JPS63248459A - 微粉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、金属（単体金属φ複合合金）やセラミックス
の圧縮成形・焼結成形用の微粉を製造する方法およびそ
の装置に関する。

〔従来の技術〕

単体金属、複合合金、セラミックス等の溶融した原料を
ノズルから円柱状に流出落下させ、この落下流に高圧水
を噴射して溶融原料を粉化する高圧水アトマイズ技術は
知られている。

第２図はこのような技術を模式的に示したものである。

溶解るつぼ１から注湯ノズル２を経て流下した溶融原料
３は、高圧水噴射ノズル４から噴射された倒立円錐膜状
の高圧水の焦点（倒立円錐の頂点）において第３図に示
すような球状体３ｂとなり、次いで第４図に示すように
、その周辺より高圧水に削られながら粉末６となって飛
散する。

このようにして製造された微粉末は第５図に示すような
平均粒径ｄｍと粒度幅Ｗをもつ粒径分布を示す、この平
均粒径ｄｍは第６図の曲線■に示すように噴射水の水圧
Ｐが大になると小さくなるが、限度があった。

また高圧噴射水が形成する倒立円錐の頂角、すなわち第
３図に示す角θが大きいと、溶融原料を粉砕する効果は
大きいが、生成する粒子の大きさは粗くなる。また角θ
が大になると、円錐の頂点で水と溶融金属とが上方に吹
き上げられ、粉砕が不安定となる問題があったが、特公
昭４９−２６７６ではこれを抑止するために頂角の小さ
い別の水流を併用するようにしている。

また、特開昭６１−９１３０３では、水平に一円周上に
配置された複数の液体ジェットを、直径方向において対
向するものを一対として数対のノズルの組に分割し、６
対の液体ジェットが溶融金属にその流下方向下方におい
である角度で交差するようにし、しかも６対の液体ジェ
ットが、流下する溶融金属に、その流下方向下方におい
て異なった角度において交差するようにしている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

これらの従来技術は、落下する溶融原料のはね上りを少
なくする効果はあるが、微細でかつ粒度分布の幅の狭い
微粉を得るには不十分であった。

すなわち、溶融原料の塊を高圧噴射水が直撃すると、塊
は大きな単位の塊で分裂する。

本発明はこのような従来の高圧噴射水を用いる微粉製造
技術に改善を加え、高圧噴射水が溶融原料落下流の外周
を少しずつ削るように作用させると、細かい粉を得るこ
とができることに着目して完成されたものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、周囲から鉛直中心軸上に頂点が集中する倒立
円錐膜状の複数の高圧流体流を形成し、この中心軸に沿
って溶融原料を円柱状に流下供給し、前記複数の高圧流
体流によりこの溶融原料の流下流をその外周から順次削
りとりながら微粉化することを特徴とする微粉の製造方
法である。

本発明の高圧流体流を形成する流体としては水、油、有
機・無機液体、金属液体または気体、特に不活性気体を
用いることができる。

また本発明方法を好適に実施することのできる本発明の
装置は、倒立円錐膜状に高圧流体を噴出する複数の円環
ノズルをその中心軸を一致させて上下に連設し、これら
の各高圧流体の倒立円錐膜の頂角を上方から下方に昇順
に大きくなるように配列すると共に、各円環ノズルに供
給する高圧流体の圧力を調節する調節装置を備えたこと
を特徴とする。

〔作用〕

以下流体として水を用いた高圧噴射水アトマイズを例に
挙げて本発明の詳細な説明する。

本発明のねらいは少量の溶融原料流に多量の水を作用さ
せることであるが、これでは処理量が小さくなる。従っ
て溶融原料と高圧噴射水との作用回数を増やすのが本発
明による解決手段となる。

またこうすれば高圧噴射水と溶融原料との衝撃および溶
融原料の凝固作用は穏やかになるので溶融原料や噴射水
が上方に吹き上げられることなく安定した粉化作用が行
われる。

また、上段の噴射水によって粉化され一部未凝固な粒は
次の噴射水により再度粉砕を受けるので、ざらに細粒化
する。このように、高圧噴射水を多段に作用させること
によって、その機械的衝撃粉砕作用と共に急冷凝固作用
も有利に働き、第６図の曲線■で示すように高圧噴射水
の圧力が低い領域で効率的な粉化作用をさせることがで
きる。

第７図は高圧噴射水５ａ、５ｂ、５ｃが順次溶融原料落
下流３を削る様子を示す状態図である。

第７図に示すように高圧噴射水５ａは溶融原料落下流の
外層部に衝撃と冷却を与えるがそれが内層にまで及ばな
い程度の角度θ１と圧力Ｐ１にする。同様に高圧噴射水
５ｂについても考え、最終段高圧噴射水５Ｃでは最大の
角度θ３と圧力Ｐ３とする。これら全体の作用圧ｇＩｈ
は比較的小さな値をとる。

高圧噴射水が溶融原料落下流の半径方向に与える圧力Ｐ
１．ＰＩ、Ｐ■、・・・・・・はそれぞれで、次のよう
な関係をとるようにすればよい。

高圧噴射水が溶融原料落下流に作用する圧力ＰＩ、Ｐｎ
、ＰＩＩＩと生成する微粉の平均粒径との関係は第８図
のような関係があり、またその粒度分布は第９図のよう
である。

なお本発明において上記θ１　、θ２．θ３の値は、生
成微粉の粒度、形状を支配するほか、高圧噴射水が溶融
金属落下流を吹上げる作用に対して重要な意義がある。

高圧噴射水が溶融金属落下流と衝突するときは一種の水
蒸気爆発の様相を呈しており、溶融金属の吹上げの起こ
る確率は第１０図に示すようにθの増大に伴って激増す
る０本発明では例えばθ１＝１５度、θ２＝６０度。

θ３＝９０度のように配列することによって、例えばθ
２、θ３単独では吹上げが起きても、その上方に０１、
θ２の高圧噴射水があるので、吹上げが防止され、この
ことが本装置に顕著な作用である。

〔実施例〕

本発明装置の実施例を第１図に示す、第１図は円環ノズ
ルを４層設けた例である。溶湯ノズル２から溶融原料３
が供給される。このノズル２から流出した溶融原料の周
囲に多段の高圧噴射水ノズル１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、
１２ｄが配設される。この高圧噴射水ノズル１２ａ、１
２ｂ、１２ｃ、１２ｄはノズル本体上部ブロックｌｌａ
にブロックｌｌｂ、ｌｌｃ、ｌｉｄ、ｌｌｅが順次ねじ
２２でねじ込まれて組立てられて形成されている。これ
らの高圧噴射水ノズル１２ａ、１２ｂ。

１２ｃ、１２ｄは、それぞれ放射状に配設された高圧水
供給口１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄを備え、これら
の各高圧水供給口は、それぞれ独立に圧力を調節できる
調節装置に結合されている。

各ノズルに与えるべき圧力はこの圧力調節装置によって
任意に選ぶことができ、例えば高圧噴射水ノズル１２ａ
、１２ｂ　、１２ｃ　、１２ｄに供給される圧力水の圧
力Ｐ　１　　＋　Ｐ　２　＊　Ｐ　３　・Ｐ４をｐｌ　
＞Ｐ２　＞Ｐ３　＞Ｐ４とすれば溶融原料落下流の直径
の太い所に強く、それから下方に行くに従って次第に衝
撃削りとり力を弱めて溶融原料の粉化状態を適切に変え
ることができる。

なお、噴射角を加味した実効圧力は、 とする。

各高圧噴射水ノズル１２ａ、１２ｂ、１２ｃ。

１２ｄに連通する各水流路１４ａ、１４ｂ、１４Ｃ，１
４ｄの圧力変動を防止し、圧力変化を吸収するためにそ
の途中にそれぞれリザーバを備えることが好ましい。

なお、高圧噴射水ノズル１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２
ｄは円錐台形の円環スリットで形成され、このスリット
の隙間は各ブロック１１ａ。

１１ｂ、ｌｌｃ、ｌｉｄ、ｆｌｅの弾性変形により、高
圧噴射水の圧力に応じて、自動的に適正に形成されるよ
うに各ブロックｌｌａ、ｌｌｂ。

１１ｃ、ｌｉｄ、ｌｌｅが設計される。

高圧噴射水ノズルが形成する各水膜５，５の間の空間の
圧力は高圧噴射水のエジェクター効果で負圧となるが、
この圧力とその次の下の空間の圧力バランスがとれない
と高圧噴射水の形が変動して溶融原料の粉化が安定しな
い。

従って各ブロックｌｌａ、ｌｌｂ、ｌｌｃ。

１１ｄ、ｌｌｅの内壁面にぞれぞれ穴１９と拡大口１８
を設けて外部と連通し、この連通孔の入口２０ａ、２０
ｂ、２０ｃ、２０ｄをそれぞれ図示しない制御圧力室に
つなぐことによって、倒立円錐形水膜の形状、すなわち
溶融原料落下流との作用位置や作用力を変えることがで
きる。最も簡単な例としてはこれらの入口２０ａ、２０
ｂ。

２０ｃ　、２０ｄを全て大気につないでおけば、外気の
吸込が自由となり、１つの安定状態が得られる。

また８人１］２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄに与える
圧力を正圧にしておけばノズル内壁への生成微粉の付着
をさけることもできる。

〔発明の効果〕

従来、高圧水アトマイズは１つの定まったノズルでのみ
行っていたので、生成微粉の粒度、分布、生産量の調整
はその圧力と水量を変えることのみで行ったが、これで
は自由度が少なく、自由なコントロールができず、結局
得られた微粉の粒径と分布は自由に調整できなかった。

本発明では、圧力調節可能な複数の流体流によって溶融
原料の周囲を順次剤るように粉砕を行うので、粉化作用
が従来のものに比べて均一的で安定するので、これから
得られる微粉は粒径が微細で粒度範囲が狭く、また平均
粒径の選定の自由度が大きく、特に従来この方法（水圧
法）では難しかった小粒径（１０ルｍ以下）の微粉を製
造することができる。

しかも生産性は大きく、安定的に生産することが可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の装置の要部縦断面図、第２図
は従来のノズルの縦断面図、第３図、第４図は水アトマ
イズ法の作用を示す説明図、第５図は粒径分布のグラフ
、第６図は平均粒径と水圧との関係を示すグラフ、第７
図は多段水ジェツトによる溶融原料の直径の変化を示す
説明図、第８図は高圧噴射水の実効圧力と生成粉体の平
均粒径との関係を示すグラフ、第９図は高圧噴射水の実
効圧力と粒度分布の関係を示すグラフ、第１０図は高圧
噴射水の頂角の変化による溶融原料落下流の吹上げの起
こる確率のグラフである。 １・・・溶融るつぼ ２・・・注湯ノズル ３・・・溶融原料 ４・・・高圧噴射水ノズル ５・・・水膜 ６・・・粉末 ｌｒａ、ｌｌｂ、ＩＬｃ、ｌｌｄ、ｌｌｅ・−ノズルブ
ロック

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　周囲から鉛直中心軸上に頂点が集中する倒立円錐膜
   状の複数の高圧流体流を形成し、該中心軸に沿って溶融
   原料を円柱状に流下供給し、前記高圧流体流により該溶
   融原料をその外周から順次削りとりながら微粉化するこ
   とを特徴とする微粉の製造方法。 ２　倒立円錐膜状に高圧流体を噴出する複数の円環ノズ
   ルをその中心軸を一致させて上下に連設し、前記各高圧
   流体の倒立円錐膜の頂角を上方から下方に昇順に配列す
   ると共に、各円環ノズルに供給する高圧流体の圧力を調
   節する調節装置を備えたことを特徴とする微粉の製造装
   置。