JPS62107850A - 金属物品の製造方法 - 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〉 この発明は金属物品の製造方法に関するものＣある。

〈従来の技術とその同順点〉 従来、金属物品の製造方法としては、溶解鋳造法あるい
は粉末冶金法を利用するものが主として知られている。

しかしながら、前者の溶解鋳造法においては、組織の微
細化が困難でおり、マクロ必るいはミクロ偏析が大きい
ため、機械的特性、加工性において必ずしも好適とはい
えない。

一方後者の粉末冶金法においては、最終製品までの工程
か多く、従って生産コス１〜が高いこと、ざらに酸素含
有量が多いため、高品質化か望めないという欠点がおっ
た。

そこで、溶解鋳造法に比べて偏析か少なく、粉末合金法
に対して工程が簡便で、かつ高品質な金属物品を得る方
法として溶融金属を未凝固状態で微細粒子としてｊｆ１
積させ、逐次；疑固さぜる方法が考えられる。この方法
で上記目的が達成されるための条件は、■低コストで、
■微細粒子を作成し、ｉｆｆ積させること、でおる。

まず、低コストで微細粒子を’＋Ｓ％るためにはＡｒガ
ス、Ｎ２ガスなどの不活性ガスによるエアア１〜マイズ
による微細化よりも回転ディスクなどによる遠心力、衝
撃力などを利用した機械的方法によるものの方が好まし
い。

＝一般に鉄をガスフッ１ヘマイズする場合、１トン当り
約０．３ｍ３以上のガス（液体状態で）を用いなければ
ならず、重量当りの価格か大きく」ニってしまう。

しかし、回転ディスクによってアトマイズするプ）法は
、チャンバー内を不活性ガスで置換することを含めても
、ランニングコストは非常に小さくてすむ。

次に、マクロ必るいはミクロ偏析を小さくするために粒
子の微細化が重要であるが、その理由としては次のよう
に考えられる。

まず、第１には本実験の特徴ともいえる方法として溶融
金属を飛散粒子とし、移動基体上に付着し、完全に凝固
したのち、次の粒子が付着するという現象が繰返されて
いることから、マクロ偏析は飛散粒子内でのみしか起き
１ｑない。その時の粒子相互の組成は、勿論全て同じで
ある。飛散粒子が数１００μ程度の大きさであればマク
ロ偏析はないといってもよい。

第２には飛散粒子の冷却速度は粒子径の２乗に反比例す
るため、粒子径が小さいほど粒子の冷却速度は大きく、
飛散粒子内は微細組織となり、ミクロ偏析もなくなる。

しかし、粉末冶金法等で用いられる回転ディスク法にお
いては、粒子の微細化を目的としディスク形状等に多く
の工夫がなされている。その例を２．３挙げると、 ■　回転ディスク上に打撃面（突起物）を取付け、溶融
金属をそれでたたくことによって微細化する方法。

■　ディスク面の中心部分を高くしたり、あるいは低く
したりして効率的に遠心力を溶融金属に伝えようとする
方法。

■　ディスク表面に揮発性液体冷却剤を流し、回転ディ
スクと溶融金属の間にガス相を作って微細化する方法。

へどがある。しかしながら、それらの方法は飛散粒子が
回転ディスク面の延長方向の３６０度の範囲に飛んでし
まう。この発明においては方向性を持って限定された狭
い範囲に飛散粒子を飛ばし、堆積、凝固させることを目
的としているため、上記の例は適していないことは明ら
かでおる。

〈問題点を解決するための手段〉 この発明は上記に檻みて改良された金属物品の製造方法
を提供することを目的とするものでおる。

即も、この発明は溶融金属を回転ディスクの衝撃力およ
び遠心力によって微細粒子とし、該微細粒子を未凝固状
態で堆積、凝固させ、均一かつ微細な粗織の金属物品を
得る方法において、溶融金属を高速回転しζ−いる第１
の回転ディスク上に流下して一旦微細粒子とし、次いで
この微細粒子とした金属粒を未凝固状態にて第２の回転
ディスクに衝突せしめて、ざらに微細な粒子としたのち
、未凝固状態にて移動基体上に堆積、凝固せしめること
を特徴とする金属物品の！＆！造方法でおる。

〈発明の構成〉 ガス７１〜マイズに比べ、回転ディスクによる溶融金属
の微細化は多くの点で有利であることがわかった。しか
し、粒径数１００μ程度の微細粒子を２方向性をもって
飛散させることは、従来の方法では不可能でおる。溶融
金属を方向性をもたせて飛散させるためには、ディスク
表面が平滑であることが必須で市るが、平滑であるほど
溶融金属か同転ディスクから受ける遠心力が小さい。

そのため、飛散粒子の微細化は困難になるという問題点
が生じる。

そこで、この発明は２つの回転ディスクを用いて、第１
の回転ディスクで微細化した飛散粒子を第２の回転ディ
スクに衝突させることによって粒子をさらに微細化し、
粒径１朧以下の粒子と（）、しかもそれぞれの飛散粒子
に方向性をもたせることを特徴としている。

このように２回に分けて微細化した飛散粒子は最後まで
未凝固のまま飛散していなければならない。

〈実施例〉 以下、この発明の実施例について添付図面に基づいて説
明する。

実施例１ 第１図はこの発明の方法を実施する装置の外観図で必る
。図示省略した真空装置でチャンバー１内を真空にひき
、Ａｒガスで置換する。次いで電気か２で１０のＡｒ−
２０％Ｓｊ合金をその融点より２５０〜３００°Ｃ高い
温度に加熱し、タンディツシュ３に注湯した。そしてタ
ンディツシュ３の底部に設けた直径約１Ｍの開口１１か
ら第１の回転ディスク（回転数２〜３００Ｏｒｐｍ　）
　５上に溶融金属４を流下させ、そこで微細化した粒子
を第２の回転ディスク（回転数５００Ｏｒｐｍ　＞　６
に向（ブて飛行させ衝突させて、ざらに細かく微細化し
た粒子７を移動基体９上に堆積させ、素形材８を得た。

タンディツシュ３からの溶湯流および２つの回転ディス
クの位置関係は第２図および第３図に示すように、種々
の角度、距離に設定することが可能である。

しかし、第１回転ディスク５で微細化された粒子が未凝
固状態で第２回転ディスク６に衝突することが必要であ
るため、２つの回転ディスク５と６間の距離および回転
ディスク６と移動基体９の距離は最適な条件が存在する
。

即ち、２つの回転ディスク間の距離は第１回転ディスク
５によって微細化された粒子の粒径に依存している。本
実施例の場合、第１回転ディスク（回転数２００Ｏｆ”
ｌ）ｍ　）　５によって粒子径が２馴φの場合、２つの
回転ディスク間の距離は８０＃、第１回転ディスク５の
回転数が３００Ｏｒｐｍで粒子径が１１Ｍ１φの場合は
両者の距離は４０．が最適でおった。

この理由としては、第１の回転ディスク５によって微細
化された粒子径に依存して粒子の冷却速度が変わるため
である。このように２度にねたつて微細化された粒子は
すべて７００μｍ以下でめった。

第４図は粒径と分１５状況を各微細化法に対応して示し
たグラフである。図中工の曲線は第１回転、　　ディス
ク５により１馴φまで微細化し、第２回転ディスク６で
さらに微細化したもの。■の曲線は第１回転ディスク５
により２＃φまで微細化し、第２回転ディスク６でさら
に微細化したもの。■の曲線は回転数３００Ｏｒｐｍの
回転ディスク１つだ（プで微細化したもの。曲線１ｖは
回転数６５００ｒｌ）ｍの回転ディスク１つだけで微細
化したもので必る。

この第４図のグラフからも明らかなように、回転数３０
０Ｏｒｐｍの２つの回転ディスクでは得られないような
微細な粒子の製造が可能となった。

また、１つの回転ディスクで同程度の粒子径のものを得
るためには回転数６００Ｏｒｐｍ以上が必要となり、装
置的にも堅固で複雑なものにしなくてはならないという
問題点が生ずるが、２つの回転ディスクを用いることに
よりそのような問題点も解決されるのでおる。

実施例２ 溶融金属が回転ディスク上で付着、凝固しないような平
滑な回転ディスクを用い、溶融金属の流下位置、ディス
ク回転数に対する飛散粒子の粒子径および飛散分布状態
について説明する。

第５図は第１回転ディスク５と溶融金属流下位置Ａの略
図を示し、第６図はディスク回転数２０００ｒｌ）ｍ　
、　３００Ｏｒｐｍ　、　６（ｌｏｏｒｐｍでの回転中
心からの偏心量（ｒ）と角度広がり（θ〉の関係を示す
。同図から回転中心近傍とディスクエツジ近傍では角度
広がりは大きいことがわかる。また回転数が低いほど角
度広がりが小さいこともわかるが、回転数が低い時は飛
散粒子径は大きいという問題がおる。

これらのことから、回転数が低くとも粒子径の小さい飛
散粒子を得ることの可能な２つのディスクを用いて溶融
金属を微細化する方法は、微細粒子を方向性をもって飛
行させるのに有効な方法といえる。

平均粒径５００μ汎の飛散粒子を得るのに５０００ｐｐ
ｍの１つの回転ディスクを用いた場合と２００Ｏｒｐｍ
の第１回転ディスクと３００Ｏｒｐｍの第２回転ディス
クの２つの回転ディスクを用いた場合の粒子の広がりを
比較すると、ディスクから１００ｍ離れた位置でそれぞ
れ約１００　ｃＩｉ、５０ｃ屑であり、明らかに２つの
ディスクを用いた方が角度広がりは小さいことがわかる
。

第７図は第１、第２回転ディスクの回転数の組合せと飛
散粒子径の関係を示すグラフであり、第８図には第１、
第２回転ディスクの回転数の組合わぼ条件と第２回転デ
ィスクから１００ｍ離れた場所での飛散粒子の広がり面
積を示したもので必る。

なお同図中＊印の値は第１回転ディスクから１００ｍ離
れた場所での飛散粒子の広がりを示すものである。

〈発明の効果〉 上記のようにこの発明の方法によれば、溶融金属をより
微細化した粒子として堆積、凝固させることができて、
機械的特性、加工性にすぐれた高品質の金属物品を得る
ことができるのでおる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の方法にて使用する装置の外観断面図
、第２図および第３図は第１図の装置における第１、第
２回転ディスクの位置関係を示す説明図、第４図は微細
化された溶融金属の粒子径とその分布状況を示す説明図
、第５図は第１回転ディスクと溶融金属流下位置との関
係を示す説明図、第６図はディスク回転数による回転中
心からの偏心２　（ｒ　）と角度広がり（θ）との関係
を示す説明図、第７図は第１、第２の回転ディスクの回
転数の組合わせと飛散粒子径の関係を示す説明図、第８
図は第１、第２の回転ディスクの回転数の組合わせ条件
と第２デイスクから１００Ｍ離れた場所での飛散粒子の
広がり面積との関係を示す説明図でおる。 １・・・チャンバー　　　　　２・・・電気炉３・・・
タンディツシュ　　　４・・・溶融金属５・・・第１回
転ディスク　　６・・・第２回転ディスク７・・・粒子
　　　　　　　　８・・・素形材９・・・移動基体 出願人代理人　　弁理士　　和　１）昭第７図 第８図 十２省スク回転枚（ｒｐｍ） 手続補正Ｍ　（自発） 昭和６０年１２月１６日 持訂庁長宮　殿　　　　　　　　　　　　冗張１、事件
の表示 昭和６０年特許願第２４９８４０号 ２、発明の名称 金属物品の製造方法 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　所　大阪市東区北浜５丁目１５番地名　称　（２１
３）住友電気工業株式会社第７図 オ２テｌスク回転欽（ｒｐｍ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）溶融金属を回転ディスクの衝撃力および遠心力に
   よって微細粒子とし、該微細粒子を未凝固状態で堆積、
   凝固させ、均一かつ微細な組織の金属物品を得る方法に
   おいて、溶融金属を高速回転している第１の回転ディス
   ク上に流下して一旦微細粒子とし、次いでこの微細粒子
   とした金属粒を未凝固状態にて第２の回転ディスクに衝
   突せしめてさらに微細な粒子としたのち、未凝固状態に
   て移動基体上に堆積、凝固せしめることを特徴とする金
   属物品の製造方法。
2. （２）溶融金属が付着、凝固しない程度の平滑な第１回
   転ディスクの回転中心からはずれた位置に溶融金属を流
   下して、微細化した粒子に方向性をもたせ、該粒子を同
   様の平滑な第２回転ディスクの回転中心からはずれた位
   置に飛行衝突させることにより第２回転ディスクにてさ
   らに微細化した粒子にも方向性を持たせることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の金属物品の製造方法。