JPS61139606A - 球形金属粉末の製造方法および装置 - Google Patents

球形金属粉末の製造方法および装置

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JPS61139606A
JPS61139606A JP25991784A JP25991784A JPS61139606A JP S61139606 A JPS61139606 A JP S61139606A JP 25991784 A JP25991784 A JP 25991784A JP 25991784 A JP25991784 A JP 25991784A JP S61139606 A JPS61139606 A JP S61139606A
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Akihisa Inoue
明久 井上
Yoshio Harakawa
原川 義夫
Takeshi Masumoto
健 増本
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TPR Co Ltd
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Teikoku Piston Ring Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、遠心噴霧法によう溶融金属から直接粉末を作
製するにあたりその溶融金属の粉砕効果を高め冷却速度
を大きくする装置に関する。
(従来の技術) 金属粉末を溶融金属から直接粉末化する方法としては、
水噴霧法、がス噴霧法、真空噴霧法、遠心噴霧法、ロー
ラ噴霧法、超音波噴霧法などが知られておシ、このなか
で水噴霧法、ガス噴霧法などが工業的規模に使われてい
る。
工業的規模による水噴霧法によシ作られた粉末は形状が
不規則であるため、充填密度が悪くまた水噴霧゛後乾燥
、還元などの処理を行うと水噴霧時の急冷組織が平衡組
織に一部戻ってしまうため、急冷組織を得ようとするア
モルファス合金粉末化などには不適である。一方ガス噴
霧法は充填密度の良い粉末が得られるが、冷却速度が遅
く粉末の粒度も大きい欠点がある。
最近、従来の粉末製造法を改良した方法として遠心噴霧
法が充填密度の向上、粉末粒度が小さい冷却速度を速く
できるといった点から量産試作されつつある。
従来の遠心噴霧法で知られているロータ形状は平面形状
で銅製のものが多い(Journal  ofMsta
la+January 1981 * pp13−18
 )oその場合ロータの回転数は20000〜3000
0RPMといった高回転であるのでターピ/による回転
法が採用されておシ複雑な機構で粉末製造装置が構成さ
れている。なお、上記Journal of Meta
lsには第2図Aの如き粒度分布が示されている。
社団法人粉体粉末冶金協会昭和57年度秋季大会講演概
要集第20〜21頁「回転円錐を用いた金属粉末の製造
法」に記載された回転円錐を用いた金属粉末の製造法に
よると、非消耗式電極の下方に順次るつは、タンディラ
ン−、回転円錐を配置し、タンディッシーから落下した
溶湯な回転円錐体の遠心力によシ粉霧化そしてArとH
eの混合ガスによシ急速冷却して粉末としている◎この
方法によると、頂角が90°、底面直径20mの黒鉛製
円錐を32000 rpmで回転させ、直径100 p
mの粉末の割合が最も多い球形TI −N1合金粉末が
製造されている。
特開昭54−38259号によると、プラスチック、コ
ンクリート等に混入してプラスチック等を強化する鉄粉
の強化作用の向上を図シうる鉄粉を製造するために、溶
鋼を回転体の遠心力により飛散させ、内部冷却された傾
斜冷却板に未凝固の状態で溶鋼を衝突させ、鉄粉を長尺
偏平化することが知られている。
(発明が解決しようとする問題点) 従来、球形の粉末を製造するために提案された回転円錐
体使用装置では30000 rpm程度の回転数で円錐
体を回転させないと、微細な粉末を製造することができ
ない。このような高回転数を得るためには特殊な回転駆
動手段が必要となるために、商業的規模で遠心噴霧法を
実施することが困難となる。
(問題点を解決するための手段) 本発明は円錐体外周面形状を下方に向けて拡開せる軸対
称するとともに円錐体頂角を60°以下とすることによ
り、ロータの回転数が小さくても、ロータの溶融金属衝
突部の領域の乱流化によシ十分な微細粉末を得るもので
ある。一般に、回転体で区別されることは良く知られて
いる。本発明者等の知見によると、円錐体を軸対称的に
回転させ、その表面に乱流域と回転数との関係をみると
円錐コーンの形状特に頂角が小さいとき回転数が小さく
ても乱流域の形成域が広がることが判明した。
第3図は、東北大学高速力学研究所報告1983年発行
、(発表者小浜泰昭等)に発表された風洞実験結果を示
す空気中で回転する円錐体の頂角とレイノルズ数の関係
を表わしたグラフである・本発明は、このようにレイノ
ルズ数が円錐体の頂角によ)変化するとの知見に基づい
て以下の具体例に示すように装置を構成したものである
第4図は溶融金属に圧力を一撤する装置を示す図面であ
って、10はArtたはN2ガスのがンペ、11は弁、
12は圧力及び流量調整用補助タンク、13は一定圧力
のガスを流す圧力調整用電磁弁である。この電磁弁13
を通してガスは気密の溶解炉14の頂部から炉内に送入
され、そしてコイル15によシ溶融されている金属(図
示せず)を開孔部15mから下向きに圧送する。
第4図では溶解炉14が底部にノズルを構成する開孔部
15mを備えているが、溶解炉とノズルを別個に設けあ
るいは溶解炉の溶解機能な溶湯保持機能を分けて後者の
機能をもつタンディツシユを配設するととも可能である
第1図は本発明装置の主要部を示す図面であっ′ て、
溶解炉14mの開孔部15mの下方にロータ16を軸受
17によ)回転されるように配設し、ロータまたは油圧
シリンダ等の図示されていない駆動手段によ多回転され
るシャフト18が軸受17によ多回転され、シャフト1
8に固着されたロータ16を回転させるように構成され
ている。
ロータ16は、シャフト18内に設けられた水流路より
供給される水により冷却されるように中空冷却部を備え
ていてもよく、あるいは特に冷却のための中空部を備え
ていなくともよい。
なお、シャフト18は軸受17のメカニカルシールに対
して高速摺動するので、熱劣化を防ぐためにメカニカル
シールの水冷を行うことが望ましい。特に、多量の溶湯
を連続的に粉化するとロータ表面およびメカニカルター
ルのかなりの昇温か起こるので、水冷によってロータ表
面温度約300℃以下、メカニカルタール部約150℃
以下の温度を保つ必要がある。
ロータ16の低速回転によってロータ表面に乱流を発生
させるためにはロータ16の頂角が60゜以下であるこ
とが必要であり、一方ロータの頂角が15°未満である
とロータが構造的に弱くなる。
よってロータの頂角は15°〜600の範囲が好ましく
、さらに好ましくは45°とする。
ロータ16の表面輪郭は、直線1曲線の何れであっても
よいが、第5図に示す如く曲線が好ましく、例えば円弧
(r ;2 R%但し、rはロータ表面の円弧の半径、
Rはロータの直径)、特に楕円の一部が望ましい。
ロータ160表面に溶融金属を吹付けるための圧力は、
ノズルの閉塞を防止するとともにロータ16による冷却
効果を高めるためのものであって、溶融金属の粘性に依
存するが、一般に0.5 kg/cm2以上の圧力が必
要である。但しこの圧力が4 w=Jを越えるとタンデ
ィツシュまたは溶解炉の保守上の問題が生じる。
上述の頂角15°−60°の範囲ではレイノルズ数Re
が約0.1〜約0.8X105(第3図)となる。
また、溶融金属の粘性(りは一般に鉄系合金の場合は2
〜8X10Pa・Sの範囲であるとすることができる。
この場合、乱流を発生させるための角速度(ω)は10
0π〜500π・r a d/s以上となる。ここで遠
心噴霧に通常用いられる溶湯流を衝突させるための十分
の半径を有するロータの半径40−60mにおいては、
ロータの回転速度が3000−2400Orpm、好ま
しくは12000rpm以上で乱流を発生させるのに十
分な角速度が得られる。
本発明のさらに好ましい態様によると、衝撃粉砕効果を
高めるためにロータ表面を乱流とするためロータ形状を
円錐状とし、しかもその少なくとも溶湯衝突面には凸起
を加えることによシ衝撃を高め、適度な粒度な有する粉
末を作製する。ロータ表面に形成される凸起は、第6図
に模式的に示すように凸部16mと凹部16bを利用し
てロータ(16)表面との溶湯20の衝突頻度を高める
ことによって、衝突による溶湯20の冷却と分断・微細
化を促進し、一層の低速回転で粉末を製造するために、
ロータ(16)表面に形成されるものである。ここで凹
凸の間隔が狭すぎると溶湯が凹部16bK詰まるおそれ
が生じる。また凹凸の間隔が大きすぎると衝突頻度増大
の効果がない。よって、一般に、凹凸の高さは0.5〜
51II11また凸部16mおよび凹部16bの幅が0
.5〜3.0 mとするととが好ましい。
上記凸起をロータ上に配列する方法としては第7図およ
び第8図に示すように、ロータ(16)表面の任意の扇
形領域に半径方向に凹凸を延在させることができる(第
7図には凸起の凸部を線で示している)。なお、ロータ
16の全表面に凸起を形成してよいことは勿論である。
(作用) 一般に遠心噴霧法ではロータの回転数が不足すると溶湯
は粉化せず片状になシ、粉化のためには臨界的回転数が
必要になる。との臨界回転数以上では溶融に加えられる
遠心力によシ溶湯は分断粉化される。
本発明により限定されたロータの頂角範囲では、ロータ
表面に乱流が発生し易くなるために、溶湯の分断粉化は
遠心力と乱流の作用下に行われるようになる。すなわち
遠心力の作用下で分断された溶湯粒はさらに乱流によシ
細粒化される。
以下、実施例によp本発明の詳細な説明する。
実施例1 第1図に示された装置において、直径10m。
長さ300mの石英管の先端に形成された内径約0、5
 wφの丸穴ノズルから溶解温度1200℃の溶湯な0
.71q/cm2の圧力で噴射し、ノズル下30mの位
置にセットした直径140++m、頂角300の鋼(8
841)製円錐ロータの回転盤に吹きつけた。
この際、円錐ロータは6000回転/分で回転させた。
円錐体の周囲雰囲気は不活性ガスとして粉体な酸化から
保護したが、特にガスによって粉体を冷却することはし
なかった。この条件下でNi、5Si8B1.の合金を
噴射したところ第2図Bの粒度分布の粉末を得た。
実施例2 第3図に示された装置において実施例1の鋼製ロータを
頂角60°のものに変えて、第9図に示す如くスリット
長さくL)約10−スリット幅(w)0.5醜のノズル
から1200℃の溶湯を4. OIJ/1yn2で噴射
し、その下30%/??lの位置に・セットした鋼製円
錐ロータを9600回転数/分により粉砕冷却を行った
。円錐ロータの表面には幅および高さが1.0露の凹凸
部を設けた。この条件下で (”37.5N137.5)75 ”’10B15を粉
末化したところ、球形の粉末が得られた。この粉末の写
真(倍率300倍)を参考図に示す。
比較例1 第1図において実施例1の鋼製ロータを頂角90°のも
のに変えて0.5 m径あノズルから1200℃の溶湯
を4.Okν伽2の圧力で噴射しその下30Vmの位置
にセットした鋼製円錐ロータを6000回転/回転上シ
粉砕、冷却を行った。乙の条件下で(”57.5”37
.5 )75S’10B15を適用したところ、リチン
形状の片が得られ粉末とならなかった。
(発明の効果) 本発明の粉末作製装置は従来の遠心噴霧法と比較して低
速ロータでも良好な粒度分布の粉末が得られる。
さらに、非晶質合金組成の溶湯を急冷すると超急冷効果
によシガラス質粉末が得られる。
また、本発明で使用されるロータを駆動するモータ等は
低速回転で運転されるから、回転摺動部の劣化が少なく
、さらに水冷を使用する場合水をシールする水密摺動槍
造の保守等にも問題が生じない。
加えて、特にロータ表面に突起を形成すると溶湯の冷却
が強化されるから、He * Ar等による冷却効果を
軽減し、H@l At等の使用量削減に伴なってコスト
ダウンを図ることもできる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る装置の一具体例を示す図面、 第2図は粒度分布を示すグラフ(Aは従来の粉末、Bは
本発明に係る装置を用いて製造された粉末)、 第3図はロータの頂角と臨界レイノルズ数の関係を表わ
すグラフ、 第4図は本発明に係る装置の加圧ガス系統を示す図面、 第5図はロータの頂角(R)を示す図面、第6図はロー
タ表面の突起を示す模式的拡大図、第7図は突起を形成
したロータの正面図、第8図は第7図の部分拡大図、 第9図はノズルの形状の平面図である。 ′10・・・ボンベ、11・・・弁、13・・・電磁弁
、14・・・溶解炉、16・・・ロータ、17・・・軸
受。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、垂直軸回りを回転するロータの外周面形状を下方に
    向けて頂角が60°以下で拡開する軸対称形状に形成し
    、該拡開外周面上方に溶融金属供給ノズルを配置したこ
    とを特徴とする円錐ロータを利用した溶融金属からの粉
    末製造装置。
JP25991784A 1984-12-11 1984-12-11 球形金属粉末の製造方法および装置 Granted JPS61139606A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63192803A (ja) * 1987-02-05 1988-08-10 Takeshi Masumoto 球状金属粒子の製造装置および製造方法
KR100719452B1 (ko) 2005-06-07 2007-05-17 (주)덕산테코피아 무연솔더크림용 금속분말 제조방법과 장치 및 그 금속분말

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5929928U (ja) * 1982-08-19 1984-02-24 株式会社丸一製作所 装飾容器

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