JPH11179525A - スポンジ状金属材の製造方法 - Google Patents
スポンジ状金属材の製造方法Info
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- JPH11179525A JPH11179525A JP34646497A JP34646497A JPH11179525A JP H11179525 A JPH11179525 A JP H11179525A JP 34646497 A JP34646497 A JP 34646497A JP 34646497 A JP34646497 A JP 34646497A JP H11179525 A JPH11179525 A JP H11179525A
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- molten metal
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- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 アトマイズにより約５０％の空隙率を有す
るスポンジ状金属材を比較的簡単な設備でもって容易に
製造できるようにする。 【解決手段】 金属溶湯ＭをコレクターＣに向けアトマ
イズし、その液滴Ｍ1がコレクター上に到着する直前に
水滴Ｗ’をスプレーするかコレクターＣを水中に浸すこ
とにより当該液滴Ｍ1 を急冷凝固させながら上記コレク
ターＣ上に堆積させるようにした。
るスポンジ状金属材を比較的簡単な設備でもって容易に
製造できるようにする。 【解決手段】 金属溶湯ＭをコレクターＣに向けアトマ
イズし、その液滴Ｍ1がコレクター上に到着する直前に
水滴Ｗ’をスプレーするかコレクターＣを水中に浸すこ
とにより当該液滴Ｍ1 を急冷凝固させながら上記コレク
ターＣ上に堆積させるようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内部に多数の空隙
を有するスポンジ状金属材の製造方法に関するものであ
る。
を有するスポンジ状金属材の製造方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】スポンジ状金属材を製造する方法には、
金属粉末粒子を焼結することにより製造する方法、
溶剤可溶性無機化合物の焼結体空隙部に金属溶湯を圧入
し凝固させた後上記無機化合物を溶出させることにより
製造する方法、等が知られている。しかし、上記及び
の方法では製造コストが高くなってしまう不具合があ
った。
金属粉末粒子を焼結することにより製造する方法、
溶剤可溶性無機化合物の焼結体空隙部に金属溶湯を圧入
し凝固させた後上記無機化合物を溶出させることにより
製造する方法、等が知られている。しかし、上記及び
の方法では製造コストが高くなってしまう不具合があ
った。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、これら従来
の製造方法とは全く異なり、アトマイズにより約５０％
の空隙率を有するスポンジ状金属材を比較的簡単な設備
でもって容易に製造することが出来るスポンジ状金属材
の製造方法を提供せんとするものである。
の製造方法とは全く異なり、アトマイズにより約５０％
の空隙率を有するスポンジ状金属材を比較的簡単な設備
でもって容易に製造することが出来るスポンジ状金属材
の製造方法を提供せんとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】斯る目的を達成する本発
明の請求項１記載のスポンジ状金属材の製造方法は、金
属溶湯をコレクターに向けアトマイズし、その液滴がコ
レクター上に到着する直前に水滴をスプレーすることに
より当該液滴を急冷凝固させながら上記コレクター上に
堆積させるようにした事を特徴としたものである。ま
た、本発明の請求項２記載のスポンジ状金属材の製造方
法は、金属溶湯を水中に浸したコレクターに向けてアト
マイズすることにより、その液滴を水中で急冷凝固させ
ながら上記コレクター上に堆積させるようにした事を特
徴としたものである。
明の請求項１記載のスポンジ状金属材の製造方法は、金
属溶湯をコレクターに向けアトマイズし、その液滴がコ
レクター上に到着する直前に水滴をスプレーすることに
より当該液滴を急冷凝固させながら上記コレクター上に
堆積させるようにした事を特徴としたものである。ま
た、本発明の請求項２記載のスポンジ状金属材の製造方
法は、金属溶湯を水中に浸したコレクターに向けてアト
マイズすることにより、その液滴を水中で急冷凝固させ
ながら上記コレクター上に堆積させるようにした事を特
徴としたものである。
【０００５】ここでアトマイズとは、金属溶湯を液滴化
（噴霧化）する技術を言い、圧力噴射式アトマイズ法や
ガスアトマイズ法等が知られている。ちなみに、圧力噴
射式アトマイズ法とは、金属溶湯に圧力を加え振動する
ノズルから金属溶湯を噴射させるアトマイズ法であり、
またガスアトマイズ法とは、流下する金属溶湯に空気や
窒素ガス等の不活性ガスを吹き付けて金属溶湯を液滴化
（噴霧化）し、細かい液滴となった金属溶湯を飛散中に
急速に冷却凝固させるアトマイズ法を言う。本発明で
は、これらのアトマイズ法を、液滴化（噴霧化）した金
属溶湯をコレクター上に堆積させることにより内部に無
数の空隙を有するスポンジ状金属材の製造方法に応用し
たものである。尚、以下の説明では、ガスアトマイズ法
による例を開示する。
（噴霧化）する技術を言い、圧力噴射式アトマイズ法や
ガスアトマイズ法等が知られている。ちなみに、圧力噴
射式アトマイズ法とは、金属溶湯に圧力を加え振動する
ノズルから金属溶湯を噴射させるアトマイズ法であり、
またガスアトマイズ法とは、流下する金属溶湯に空気や
窒素ガス等の不活性ガスを吹き付けて金属溶湯を液滴化
（噴霧化）し、細かい液滴となった金属溶湯を飛散中に
急速に冷却凝固させるアトマイズ法を言う。本発明で
は、これらのアトマイズ法を、液滴化（噴霧化）した金
属溶湯をコレクター上に堆積させることにより内部に無
数の空隙を有するスポンジ状金属材の製造方法に応用し
たものである。尚、以下の説明では、ガスアトマイズ法
による例を開示する。
【０００６】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の請求項１に係る
スポンジ状金属材の製造方法を説明するための模式図で
あり、金属溶湯ＭをコレクターＣに向けガスアトマイズ
法によりアトマイズし、その液滴Ｍ1 がコレクターＣ上
に到着する直前に水滴Ｗ’をスプレーすることにより金
属溶湯Ｍの液滴Ｍ1 を急冷凝固させながらコレクターＣ
上に堆積させてスポンジ状金属材Ｓを製造している状態
を示している。
スポンジ状金属材の製造方法を説明するための模式図で
あり、金属溶湯ＭをコレクターＣに向けガスアトマイズ
法によりアトマイズし、その液滴Ｍ1 がコレクターＣ上
に到着する直前に水滴Ｗ’をスプレーすることにより金
属溶湯Ｍの液滴Ｍ1 を急冷凝固させながらコレクターＣ
上に堆積させてスポンジ状金属材Ｓを製造している状態
を示している。
【０００７】金属溶湯ＭをコレクターＣに向けガスアト
マイズ法によりアトマイズする場合、保持炉Ｒから一定
の流速でもって流下している金属溶湯Ｍに空気や不活性
ガスを吹き付けて微細な粒子状に液滴化（噴霧化）す
る。そして、細かい液滴となって飛散している液滴Ｍ1
がコレクターＣ上に到着する直前に噴霧化した水（水
滴）Ｗ’をスプレーすることにより急速に冷却凝固させ
て、平板やその他所望の形状に形成したコレクターＣの
表面に堆積固化させる。
マイズ法によりアトマイズする場合、保持炉Ｒから一定
の流速でもって流下している金属溶湯Ｍに空気や不活性
ガスを吹き付けて微細な粒子状に液滴化（噴霧化）す
る。そして、細かい液滴となって飛散している液滴Ｍ1
がコレクターＣ上に到着する直前に噴霧化した水（水
滴）Ｗ’をスプレーすることにより急速に冷却凝固させ
て、平板やその他所望の形状に形成したコレクターＣの
表面に堆積固化させる。
【０００８】アトマイズにより液滴化（噴霧化）された
液滴Ｍ1 のうち、比較的細かい液滴は飛散中にほとんど
凝固を終了し、比較的大きな液滴は噴霧化した水滴Ｗ’
に接触して半凝固状態（液相と固相が混在した状態）と
なり、これらが順次コレクターＣ上に堆積してコレクタ
ーＣ上にスポンジ状の金属材が生成される。従って、金
属溶湯の液滴Ｍ1 を順次コレクターＣ上に堆積させてス
ポンジ状の金属材を作製するには、微細な粒子状化した
液滴Ｍ1 がコレクターＣ上に堆積する時にフレーク状に
潰されないだけの剛性、すなわち高固相率になっている
ことが必要となる。実験の結果では、コレクターＣ上に
堆積する時の金属溶湯の固相率が８０％前後の場合に無
数の良好な空隙を有するスポンジ状金属材が生成され、
固相率が８０％前後未満ではコレクターＣ上に堆積する
時にフレーク状に潰されてしまってスポンジ状金属材の
空隙率が極端に低くなってしまい、また固相率が８０％
前後以上になると、コレクターＣ上に堆積できないオー
バースプレイ粒子が増加して歩留まりが悪くなってしま
った。
液滴Ｍ1 のうち、比較的細かい液滴は飛散中にほとんど
凝固を終了し、比較的大きな液滴は噴霧化した水滴Ｗ’
に接触して半凝固状態（液相と固相が混在した状態）と
なり、これらが順次コレクターＣ上に堆積してコレクタ
ーＣ上にスポンジ状の金属材が生成される。従って、金
属溶湯の液滴Ｍ1 を順次コレクターＣ上に堆積させてス
ポンジ状の金属材を作製するには、微細な粒子状化した
液滴Ｍ1 がコレクターＣ上に堆積する時にフレーク状に
潰されないだけの剛性、すなわち高固相率になっている
ことが必要となる。実験の結果では、コレクターＣ上に
堆積する時の金属溶湯の固相率が８０％前後の場合に無
数の良好な空隙を有するスポンジ状金属材が生成され、
固相率が８０％前後未満ではコレクターＣ上に堆積する
時にフレーク状に潰されてしまってスポンジ状金属材の
空隙率が極端に低くなってしまい、また固相率が８０％
前後以上になると、コレクターＣ上に堆積できないオー
バースプレイ粒子が増加して歩留まりが悪くなってしま
った。
【０００９】また、図２は、本発明の請求項２に係るス
ポンジ状金属材の製造方法を説明するための模式図であ
り、コレクターＣを予め水中Ｗに浸しておき、そのコレ
クターＣに向けて金属溶湯Ｍをガスアトマイズ法により
アトマイズすることにより、その液滴Ｍ1 を水中Ｗで急
冷凝固させながらコレクターＣ上に堆積させてスポンジ
状金属材Ｓを製造している状態を示している。
ポンジ状金属材の製造方法を説明するための模式図であ
り、コレクターＣを予め水中Ｗに浸しておき、そのコレ
クターＣに向けて金属溶湯Ｍをガスアトマイズ法により
アトマイズすることにより、その液滴Ｍ1 を水中Ｗで急
冷凝固させながらコレクターＣ上に堆積させてスポンジ
状金属材Ｓを製造している状態を示している。
【００１０】＜実施例１＞金属溶湯Ｍとして、Ａ３９０
合金（アルミニウム合金に関するアメリカ工業規格）を
用い、これを高周波加熱炉Ｒに入れ１０７３Ｋ（液相線
温度＋１５０℃）に加熱し、高周波加熱炉の底部に取付
けたノズルから内部の金属溶湯を一定の流速・流量で流
出させ、その金属溶湯に向かってガスアトマイザーのノ
ズルからアルゴンガスを吹き付けて液滴化（噴霧化）し
た。そして、金属溶湯が細かい液滴Ｍ1 となってコレク
ターＣ上に到着する直前のところで、噴霧化した水滴
Ｗ’をスプレーした。また、金属溶湯流出用ノズルの内
径１．０ｍｍ、アトマイザーのガス圧力０．５ＭＰａ、
アトマイザーからコレクターまでの距離５９０ｍｍ、ス
プレーする水滴Ｗ’の量１００ｍｌ／ｍｉｎ及び１００
０ｍｌ／ｍｉｎの条件で実施した。上記の条件で作製し
たスポンジ状金属材の断面ミクロ写真を図３に示す。
合金（アルミニウム合金に関するアメリカ工業規格）を
用い、これを高周波加熱炉Ｒに入れ１０７３Ｋ（液相線
温度＋１５０℃）に加熱し、高周波加熱炉の底部に取付
けたノズルから内部の金属溶湯を一定の流速・流量で流
出させ、その金属溶湯に向かってガスアトマイザーのノ
ズルからアルゴンガスを吹き付けて液滴化（噴霧化）し
た。そして、金属溶湯が細かい液滴Ｍ1 となってコレク
ターＣ上に到着する直前のところで、噴霧化した水滴
Ｗ’をスプレーした。また、金属溶湯流出用ノズルの内
径１．０ｍｍ、アトマイザーのガス圧力０．５ＭＰａ、
アトマイザーからコレクターまでの距離５９０ｍｍ、ス
プレーする水滴Ｗ’の量１００ｍｌ／ｍｉｎ及び１００
０ｍｌ／ｍｉｎの条件で実施した。上記の条件で作製し
たスポンジ状金属材の断面ミクロ写真を図３に示す。
【００１１】金属溶湯の液滴Ｍ1 の粒径は、アトマイザ
ーのガス圧力が高くなるほど微細化し、粒径分布の幅も
小さくなった。また、アトマイズの安定性（金属溶湯流
出用ノズルから流出する金属溶湯の振れ）は、アトマイ
ザーのガス圧力が低くなるにしたがい良くなり、アトマ
イザーのガス圧力が１．０ＭＰａでは金属溶湯流出用ノ
ズル部分に金属溶湯が付着して金属溶湯の流出を妨げ、
アトマイズが不能になってしまった。また、スプレーす
る水滴Ｗ’の量に関しては、図３の断面ミクロ写真に示
すとおり１００ｍｌ／ｍｉｎの場合と１０００ｍｌ／ｍ
ｉｎの場合とでさほどの違いは見られず、どちらも約50
％の空隙率を有していた。これは、金属溶湯の液滴Ｍ1
の急冷凝固による以外に、水滴Ｗ’の一部が金属溶湯の
液滴Ｍ1内に取込まれて、蒸気圧による作用で堆積層が
スポンジ状化したものと考えられる。
ーのガス圧力が高くなるほど微細化し、粒径分布の幅も
小さくなった。また、アトマイズの安定性（金属溶湯流
出用ノズルから流出する金属溶湯の振れ）は、アトマイ
ザーのガス圧力が低くなるにしたがい良くなり、アトマ
イザーのガス圧力が１．０ＭＰａでは金属溶湯流出用ノ
ズル部分に金属溶湯が付着して金属溶湯の流出を妨げ、
アトマイズが不能になってしまった。また、スプレーす
る水滴Ｗ’の量に関しては、図３の断面ミクロ写真に示
すとおり１００ｍｌ／ｍｉｎの場合と１０００ｍｌ／ｍ
ｉｎの場合とでさほどの違いは見られず、どちらも約50
％の空隙率を有していた。これは、金属溶湯の液滴Ｍ1
の急冷凝固による以外に、水滴Ｗ’の一部が金属溶湯の
液滴Ｍ1内に取込まれて、蒸気圧による作用で堆積層が
スポンジ状化したものと考えられる。
【００１２】＜実施例２＞金属溶湯Ｍとして、実施例１
と同様にＡ３９０合金を用い、高周波加熱炉Ｒで１０７
３Ｋ（液相線温度＋１５０℃）に加熱し、高周波加熱炉
の底部に取付けたノズルから金属溶湯を一定の流速・流
量で流出させ、その金属溶湯に向かってガスアトマイザ
ーのノズルからアルゴンガスを吹き付けて液滴化（噴霧
化）した。そして、細かい液滴Ｍ1 となった金属溶湯
を、水中に浸したコレクターＣ上に堆積させた。また、
金属溶湯流出用ノズルの内径は１．０ｍｍ、アトマイザ
ーのガス圧力０．７ＭＰａ、アトマイザーからコレクタ
ーまでの距離５９０ｍｍ、水面からコレクターまでの距
離１０ｍｍの条件で実施した。上記の条件で作製したス
ポンジ状金属材の表面ミクロ写真を図４に示す。
と同様にＡ３９０合金を用い、高周波加熱炉Ｒで１０７
３Ｋ（液相線温度＋１５０℃）に加熱し、高周波加熱炉
の底部に取付けたノズルから金属溶湯を一定の流速・流
量で流出させ、その金属溶湯に向かってガスアトマイザ
ーのノズルからアルゴンガスを吹き付けて液滴化（噴霧
化）した。そして、細かい液滴Ｍ1 となった金属溶湯
を、水中に浸したコレクターＣ上に堆積させた。また、
金属溶湯流出用ノズルの内径は１．０ｍｍ、アトマイザ
ーのガス圧力０．７ＭＰａ、アトマイザーからコレクタ
ーまでの距離５９０ｍｍ、水面からコレクターまでの距
離１０ｍｍの条件で実施した。上記の条件で作製したス
ポンジ状金属材の表面ミクロ写真を図４に示す。
【００１３】コレクター上に堆積したスポンジ状金属材
は、上面側とコレクター表面に接触した下面側とで空隙
の状態が異なり、コレクター表面に接触した下面側の方
が上面側の方より空隙が大きかった。これは、水面から
の距離の違いにより金属溶湯の液滴Ｍ1 の冷却速度が異
なるためと考えられる。そこで、アトマイズの開始から
終了まで金属溶湯の液滴Ｍ1 の冷却速度が同じになるよ
うに、水中に浸したコレクターを上下方向に動かして、
水面からスポンジ状金属材の堆積面までの距離を常時５
ｍｍ〜１０ｍｍに保つ必要があると考えられる。
は、上面側とコレクター表面に接触した下面側とで空隙
の状態が異なり、コレクター表面に接触した下面側の方
が上面側の方より空隙が大きかった。これは、水面から
の距離の違いにより金属溶湯の液滴Ｍ1 の冷却速度が異
なるためと考えられる。そこで、アトマイズの開始から
終了まで金属溶湯の液滴Ｍ1 の冷却速度が同じになるよ
うに、水中に浸したコレクターを上下方向に動かして、
水面からスポンジ状金属材の堆積面までの距離を常時５
ｍｍ〜１０ｍｍに保つ必要があると考えられる。
【００１４】
【発明の効果】本発明に係るスポンジ状金属材の製造方
法によれば、金属粉末粒子を焼結せずとも、約５０％の
空隙率を有するスポンジ状金属材を比較的簡単な設備で
もって容易に製造することが出来る。よって、従来の製
造方法と比較して製造コストの低減化を期することが出
来ると共に、高品質のスポンジ状金属材を得ることが出
来る。
法によれば、金属粉末粒子を焼結せずとも、約５０％の
空隙率を有するスポンジ状金属材を比較的簡単な設備で
もって容易に製造することが出来る。よって、従来の製
造方法と比較して製造コストの低減化を期することが出
来ると共に、高品質のスポンジ状金属材を得ることが出
来る。
【図１】 本発明の請求項１に記載した製造方法を説明
するための模式図。
するための模式図。
【図２】 本発明の請求項２に記載した製造方法を説明
するための模式図。
するための模式図。
【図３】 本発明の請求項１に記載した製造方法で作製
したスポンジ状金属材の断面ミクロ写真。
したスポンジ状金属材の断面ミクロ写真。
【図４】 本発明の請求項２に記載した製造方法で作製
したスポンジ状金属材の表面ミクロ写真。
したスポンジ状金属材の表面ミクロ写真。
Ｍ：金属溶湯 Ｍ1 ：液滴 Ｃ：コレクター Ｓ ：スポンジ状金
属材 Ｗ’：水滴 Ｗ：水中
属材 Ｗ’：水滴 Ｗ：水中
Claims (2)
- 【請求項１】 金属溶湯をコレクターに向けアトマイ
ズし、その液滴がコレクター上に到着する直前に水滴を
スプレーすることにより当該液滴を急冷凝固させながら
上記コレクター上に堆積させるようにした事を特徴とす
るスポンジ状金属材の製造方法。 - 【請求項２】 金属溶湯を水中に浸したコレクターに
向けてアトマイズすることにより、その液滴を水中で急
冷凝固させながら上記コレクター上に堆積させるように
した事を特徴とするスポンジ状金属材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34646497A JPH11179525A (ja) | 1997-12-16 | 1997-12-16 | スポンジ状金属材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34646497A JPH11179525A (ja) | 1997-12-16 | 1997-12-16 | スポンジ状金属材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11179525A true JPH11179525A (ja) | 1999-07-06 |
Family
ID=18383608
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34646497A Pending JPH11179525A (ja) | 1997-12-16 | 1997-12-16 | スポンジ状金属材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11179525A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103586466A (zh) * | 2012-12-26 | 2014-02-19 | 机械科学研究总院先进制造技术研究中心 | 多金属液态喷射沉积增材制造方法 |
-
1997
- 1997-12-16 JP JP34646497A patent/JPH11179525A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103586466A (zh) * | 2012-12-26 | 2014-02-19 | 机械科学研究总院先进制造技术研究中心 | 多金属液态喷射沉积增材制造方法 |
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