JPS61177303A - 複合粉末の製造方法および装置 - Google Patents

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、粉末冶金用金属粉末の製造方法および装置に
関し、特に複合粉末の製造方法および装置に関するもの
である。

（従来の技術） 一般的な粉末冶金用金属粉末の製造方法の一つである噴
霧法は、溶融金属を小孔より流下させ、この溶融金属流
に周囲より高速の液体あるいは気体の噴霧媒を衝突させ
、溶融金属を霧化冷却凝固させ、金属粉末を得ている。

Ｉ！ｊｌｌ法によって得られる粉末は、比較的球状であ
り見掛密度の高い圧縮性の優れた粉末である。

また噴衛法は溶融可能な金属であれば粉末化することが
可能であり、広く粉末冶金用金属粉末の製造に用いられ
ている。

近年、焼結機械部品の多様化に伴なって、焼結部品によ
り高い強度、寸法精度等が要求され、これに用いる金属
粉末の特性向上が強く望まれている。

このような要請に応えるものとして複合粉末が注目され
、その使用シは着実に増加している。複合粉末は、（１
）基金属粉末に、これと組成の異なる粉末粒子を付着あ
るいは部分的に合金化させて得られる粉末、（２）金槁
粒子表面に異種の金属を付着させた粉末または非金属粒
子表面に金属を付着させた粉末、（３）金属粉末粒内に
異種金属粒子あるいは非金属粒子を持つ粉末であるが、
近年特に（１）の複合粉末の使用が増加している。

摺合粉末は焼結体の強度、寸法精度１圧縮性などの点で
従来の混合粉あるいは千金金粉より優れている。複合粉
末の製造方法としては、熱処理によって付着、拡散を行
なう方法と、噴霧時に添加する方法が一般的である。

熱処理による方法としては、例えば、特公昭４５−９６
４９号公報、特開昭５８−９２８０６号公報、特公昭５
９−１７６４号公報などに記載の方法が知られている。

この熱処理による方法では、基金属粉末および、付着拡
散させる金属および／または押金Ｍ粒子とを混合後、還
元性あるいは中性雰囲気中で昇温、保持し、基粉末と粉
子とを一部合金化などにより結合させ、降温後解砕する
ことにより複合粉末を得ている。

熱処理によって複合粉末を得る上述の方法は既存の連続
型の仕上熱処理炉が使用できるので甚だ好都合である。

ところが、熱処理による方法を用いて製造可能な複合粉
末の組成は限定される。すなわち、熱処理時に粉末相互
が一部合金化し、結合する必要があり、したがって、高
融点金属相互あるいは高融点金属と１還元性金袂酸化物
との複合粉末などの組合せの場合には、熱処理時に合金
化あるいは部分的な溶融による焼結あるいは付着などが
起きず、複合化が困難である。

すなわち・熱処理方法による複合粉末の製造は、容易で
あるがその粒子の選択に制限を受けるという問題点があ
る。

他方、ｌ！ｔａ霧時に粒子を添加し複合粉末を製造する
方法としては、例えば特公昭５２−３６７５０号公報に
記載の方法が知られている。この方法は、溶融金属に核
構成粉末を混合し混合流を高速のＩ！Ｊ霧媒により霧化
、冷却、凝固させ核構成粒子と金属とを付着させ、複合
粉末を得る方法である。このｆｆｓ　Ｎ方法は先に述べ
た熱処理による方法で得られない組成の複合粉末であっ
ても溶融金属に混合可能であれば複合粉末を得ることが
でき為さらに複合化のための熱処理工程を必要としない
優れた製造方法である。

（発明が解決しようとする間迦点） ところが上記の噴霧方法には以下の様な欠点がある。ま
ず、従来のＷｊＩ衛方法によって複合粉末を製造する製
造装置には、溶融金属に核構成粒子を混合する機構を設
ける必要がある。したがって、噴霧媒焦点上方に、核構
成粒子供給装置および混合装置を設ける必要があり、高
温の溶融金属に粒子を混合するために装置が複雑化する
という問題がある。また、溶融金属と核構成粒子とを混
合することを必要とするためタンディツシュノズルと噴
窮媒ノズルの間隔が大きくなり１タンデイシユノズルか
ら流下する溶融金属が乱れ、噴霧媒ノズルなどに接触耐
着してｒ＠霧媒ノズルを目詰りさせる恐机があり、操業
の安定性が低下するという問題がある。

さらにまた、実公昭５９−１７６８１号公報には、溶融
金属と核構成粉末との混合装置としてタンディシュノズ
ルから流下する溶融金属流に核構成粒子を投射する装置
が開示されており、この装置は核構成粒子混入量のばら
つきが少ないなどの点で優れているが噴霧媒噴流の膜の
内側の負圧に・より核構成粒子を供給するため、溶融金
属流が、同部分を通過する際、乱れやすく、操業安定性
を低下させるという問題がある。

また、溶融金属に核構成粉末を混合した後に噴霧するた
め、この核構成粉末が溶融金属中に容易に拡散合金化す
る組成の場合には、均一化してしまい、複合粉末の製造
は困難である。これとは逆に核構成粒子が溶融金属にぬ
れ難い場合および溶融金属との比重差が大きい場合には
、溶融金属と核構成粒子とが偏析、分離しやすいため混
合がむずかしく、製造可能な複合粉末が限定されるとい
う問題がある。

−、゛　　　　　一 本発明によれば、上述したように、従来の熱処理による
複合粉末の製造方法では金属酸化物などの複合化が困輝
であるという問題、また、溶融金属に核構成粒子を混合
して捨金粉末を得る方法では装置が複雑化し、一般のｒ
ｇＩｍｓ置にくらべて操業ノ安定性が低いという開動、
さらに従来方法では製造可能な複合粉末が限定されると
いう問題を解決しようとするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、Ｉ！ＪＩｌ媒の焦点における強い衝突状況お
よび噴霧粉の粒子形状より、噴霧媒焦点における溶融金
属の粉砕、衝突、合体を類推し、焦点において溶融金属
と異なった組成の粒子を混在させることに、より、溶融
金属滴と固体粒子とが強く接触すると同時に溶融金属の
冷却が進行する結果、複合粉末の製造が可能であるとい
う認識に基づくものである。

これがため、本発明によれば、噴霧媒の焦点に溶融金属
と粒子とを混在させる手段について検討・の結果、噴霧
媒の噴流の随伴気流を利用して噴耘とする。

これがため、本発明によれば溶融金属の保持容器と、噴
霧媒の噴霧媒ノズルとを用い、前記保持容器から流下す
る溶融金属に液体あるいは気体の噴霧媒を噴霧すること
により、溶融金属を霧化冷却して金属粉末を製造する方
法において、金属粒子および／または非金属粒子を噴霧
媒の噴流中′に混合し、この混合噴流を溶融金属保持容
器から流下する溶融金属流にＳ霧することを特徴とする
。

また、本発明は、溶融金−の保持容器と噴霧媒ノズルと
を具え、前記保持容器から流下する溶融金属流に加圧し
た液体あるいは気体のｅｌｌ媒２噴霧媒ノズルから１！
Ｊ霧することにより溶融金属を霧化冷却して金属粉末を
製造する装置において、噴嬶媒ノズルの先端部に混合室
を設け、この混合室に金属粒子および／ま、たは非金属
粒子の供給管を接続し、これにより前記粒子を噴霧媒の
噴流中に混合して混合噴流をｑｉ霧するよう構成したこ
とを特徴とする。

（作用） 本発明によれば、例えば、タンディツシュのような溶融
金属保持容器の底部ノズルより流出する冷却進行中の溶
融金属に高速の粒子を衝突させることにより、熱処理で
は複合化できない、たとえば、比較的融点の高い金属と
難還元性の金Ｊｕｌ化物との組合せであっても複合粉末
化が可能である。

さらに、ｇｊｉｌ！媒による冷却中に溶融金属と粒子と
が接触し、さらにその冷却速度を噴霧媒の速度によって
調整可能であるため、基金属中に拡散しやすい組成の粒
子であっても複合粉末化が可能であるＯ さらに、噴霧媒と麹合化粒子との混合を噴霧媒噴流によ
って発生する負圧を用いることにより、従来の一般的溶
融金ｊＩ噴霧装置を大幅に改造することなく、使用可能
である。

本発明による装置によれば、噴霧媒ノズルから噴出する
Ｉ！Ｊｆ霧媒の噴流の随伴流によって生ずる負圧により
粒子を供給管から混合室内に導入し、混合室内の粒子を
噴霧媒の噴流中に混合する。したがって、特別な粒子供
給装置および混合装置を設ける必要がなく、従来の噴霧
金属粉末製造装置の一部を改造することによって容易に
用いることができる◇ （実施例） 第１図は、本発明による装置の１実施例を示し、図中−
１は溶融金属２を保持する保持容器であるタンディツシ
ュ、δはタンディシュｌの底に設けられたタンディツシ
ュノズル、４は溶融金Ｍ２とで複合粒子を形成すべき異
種金属または非金属の粒子５を入れた粒子供給ホッパー
１６は液体あるいは気体の噴霧媒の昇圧装置、７は昇圧
装置６に接続されたノズルへツタ−で、図示の例でハ、
ノズルヘラダーツに環帯型噴霧媒ノズル８を設け、この
噴霧媒ノズル８のノズル開口側でノズルヘッダー７に環
状キャップ９を取付けて混合１（１０を設け、この混合
室１０に粒子供給ホッパー４を粒子供給管１１により接
続し、噴霧媒ノズル８の）ズル開口から出た噴輩媒の噴
流が混合室１０内に通過して噴流の随伴流により混合室
１０内が負圧となり、この負圧により混合室１０内へ粒
子供給管１１を経て粒子供給ホッパー４内から粒子を供
給し、噴霧媒と混合し、混合室１０の噴出口１０ａから
噴霧媒と粒子との混合噴流を１２で示すように流下溶融
金属流２ａに対し噴射して霧化冷却凝固させて複合粉末
を１８で示すようにｒＩＪｉｌＩ槽１４内に複合粉末を
形成するよう構成している。

第２および８図は、ペンシル型Ｉ！Ｊ霧媒ノズル８に混
合室１０を設けた例を示しＳ噴霧媒ノズル８のノズル先
端部の周りにキャップ９を螺合その他の方法で取付けて
混合室１０を設け、混合室ｌＯの噴出口１０ａを噴霧ノ
ズル８の開口８ａと同一線上位置でキャップ９に設け、
Ｉ！Ｊｔ霧媒ノズル８のノズル開口から出た９ｍ媒の噴
流が混合室ｌＯ内を通過して噴流の随伴流により混合室
１０内の粒子をｌ！ｌＪ霧媒に混合して噴出口１０ａか
ら溶融金属流２ａに対して噴射して複合粒子を製造する
よう構成している。

・　混合室１０の形状および寸法は、噴霧媒噴流が直接
室壁に接触しないよう噴霧媒ノズル先端−口８ａの前方
に離間して位置する噴出口１０ａを有し１噴霧ノズル８
の開口８ａから噴射した噴流が混合室１０内を通過する
構成であればよく、特に定まった形状をとる必要はない
＾ また、ｒＩｊ！霧ノズル８の形状は、環帯型−スリット
型、ペンシルジェット型、その他の如何ような形状であ
っても、ノズル開口８ａからの噴霧媒の噴流に粒子を混
合し得る混合室を設は得るものであれば良い。

上述の構成になる装置によれば、噴霧媒を昇圧装置６に
より加圧した後、噴霧媒ノズル８より噴出させると同時
にこの噴流によって発生する負圧により＠霧媒中に粒子
を混合する。この噴霧媒と粒子との混合流はタンディツ
シュ１の底部のタンディツシュノズルδより流出する溶
融金属流２ａに向は噴射し、溶融金属流を霧化し、この
霧化によって生じた溶融金属液滴に粒子が衝突して付着
すると同時に急速に冷却凝固して複合粉末が得られる。

（発明の効果） 本発明方法によれば、Ｉ！Ｊ霧媒噴流中に粒子を混合し
、この混合噴流を溶融金属流に噴射して、溶融金属流を
霧化し、この霧化によって生じた溶融金属液滴に粒子を
付着させ、冷却凝固させて複合粉末とするものであるか
ら、従来の複合粉末の製造方法あるいは装置によっては
製造できなかった広範囲の組成の複合粉末の製造が可能
となるという効果が得られる。

すなわち、本発明によれば、比較的高温で熱処理を行な
っても付着させることのできない高融点の金属あるいは
難還元性の金属酸化物との複合粉末の製造が可能である
。

また、本発明によれば、従来の複合粉末製造装置では得
られなかった溶融金属中に拡散しやすい金属の複合粉末
の製造も可能である。

さらにまた、ｌ！ＪＩＩ媒噴流の速度あるいは溶融金属
の注入速度を変えることによって、溶融金属の冷却伸度
を変えることが可能であり、これがため、・粒子を金属
液滴の表面に単に付着させたり、あるいは、金属液滴内
部に分散させるなど複合状態を種々に変えることが可能
である。したがって、本発明装置によれば粒子分散型金
属粒子の製造も可能である。

また、本発明による方法は、従来の＊ａ金属粉末製造装
置をその一部を改造することによって容易に用いること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例を示す線図的縦断面図、 第２図は本発明の第２実施例を示す拡大部分縦断面図、 第８図は第２図に示す噴霧媒ノズルの横断面図である０ １・・・タンディツシュ　　２−・溶融金属８・・・タ
ンディツシュノズル

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、加圧した液体あるいは気体の噴霧媒の噴流中に金属
   粒子および／または非金属粒子を混合し、この混合噴流
   を溶融金属保持容器から流下する溶融金属流に噴霧する
   ことを特徴とする複合粉末の製造方法。 ２、溶融金属の保持容器と、噴霧媒ノズルとを具え、前
   記保持容器から流下する溶融金属流に加圧した液体ある
   いは気体の噴霧媒を噴霧媒ノズルから噴霧することによ
   り溶融金属を霧化冷却して金属粉末を製造する装置にお
   いて、前記噴霧媒ノズルの先端部に混合室を設け、この
   混合室に金属粒子および／または非金属粒子の供給管を
   接続し、これにより前記粒子を噴霧媒の噴流中に混合し
   て混合噴流を噴霧するよう構成したことを特徴とする複
   合粉末の製造装置。