JPH11131111A - 銅鉄合金粉粒体の製造法と製造装置及び銅鉄合金粉粒体 - Google Patents
銅鉄合金粉粒体の製造法と製造装置及び銅鉄合金粉粒体Info
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- JPH11131111A JPH11131111A JP9311055A JP31105597A JPH11131111A JP H11131111 A JPH11131111 A JP H11131111A JP 9311055 A JP9311055 A JP 9311055A JP 31105597 A JP31105597 A JP 31105597A JP H11131111 A JPH11131111 A JP H11131111A
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Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】微細な鉄粒子を分散させて包み込んだ共晶組織
の銅鉄合金粉粒体、その製造法及び製造装置を提供する
にあたり、生産性とともに銅鉄特性、信頼性を高めるこ
と。 【解決手段】誘導加熱炉１に銅材及び鉄材を投入し溶解
して銅鉄溶湯とし、銅鉄溶湯を炉底のノズル３で搾り出
して自由落下Ｙ１し、冷却水Ｗの水面下近くで飛散させ
て粉粒状に形成するとともに、この粉粒状の銅鉄溶湯を
水中で自由落下Ｙ２させて急冷し凝固する、銅鉄合金粉
粒体の製造法。
の銅鉄合金粉粒体、その製造法及び製造装置を提供する
にあたり、生産性とともに銅鉄特性、信頼性を高めるこ
と。 【解決手段】誘導加熱炉１に銅材及び鉄材を投入し溶解
して銅鉄溶湯とし、銅鉄溶湯を炉底のノズル３で搾り出
して自由落下Ｙ１し、冷却水Ｗの水面下近くで飛散させ
て粉粒状に形成するとともに、この粉粒状の銅鉄溶湯を
水中で自由落下Ｙ２させて急冷し凝固する、銅鉄合金粉
粒体の製造法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、銅基地中に微細な
鉄粒子を分散させて包み込んだ共晶組織の銅鉄合金粉粒
体の製造法と製造装置及び銅鉄合金粉粒体に関するもの
である。
鉄粒子を分散させて包み込んだ共晶組織の銅鉄合金粉粒
体の製造法と製造装置及び銅鉄合金粉粒体に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来、各種の金属粉粒体（例えば鉄系金
属等）は、例えば図３Ａに示すように電磁誘導加熱炉ａ
内に鉄系金属とともに、適量の溶材及び脱酸材を投入し
て溶解し、この溶湯を炉底のノズルｂによつて絞り出し
自由落下せしめ、気中で自由落下中の溶湯にウオタージ
ェットｃ１（噴射ノズルｃ）を直接に吹き付け飛散させ
て粉粒化し、空冷して凝固するウオタージェット式のア
トマイズ法により製造されている。
属等）は、例えば図３Ａに示すように電磁誘導加熱炉ａ
内に鉄系金属とともに、適量の溶材及び脱酸材を投入し
て溶解し、この溶湯を炉底のノズルｂによつて絞り出し
自由落下せしめ、気中で自由落下中の溶湯にウオタージ
ェットｃ１（噴射ノズルｃ）を直接に吹き付け飛散させ
て粉粒化し、空冷して凝固するウオタージェット式のア
トマイズ法により製造されている。
【０００３】また、ブレーキシュー等の摩擦材や各種の
自動車や精密機械等の部品の素材として好適な銅鉄合金
は、通常、加熱炉によつて銅と鉄を所定の比率で溶解
し、この銅鉄溶湯を鋳造しているが、高い銅含有率にす
ると鉄が著しく偏析になるため（銅含有率１０％未満の
銅鉄合金が市販されている）、例えば、図３Ｂに示すよ
うにウオタージェット式のアトマイズ法によつて鉄粉粒
体Ｆｅ１と銅粉粒体Ｃｕ１をそれぞれ製造して、この鉄
粉粒体と銅粉粒体を所定の重量比に混合し焼結するなど
して、図３Ｃに示すような銅鉄合金焼結体Ｃｕ・Ｆｅに
製造されている。また、図３Ａに示すウオタージェット
式のアトマイズ法によつて銅鉄粉粒体を製造すると、ノ
ズルｂで絞り出された銅鉄溶湯がウオタージェットの気
中吹き付けで衝撃を受け飛散して急降下し、直接的に強
い衝撃を受け粘性の相違等によつて銅と鉄の分離が助長
されるなど、著しく不均質となつて様々な形状の銅鉄合
金粉粒体に形成されるなどの問題点がある。
自動車や精密機械等の部品の素材として好適な銅鉄合金
は、通常、加熱炉によつて銅と鉄を所定の比率で溶解
し、この銅鉄溶湯を鋳造しているが、高い銅含有率にす
ると鉄が著しく偏析になるため（銅含有率１０％未満の
銅鉄合金が市販されている）、例えば、図３Ｂに示すよ
うにウオタージェット式のアトマイズ法によつて鉄粉粒
体Ｆｅ１と銅粉粒体Ｃｕ１をそれぞれ製造して、この鉄
粉粒体と銅粉粒体を所定の重量比に混合し焼結するなど
して、図３Ｃに示すような銅鉄合金焼結体Ｃｕ・Ｆｅに
製造されている。また、図３Ａに示すウオタージェット
式のアトマイズ法によつて銅鉄粉粒体を製造すると、ノ
ズルｂで絞り出された銅鉄溶湯がウオタージェットの気
中吹き付けで衝撃を受け飛散して急降下し、直接的に強
い衝撃を受け粘性の相違等によつて銅と鉄の分離が助長
されるなど、著しく不均質となつて様々な形状の銅鉄合
金粉粒体に形成されるなどの問題点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来のウオタージェッ
ト式のアトマイズ法によつて銅鉄合金粉粒体を製造する
と、前記のように著しく不均質になつて様々な形状に形
成されるなどの課題がある。図３に示すように銅粉粒体
及び鉄粉粒体を所定の重量比に混合して焼結し銅鉄合金
に製造すると、鉄粒子の微粒化及び銅と鉄の均等な分散
混合に限界があり銅鉄合金中に微細な隙間が生じる恐れ
があるなどの課題がある。
ト式のアトマイズ法によつて銅鉄合金粉粒体を製造する
と、前記のように著しく不均質になつて様々な形状に形
成されるなどの課題がある。図３に示すように銅粉粒体
及び鉄粉粒体を所定の重量比に混合して焼結し銅鉄合金
に製造すると、鉄粒子の微粒化及び銅と鉄の均等な分散
混合に限界があり銅鉄合金中に微細な隙間が生じる恐れ
があるなどの課題がある。
【０００５】本発明は、前記のような課題を解決するた
めに開発されたものであつて、その目的とする処は、微
細な鉄粒子を均等に分散混合した銅鉄溶湯を自由落下し
水面下近くで飛散させて粉粒体とし、かつこの粉粒体を
水中で自由落下せしめて急冷し凝固することにより、銅
基地中に微細な鉄粒子を分散させて包み込んだ共晶組織
の銅鉄合金粉粒体とし、生産性とともに銅鉄特性、信頼
性を向上してコスト節減した銅鉄合金粉粒体の製造方法
と銅鉄合金粉粒体及び銅鉄合金焼結体を提供するにあ
る。
めに開発されたものであつて、その目的とする処は、微
細な鉄粒子を均等に分散混合した銅鉄溶湯を自由落下し
水面下近くで飛散させて粉粒体とし、かつこの粉粒体を
水中で自由落下せしめて急冷し凝固することにより、銅
基地中に微細な鉄粒子を分散させて包み込んだ共晶組織
の銅鉄合金粉粒体とし、生産性とともに銅鉄特性、信頼
性を向上してコスト節減した銅鉄合金粉粒体の製造方法
と銅鉄合金粉粒体及び銅鉄合金焼結体を提供するにあ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、誘導加熱炉に
銅材及び鉄材を投入して溶解し、好ましくは誘導加熱炉
によつて溶解した銅溶湯中に鉄材を徐々に投入しかつ湯
温を漸増して、湯温が１３７０℃に達する前に鉄合金比
を４０〜８５ｗｔ％に加熱溶解することによつて、銅溶
湯中に微細な鉄粒子が均等に分散混合した銅鉄溶湯と
し、この銅鉄溶湯を炉底のノズルで搾り出して自由落下
せしめ、持ち込み熱量によつて水面近くで生じる適度の
水蒸気爆発あるいはまた飛散部材によつて、搾り出され
た自由落下中の銅鉄溶湯を、銅鉄の分離を格別に生じな
いで飛散させて適度の粉粒状とし、かつこの粉粒状の銅
鉄溶湯を水中で自由落下させて、小さい粘度の銅基地及
びこの表面張力により鉄粒子を包み込みかつ球状化して
急冷、凝固し、銅基地中に微細な鉄粒子を分散させて包
み込んだ共晶組織の混合相からなる球形状のプレアロイ
粉粒体からなる銅鉄合金粉粒体として高精度で能率良く
製造される。
銅材及び鉄材を投入して溶解し、好ましくは誘導加熱炉
によつて溶解した銅溶湯中に鉄材を徐々に投入しかつ湯
温を漸増して、湯温が１３７０℃に達する前に鉄合金比
を４０〜８５ｗｔ％に加熱溶解することによつて、銅溶
湯中に微細な鉄粒子が均等に分散混合した銅鉄溶湯と
し、この銅鉄溶湯を炉底のノズルで搾り出して自由落下
せしめ、持ち込み熱量によつて水面近くで生じる適度の
水蒸気爆発あるいはまた飛散部材によつて、搾り出され
た自由落下中の銅鉄溶湯を、銅鉄の分離を格別に生じな
いで飛散させて適度の粉粒状とし、かつこの粉粒状の銅
鉄溶湯を水中で自由落下させて、小さい粘度の銅基地及
びこの表面張力により鉄粒子を包み込みかつ球状化して
急冷、凝固し、銅基地中に微細な鉄粒子を分散させて包
み込んだ共晶組織の混合相からなる球形状のプレアロイ
粉粒体からなる銅鉄合金粉粒体として高精度で能率良く
製造される。
【０００７】また、銅材と鉄材を投入し溶解して銅鉄溶
湯にする誘導加熱炉と、誘導加熱炉の炉底に設けて銅鉄
溶湯を搾り出し自由落下せしめるノズルと、ノズル下側
に配置した冷却水の水槽と、ノズル下側の冷却水の水面
下近くに配置し搾り出されて自由落下中の銅鉄溶湯を飛
散させて粉粒状としかつ水中で自由落下せしめる飛散部
材とを具備した銅鉄合金粉粒体の製造装置に特徴を有
し、比較的に小規模な装置によつて、前記のような球形
状のプレアロイ粉粒体からなる銅鉄合金粉粒体を高精度
で能率良く量産可能にしている。
湯にする誘導加熱炉と、誘導加熱炉の炉底に設けて銅鉄
溶湯を搾り出し自由落下せしめるノズルと、ノズル下側
に配置した冷却水の水槽と、ノズル下側の冷却水の水面
下近くに配置し搾り出されて自由落下中の銅鉄溶湯を飛
散させて粉粒状としかつ水中で自由落下せしめる飛散部
材とを具備した銅鉄合金粉粒体の製造装置に特徴を有
し、比較的に小規模な装置によつて、前記のような球形
状のプレアロイ粉粒体からなる銅鉄合金粉粒体を高精度
で能率良く量産可能にしている。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１Ａ，Ｂに本発明の銅鉄合金粉
粒体の製造装置（製造法）と銅鉄合金粉粒体及び銅鉄合
金焼結体の一実施例、図２Ａ，Ｂに銅鉄溶湯の状態模式
図と鉄粒子の溶出状態を示す模式図を示している。図中
１は誘導加熱炉（図示例は電磁誘導加熱炉）、１ａは電
磁誘導コイル１ｂを備えた炉本体、３は誘導加熱炉の炉
底に設けたノズル（図示例はノズル管）、４は冷却水Ｗ
の水面下近くの水中に配置した飛散部材、５はノズル下
側に配置した冷却水の水槽、６は槽底から延出した銅鉄
合金粉粒体の搬出コンベア、７はその受取容器、ｈ１は
炉内の銅鉄溶湯ヘツド、ｈ２は炉下面と冷却水の水面と
の間に設けた銅鉄溶湯の落下距離、ｈ３は冷却水ヘツ
ド、Ｃｕは銅材又は銅溶湯、Ｆｅは鉄材（鉄系金属を含
む）、Ｃｕ＋Ｆｅは炉内の銅鉄溶湯、Ｙ１，Ｙ２は飛散
前と水中の自由落下、１０は製造した銅鉄合金粉粒体、
１０ａはその銅基地、１０ｂはその鉄粒子、１１は銅鉄
合金焼結体、ｔ１〜ｔ５は炉内の銅溶湯又は銅鉄溶湯の
湯温、Ｘは炉内の加熱流動である。
粒体の製造装置（製造法）と銅鉄合金粉粒体及び銅鉄合
金焼結体の一実施例、図２Ａ，Ｂに銅鉄溶湯の状態模式
図と鉄粒子の溶出状態を示す模式図を示している。図中
１は誘導加熱炉（図示例は電磁誘導加熱炉）、１ａは電
磁誘導コイル１ｂを備えた炉本体、３は誘導加熱炉の炉
底に設けたノズル（図示例はノズル管）、４は冷却水Ｗ
の水面下近くの水中に配置した飛散部材、５はノズル下
側に配置した冷却水の水槽、６は槽底から延出した銅鉄
合金粉粒体の搬出コンベア、７はその受取容器、ｈ１は
炉内の銅鉄溶湯ヘツド、ｈ２は炉下面と冷却水の水面と
の間に設けた銅鉄溶湯の落下距離、ｈ３は冷却水ヘツ
ド、Ｃｕは銅材又は銅溶湯、Ｆｅは鉄材（鉄系金属を含
む）、Ｃｕ＋Ｆｅは炉内の銅鉄溶湯、Ｙ１，Ｙ２は飛散
前と水中の自由落下、１０は製造した銅鉄合金粉粒体、
１０ａはその銅基地、１０ｂはその鉄粒子、１１は銅鉄
合金焼結体、ｔ１〜ｔ５は炉内の銅溶湯又は銅鉄溶湯の
湯温、Ｘは炉内の加熱流動である。
【０００９】図示の実施例は、誘導加熱炉１に銅材Ｃｕ
及び鉄材Ｆｅを投入し溶解して銅鉄溶湯Ｃｕ＋Ｆｅと
し、この銅鉄溶湯を炉底のノズル３で搾り出して自由落
下Ｙ１し冷却水Ｗの水面下近くで飛散させて粉粒状に形
成するとともに、この粉粒状の銅鉄溶湯を水中で自由落
下Ｙ２させて急冷し凝固することを特徴とする銅鉄合金
粉粒体の製造法になつている。
及び鉄材Ｆｅを投入し溶解して銅鉄溶湯Ｃｕ＋Ｆｅと
し、この銅鉄溶湯を炉底のノズル３で搾り出して自由落
下Ｙ１し冷却水Ｗの水面下近くで飛散させて粉粒状に形
成するとともに、この粉粒状の銅鉄溶湯を水中で自由落
下Ｙ２させて急冷し凝固することを特徴とする銅鉄合金
粉粒体の製造法になつている。
【００１０】前記の銅鉄合金粉粒体の製造法において、
誘導加熱炉１によつて溶解した銅溶湯Ｃｕ中に鉄材Ｆｅ
を徐々に投入しかつ湯温を漸増して、湯温が１３７０℃
に達する前に鉄合金比を４０〜８５ｗｔ％に加熱溶解し
た銅鉄溶湯Ｃｕ＋Ｆｅとし、この銅鉄溶湯を炉底のノズ
ル３で搾り出して自由落下Ｙ１せしめることを特徴とす
る銅鉄合金粉粒体の製造法になつている。
誘導加熱炉１によつて溶解した銅溶湯Ｃｕ中に鉄材Ｆｅ
を徐々に投入しかつ湯温を漸増して、湯温が１３７０℃
に達する前に鉄合金比を４０〜８５ｗｔ％に加熱溶解し
た銅鉄溶湯Ｃｕ＋Ｆｅとし、この銅鉄溶湯を炉底のノズ
ル３で搾り出して自由落下Ｙ１せしめることを特徴とす
る銅鉄合金粉粒体の製造法になつている。
【００１１】また、銅材Ｃｕ及び鉄材Ｆｅを投入し溶解
して銅鉄溶湯Ｃｕ＋Ｆｅにする誘導加熱炉１と、誘導加
熱炉の炉底に設けて銅鉄溶湯を搾り出し自由落下Ｙ１せ
しめるノズル３と、ノズル下側に配置した冷却水Ｗの水
槽５と、ノズル下側の冷却水の水面下近くに配置し銅鉄
溶湯を飛散させて粉粒状としかつ水中で自由落下Ｙ２せ
しめる飛散部材４とを具備したことを特徴とする銅鉄合
金粉粒体の製造装置になつている。
して銅鉄溶湯Ｃｕ＋Ｆｅにする誘導加熱炉１と、誘導加
熱炉の炉底に設けて銅鉄溶湯を搾り出し自由落下Ｙ１せ
しめるノズル３と、ノズル下側に配置した冷却水Ｗの水
槽５と、ノズル下側の冷却水の水面下近くに配置し銅鉄
溶湯を飛散させて粉粒状としかつ水中で自由落下Ｙ２せ
しめる飛散部材４とを具備したことを特徴とする銅鉄合
金粉粒体の製造装置になつている。
【００１２】さらに、銅基地１０ａ中に微細な鉄粒子１
０ｂを分散させて包み込んだ共晶組織の混合相からなる
球形状のプレアロイ粉粒体に構成したことを特徴とする
銅鉄合金粉粒体１０になつている。
０ｂを分散させて包み込んだ共晶組織の混合相からなる
球形状のプレアロイ粉粒体に構成したことを特徴とする
銅鉄合金粉粒体１０になつている。
【００１３】さらに詳述すると、銅鉄合金粉粒体１０の
製造装置は、図１Ａに示すように誘導加熱炉１、炉底に
設けたノズル３（図示例はノズル管）、冷却水Ｗを収容
した水槽５、銅鉄合金粉粒体１０の搬出コンベア６及び
受取容器７等からなり、誘導加熱炉１は、好ましくは炉
本体１ａの周囲に電磁誘導コイル１ｂ等を備えた電磁誘
導加熱炉を適用し、適宜の制御手段で電磁誘導コイル１
ｂを制御する加熱制御機構（図示省略）を有し、炉底に
開閉されるノズル３（図示はノズル管）を設けた構造に
なつている。基本的には炉内に銅材Ｃｕ（銅塊，図示省
略）と鉄材Ｆｅ（鉄系金属塊）ｅを適度の重量比で投入
し、適量の溶材や脱酸材（図示省略）等を投入して溶解
し、加熱流動Ｘによつて微細な鉄成分が均等に分散して
混合した銅鉄溶湯Ｃｕ＋Ｆｅとし、銅鉄溶湯が所定の銅
鉄溶湯ヘツドｈ１に達すると、適宜の手段（図示省略）
でノズル３を開栓して、この銅鉄溶湯を溶湯圧により細
く絞り出し自由落下Ｙ１せしめる。
製造装置は、図１Ａに示すように誘導加熱炉１、炉底に
設けたノズル３（図示例はノズル管）、冷却水Ｗを収容
した水槽５、銅鉄合金粉粒体１０の搬出コンベア６及び
受取容器７等からなり、誘導加熱炉１は、好ましくは炉
本体１ａの周囲に電磁誘導コイル１ｂ等を備えた電磁誘
導加熱炉を適用し、適宜の制御手段で電磁誘導コイル１
ｂを制御する加熱制御機構（図示省略）を有し、炉底に
開閉されるノズル３（図示はノズル管）を設けた構造に
なつている。基本的には炉内に銅材Ｃｕ（銅塊，図示省
略）と鉄材Ｆｅ（鉄系金属塊）ｅを適度の重量比で投入
し、適量の溶材や脱酸材（図示省略）等を投入して溶解
し、加熱流動Ｘによつて微細な鉄成分が均等に分散して
混合した銅鉄溶湯Ｃｕ＋Ｆｅとし、銅鉄溶湯が所定の銅
鉄溶湯ヘツドｈ１に達すると、適宜の手段（図示省略）
でノズル３を開栓して、この銅鉄溶湯を溶湯圧により細
く絞り出し自由落下Ｙ１せしめる。
【００１４】また、好ましくは誘導加熱炉１に適量の銅
材Ｃｕ及び溶材、脱酸材等を投入し溶解して溶解銅Ｃｕ
とし、この銅溶湯の湯温を適宜の制御手段で漸増（図２
Ａに太線で示す湯温ｔ１〜ｔ５参照）しながら鉄材Ｆｅ
の投入を繰り返し序々に増量して溶解し、湯温が１３７
０℃に達する前に鉄合金比４０〜８５ｗｔ％に加熱溶解
した所望量の銅鉄溶湯Ｃｕ＋Ｆｅを確保して、所定の銅
鉄溶湯ヘツドｈ１（例えば０．５ｍ程度）に達すると、
ノズル３を開らき銅鉄溶湯をその溶湯圧によつて細く絞
り出し、所定の速度で自由落下Ｙ１せしめる。銅鉄溶湯
ヘツドｈ１の確保及び落下距離ｈ２の調節（冷却水Ｗの
水面高さの調整）により、銅鉄溶湯Ｃｕ＋Ｆｅを所定の
落下速度にして飛散・粉粒化性能を高めている。
材Ｃｕ及び溶材、脱酸材等を投入し溶解して溶解銅Ｃｕ
とし、この銅溶湯の湯温を適宜の制御手段で漸増（図２
Ａに太線で示す湯温ｔ１〜ｔ５参照）しながら鉄材Ｆｅ
の投入を繰り返し序々に増量して溶解し、湯温が１３７
０℃に達する前に鉄合金比４０〜８５ｗｔ％に加熱溶解
した所望量の銅鉄溶湯Ｃｕ＋Ｆｅを確保して、所定の銅
鉄溶湯ヘツドｈ１（例えば０．５ｍ程度）に達すると、
ノズル３を開らき銅鉄溶湯をその溶湯圧によつて細く絞
り出し、所定の速度で自由落下Ｙ１せしめる。銅鉄溶湯
ヘツドｈ１の確保及び落下距離ｈ２の調節（冷却水Ｗの
水面高さの調整）により、銅鉄溶湯Ｃｕ＋Ｆｅを所定の
落下速度にして飛散・粉粒化性能を高めている。
【００１５】また、水槽５は、図１Ａに示すようにノズ
ル３下側に適宜の間隔をおき配置して、適宜の手段（図
示省略）で冷却水Ｗの水面を適度に制御して所定の落下
距離ｈ２及び冷却水ヘツドｈ３に保ち、図示のように冷
却水Ｗの水面下近くの水中に飛散部材４を配置し、ノズ
ル３により細く絞り出して自由落下Ｙ１される銅鉄溶湯
Ｃｕ＋Ｆｅで持ち込む熱量により適度（小規模）の水蒸
気爆発を発生させて、この水蒸気爆発あるいはまた飛散
部材４により絞り出されて自由落下Ｙ１中の銅鉄溶湯を
四方に飛散させて多数の粉粒体に形成するとともに、こ
の粉粒体の銅鉄溶湯を水中で自然落下Ｙ２し急冷、凝固
して銅鉄合金粉粒体１０に製造する構造になつている。
飛散部材４の上面は図示のような円錐形等の凸面に形成
して銅鉄溶湯を四方へ飛散せしめる構造にしている。飛
散した粉粒体の粒径が１ｍｍ程度の場合は、冷却水ヘツ
ドｈ３を１ｍ以上に確保して槽底に至るまでに十分に急
冷して凝固せしめる。また、凝固した銅鉄合金粉粒体１
０は、搬出コンベア６によつて受け取られ水切り搬出さ
れて受取容器７に投入される。
ル３下側に適宜の間隔をおき配置して、適宜の手段（図
示省略）で冷却水Ｗの水面を適度に制御して所定の落下
距離ｈ２及び冷却水ヘツドｈ３に保ち、図示のように冷
却水Ｗの水面下近くの水中に飛散部材４を配置し、ノズ
ル３により細く絞り出して自由落下Ｙ１される銅鉄溶湯
Ｃｕ＋Ｆｅで持ち込む熱量により適度（小規模）の水蒸
気爆発を発生させて、この水蒸気爆発あるいはまた飛散
部材４により絞り出されて自由落下Ｙ１中の銅鉄溶湯を
四方に飛散させて多数の粉粒体に形成するとともに、こ
の粉粒体の銅鉄溶湯を水中で自然落下Ｙ２し急冷、凝固
して銅鉄合金粉粒体１０に製造する構造になつている。
飛散部材４の上面は図示のような円錐形等の凸面に形成
して銅鉄溶湯を四方へ飛散せしめる構造にしている。飛
散した粉粒体の粒径が１ｍｍ程度の場合は、冷却水ヘツ
ドｈ３を１ｍ以上に確保して槽底に至るまでに十分に急
冷して凝固せしめる。また、凝固した銅鉄合金粉粒体１
０は、搬出コンベア６によつて受け取られ水切り搬出さ
れて受取容器７に投入される。
【００１６】図１Ａに示す製造装置によつて本発明の銅
鉄合金粉粒体は製造される。基本的には誘導加熱炉１に
銅材Ｃｕ（好ましくは純粋の銅塊，図示省略）及び鉄材
Ｆｅ（鉄系金属塊）を適度の重量比で投入し、適量の溶
材及び脱酸材等を投入して加熱溶解し、溶湯の加熱流動
Ｘにより銅溶湯中に微細な鉄粒子が均等に分散されて混
合した銅鉄溶湯Ｃｕ＋Ｆｅとし、所定の銅鉄溶湯ヘツド
ｈ１に達すると、ノズル３を開栓しその銅鉄溶湯を溶湯
圧により細く絞り出して適度の落下速度で自由落下Ｙ１
させ、溶湯による持ち込み熱量によつて水面近くで比較
的に小規模な水蒸気爆発が生じ、絞り出された銅鉄溶湯
はこの水蒸気に伴われ、あるいはまた飛散部材４により
四方に飛散されて細かい粉粒状となり、この粉粒状の銅
鉄溶湯は水中で自由落下Ｙ２し急冷されて凝固し銅鉄合
金粉粒体１０として能率良く製造される。この銅鉄合金
粉粒体１０は、水槽５の底部において搬出コンベア６に
受け取られ水切り搬出されて受取容器７に投入される。
鉄合金粉粒体は製造される。基本的には誘導加熱炉１に
銅材Ｃｕ（好ましくは純粋の銅塊，図示省略）及び鉄材
Ｆｅ（鉄系金属塊）を適度の重量比で投入し、適量の溶
材及び脱酸材等を投入して加熱溶解し、溶湯の加熱流動
Ｘにより銅溶湯中に微細な鉄粒子が均等に分散されて混
合した銅鉄溶湯Ｃｕ＋Ｆｅとし、所定の銅鉄溶湯ヘツド
ｈ１に達すると、ノズル３を開栓しその銅鉄溶湯を溶湯
圧により細く絞り出して適度の落下速度で自由落下Ｙ１
させ、溶湯による持ち込み熱量によつて水面近くで比較
的に小規模な水蒸気爆発が生じ、絞り出された銅鉄溶湯
はこの水蒸気に伴われ、あるいはまた飛散部材４により
四方に飛散されて細かい粉粒状となり、この粉粒状の銅
鉄溶湯は水中で自由落下Ｙ２し急冷されて凝固し銅鉄合
金粉粒体１０として能率良く製造される。この銅鉄合金
粉粒体１０は、水槽５の底部において搬出コンベア６に
受け取られ水切り搬出されて受取容器７に投入される。
【００１７】従来のウオタージェット式のアトマイズ法
では、気中で自由落下している銅鉄溶湯にウオタージェ
ットを直接に吹き付けて飛散させることになるため、銅
鉄溶湯が直接的に強い衝撃を受けて粘度の相違等で銅成
分が分離されるなど著しく不均等な組成の銅鉄合金粉粒
体となり、かつ多様な形状に形成されるのに対し、本発
明では、前記のように銅鉄溶湯Ｃｕ＋Ｆｅが水面近くで
爆発する水蒸気に伴われあるいはまた飛散部材４で四方
に飛散されて、銅鉄溶湯が直接に受ける衝撃を著しく低
減して粉粒体の銅鉄分離を効果的に抑制する。さらに、
水中の自由落下Ｙ２中に、粘度の小さい銅基地１０ａ及
びその表面張力により微細な鉄粒子１０ｂを包み込みか
つ球状化されて急冷して凝固し、急冷によつて鉄成分の
偏析等が防止されるなど、図１Ｂに示す模式図のように
銅基地１０ａ中に微細な鉄粒子１０ｂがほぼ均等に分散
して包み込んだ共晶組織の混合相からなる球形状のプレ
アロイ粉粒体に組成された銅鉄合金粉粒体１０となり、
能率良く高精度に製造される。この銅鉄合金粉粒体１０
は、水槽５の底部において搬出コンベア６に受け取られ
水切り搬出されて受取容器７に投入される。
では、気中で自由落下している銅鉄溶湯にウオタージェ
ットを直接に吹き付けて飛散させることになるため、銅
鉄溶湯が直接的に強い衝撃を受けて粘度の相違等で銅成
分が分離されるなど著しく不均等な組成の銅鉄合金粉粒
体となり、かつ多様な形状に形成されるのに対し、本発
明では、前記のように銅鉄溶湯Ｃｕ＋Ｆｅが水面近くで
爆発する水蒸気に伴われあるいはまた飛散部材４で四方
に飛散されて、銅鉄溶湯が直接に受ける衝撃を著しく低
減して粉粒体の銅鉄分離を効果的に抑制する。さらに、
水中の自由落下Ｙ２中に、粘度の小さい銅基地１０ａ及
びその表面張力により微細な鉄粒子１０ｂを包み込みか
つ球状化されて急冷して凝固し、急冷によつて鉄成分の
偏析等が防止されるなど、図１Ｂに示す模式図のように
銅基地１０ａ中に微細な鉄粒子１０ｂがほぼ均等に分散
して包み込んだ共晶組織の混合相からなる球形状のプレ
アロイ粉粒体に組成された銅鉄合金粉粒体１０となり、
能率良く高精度に製造される。この銅鉄合金粉粒体１０
は、水槽５の底部において搬出コンベア６に受け取られ
水切り搬出されて受取容器７に投入される。
【００１８】また、前記の製造法において、好ましくは
誘導加熱炉１内で適量の銅材及び溶材、脱酸材等を投入
し溶解して銅溶湯Ｃｕとし、この銅溶湯の湯温をｔ１〜
ｔ５（図２Ａに示す太線参照）のように漸増しながら、
即ち、溶湯温度が液相線よりも高くならないように加熱
制御して、この銅溶湯中に鉄材Ｆｅを徐々に投入して加
熱溶解し、湯温が１３７０℃に達する前に鉄合金比を４
０〜８５ｗｔ％に加熱溶解した銅鉄溶湯Ｃｕ＋Ｆｅと
し、この銅鉄溶湯を炉底のノズル３で搾り出して自由落
下Ｙ１せしめる。この製造法によると、図２Ｂに示すよ
うに銅溶湯Ｃｕ中において鉄材Ｆｅが鉄融点よりも遥か
に低温で微細な鉄粒子１０ｂになつて溶け込み、加熱流
動Ｘにより溶湯中に分散混合されて、図２Ａに示すよう
に湯温ｔ１で鉄含有率３０％、次第に増量され湯温ｔ５
で鉄含有率７０％に達し、銅基地中に微細な鉄粒子がさ
らに微細化されて均等に分散混合されたた銅鉄溶湯Ｃｕ
＋Ｆｅとなり、この銅鉄合金比をノズル３で細く絞り出
し自由落下Ｙ１せしめ、冷却水Ｗの水面下近くの水中で
飛散させるとともに水中の自由落下Ｙ２させて急冷し凝
固すると、さらに高精度の銅鉄合金粉粒体１０に量産す
ることができる。
誘導加熱炉１内で適量の銅材及び溶材、脱酸材等を投入
し溶解して銅溶湯Ｃｕとし、この銅溶湯の湯温をｔ１〜
ｔ５（図２Ａに示す太線参照）のように漸増しながら、
即ち、溶湯温度が液相線よりも高くならないように加熱
制御して、この銅溶湯中に鉄材Ｆｅを徐々に投入して加
熱溶解し、湯温が１３７０℃に達する前に鉄合金比を４
０〜８５ｗｔ％に加熱溶解した銅鉄溶湯Ｃｕ＋Ｆｅと
し、この銅鉄溶湯を炉底のノズル３で搾り出して自由落
下Ｙ１せしめる。この製造法によると、図２Ｂに示すよ
うに銅溶湯Ｃｕ中において鉄材Ｆｅが鉄融点よりも遥か
に低温で微細な鉄粒子１０ｂになつて溶け込み、加熱流
動Ｘにより溶湯中に分散混合されて、図２Ａに示すよう
に湯温ｔ１で鉄含有率３０％、次第に増量され湯温ｔ５
で鉄含有率７０％に達し、銅基地中に微細な鉄粒子がさ
らに微細化されて均等に分散混合されたた銅鉄溶湯Ｃｕ
＋Ｆｅとなり、この銅鉄合金比をノズル３で細く絞り出
し自由落下Ｙ１せしめ、冷却水Ｗの水面下近くの水中で
飛散させるとともに水中の自由落下Ｙ２させて急冷し凝
固すると、さらに高精度の銅鉄合金粉粒体１０に量産す
ることができる。
【００１９】本発明の銅鉄合金粉粒体１０は、図１Ｂに
示す模式図のように銅基地１０ａ中に微細な鉄粒子１０
ｂを分散させて包み込んだ共晶組織の混合相からなり、
水中の自由落下Ｙ２中に球形状に形成されたプレアロイ
粉粒体の組織となつて、高精度で優れた銅鉄特性、信頼
性を有し、各種の摩擦材（ブレーキシュー等）の素材と
して好適となる。また、図１Ｂに示すようにこの銅鉄合
金粉粒体１０を整形して容易に焼成して（銅基地１０ａ
の溶融温度程度）、図１Ｃに示すように微細な鉄粒子１
０ｂが均等に分散混合されて銅基地で隙間なく充填した
高精度の銅鉄合金焼成体１１に製造される。また、鍛造
やホットプレス等による製造も可能であつて、各種の自
動車や精密機械等の部品形成用の素材として好適とな
る。
示す模式図のように銅基地１０ａ中に微細な鉄粒子１０
ｂを分散させて包み込んだ共晶組織の混合相からなり、
水中の自由落下Ｙ２中に球形状に形成されたプレアロイ
粉粒体の組織となつて、高精度で優れた銅鉄特性、信頼
性を有し、各種の摩擦材（ブレーキシュー等）の素材と
して好適となる。また、図１Ｂに示すようにこの銅鉄合
金粉粒体１０を整形して容易に焼成して（銅基地１０ａ
の溶融温度程度）、図１Ｃに示すように微細な鉄粒子１
０ｂが均等に分散混合されて銅基地で隙間なく充填した
高精度の銅鉄合金焼成体１１に製造される。また、鍛造
やホットプレス等による製造も可能であつて、各種の自
動車や精密機械等の部品形成用の素材として好適とな
る。
【００２０】異なる鉄合金比で多数の銅鉄合金粉粒体を
同様に製造してテストした結果、鉄合金比を４０〜８５
ｗｔ％の銅鉄合金粉粒体１０にすることにより、高精度
で優れた銅鉄特性、信頼性を有し前記のような用途に好
適に素材になることが確認された。また、前記の製法に
おいて、必要に応じ銅鉄溶湯の絞出中に合金銅材や銅溶
湯、鉄材等を追加して生産効率を高めるなどの対応も可
能である。
同様に製造してテストした結果、鉄合金比を４０〜８５
ｗｔ％の銅鉄合金粉粒体１０にすることにより、高精度
で優れた銅鉄特性、信頼性を有し前記のような用途に好
適に素材になることが確認された。また、前記の製法に
おいて、必要に応じ銅鉄溶湯の絞出中に合金銅材や銅溶
湯、鉄材等を追加して生産効率を高めるなどの対応も可
能である。
【００２１】
【発明の効果】本発明は、前述のような構成からなり誘
導加熱炉に銅材及び鉄材を投入して溶解し、好ましくは
誘導加熱炉によつて溶解した銅溶湯中に鉄材を徐々に投
入しかつ湯温を漸増して、湯温が１３７０℃に達する前
に鉄合金比４０〜８５ｗｔ％に加熱溶解することによ
り、加熱流動によつて銅溶湯中に微細な鉄粒子を均等に
混合した銅鉄溶湯とし、この銅鉄溶湯を炉底のノズルで
搾り出して自由落下し、溶湯の熱量によつて水面近くで
生じる適度の水蒸気爆発あるいはまた飛散部材により、
銅鉄の分離を低減して銅鉄溶湯を細かい粉粒状に飛散せ
しめ、粉粒状の銅鉄溶湯の水中自由落下中に、粘度の小
さい銅基地及びその表面張力により微細な鉄粒子を包み
込みかつ球状化し急冷して凝固せしめ、銅基地中に微細
な鉄粒子を分散させて包み込んだ共晶組織の混合相から
なる球形状のプレアロイ粉粒体に構成された銅鉄合金粉
粒体として高精度で能率良く製造されるなど、生産性と
ともに銅鉄特性、信頼性を効果的に高めている。
導加熱炉に銅材及び鉄材を投入して溶解し、好ましくは
誘導加熱炉によつて溶解した銅溶湯中に鉄材を徐々に投
入しかつ湯温を漸増して、湯温が１３７０℃に達する前
に鉄合金比４０〜８５ｗｔ％に加熱溶解することによ
り、加熱流動によつて銅溶湯中に微細な鉄粒子を均等に
混合した銅鉄溶湯とし、この銅鉄溶湯を炉底のノズルで
搾り出して自由落下し、溶湯の熱量によつて水面近くで
生じる適度の水蒸気爆発あるいはまた飛散部材により、
銅鉄の分離を低減して銅鉄溶湯を細かい粉粒状に飛散せ
しめ、粉粒状の銅鉄溶湯の水中自由落下中に、粘度の小
さい銅基地及びその表面張力により微細な鉄粒子を包み
込みかつ球状化し急冷して凝固せしめ、銅基地中に微細
な鉄粒子を分散させて包み込んだ共晶組織の混合相から
なる球形状のプレアロイ粉粒体に構成された銅鉄合金粉
粒体として高精度で能率良く製造されるなど、生産性と
ともに銅鉄特性、信頼性を効果的に高めている。
【００２２】また、銅材と鉄材を投入し溶解して銅鉄溶
湯にする誘導加熱炉と、誘導加熱炉の炉底に設け銅鉄溶
湯を搾り出し自由落下せしめるノズルと、ノズル下側に
配置した冷却水の水槽と、ノズル下側の冷却水の水面下
近くに配置し搾り出されて自由落下中の銅鉄溶湯を飛散
させて粉粒状としかつ水中で自重落下せしめる飛散部材
とを具備した銅鉄合金粉粒体の製造装置に特徴を有し、
比較的に小規模な装置により前記のような球形状のプレ
アロイ粉粒体として高精度で能率良く量産することがで
き、優れた生産性を有し各種の摩擦材や自動車や精密機
械等の部品の素材として汎用され低コストで提供され
る。
湯にする誘導加熱炉と、誘導加熱炉の炉底に設け銅鉄溶
湯を搾り出し自由落下せしめるノズルと、ノズル下側に
配置した冷却水の水槽と、ノズル下側の冷却水の水面下
近くに配置し搾り出されて自由落下中の銅鉄溶湯を飛散
させて粉粒状としかつ水中で自重落下せしめる飛散部材
とを具備した銅鉄合金粉粒体の製造装置に特徴を有し、
比較的に小規模な装置により前記のような球形状のプレ
アロイ粉粒体として高精度で能率良く量産することがで
き、優れた生産性を有し各種の摩擦材や自動車や精密機
械等の部品の素材として汎用され低コストで提供され
る。
【図１】本発明の銅鉄合金粉粒体の一製造装置を示す縦
断機構図（Ａ）及び銅鉄合金粉粒体及び銅鉄合金焼結体
の組織模式図（Ｂ）
断機構図（Ａ）及び銅鉄合金粉粒体及び銅鉄合金焼結体
の組織模式図（Ｂ）
【図２】銅鉄溶湯の模式図（Ａ）及び鉄粒子の溶出状態
を示す拡大模式図（Ｂ）
を示す拡大模式図（Ｂ）
【図３】従来の金属粉粒体の一製造装置を示す縦断機構
図（Ａ）と金属粉粒体及び銅鉄合金焼結体の組織模式図
（Ｂ）である。
図（Ａ）と金属粉粒体及び銅鉄合金焼結体の組織模式図
（Ｂ）である。
１ 誘導加熱炉 ３ ノズル ４ 飛散部材 ５ 水槽 １０ 銅鉄合金粉粒体 １０ａ 銅基地 １０ｂ 鉄粒子 Ｃｕ 銅材又は銅溶湯 Ｆｅ 鉄材 Ｃｕ＋Ｆｅ 銅鉄溶湯 Ｗ 冷却水 Ｙ１，Ｙ２ 自由落下
Claims (4)
- 【請求項１】 誘導加熱炉に銅材及び鉄材を投入し溶解
して銅鉄溶湯とし、銅鉄溶湯を炉底のノズルで搾り出し
て自由落下し冷却水の水面下近くで飛散させて粉粒状に
形成するとともに、この粉粒状の銅鉄溶湯を水中で自由
落下させて急冷し凝固することを特徴とする銅鉄合金粉
粒体の製造法。 - 【請求項２】 請求項１記載の銅鉄合金粉粒体の製造法
において、誘導加熱炉によつて溶解した銅溶湯中に鉄材
を徐々に投入しかつ湯温を漸増して、湯温が１３７０℃
に達する前に鉄合金比を４０〜８５ｗｔ％に加熱溶解し
た銅鉄溶湯とし、この銅鉄溶湯を炉底のノズルで搾り出
して自由落下せしめることを特徴とする銅鉄合金粉粒体
の製造法。 - 【請求項３】 銅材と鉄材を投入し溶解して銅鉄溶湯に
する誘導加熱炉と、誘導加熱炉の炉底に設けて銅鉄溶湯
を搾り出し自由落下せしめるノズルと、ノズル下側に配
置した冷却水の水槽と、ノズル下側の冷却水の水面下近
くに配置し搾り出されて自重落下中の銅鉄溶湯を飛散さ
せて粉粒状としかつ水中で自由落下せしめる飛散部材と
を具備したことを特徴とする銅鉄合金粉粒体の製造装
置。 - 【請求項４】 銅基地中に微細な鉄粒子を分散させて包
み込んだ共晶組織の混合相からなる球形状のプレアロイ
粉粒体に構成したことを特徴とする銅鉄合金粉粒体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9311055A JPH11131111A (ja) | 1997-10-28 | 1997-10-28 | 銅鉄合金粉粒体の製造法と製造装置及び銅鉄合金粉粒体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9311055A JPH11131111A (ja) | 1997-10-28 | 1997-10-28 | 銅鉄合金粉粒体の製造法と製造装置及び銅鉄合金粉粒体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11131111A true JPH11131111A (ja) | 1999-05-18 |
Family
ID=18012576
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9311055A Pending JPH11131111A (ja) | 1997-10-28 | 1997-10-28 | 銅鉄合金粉粒体の製造法と製造装置及び銅鉄合金粉粒体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11131111A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2014157089A1 (ja) * | 2013-03-25 | 2017-02-16 | 新日鐵住金株式会社 | 銅合金粉末、銅合金焼結体および高速鉄道用ブレーキライニング |
| CN114289725A (zh) * | 2021-12-02 | 2022-04-08 | 北京科技大学 | 一种高强高导高耐磨粉末冶金铜铁合金的制备方法 |
| CN114752790A (zh) * | 2022-04-06 | 2022-07-15 | 陕西斯瑞扶风先进铜合金有限公司 | 一种真空自耗电弧熔炼铜钛合金的制备方法及其装置 |
| WO2023033296A1 (ko) * | 2021-09-03 | 2023-03-09 | 엘에스전선 주식회사 | 전해동박용 부정형 구리 소재 및 이의 제조방법 |
| KR20230034813A (ko) * | 2021-09-03 | 2023-03-10 | 엘에스전선 주식회사 | 전해동박용 부정형 구리 소재 및 이의 제조방법 |
| CN116275017A (zh) * | 2023-02-25 | 2023-06-23 | 湖南顶立科技股份有限公司 | 增材制造用的钨铜粉末、制备方法及钨铜构件 |
| WO2024154904A1 (ko) * | 2023-01-19 | 2024-07-25 | 엘에스전선 주식회사 | 전해동박용 부정형 구리 소재 및 이의 제조방법 |
-
1997
- 1997-10-28 JP JP9311055A patent/JPH11131111A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2014157089A1 (ja) * | 2013-03-25 | 2017-02-16 | 新日鐵住金株式会社 | 銅合金粉末、銅合金焼結体および高速鉄道用ブレーキライニング |
| WO2023033296A1 (ko) * | 2021-09-03 | 2023-03-09 | 엘에스전선 주식회사 | 전해동박용 부정형 구리 소재 및 이의 제조방법 |
| KR20230034813A (ko) * | 2021-09-03 | 2023-03-10 | 엘에스전선 주식회사 | 전해동박용 부정형 구리 소재 및 이의 제조방법 |
| PL444068A1 (pl) * | 2021-09-03 | 2023-09-11 | Ls Cable & System Ltd. | Nieokreślone materiały miedziane na elektrolityczną folię miedzianą i sposób ich przygotowywania |
| EP4241900A4 (en) * | 2021-09-03 | 2024-10-09 | Ls Cable & System Ltd | AMORPHOUS COPPER MATERIAL FOR ELECTROLYTIC COPPER FOIL AND MANUFACTURING METHOD THEREOF |
| CN114289725A (zh) * | 2021-12-02 | 2022-04-08 | 北京科技大学 | 一种高强高导高耐磨粉末冶金铜铁合金的制备方法 |
| CN114289725B (zh) * | 2021-12-02 | 2022-09-27 | 北京科技大学 | 一种高强高导高耐磨粉末冶金铜铁合金的制备方法 |
| CN114752790A (zh) * | 2022-04-06 | 2022-07-15 | 陕西斯瑞扶风先进铜合金有限公司 | 一种真空自耗电弧熔炼铜钛合金的制备方法及其装置 |
| CN114752790B (zh) * | 2022-04-06 | 2023-09-08 | 陕西斯瑞扶风先进铜合金有限公司 | 一种真空自耗电弧熔炼铜钛合金的制备方法及其装置 |
| WO2024154904A1 (ko) * | 2023-01-19 | 2024-07-25 | 엘에스전선 주식회사 | 전해동박용 부정형 구리 소재 및 이의 제조방법 |
| CN116275017A (zh) * | 2023-02-25 | 2023-06-23 | 湖南顶立科技股份有限公司 | 增材制造用的钨铜粉末、制备方法及钨铜构件 |
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