめらかにならされるように、０．１ｋ
ｇ／ｃｍ² 以上に設定する必要があり、造粒された造粒
粉表面をきずつけずになめらかにするように、１ｋｇ／
ｃｍ² 以下に設定する必要があるからである。

【００５１】圧密時間については、表面平滑化を効率よ
く行なうために０．２秒以上が必要であり、一方、造粒
粉の粒径のばらつきが大きくなりすぎないように４秒以
下に設定する必要があるからである。

【００５２】上記（１）に記載した造粒装置の造粒粉性
状に係る操作因子を自動制御とし、最適条件の再現性を
向上させることにより、造粒粉の粒度のばらつきを小さ
くし、かつ表面性状を良好にすることができ、その結果
成型体の寸法精度も向上させることができる。また、造
粒装置の無人運転が可能となるため、生産性を向上させ
ることができる。

【００５３】

【実施例】以下に、粉末冶金用原料として超硬粉末を用
いた場合の実施例について説明する。表１に示す成分の
超硬粉末Ｎｏ．２（ＷＣ＋Ｃｏ：１１％）２００ｋｇを
湿式で粉砕・混合し乾燥後、２重量％のパラフィン（ワ
ックス）を混合した後、乾式篩（２４〜２００ｍｅｓ
ｈ）で篩い粉末の粒を揃えて、粒度調整する。粒度調整
された原料粉２０ｋｇを前記図１に示す造粒装置の造粒
ケースに原料粉を充填して粉体層を形成する。

【００５４】図５に示すように、粉体層に対し上向きに
圧縮空気を３秒間流して破砕した後、１５秒間送風して
流動化し、次に、粉体層に対し下向きに圧縮空気を３秒
間流して圧密する造粒装置の運転を１サイクルとし、造
粒工程において、破砕圧縮空気圧力：０．８〜１ｋｇ／
ｃｍ² 、流動化空気温度：７５℃、風速：０．４５〜
０．５３ｍ／秒、圧密圧縮空気圧力：０．３〜０．５ｋ
ｇ／ｃｍ² に制御して、５７サイクルの運転を自動的に
行い造粒粉を製造する。

【００５５】その後、表面平滑化工程において、破砕圧
縮空気圧力：０．２〜０．５ｋｇ／ｃｍ² 、風速：０．
４５〜０．５２ｍ／秒、圧密圧縮空気圧力：０．２〜
０．５ｋｇ／ｃｍ² に制御して、４３サイクルの運転を
自動的に行い造粒粉の表面を平滑にする。

【００５６】造粒工程及び表面平滑化工程における破砕
圧力、流動化空気温度、風速、及び圧密圧力の制御条件
について、図６によりさらに詳細に説明する。 ａ．破砕圧力：０．８〜１ｋｇ／ｃｍ² （造粒工程）、
０．２〜０．５ｋｇ／ｃｍ² （表面平滑化工程） 図６（ａ）に破砕圧力の制御条件を示す。造粒工程
（１）（５７サイクル運転，約２０分間）において、破
砕用の空気は造粒初期は微粉末のみであるため、空気の
通り道がないため破砕圧力を１ｋｇ／ｃｍ² と高めにす
るが、造粒粉ができだしてからは造粒粉を破壊する可能
性があるため、徐々に圧力を０．８ｋｇ／ｃｍ² まで下
げていく。造粒粉の表面を平滑にする表面平滑化工程
（２）（４３サイクル運転，約１５分間）では、破砕は
必要ないため、流動板が目詰りしない程度に０．２〜
０．５ｋｇ／ｃｍ² の圧力をかける。

【００５７】ｂ．流動化空気温度：７５℃（造粒工
程）、送風のみ（ヒータ加熱なし、表面平滑化工程） 図６（ｂ）に流動化空気温度の制御条件を示す。造粒工
程（１）（５７サイクル運転，約２０分間）では、パラ
フィンの融点より少し高い温度７５℃（融点＋０〜３０
℃）で造粒すると、目標とする平均粒径３００μｍ程度
の粒子ができる。造粒粉ができた後の表面平滑化工程
（２）（４３サイクル運転，約１５分間）では、熱源を
切り、送風だけで造粒粉の表面が平滑になるように仕上
げ、粉末の流れをよくする。

【００５８】なお、Ｃｏを多く含む超硬粉末（例えばＣ
ｏ：２５％以上）の場合、最初から高い温度に設定する
とＣｏの粒子が大きくなりすぎ所望の粒径の造粒物が得
られないため、造粒工程（１）では、徐々に温度を上げ
てパラフィンの融点より少し高い温度７５℃（融点＋０
〜３０℃）で造粒し、表面平滑化工程（２）では、徐々
に温度を下げた後熱源を切り、送風だけで造粒粉の表面
が平滑になるように仕上げ、粉末の流れをよくしてい
る。

【００５９】ｃ．風速：０．４５〜０．５３ｍ／秒（造
粒工程）、０．４５〜０．５２ｍ／秒（表面平滑化工
程） 図６（ｃ）に風速の制御条件を示す。造粒工程（１）
（５７サイクル運転，約２０分間）において、造粒初期
は微粉が多いため風量を大きくすると、微粉がバグクロ
スまで飛ばされバググロスが目詰りし、正常な造粒が行
なえなくなる。従って、徐々に風量を上げることにより
微粉を造粒粉の核として安定化させてから、本格稼動に
入り、粉末がバグフィルターにとどかない程度に、粉末
を吹き上げ造粒効率の良い風速０．５３ｍ／秒にする。
表面平滑化工程（２）（４３サイクル運転，約１５分
間）では、造粒粉の流れを良くするために、熱源を切っ
た後に風速を０．４５ｍ／秒まで徐々に小さくし造粒粉
の表面を平滑にする。

【００６０】ｄ．圧密圧力：０．３〜０．５ｋｇ／ｃｍ
² （造粒工程）、０．２〜０．５ｋｇ／ｃｍ² （表面平
滑化工程） 図６（ｄ）に圧密圧力の制御条件を示す。造粒工程
（１）（５７サイクル運転，約２０分間）において、造
粒初期は微粉が多いため流動板の目詰りが生じないよう
にするために、圧密圧力は０．３ｋｇ／ｃｍ² と低めに
設定し、造粒が進むにつれて圧力を０．５ｋｇ／ｃｍ²
まで上げる。熱風の熱源を切ってからの表面平滑化工程
（４３サイクル運転，約１５分間）では、粉末の熱が残
っている間造粒ができるため圧力を０．２ｋｇ／ｃｍ²
まで徐々に落としながら造粒する。

【００６１】さらに、表１に示す成分の超硬粉末Ｎｏ．
１，３についても表２に示す造粒条件（本発明例Ｎｏ．
１〜３、従来例）で、上記超硬粉末Ｎｏ．２と同様に造
粒を行なった。

【００６２】なお、従来例においては上記の原料粒度調
整は行なわず、超硬粉末にワックスを混合後そのまま造
粒を行なった。造粒条件は、図１２に示すように、破
砕、圧密工程は含まず、流動化工程（空気温度、風量）
の制御のみとし、１サイクル毎に粉末を造粒装置より取
り出しよく混合した後、また造粒装置に戻す操作を行な
った。

【００６３】

【表１】

【００６４】

【表２】

【００６５】製造した造粒粉（本発明例Ｎｏ．１、従来
例）の粒度分布及び成型体の寸法精度（狙い寸法との
差）の平均値のデータを各々図７、８に示す。粒度分布
は、ｎ数＝５で、適当な目開きの篩を使用して造粒粉の
篩い分けを行い、その重量で粒径毎の頻度を計算した。
成型体の寸法精度は、ｎ数＝２００で、成型体のプレス
方向の厚みを測定し、狙い寸法より何ｍｍずれているか
調べた。

【００６６】図７に示すように、従来例に比べ、本発明
例Ｎｏ．１では造粒粉の粒度分布が狭い造粒物を再現性
よく得ることができ、さらに図８に示すように成型体の
寸法精度も向上した。また、従来、流動造粒ができなか
ったＣｏ：１１％以上の成分の超硬粉末の造粒（本発明
例Ｎｏ．２，３）においても、本発明例Ｎｏ．１と同様
の粒度分布の狭い造粒物が得られ、成型体の寸法精度も
向上した。

【００６７】さらに、本発明例Ｎｏ．３の造粒条件（Ｗ
Ｃ：７５％＋Ｃｏ：２５％の超硬粉末の造粒条件）につ
いては、ＴｉＣＮ−ＷＣ−副炭化物−Ｃｏ−Ｎｉ系合金
の粉末にも適用可能である。なお、副炭化物とは、Ｎｂ
Ｃ，ＶＣ，ＴａＣ，ＣｒＣ，ＴｉＣ等の金属炭化物をい
う。

【００６８】

【発明の効果】本発明によれば、造粒装置及び造粒条件
を特定することにより、以下の作用効果を奏することが
できた。 （１）造粒工程の後に表面平滑化工程を設け、さらに、
造粒装置の造粒粉性状に係る操作因子を自動制御とし、
最適条件の再現性を向上させた結果、造粒粉の粒度ばら
つきが小さくなり、成型体の寸法精度も向上した。

【００６９】（２）造粒ケースの内壁に粉末が付着しな
いように、多孔板の孔開けパターンを変更して、造粒ケ
ース周辺部の風速が中央部と同等またはそれ以上になる
ようにすると、付着はなくなった。

【００７０】（３）流動板内に粉末が入り込んでも掃除
できるように流動板の網板の構成を粗くした結果、流動
板の目詰りまでの時間が長くなり、生産性が向上した。
また掃除が簡単になり、流動板を半永久的に使用できる
ようになった。さらに、流動板の下にテフロン膜付フエ
ルト状部材を敷くことで下方への微粉落下がなくなっ
た。

【００７１】（４）流動板に振動機を取り付け、流動板
上の粉末の動きを良くして流動化を助けるようにした結
果、造粒効率が上がり短時間で造粒できるようになり、
造粒粉の粒度のばらつきも小さくなった。 （５）造粒装置の無人運転が可能となり、生産性が向上
した。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る造粒装置の概略系統
図。

【図２】本発明の実施の形態に係る流動板の構成を示す
図。

【図３】本発明の実施の形態に係る多孔板の孔開けパタ
ーンを示す図。

【図４】本発明の実施の形態に係る金網の積層状態を示
す図。

【図５】本発明の実施例に係る造粒装置の運転サイクル
を示す図。

【図６】本発明の実施例に係る造粒操作の制御条件を示
す図。（ａ）は破砕圧力の制御条件を示す図。（ｂ）は
熱量（流動化温度）の制御条件を示す図。（ｃ）は風速
の制御条件を示す図。（ｄ）は圧密圧力の制御条件を示
す図。

【図７】本発明の実施例に係る造粒粉の粒度分布を示す
図。

【図８】本発明の実施例に係る成型体の寸法精度を示す
図。

【図９】従来の多孔板の孔開けパターンを示す図。

【図１０】従来の金網の積層状態を示す図。

【図１１】圧力スイング造粒操作の概念図。（ａ）は破
砕工程の操作概念図。（ｂ）は流動化工程の操作概念
図。（ｃ）は圧密工程の操作概念図。

【図１２】従来の造粒操作の制御条件を示す図。（ａ）
は熱量（流動化温度）の制御条件を示す図。（ｂ）は風
速の制御条件を示す図。

【符号の説明】

１…流動層、４…ブロア接続口、６…ヒータ、８…破砕
空気タンク、９…破砕弁、１０…圧密空気タンク、１１
…圧密弁、１２…流動化弁、１５…上部排気弁、１７…
造粒ケース、２０…流動板、２１…エアバイブレタ（振
動機）、２７…熱風制御用温度センサ、２９…バグフィ
ルタ、３０…排気フィルタ、３１…破砕圧力レギュレー
タ、３２…圧密圧力レギュレータ、３３…吸気口、３４
…風速センサ、網板…４０、テフロン膜付きフェルト状
部材…５０、多孔板…６０。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流動板上に粉末冶金用金属粉を充填して
   粉体層を形成する工程と、 粉体層の金属粉を造粒する工程と、 造粒工程で得られた造粒粉の表面を平滑にする工程とを
   具備し、 前記造粒工程及び表面平滑化工程はいずれも、 粉体層に対し上向きに圧縮空気を流して破砕する工程
   と、 粉体層に対し上向きに温風を吹き出して流動化する工程
   と、 粉体層に対し下向きに圧縮空気を流して圧密する工程と
   を１または複数サイクル行なうことを特徴とする粉末冶
   金用金属粉の造粒方法。
2. 【請求項２】 金属粉を粉砕・混合した後、ワックス
   （パラフィン）を混合し、次いで篩で篩い粉末の粒を揃
   えて、これを流動板上に充填する粉末冶金用金属粉とす
   る工程を、さらに備えていることを特徴とする請求項１
   に記載の粉末冶金用金属粉の造粒方法。
3. 【請求項３】 前記造粒工程及び表面平滑工程はいずれ
   も、流動板を振動させながら行われることを特徴とす
   る、請求項１または２に記載の粉末冶金用金属粉の造粒
   方法。
4. 【請求項４】 造粒工程の破砕工程は破砕圧力を０．５
   〜２ｋｇ／ｃｍ² 、破砕時間を０．５〜４秒間に、流動
   化工程は温風の温度をパラフィンの融点＋３０℃以下、
   風速を０．３〜１ｍ／秒、流動化時間を５〜３０秒間
   に、圧密工程は圧密圧力を０．１〜１ｋｇ／ｃｍ² 、圧
   密時間を０．２〜４秒間に自動的に制御され、 表面平滑化工程の破砕工程は破砕圧力を０．１〜０．５
   ｋｇ／ｃｍ² 、破砕時間を０．５〜４秒間に、流動化工
   程は温風の温度をパラフィンの融点（℃）以下、風速を
   ０．１〜０．６ｍ／秒、流動化時間を５〜３０秒間に、
   圧密工程は圧密圧力を０．１〜１ｋｇ／ｃｍ² 、圧密時
   間を０．２〜４秒間に自動的に制御されることを特徴と
   する、請求項１乃至３のいずれかに記載の粉末冶金用金
   属粉の造粒方法。但し、パラフィンの融点＝４２〜７０
   ℃
5. 【請求項５】 造粒ケースと、 造粒ケース内に設けられ、粉末冶金用金属粉体層が充填
   される流動板と、 この金属粉体層に対して上向きの圧縮空気を流して破砕
   する手段と、 この金属粉体層に対して上向きの温風を吹き出して流動
   化させる手段と、 この金属粉体層に対して下向きの圧縮空気を流して圧密
   する手段とを具備し、 前記流動板は、周辺部の風速が中心部の風速と同等また
   はそれ以上となるように複数の吹き出し孔を穿設してい
   る多孔板を備えていることを特徴とする、粉末冶金用金
   属粉の造粒装置。
6. 【請求項６】 吹き出し孔は中央部から周辺部に向かっ
   て次第に大径となるように形成されていることを特徴と
   する、請求項５に記載の粉末冶金用金属粉の造粒装置。
7. 【請求項７】 流動板の下にテフロン膜付きフェルト状
   部材を配置していることを特徴とする、請求項５または
   ６に記載の粉末冶金用金属粉の造粒装置。
8. 【請求項８】 流動板に振動機を取り付けていることを
   特徴とする、請求項５乃至７のいずれかに記載の粉末冶
   金用金属粉の造粒装置。
9. 【請求項９】 流動板は、網板、テフロン膜付きフェル
   ト状部材及び多孔板を順に積層してなることを特徴とす
   る、請求項５若しくは６または８のいずれかに記載の粉
   末冶金用金属粉の造粒装置。