JPS6225723B2 - - Google Patents
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- JPS6225723B2 JPS6225723B2 JP57035428A JP3542882A JPS6225723B2 JP S6225723 B2 JPS6225723 B2 JP S6225723B2 JP 57035428 A JP57035428 A JP 57035428A JP 3542882 A JP3542882 A JP 3542882A JP S6225723 B2 JPS6225723 B2 JP S6225723B2
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
- B22F9/06—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material
- B22F9/08—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying
- B22F9/10—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying using centrifugal force
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は炭化物や析出物が偏析し易いプレアロ
イ合金の微細金属組織を有する合金粉を製造する
方法の改良に係る。
イ合金の微細金属組織を有する合金粉を製造する
方法の改良に係る。
（従来技術と解決すべき問題点）
近年、粉末冶金の分野において、製品の特性を
改善する目的で合金元素を添加するに当たつて、
プレアロイ粉と呼ばれる予め配合溶融した合金の
粉を原料粉中に配合する方法がとられるようにな
つてきている。この種の合金粉は従来から粉砕法
やアトマイズ法によつて製造されているが、粉砕
法によつて製造された合金粉は溶製時に、急冷凝
固されていないので結晶粒度が大きく、特に高速
度工具鋼のような炭化物を組織中に含有する合金
にあつては炭化物が網目状に生成されて焼結体の
靭性を損なうという問題点がある。
改善する目的で合金元素を添加するに当たつて、
プレアロイ粉と呼ばれる予め配合溶融した合金の
粉を原料粉中に配合する方法がとられるようにな
つてきている。この種の合金粉は従来から粉砕法
やアトマイズ法によつて製造されているが、粉砕
法によつて製造された合金粉は溶製時に、急冷凝
固されていないので結晶粒度が大きく、特に高速
度工具鋼のような炭化物を組織中に含有する合金
にあつては炭化物が網目状に生成されて焼結体の
靭性を損なうという問題点がある。
またアトマイズ法によつて製造された合金粉は
急冷凝固しているので、粉砕法に於けるような問
題点は解決されるものの、粉末粒子の粒度分布が
広く、合金粉の粒子の大きさによつて凝固速度が
異なり、粒径の大きい粉末粒子は凝固速度が若干
遅くなるために前記粉砕法による合金粉の欠点を
有しており、また粉末の大きさのばらつきが大で
あり、したがつて充分な強靭性を有する焼結体を
得るためには微粉末を篩分けして使用しなければ
ならず、生産性が低い等の問題点がある。
急冷凝固しているので、粉砕法に於けるような問
題点は解決されるものの、粉末粒子の粒度分布が
広く、合金粉の粒子の大きさによつて凝固速度が
異なり、粒径の大きい粉末粒子は凝固速度が若干
遅くなるために前記粉砕法による合金粉の欠点を
有しており、また粉末の大きさのばらつきが大で
あり、したがつて充分な強靭性を有する焼結体を
得るためには微粉末を篩分けして使用しなければ
ならず、生産性が低い等の問題点がある。
本発明は上記のような問題点を解消し、粉末粒
子の大小にかかわらず微細かつ一様な金属組織を
有するプレアロイ合金粉の製造方法を提供するこ
とを目的とする。
子の大小にかかわらず微細かつ一様な金属組織を
有するプレアロイ合金粉の製造方法を提供するこ
とを目的とする。
（問題点を解決するための手段）
この発明は、炭化物や析出物が偏析し易い合金
の微細組織合金粉の製造方法において、 溶融合金に対して濡れ性の小さな表面層を有し
微小な間隙をもつて相対向するロール面が下方へ
向かつて２ｍ／秒以上の周速度で回転している双
ロールの間隙に、溶融合金をノズルを経由して落
下させて該溶融合金を微細な溶融合金滴に分断し
たのち高速で放出し、 引き続いて該溶融合金滴を10ｍ／秒以上の周速
度で回転する金属製の円筒状または円柱状回転体
の外周面に衝突飛散させて急冷凝固させることを
特徴とする微細金属組織を有するプレアロイ合金
粉の製造方法に係る。
の微細組織合金粉の製造方法において、 溶融合金に対して濡れ性の小さな表面層を有し
微小な間隙をもつて相対向するロール面が下方へ
向かつて２ｍ／秒以上の周速度で回転している双
ロールの間隙に、溶融合金をノズルを経由して落
下させて該溶融合金を微細な溶融合金滴に分断し
たのち高速で放出し、 引き続いて該溶融合金滴を10ｍ／秒以上の周速
度で回転する金属製の円筒状または円柱状回転体
の外周面に衝突飛散させて急冷凝固させることを
特徴とする微細金属組織を有するプレアロイ合金
粉の製造方法に係る。
（作用）
本発明は先に非晶質金属粉を製造する方法とし
て溶融金属に対して濡れ性の小さな表面層を有し
２ｍ／秒以上の周速度で回転している分断用双ロ
ールの間隙に、溶融金属をノズルを経由して落下
させ、該溶融金属を微細な溶融金属滴に分断する
と共に高速で放出し、引き続いて該溶融金属滴を
10ｍ／秒以上の周速度で回転する金属製回転体の
外周面に衝突させて急冷凝固させる非晶質金属粉
の製造方法を提案した（特願昭56−103369号、発
明の名称非晶質金属粉の製造方法、以下先願発明
という）。
て溶融金属に対して濡れ性の小さな表面層を有し
２ｍ／秒以上の周速度で回転している分断用双ロ
ールの間隙に、溶融金属をノズルを経由して落下
させ、該溶融金属を微細な溶融金属滴に分断する
と共に高速で放出し、引き続いて該溶融金属滴を
10ｍ／秒以上の周速度で回転する金属製回転体の
外周面に衝突させて急冷凝固させる非晶質金属粉
の製造方法を提案した（特願昭56−103369号、発
明の名称非晶質金属粉の製造方法、以下先願発明
という）。
先願発明は高速回転している溶融金属に対して
濡れ性の小さな双ロールの微小間隙に溶融金属を
落下させ、その落下速度より著しく早いロール周
速度によつて溶融金属を負圧にすることによりキ
ヤビテーシヨンを発生させ、溶融金属を粒度の均
一性が良好な溶融金属滴に分断し、引き続いてこ
れを高速回転している金属製ドラムの如き回転体
の外周面に衝突させて極めて早い速度で冷却させ
ることにより非晶質金属粉を得る方法であつて、
合金の化学組成としては、溶融金属に対して濡れ
性の大きい金属製ロールで急冷して薄いリボン状
の非晶質金属とする従来の方法によつて非晶質と
なるような化学組成の金属および合金（本明細書
では合金という）がその対象となるのであるが、
発明者は先願発明の完成当時に上記対象合金以外
の合金でも先願発明のようにして急速凝固させる
と、極めて微細な金属組織の合金粉が得られるこ
とを見出し、特に炭化物が網目状に析出する合金
或いは析出硬化合金の如きプレアロイ合金粉の製
造に応用すれば好適なことを知つた。
濡れ性の小さな双ロールの微小間隙に溶融金属を
落下させ、その落下速度より著しく早いロール周
速度によつて溶融金属を負圧にすることによりキ
ヤビテーシヨンを発生させ、溶融金属を粒度の均
一性が良好な溶融金属滴に分断し、引き続いてこ
れを高速回転している金属製ドラムの如き回転体
の外周面に衝突させて極めて早い速度で冷却させ
ることにより非晶質金属粉を得る方法であつて、
合金の化学組成としては、溶融金属に対して濡れ
性の大きい金属製ロールで急冷して薄いリボン状
の非晶質金属とする従来の方法によつて非晶質と
なるような化学組成の金属および合金（本明細書
では合金という）がその対象となるのであるが、
発明者は先願発明の完成当時に上記対象合金以外
の合金でも先願発明のようにして急速凝固させる
と、極めて微細な金属組織の合金粉が得られるこ
とを見出し、特に炭化物が網目状に析出する合金
或いは析出硬化合金の如きプレアロイ合金粉の製
造に応用すれば好適なことを知つた。
本発明は上記の知見に基づいてなされたもので
ある。
ある。
前記のように極めて早い速度で溶融状態から冷
却凝固し、飛散された合金粉は粉末粒子の大小に
関わらず数ミクロンまたはそれ以下の微細な結晶
粒からなる組織を有し、晶出相も極めて微細であ
るか、或いは従来法による場合に晶出する相が基
地中に過飽和に固溶して晶出せず、焼結時や熱処
理時に析出する析出相も極めて微細である。その
うえ本粉末を用いた圧粉体は焼結時における結晶
粒の成長が微細な晶出相や析出相によつて阻止さ
れて、結晶粒の粗大化が軽微であり、強靭な焼結
体を得ることができる。
却凝固し、飛散された合金粉は粉末粒子の大小に
関わらず数ミクロンまたはそれ以下の微細な結晶
粒からなる組織を有し、晶出相も極めて微細であ
るか、或いは従来法による場合に晶出する相が基
地中に過飽和に固溶して晶出せず、焼結時や熱処
理時に析出する析出相も極めて微細である。その
うえ本粉末を用いた圧粉体は焼結時における結晶
粒の成長が微細な晶出相や析出相によつて阻止さ
れて、結晶粒の粗大化が軽微であり、強靭な焼結
体を得ることができる。
前記の分断用双ロールは表面が溶湯即ち溶融合
金を付着し難く、かつ瞬間的に微粒子に分断して
高速で放出することが出来るためには溶湯に対し
て濡れ性が小さな材料からなるか、或いは少なく
とも表面層は濡れ性の小さな材料からなることが
必要であり、黒鉛もしくはTiN、Si3N4、SiC、
Al2O3等のセラミツクス製のもの、または表面に
これらの層を有するものが好適である。
金を付着し難く、かつ瞬間的に微粒子に分断して
高速で放出することが出来るためには溶湯に対し
て濡れ性が小さな材料からなるか、或いは少なく
とも表面層は濡れ性の小さな材料からなることが
必要であり、黒鉛もしくはTiN、Si3N4、SiC、
Al2O3等のセラミツクス製のもの、または表面に
これらの層を有するものが好適である。
２個のロールが狭い間隔で相対向して回転する
双ロールが溶融合金を効率良く一様なサイズの溶
融滴に分断すると共に高速で一様な方向へ放出で
きるので好適であり、ロール間隙にプレアロイ溶
湯を供給してやれば狭いロール間隙を通過する間
に相対向して高速回転しているロール間で容易に
負圧になつてキヤビテーシヨンを生ずると共に、
両ロールの遠心力によつて大きさの比較的揃つた
溶融滴に容易に分断され放出される。
双ロールが溶融合金を効率良く一様なサイズの溶
融滴に分断すると共に高速で一様な方向へ放出で
きるので好適であり、ロール間隙にプレアロイ溶
湯を供給してやれば狭いロール間隙を通過する間
に相対向して高速回転しているロール間で容易に
負圧になつてキヤビテーシヨンを生ずると共に、
両ロールの遠心力によつて大きさの比較的揃つた
溶融滴に容易に分断され放出される。
両ロール間隔は0.3mm以下とすればその効果は
大きい。二つのロールは同径かつ同一周速度であ
れば両ロール中心を結ぶ線に直角な方向へ放出さ
れるので次工程の回転体の外周面へ衝突させるの
に便である。
大きい。二つのロールは同径かつ同一周速度であ
れば両ロール中心を結ぶ線に直角な方向へ放出さ
れるので次工程の回転体の外周面へ衝突させるの
に便である。
ロールの周速度が２ｍ／秒以下ではロール間隙
でキヤビテーシヨンが生じ難いので、ロール周速
度は２ｍ／秒以上として溶融合金がロール間隙を
通過したのち細かに分断されるようにする。
でキヤビテーシヨンが生じ難いので、ロール周速
度は２ｍ／秒以上として溶融合金がロール間隙を
通過したのち細かに分断されるようにする。
上記の如くに回転双ロールによつて分断され一
様な方向へ高速で放出された細かな溶融合金滴は
次ぎにその下方にある回転体の外周面に衝突して
急速に凝固冷却し、粉末になつて速やかに飛散さ
れる。このとき前記のように微細金属組織とする
のに必要な冷却速度はおよそ106℃／秒のオーダ
ーであると考えられる。回転ドラムの如き回転体
を銅若しくは銅合金または鋼製とし、かつ充分な
熱容量を持たせておいて周速度を10ｍ／秒以上と
なるように回転させ、その外周面に溶融合金滴を
衝突させると微細金属組織を有する合金粉として
凝固させることができる。
様な方向へ高速で放出された細かな溶融合金滴は
次ぎにその下方にある回転体の外周面に衝突して
急速に凝固冷却し、粉末になつて速やかに飛散さ
れる。このとき前記のように微細金属組織とする
のに必要な冷却速度はおよそ106℃／秒のオーダ
ーであると考えられる。回転ドラムの如き回転体
を銅若しくは銅合金または鋼製とし、かつ充分な
熱容量を持たせておいて周速度を10ｍ／秒以上と
なるように回転させ、その外周面に溶融合金滴を
衝突させると微細金属組織を有する合金粉として
凝固させることができる。
この場合外周面を衝突面即ち冷却面としたので
冷却面の移動速度が大きく、かつ一様であるから
溶融合金滴は一様に冷却され均質な粉末が得ら
れ、また遠心力の作用により飛散するので冷却面
に付着し難く、従つて回転体の温度上昇も少な
い。なお回転体は中空円筒体でも円柱体でもよ
い。
冷却面の移動速度が大きく、かつ一様であるから
溶融合金滴は一様に冷却され均質な粉末が得ら
れ、また遠心力の作用により飛散するので冷却面
に付着し難く、従つて回転体の温度上昇も少な
い。なお回転体は中空円筒体でも円柱体でもよ
い。
次に添付図面を参照して本発明の実施態様を説
明する。
明する。
るつぼ１の中には溶湯が入つており、るつぼの
底の湯口からノズル３を通して、その下方に設け
られた二つのロール４ａ，４ｂよりなる双ロール
４の間隙に該溶湯２が供給される。ロール４は図
示しない駆動装置によつて高速回転されるように
なつており、ノズル３は水冷ジヤケツト５によつ
て水冷して溶損しないようにしておくとよい。
底の湯口からノズル３を通して、その下方に設け
られた二つのロール４ａ，４ｂよりなる双ロール
４の間隙に該溶湯２が供給される。ロール４は図
示しない駆動装置によつて高速回転されるように
なつており、ノズル３は水冷ジヤケツト５によつ
て水冷して溶損しないようにしておくとよい。
ロール４の下方に冷却用の回転体７が設けられ
ていて、ロール４で分断された融滴６が回転体７
の外周面に衝突して急速に凝固冷却し、飛散する
ようにしてある。回転体７は第１図に示すような
回転円柱体７ａ或いは第２図に示すような中央か
ら左右対称に載頭円錐面を有する形状の回転体７
ｂでもよく、このようにすると回転体７ｂの衝突
面を双ロールの出口に近づけることができて好都
合である。
ていて、ロール４で分断された融滴６が回転体７
の外周面に衝突して急速に凝固冷却し、飛散する
ようにしてある。回転体７は第１図に示すような
回転円柱体７ａ或いは第２図に示すような中央か
ら左右対称に載頭円錐面を有する形状の回転体７
ｂでもよく、このようにすると回転体７ｂの衝突
面を双ロールの出口に近づけることができて好都
合である。
回転体７の下方には合金粉８を収容する容器９
を備えておく。
を備えておく。
なお本発明では融滴は冷却凝固したのち速やか
に飛散放出されるので回転体の加熱が少ないが、
連続的に製造する場合には回転体７を強制冷却し
ながら操業してもよい。
に飛散放出されるので回転体の加熱が少ないが、
連続的に製造する場合には回転体７を強制冷却し
ながら操業してもよい。
（実施例）
次に第２図に示す装置を使用して本発明の方法
を実施した例について説明する。
を実施した例について説明する。
プレアロイ合金粉として用いられる高速度工具
鋼SKH9、合金工具鋼SKD61、ステンレス鋼
SUS304、鉄基超耐熱合金Ａ・286またはニツケル
基超耐熱合金インコネル600の溶湯を石英管製の
ノズル３を経由して黒鉛製双ロール４ａ，４ｂの
間隙に向けて供給した。
鋼SKH9、合金工具鋼SKD61、ステンレス鋼
SUS304、鉄基超耐熱合金Ａ・286またはニツケル
基超耐熱合金インコネル600の溶湯を石英管製の
ノズル３を経由して黒鉛製双ロール４ａ，４ｂの
間隙に向けて供給した。
ロール４ａ，４ｂは径80mmで0.1mmの間隙をお
いて相対向し、それぞれ6000r.p.m.（周速度25.1
ｍ／秒）で回転させておいた。双ロールの間隙を
通過した溶融合金滴を高速で下向きに放出し、
2500r.p.m.で回転する最大径200mm、両端面径180
mm、厚さ20mmの銅製回転体７ｂの外周面に衝突さ
せて急冷飛散させ合金粉８とした。
いて相対向し、それぞれ6000r.p.m.（周速度25.1
ｍ／秒）で回転させておいた。双ロールの間隙を
通過した溶融合金滴を高速で下向きに放出し、
2500r.p.m.で回転する最大径200mm、両端面径180
mm、厚さ20mmの銅製回転体７ｂの外周面に衝突さ
せて急冷飛散させ合金粉８とした。
得られた合金粉は20〜500ミクロンの大きさで
あり、顕微鏡検査の結果結晶粒の粒径は粉末粒子
の大きさに関係なくいずれの合金の場合にも約５
ミクロンであつて、従来法によつて製造された同
一化学組成の合金粉に比べて結晶粒が著しく細か
で、かつ析出相或いは晶出相は極めて微細で一様
な金属組織を有していた。
あり、顕微鏡検査の結果結晶粒の粒径は粉末粒子
の大きさに関係なくいずれの合金の場合にも約５
ミクロンであつて、従来法によつて製造された同
一化学組成の合金粉に比べて結晶粒が著しく細か
で、かつ析出相或いは晶出相は極めて微細で一様
な金属組織を有していた。
（効果）
以上説明したように本発明の方法によれば溶融
合金に濡れ難い材料で作つた双ロールを高速回転
させておいて、双ロール間隙に溶湯を落下供給し
て溶湯内に生ずる負圧によるキヤビテーシヨンを
起こさせ、これによつて比較的大きさの揃つた融
滴に分断して高速で一様方向へ放出し、引き続い
て熱伝導性のよい金属製回転体の外周面に衝突さ
せ、急速に凝固冷却させて飛散させるので、微細
でばらつきの小さな金属組織を有する合金粉を容
易に得ることができる。
合金に濡れ難い材料で作つた双ロールを高速回転
させておいて、双ロール間隙に溶湯を落下供給し
て溶湯内に生ずる負圧によるキヤビテーシヨンを
起こさせ、これによつて比較的大きさの揃つた融
滴に分断して高速で一様方向へ放出し、引き続い
て熱伝導性のよい金属製回転体の外周面に衝突さ
せ、急速に凝固冷却させて飛散させるので、微細
でばらつきの小さな金属組織を有する合金粉を容
易に得ることができる。
また熱伝導性の良い金属製回転体の外周面に衝
突させて急冷凝固させるので冷却用に液体を使用
して急冷する従来法では蒸気の被膜で被われて冷
却が阻害されるのに比較すると著しく速い冷却速
度が得られるので、結晶粒度が細かく、炭化物等
も微細に分散して析出され、或いは過飽和に固溶
された析出相も熱処理によつて微細に析出するよ
うになるので、この粉末をプレアロイ合金粉とし
て使用して靭性等機械的性質の優れた焼結品を得
ることができるほか、冷却に回転体の外周面を使
用するので一様な冷却速度が得られ製品が均質で
あると共に、遠心力の作用により飛散し易く、付
着が防止されるので回転体の温度上昇が抑制され
る等の工業上の効果が極めて大きい。
突させて急冷凝固させるので冷却用に液体を使用
して急冷する従来法では蒸気の被膜で被われて冷
却が阻害されるのに比較すると著しく速い冷却速
度が得られるので、結晶粒度が細かく、炭化物等
も微細に分散して析出され、或いは過飽和に固溶
された析出相も熱処理によつて微細に析出するよ
うになるので、この粉末をプレアロイ合金粉とし
て使用して靭性等機械的性質の優れた焼結品を得
ることができるほか、冷却に回転体の外周面を使
用するので一様な冷却速度が得られ製品が均質で
あると共に、遠心力の作用により飛散し易く、付
着が防止されるので回転体の温度上昇が抑制され
る等の工業上の効果が極めて大きい。
第１図は本発明の方法の実施態様の要部を図解
的に示す一部破砕立面図、第２図は同じく回転体
の異なる他の実施態様を示す同様な立面図であ
る。 １……るつぼ、２……溶融合金、３……ノズ
ル、４……双ロール、５……冷却用ジヤケツト、
６……溶融合金滴、７……回転体、８……合金
粉。
的に示す一部破砕立面図、第２図は同じく回転体
の異なる他の実施態様を示す同様な立面図であ
る。 １……るつぼ、２……溶融合金、３……ノズ
ル、４……双ロール、５……冷却用ジヤケツト、
６……溶融合金滴、７……回転体、８……合金
粉。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 炭化物や析出物が偏析し易い合金の微細金属
組織合金粉の製造方法において、 溶融合金に対して濡れ性の小さな表面層を有し微
小な間隙をもつて相対向するロール面が下方へ向
かつて２ｍ／秒以上の周速度で回転している双ロ
ールの間隙に、溶融合金をノズルを経由して落下
させて該溶融合金を微細な溶融合金滴に分断した
のち高速で放出し、 引き続いて該溶融合金滴を10ｍ／秒以上の周速
度で回転する金属製の円筒状または円柱状回転体
の外周面に衝突飛散させて急冷凝固させることを
特徴とする微細金属組織を有するプレアロイ合金
粉の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3542882A JPS58153708A (ja) | 1982-03-06 | 1982-03-06 | 微細組織合金粉の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3542882A JPS58153708A (ja) | 1982-03-06 | 1982-03-06 | 微細組織合金粉の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58153708A JPS58153708A (ja) | 1983-09-12 |
| JPS6225723B2 true JPS6225723B2 (ja) | 1987-06-04 |
Family
ID=12441588
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3542882A Granted JPS58153708A (ja) | 1982-03-06 | 1982-03-06 | 微細組織合金粉の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58153708A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55128507A (en) * | 1979-03-23 | 1980-10-04 | Allied Chem | Manufacture of glassy metal powder and its apparatus |
-
1982
- 1982-03-06 JP JP3542882A patent/JPS58153708A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55128507A (en) * | 1979-03-23 | 1980-10-04 | Allied Chem | Manufacture of glassy metal powder and its apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58153708A (ja) | 1983-09-12 |
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