JPS63293105A - 金属粉末の製造方法 - 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〕 本発明は、溶融金属に噴霧媒を衝突させて金属粉末を得
る金属粉末の製造方法、　４Ｓに高純度で表面酸化の少
ない異形金属粉末を低コストで製造する方法に関する。

〔従来技術〕

金属粉末の製造方法としては、鉱石、酸化物またはミル
スケールを還元し、それを機械的に粉末化する還元法と
、金属溶湯流に高速の流体を吹さつけることによって金
属−粉末を得る溶湯噴霧法が主として採用されている。

′ａ元法は原料を圧延の副産物であるミルスケールに求
めているため不純物が多く、成分調整も困難で、得られ
た金属粉末の成分範囲が制限されてしまう、これに対し
、溶湯噴霧法は溶湯段階で成分調整が可能なので、得ら
れる金属粉末の成分範囲が制限されず、大量生産が可能
であり、エネルギー的にも有利である。

このため、後者の方法が最近の設備投資の主流となって
いる。

溶湯噴霧法では一般に水又は不活性ガスが噴霧媒として
用いられている。水を噴霧媒とする場合は、噴霧された
金属の冷却速度が１０３〜１０５ｃ／ｓと極めて速いの
で、不規則形状の異形粉が得られる。

この異形粉は、プレス成形する場合に粉末の機械的から
み合いが良く、成形性が良好である。この場合は噴霧媒
が水であるため、工業的には安価な方法であるが、噴霧
時に金属粉末の酸化が避けられない６例えば鉄粉を製造
する場合は０．３〜１．０駕程度の酸素を含有すること
になりこれを粉末冶金用鉄粉として用いる場合には、酸
化物の還元工程が必要となる。この還元工程にはＵ２．
ＣＯ等の還元性ガスが必要で、又、高温で還元すること
が必要である。従って溶湯噴霧法では還元工程が設備費
、運転費の面から金属粉末の製造コストを上昇させ、こ
の金属粉末を原料とする製品価格を高くする主原因の一
つとなっている。また、Ｃｒ、　Ｍｎなどを含む低合金
鉄鋼粉を水を噴霧媒とする溶湯噴霧法で製造した場合、
Ｃｒ、　Ｍｕが優先的に酸化されてしまい、これを原料
とした焼結成品は合金成分の酸化のために焼結性が低下
して高密度化が困難で、強度、延性、耐食性が向上せず
、また焼き入れ性も劣化するなどの問題がある。前記低
合金粉中のＣ「。

Ｍａｌの酸化物は還元が困難で、あえて高温還元を試み
ると粉末が焼結してしまい、解粒が困難である。

金属粉末の酸化を防止、または極力抑制しようとする溶
湯噴霧法として溶湯流を不活性ガス、燃焼ガス等の雰囲
気ガスで大気から遮断してこの溶湯流を不活性ガスを用
いて噴霧・微粒化する方法がある。この方法では噴霧媒
に不活性ガスを用いているので粉末冷却速度が１００−
１０２℃／Ｓと木の場合に比べて遅く、このため得られ
る粉末形状は表面張力の作用で球形あるいは球形に近い
形状となる。この球形粉は、ＨＩ　Ｐ（Ｈｏｔ　ｌ５ｏ
ｓｔａｔｉｃ　Ｐｒｅ−３！ｌｎｇｏ熱間等静圧圧縮成
形）用の金属カプセル等に充填使用する場合には好都合
であるが、一般的な冷間プレス成形には粉末のからみ合
いが不十分なため、使用に適さない、また、製造コスト
の面からは、不活性ガスを高純度に維持するためにコス
トがかかる。このため、Ｎｉベース超合金、高速度工具
鋼などの少量、特殊用途向けの高価な高合金粉でしか実
用化されていないのが現状である。

このような現状に対して、冷却速度、粉末形状の面およ
び酸化防止の両面を同時に満足する溶湯噴霧法として噴
１ｇ４媒に灯油、ベンゼン等の非極性溶媒、鉱物油、動
物油等を用いる方法（特開昭５５−８２７０１）が提案
されている。しかしながら噴霧媒としてこのような流体
を用いると金属粉末の酸化が抑制されるものの、溶湯の
熱によって噴霧媒が熱分解して粉末に浸炭が生じる。更
には噴霧媒の分離時や粉末の冷開成形性改善の為の熱処
理時にも浸炭、酸化を生じる危険性を伴うので、大がか
りな設備を要するとともに、複雑な熱処理工程を必要と
している１例えば脱油、洗浄、脱炭、脱酸、焼鈍の工程
を必要としており、噴霧時に酸化を抑制しても脱油〜脱
炭工程の間に酸化を生じる為に脱酸工程を経て金属粉末
を得ている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

溶湯噴霧法による金属粉末に要求される性質は、前述の
通り、冷間プレス成形法のため粉末形状は球形でなく異
形粉末であること、溶融金属の組成を維持するため酸化
および浸炭が極力少ないことなどである。また、製造コ
ストがガスを噴霧媒とする溶湯噴霧法に比較して同等ま
たはそれ以下であることが望ましい０個別にこれらの要
求を満足することは容易であるが、簡単な工程で前記要
求をすべて満足することは困難であった。

本発明は前記要求を満足し、簡略化された工程で金属粉
末を安価に製造する方法を提供しようとするものである
。

〔問題点を解決するための手段・作用〕本発明に係る金
属粉末の製造方法は不活性雰囲気の中で溶湯金属流に噴
霧媒を衝突させて金属粉末を得る金属粉末の製造方法に
おいて、噴霧媒として脱気処理した水を用いることを特
徴とする。

前記噴霧媒を使用することにより、水噴霧法とほとんど
変わらない冷却速度が得られ、異形金属粉末が得られる
。また噴霧媒は脱気処理されるので溶存醜素微が少なく
、金属粉末の酸化が抑制される。

〔実施例〕

本発明の金属粉末の製造方法に使用した装置の構成につ
いて第１図により説明する。

気密容″ａｌ内に誘導加熱方式の電気炉２、その下方に
加熱装置を装備したタンディツシュ３およびその下部に
設けられた噴射ノズル６が配設され、前記噴射ノズル６
には供給管によって噴霧媒タンク１２から加圧ポンプ１
Ｂを通して噴霧媒が供給される。前記気密容器１には前
記噴射ノズル６に対向して開口された貯留槽８が連結さ
れている。

前記貯留槽８と気密容器ｌはそれぞれ排気弁２２゜２３
を通して排気装置９に排気管によって連結され、また弁
を介して不活性ガス供給装置（図示せず）に連結されて
いる不活性ガス供給管１１が開口している。

次いで、このように構成された金属、粉末装造装置を使
用する金属粉末装造方法について説明する。

まず、材料金属が電気炉２に装入され、気密容器ｌおよ
び貯留槽８はその内部気体を排気弁２２゜２３から排気
装Ｍ９によって排気（１０Ｔｏｒｒ以下）した後、必要
な時に不活性ガス供給管１１から不活性ガスを導入して
不活性雰囲気とする。

材料金属が電気炉内で溶解、精錬されて溶湯となり、こ
れがタンディツシュ３を経てノズル４に流下することに
なるが、タンディツシュ３の機能は溶湯をバッファーと
して一時貯留し、装備された加熱装置による溶湯温度の
調整およびノズル４における溶湯静圧の調整である。タ
ンディツシュ３とノズル４の水平断面積の比は十分大き
くとっであるのでタンディツシュ内湯面変動は極力押え
られ、前記溶湯静圧の変動が調整される。

こうして溶湯ノズル４から細流となった溶湯５は噴射ノ
ズル６に流下するが、一方、加圧ポンプ１Ｂを通して噴
射ノズル６に供給される噴霧媒７は噴射ノズルの環状ス
リットから逆円錐面状の膜状流となって溶湯ノズル４か
ら流下する細流の溶湯５に衝突する。溶湯５は噴霧媒７
によって霧化し。

表面張力で球状になる前に冷却凝固し金属粉末となって
貯留槽８に噴霧媒とともに一時的に保持される。金属粉
末は貯留槽８の底部に沈降し、余分の噴霧媒はオーバー
フロー口から排出され、噴霧媒タンク１２に導かれる。

噴霧媒タンク１２はその底部から脱気処理のため給気管
１３によりアルゴンもしくは窒素がながされている。

貯留槽８の下部に沈んだ金属粉末はスラリーポンプ１Ｂ
によりスラリー切出弁１７を通じて噴霧媒とともに回収
された後、前記金属粉と噴霧媒の分離器１３に導かれ、
ここで分離されてそれぞれ回収タンク２０．２１に回収
される。

よく知られているように金属粉末の回収、脱水。

乾燥は粉末の酸化の進行を防止するためには不活性雰囲
気下で実施することがψましい。

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。

まず装置の諸元について筒中に説明すると、溶解炉２は
内法で１２０５ｍφＸ　２５０■腸Ｈ，タンディツシュ
３は内法で１３０ｍ５φＸ　１００ｍｍＨ，溶湯ノズル
の内径５鵬履φ、噴霧ノズル６は逆円錐式で溶ｉｕｔ通
部径は４０厘曽φである。

溶湯の組成がＣ；　０．０１１．Ｓ　；　０．０３．　
Ｍｎ；　０．２１゜Ｐ　Ｈ０，０１３，Ｓｉ　；　０．
０１１，０　；　０．０１３（重量％）の溶鋼で温度１
Ｂ！５℃、■チャージの溶解量は１５ｋｇとし、噴霧圧
１５０ｋｇ／ａｍ’　、噴霧媒流ｔｉ２００ｉ’／ｓｉ
ｎで噴霧した。このときの噴霧媒の酸素濃度は５　ｐｐ
ｍである。

得られた粉末の粒度分布は第１表に示す通りである。こ
の粉末の酸素濃度は１２００ｐｐ−で、大気雰囲気中で
脱気しない水を噴霧媒とした従来法の１２．０００ｐｐ
ｍに比べて１桁低くなっている。また、粉末の形状は従
来の水を噴霧媒としたときと同様異形粉末であった。

第１表　粉末の粒度分布 〔発明の効果〕 本発明の方法によれば、噴霧媒がガスでなく、脱気処理
した水であるので溶湯は急冷して粉末形状は異形粉末で
あってプレス成形性がよく、また金属粉末の酸化が抑制
される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施するための装置の回路図で
ある。 １・・・気密容器、　　２・・・溶解炉、３・・・タン
ディツシュ、　　５・・・溶湯、６・・・噴霧ノズル、
　　７・・・噴霧媒、　８・・・貯粒槽９・・・排気装
置、ｌＯ・・・排気管、１１・・・不活性ガス供給管、
　１２・・・噴霧媒タンク、１３・・・給気管、　　１
４・・・排気管、　１５・・・フィルター。 １６・・・加圧ポンプ、　　１７・・・スラリー切出弁
、１８・・・スラリーポンプ、　１８　　分離器、２０
・・・金属粉回収タンク、２１・・・噴霧媒回収タンク
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 不活性雰囲気の中で溶湯金属流に噴霧媒を衝突させて金
   属粉末を得る金属粉末の製造方法において、噴霧媒とし
   て脱気処理した水を用いることを特徴とする金属粉末の
   製造方法。