JPS63190107A - 合金の粉末製造装置 - 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〕 この発明は粉末冶金等に使用する金属粉末を製造する合
金の粉末製造装置に関する。

〔従来の技術〕

粉末冶金は、金属又は合金の粉末を型に装入して加圧成
形し、次いでこの成形体を焼結させることにより金属製
品又は金属塊を製造する技術である。粉末冶金において
は、成分元素の偏析が起らないこと、難加工材料の製品
化が可能なこと、極めて微細な結晶組織を有する部材が
得られること、非平衡相を現出させることが可能なこと
等、溶製材では得ることができない種々の利点があり、
また、二次的な切削加工を省略できるという利点がある
。このため、粉末冶金に適用される種々の粉末製造技術
が開発されている。

これまでに開発されている合金の粉末製造技術を大別す
ると目的合金の組成である複数の金属粉末を別々に製造
し、これを混合して均一な合金粉末を得る機械的合金化
法、溶解、精錬により目的合金の溶湯を製造しこれより
直接合金粉末を得る溶湯粉末法、目的合金の固体を製造
し、これを部分的に溶融、滴下して合金粉末を得る溶融
滴下法がある。

機械的合金化法は第５図に示すように目的合金の組成と
なる各金属粉末を一緒にして例えば鋼球とともに水冷タ
ンク１に装入し攪拌羽根２を回転させて各金属粉末３に
圧着、粉砕を繰返して均一に分散した合金粉末を得るも
のである。

溶湯粉末法は代表的なものとしてガス噴霧法とディスク
飛散法がある。第６図にガス噴霧法、第７図にディスク
飛散法を示すが、いずれもるつぼ４に入れた目的合金の
組成をもつ溶湯５をるつぼ４の下部に設けたノズル６か
ら落下させる。次いでガス噴霧法では溶湯５の落下流７
に例えばアルゴンまたはヘリウムなどの不活性ガス８を
吹付けて溶湯を霧化する。一方、ディスク飛散法では落
下流７を高速で回転するディスク９上に落下させディス
クの回転の遠心力により溶湯を飛散させて合金粉末１０
を製造している。溶湯滴下法としては第８図に示す如き
回転電極法と、第９図に示す如き遠心造粒法がある。回
転電極法は目的合金の組成をもつ消耗電極１１と非消耗
電極１２の間にアーク１３を形成し、この際に消耗電極
１１をモータ等の回転手段（図示せず）で高速に回転さ
せて消耗電極が溶融して生成する液滴１４を飛散させて
合金粉末をつくるものである。遠心造粒法は非消耗電極
の機能をもつ高速回転可能なディスク１５に消耗電極１
１が溶融して形成されだ液滴１４を滴下、飛散させて合
金粉末を得る方法で前記ディスク１５は通常その上面は
銅製で水冷されたものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら機械的合金化法では目的の合金粉末の成分
に応じ２種以上の金属粉末を予め準備する必要があり、
溶融滴下法（第８図、第９図）では消耗電極は目的の合
金粉末と同じ成分のものを必要とし、これを予め溶解、
精錬を経て電極に加工する工程が不可欠であるので、製
造工程が複雑になり製造コストが高くなる。

溶湯粉末法（第６図、第７図）ではるつぼ４、ノズル６
から、さらにガス噴霧法ではガスから不純物が混入する
ので高合金または超合金用粉末などの高純度の粉末を製
造することが困難である。なお、機械的合金化法も金属
粉末を混合するための水冷タンク１、−攪拌羽根２など
から不純物の混入があって溶湯粉末法と同様の問題点を
抱えている。

また、溶融滴下法（第８図、第９図）では上記のような
問題は比較的少ないが粒径の小さい粉末を得るために高
速回転させる必要のある消耗電極１１（第８図）および
銅製ディスク１５（第９図）は電極としても使用される
ため加工精度上および回転機構上さらに電力の供給の点
で技術的な困難を伴う。

この発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、予め目
的の合金粉末と同じ組成の消耗電極を製造する必要がな
く、また、るつぼ、その他から不純物の混入の虞がなく
、さらに粉末製造装置に機械的、電気的な問題点のない
合金の粉末製造装置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〕

本発明に係る合金の粉末製造装置は合金の液滴を生成し
て落下させる液滴生成手段と、この液滴生成手段からの
液滴が当たる位置に配置されたディスクと、ディスクを
回転させる回転手段とを存し、ディスク上に落下させた
液滴をディスクの回転により飛散させて合金粉末を製造
する粉末の製造装置において、上記液滴生成手段は電極
対の電極間にアークを形成し、電極を溶融して液滴を落
下させるアーク形成手段を有し、前記電極対のうち少く
とも一方の電極は製造する合金粉末の成分のうちそれぞ
れ異なった成分を含む複数の素材を組合せて形成されて
いることを特徴とする特〔作　用〕 この発明においては、上記のように電極は製造する合金
粉末の成分を含む複数素材によって形成されているから
アークにより電極が溶融して生成した液滴は素材成分を
含んだものとなりその混合成分の液滴が回転しているデ
ィスク上に落下し、ディスクの回転による遠心力によっ
て周囲に飛散して所望の合金粉末が生成される。

〔実施例〕

以下、添付図面を参照して、この発明について具体的に
説明する。第１図は、この発明の実施例に係る粉末製造
装置である。チャンバ５０は真空ポンプ等の排気手段（
図示せず）に接続されており、また、ガス導入孔５２が
設けられていて、その内部は減圧下に、又は、ガス雰囲
気下例えばアルゴンガス若しくはヘリウムガス雰囲気下
に保持されるようになっている。チャンバー５０内には
１対の電極３１が長手方向の軸を共通にして水平に、か
つその対向端部が適長間隔をおいて設置されており、直
流電源５１によって電圧が印加されると、電極３１の対
向端部の間にアーク３２が形成される。

アーク３２によって電極３１の対向端部が溶融し、液滴
３３となって落下する。なお電極３１には第１図に示す
ように通電してアークが形成されている間、電極の長手
軸を中心として回転させる回転装置（図示せず）が設け
られている。また、電極３１は対向端部が溶融し、消耗
されるので、電極３１の水平方向の位置および間隔を制
御するように電極３１を水平方向に移動する適宜の駆動
手段を備えているが、簡明にするために図示されていな
い。

電極３１は第２図中にその断面を示すように丸棒状の２
種の素材４１．４２を束ねて構成されている。素材４１
および４２は異なる組成を有する金属で、所望の合金粉
末の組成に応じて一定数配合されている。第２図の図示
例では素材４１．４２は周囲に３本ずつ交互に配置され
、中心の１本が半割の０．５本ずつとなっている。例え
ば目的の合金粉末として粉末冶金で製造される航空機部
材の原料として注目されているＴｉ−Ａ　１合金（Ｔｉ
　；　６４ｉｖｔ％、Ａｊ２：３６ｗｔ％）の粉末を製
造する場合には前記２種の素材４１．４２の材料として
それぞれ純Ｔｉ、純Ａ１を使用する。

電極３１の下方にはディスク３４がその面を上方に向け
て回転可能に設置されおり、回転装置３５により垂直軸
３６を中心として例えば５，０００〜５０．００Ｏｒｐ
ｍの回転数で高速回転されるようになっている。このデ
ィスク３４上面は中心がくぼんだ凹面状をなした銅製で
、内側から水冷されている。

このように構成される合金の粉末製造装置においてその
作用について説明する。

前述のように構成された所定の電極３１をチャンバー５
０内の所定の位置にセットされた後、チャンバー５０内
は排気孔から排気手段（図示せず）で一旦真空（例えば
ｌ　Ｏ−’Ｔｏｒｒ）にした後ガス導入孔からヘリウム
またはアルゴンなどの不活性ガスを導入して例えば１Ｏ
Ｔｏｒｒ以下の減圧下に保持する。こうして、電源５１
により直流電圧を印加して、一対の電極３１の対向端部
にアークを形成させると電極の素材４１．４２はアーク
熱により溶融し、電極３１の長手軸を中心とする回転に
より素材　４１．４２が均一に混合した液滴３３となっ
てディスク３４の上に落下する。

ディスク上に落下した液滴はディスクの高速回転にとも
なう遠心力によって飛散し素材４１．４２を成分とする
合金粉末３７が得られる。

この場合、前記ディスク上面は前述の通り凹面状をなし
た銅製のもので内部から水冷されているので、前記液滴
の一部は急冷さ・れてディスク上面に凝固シェルを形成
し、セルフコーティングとなってディスクからの不純物
の混入を防いでいる。

次にこの実施例により実際に粉末を製造した具体例につ
いて説明する。

素材４１．４２はそれぞれ＾ｌ、Ｔｋの丸棒でその直径
はいずれも４０１ｍである。この素材で構成された電極
の断面は第２図に示す通りのもので周囲にＡｊ！、Ｔｉ
の丸棒を３本づつ交互に配置し、中心の１本は断面が半
円状のＡ１．Ｔｉの棒を合せて直径４０ｍの丸棒とした
ものである。

電極に通ずる電流は４０００　Ａとして電極３１の対向
端部にアークを形成し、ここで溶融した液滴を１５、Ｏ
ＯＯｒｐｇ＊で回転させたディスク上に落下させたとこ
ろ、液滴が周囲に飛散し、平均粒径２００μ謡の合金粉
末を得ることができた。

この合金粉末の組成はＴｉが６４＠ｔ％、Ａｆｆｉが３
６ｗｔ％で均一に合金化され偏析は認められなかった。

上記実施例においては、第２図に示す通り素材４１．４
２は丸棒であるが、第３図に示すように角棒状の素材４
１．４２を組合せて１本の角棒状の電極として構成して
もよく、また第４図に示すように素材４１は中空円筒状
のものを使用し、この素材４１の中の粉状または塊状の
素材４２を充填してもよい、また目的合金の成分または
素材の入手、製造などの都合により１本の電極の中で３
種類以上の素材を使用できることは云うまでもない。

〔発明の効果〕

この発明によれば２種以上の素材から構成されている消
耗電極を使用するので目的の合金粉末と同じ組成の消耗
電極または混合用粉末を製造する必要がなく、またるつ
ぼ等を使用せず電極間に発生するアーク熱により直接溶
融して液滴を作るので不純物混入の虞がなく、更に、回
転ディスクに電極としての機能をもたせないので機械的
、電気的に問題のない合金の粉末製造装置を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る合金の粉末製造装置を示
す図、第２図乃至第４図は前記粉末製造装置に使用され
る電極の断面を示す模式図、第５図乃至第９図はそれぞ
れ異なる従来の各種粉末製造装置を示す図である。 ３１・・・電極、３２・・・アーク、３３・・・液滴、
３４・・・ディスク、３５・・・回転装置、３６・・・
垂直軸、３７・・・合金粉末、４１．４２・・・電極を
構成する素材、５０・・・チャンバー、５１・・・電源
、５２・・・ガス導入孔。 第　１　図 第２図　　第３図　　第４図 第５図 ぺ 第６図 第７図 第８図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）合金の液滴を生成して落下させる液滴生成手段と
   、この液滴生成手段からの液滴が当たる位置に配置され
   たディスクと、ディスクを回転させる回転手段とを有し
   、ディスク上に落下させた液滴をディスクの回転により
   飛散させて合金粉末を製造する粉末の製造装置において
   、上記液滴生成手段は電極対の電極間にアークを形成し
   、電極を溶融して液滴を落下させるアーク形成手段を有
   し、前記電極対のうち少くとも一方の電極は製造する合
   金粉末の成分のうちそれぞれ異なった成分を含む複数の
   素材を組合せて形成されていることを特徴とする合金の
   粉末製造装置。
2. （２）前記各素材は棒状に成形され、これらを束ねて前
   記電極を構成していることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載の合金の粉末製造装置。
3. （３）前記複数の素材のうち一部は中空円筒状に成形さ
   れ、この中にその他の素材を充填して前記電極を構成し
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   合金粉末製造装置。
4. （４）電極をその長手軸を中心として回転させる回転装
   置を装備していることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項乃至第３項のいづれか１に記載の合金の粉末製造装置
   。