JPH11189809A - 急冷凝固粉末の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アモルファス化度の高い偏平な急冷凝固粉末
を連続的に製造する。 【解決手段】 旋回流による冷却液層３を内周面に形成
する冷却容器１と、該冷却容器１内に挿設されていて縦
軸心廻りに回転する溶湯受皿６と、該溶湯受皿６に金属
溶湯１２を流下するルツボ１１と、前記溶湯受皿６を縦
軸心廻りに回転することで遠心力によって飛散した金属
溶湯１２の液滴１２Ａを冷却液層３に突入する回転駆動
体８と、ルツボ１１での溶解の有無を検出し溶解した後
に前記回転駆動体８を起動する制御手段２３と、を備え
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、急冷凝固粉末の製
造方法及び製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の製造装置として特公平６−７４
４４６号公報に開示された装置がある。すなわち、「上
下方向の軸心回りに回転自在に支持された回転ドラム
と、回転ドラムの回転による遠心力作用で回転ドラム内
周面に形成された冷却液層中に金属溶湯を噴出するため
の金属溶湯噴射容器とを備えた急冷凝固金属粉末製造装
置において、前記噴射容器に、下向きに金属溶湯を噴出
する噴射孔が設けられ、噴射孔から噴出される金属溶湯
を放射状に分散させて前記冷却液層に案内すべく、回転
ドラムと同じ回転軸心回りに回転ドラムと異なる回転速
度で高速回転される分散台が設けられ、分散台の上面が
回転軸心に対し傾斜する傾斜面とされてなることを特徴
とする急冷凝固金属粉末製造装置」であった。

【０００３】また、「上下方向の軸心回りに回転自在に
支持された回転ドラムと、回転ドラムの回転による遠心
力作用で回転ドラム内周面に形成された冷却液層中に金
属溶湯を噴出するための金属溶湯噴射容器とを備えた急
冷凝固金属粉末製造装置において、前記噴射容器に、下
向きに金属溶湯を噴出する噴射孔が設けられ、回転ドラ
ム内に位置して、噴射孔から噴出される金属溶湯を放射
状に分散させて前記冷却液層に案内すべく、回転ドラム
と同じ回転軸心回りに昇降されながら高速回転される分
散台が設けられていることを特徴とする急冷凝固金属粉
末製造装置」であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述公報に開示の製造
装置は、それなりに有用ではあるものの、以下のような
課題があった。 ；回転ドラムに遠心力作用で冷却液層を形成し、この
層中に金属溶湯を噴出するものであることから、所謂バ
ッチ処理となって生産性が劣ること。 ；回転ドラムと分散台とをともに回転駆動するもので
あるから、構造が複雑となるし、回転ドラムと分散台と
の相互回転支持部の軸受（シールを含む）の狂いが起り
易いこと。 ；溶湯が分散台の回転によって放射状に分散される前
に、該分散台に溶湯が流下接触することによって、疑似
凝固して、これを冷却層中に没入させても急冷度の高い
粉末を得る確率が低いこと。 ；噴射容器からの溶湯の噴出時期と分散台の回転時期
との関連づけがされていないことから、分散台の回転エ
ネルギの無駄があるとともに、該分散台の回転初期は遠
心作用も小さいことから、溶滴の分散に乱れが生じるこ
と。

【０００５】等々の課題があった。本発明は、前述した
従来技術の課題〜を解決した急冷凝固粉末の製造方
法及び製造装置を提供することが目的である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めに、本発明は、次の技術的手段を講じている。すなわ
ち、請求項１に係る急冷凝固粉末の製造方法は、ルツボ
１１で溶解した金属溶湯１２を縦軸心廻りに回転する溶
湯受皿６に流下させ、該溶湯受皿６の回転による遠心力
によって飛散した金属溶湯１２の液滴１２Ａを、冷却容
器１の内周面に形成した旋回流による冷却液層３に突入
する急冷凝固粉末の製造方法であって、ルツボ１１での
溶解の有無を検出し溶解した後に溶湯受皿６を縦軸心廻
りに回転駆動することを特徴とするものである。

【０００７】このような構成を採用したので遠心力によ
って飛散した液滴１２Ａは周囲の旋回流による冷却液層
３に突入するときこの突入エネルギーをコントロールす
ることにより粉末形状を偏平化させると同時に冷却液層
３による急冷凝固作用を受けさせ急冷度の高い偏平粉末
を連続作業で得ることができるし、ルツボ１１での溶解
を検出してから回転駆動体８を起動していることから、
回転駆動体８を無駄に回転することもなくエネルギーロ
スを少なくできるだけでなく、回転駆動体８の起動で充
分な遠心力をもって液滴１２Ａを飛散（分散）できて分
散の乱れがなく均一化が得られるのである。

【０００８】請求項２に係る製造方法は、請求項１にお
いて、溶湯受皿６に流下した金属溶湯１２を、加熱乃至
保温していることを特徴とするものである。このよう
な、構成を採用したことによって、溶湯受台６に流下さ
れた溶湯１２が疑似凝固することはないのである。請求
項３に係る製造装置は、旋回流による冷却液層３を内周
面に形成する冷却容器１と、該冷却容器１内に挿設され
ていて縦軸心廻りに回転する溶湯受皿６と、該溶湯受皿
６に金属溶湯１２を流下するルツボ１１と、前記溶湯受
皿６を縦軸心廻りに回転することで遠心力によって飛散
した金属溶湯１２の液滴１２Ａを冷却液層３に突入する
回転駆動体８と、ルツボ１１での溶解の有無を検出し溶
解した後に前記回転駆動体８を起動する制御手段２３
と、を備えていることを特徴とするものである。

【０００９】このような構成を採用したことにより、構
造簡単であるにも拘らず請求項１に係る方法を実施でき
るのである。請求項４に係る製造装置は、請求項３に加
えて溶湯受皿６の金属溶湯１２を加熱乃至保温する加熱
要素１５を備えていることを特徴とするものである。こ
のような構成を採用したことにより、請求項２に係る方
法を実施できるのである。

【００１０】なお、上記構成において、溶湯受皿６に
は、スキマ１３を有して上蓋１４が備えられ、該スキマ
１３が遠心力による溶湯噴出口とされており、該スキマ
１３が調節自在であることが望ましく、また、加熱要素
１５は、溶湯受皿６又は該溶湯受皿６における上蓋１４
のいずれか一方又は双方に備えられていることが有利で
ある。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図を参照して本発明の実施
形態について説明する。本発明に係る方法を実施するた
めの製造装置の断面説明図を示している図１（１）にお
いて、冷却容器１は有底円筒形であってその上部に、円
筒部に対して接線方向から冷却液を噴出供給する吐出口
２が周方向に間隔をおいて複数個形成されている。

【００１２】吐出口２は、図示省略している冷却液タン
クに配管を介して接続されており、該配管に備えている
ポンプでタンクの冷却液を吸い揚げて吐出口２から加圧
供給することで、冷却容器１の内周面に、該内周面に沿
って旋回しながら流下する旋回流による冷却液層３が形
成可能とされている。また、タンク内や循環流路の途中
に冷却器を適宜介在させてもよいし、冷却液としては一
般に水が使用されるが、油が使用される場合もある。

【００１３】冷却容器１の円筒部内周面の途中には、冷
却液層３の層厚調整用リング４がボルト等の締結具によ
って着脱、交換自在に取付けられて、このリング４によ
って冷却液の流下速度が抑えられて冷却容器１の内周面
に略一定厚さの冷却液層３が容易に形成可能である。冷
却容器１の底部一側には、排出管５が接触されており、
該排出管５を介して流出される粉末と冷却液は図示省略
した連続脱液機に至り、冷却液はタンクに戻され、一
方、粉末は連続乾燥機によって乾燥されて製品とされる
ものである。

【００１４】溶湯受皿６は、冷却容器１の底中央部に挿
設した支持軸７を介して冷却容器１の中央上部に挿設さ
れており、支持軸７は電動モータ等の回転駆動体８に接
続されており、該回転駆動体８の起動で支持軸７をこの
軸心廻りに回転駆動（例えば７０００〜１００００ｒｐ
ｍ）することで溶湯受皿６に遠心力を付与する遠心力手
段９を構成している。

【００１５】なお、支持軸７の軸揺れ等を防止する観点
から冷却容器１の底部における軸受部１０は上方先細状
で支持軸７の大部分を回転自在に支えている。溶湯受皿
６は、黒鉛や窒化珪素等の耐火物６Ａを内張りした上方
拡大開口した薄い皿体であって、ルツボ１１から流出さ
れた金属溶湯１２を受け入れて遠心力手段９によって該
溶湯１２を冷却液層３中に分散噴出するものである。

【００１６】溶湯受皿６にはスキマ１３を有して上蓋１
４が備えられており、該上蓋１４には高周波誘導コイル
等による加熱要素１５が備えられていて、受け入れた金
属溶湯１２の疑似凝固を防止すべく加熱（保温を含む）
している。更に、上蓋１４は冷却容器１の蓋体１Ａに備
えている流体シリンダ等の伸縮駆動体１６によってスキ
マ１３が調整自在とされていて、ここでスキマ１３の調
整とはルツボ１１から溶湯１２を受け入れるときは受皿
６の上面を上蓋１４で密封しておき、遠心力手段９で溶
湯を矢符の如く分散噴出するときにスキマ１３を形成す
ることを含む意味である。

【００１７】ルツボ１１は有底円筒形であって、黒鉛、
窒化珪素等で構成されており、その底部には流出口１１
Ａを有するとともに、外周には加熱用の誘導コイル１７
が装備されていて、該ルツボ１１に収納したアルミ合金
等の各種金属塊を金属溶湯１２として溶製するものであ
る。ルツボ１１は密閉箱体１８に内装されていて、ルツ
ボ１１内の金属溶湯１２はアルゴン、窒素ガス等の不活
性ガスのガス圧を介して流出口１１Ａを通して受皿６の
中心上に流下可能であり、密閉箱体１８には流出口１１
Ａと受皿６に亘る金属溶湯１２の流下管１８Ａ及び耐火
物製の溶湯の流下（流出）制御棒２４が備えられてお
り、該流下管１８Ａは蓋体１Ａを貫通しており、該貫通
部は上蓋１４の上下動時の案内作用をしている。

【００１８】加熱要素１５は、図１（２）で示すように
上蓋１４の上面に備えることで間接副射熱エネルギによ
って受皿６の溶湯１２を加熱（保温）することが望まし
いが、図１（３）で示すように、受皿６の外周に加熱要
素１５を具備させても良く、また、図示省略しているが
加熱要素１５は、上蓋１４と受皿６の双方に備えること
もできる。

【００１９】更に、溶解室を構成するルツボ１１には、
アルミ合金等の各種母合金をコイル１７で溶解したこと
を検出する温度センサー、レベルセンサー等の検出器２
２が備えられており、これにより溶解の有無を検出し、
その溶解完了の検出信号をＣＰＵ等の制御手段２３に送
信しており、該制御手段２３からのフィードバック信号
によって溶解後に回転駆動体８を起動するようにしてい
る。

【００２０】上述した各実施形態においてルツボ（母合
金等の溶解室）１１によって溶製された金属溶湯１２は
流下口１１Ａを介して受皿６に受けられ、加熱要素１５
によって保温された状態で該受皿６の回転による遠心力
と上蓋１４のガイド作用と相まって分散噴出された液滴
１２Ａが周囲の旋回流による冷却液層３に対して略垂直
突入することによって、冷却液層３の表面張力による衝
突エネルギを受け易く、液滴１２Ａは容易に偏平化する
と同時に冷却液層３による急冷凝固作用を受け急冷度の
高い偏平粉末が得られるのである。このとき、ルツボ１
１での溶解の有無を検出し、溶解後に回転駆動体８を起
動するように制御手段２３にて制御していることから、
エネルギーロスは少なくしかも充分な遠心力の下で液滴
１２Ａを冷却液層３に突入できるのである。

【００２１】また、受皿６の回転速度、溶湯１２の温
度、材質、スキマ１３を適宜選択調整することによって
得られる粉末の粒度を制御することが可能となるのであ
る。なお、上述した実施形態において、受皿６の支持軸
７が軸受部１０をガイドとして上下方向に進退動させる
ことによって、冷却液層３の略全体に亘っての急冷凝固
作用を受けさせることができ、また、受皿６の加熱要素
１５はニクロムヒータ、面状ヒータ等であっても構わな
い。

【００２２】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、構
造簡単でありながらも急冷度の高い粉末を連続作業でエ
ネルギーロスを少なくした下で製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示し、（１）は全体の断面
説明図、（２）は受皿と加熱要素の部分を示す第１例の
作用説明図、（３）は同じく第２例の作用説明図であ
る。

【符号の説明】

１ 冷却容器 ３ 冷却液層 ６ 受皿 ９ 遠心力手段 １１ ルツボ（溶解室） １４ 上蓋

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ルツボ（１１）で溶解した金属溶湯（１
   ２）を縦軸心廻りに回転する溶湯受皿（６）に流下さ
   せ、該溶湯受皿（６）の回転による遠心力によって飛散
   した金属溶湯（１２）の液滴（１２Ａ）を、冷却容器
   （１）の内周面に形成した旋回流による冷却液層（３）
   に突入する急冷凝固粉末の製造方法であって、 ルツボ（１１）での溶解の有無を検出し溶解した後に溶
   湯受皿（６）を縦軸心廻りに回転駆動することを特徴と
   する急冷凝固粉末の製造方法。
2. 【請求項２】 溶湯受皿（６）に流下した金属溶湯（１
   ２）を、加熱乃至保温していることを特徴とする請求項
   １記載の急冷凝固粉末の製造方法。
3. 【請求項３】 旋回流による冷却液層（３）を内周面に
   形成する冷却容器（１）と、該冷却容器（１）内に挿設
   されていて縦軸心廻りに回転する溶湯受皿（６）と、該
   溶湯受皿（６）に金属溶湯（１２）を流下するルツボ
   （１１）と、前記溶湯受皿（６）を縦軸心廻りに回転す
   ることで遠心力によって飛散した金属溶湯（１２）の液
   滴（１２Ａ）を冷却液層（３）に突入する回転駆動体
   （８）と、ルツボ（１１）での溶解の有無を検出し溶解
   した後に前記回転駆動体（８）を起動する制御手段（２
   ３）と、を備えていることを特徴とする急冷凝固粉末の
   製造装置。
4. 【請求項４】 溶湯受皿（６）の金属溶湯（１２）を加
   熱乃至保温する加熱要素（１５）を備えていることを特
   徴とする請求項３記載の急冷凝固粉末の製造装置。
5. 【請求項５】 溶湯受皿（６）には、スキマ（１３）を
   有して上蓋（１４）が備えられ、該スキマ（１３）が遠
   心力による溶湯噴出口とされており、該スキマ（１３）
   が調節自在であることを特徴とする請求項３記載の急冷
   凝固粉末の製造装置。
6. 【請求項６】 加熱要素（１５）は、溶湯受皿（６）又
   は該溶湯受皿（６）における上蓋（１４）のいずれか一
   方又は双方に備えられていることを特徴とする請求項４
   記載の急冷凝固粉末の製造装置。