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JP2001226704A - Apparatus and method for producing metal powder - Google Patents

Apparatus and method for producing metal powder

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Publication number
JP2001226704A
JP2001226704A JP2000033125A JP2000033125A JP2001226704A JP 2001226704 A JP2001226704 A JP 2001226704A JP 2000033125 A JP2000033125 A JP 2000033125A JP 2000033125 A JP2000033125 A JP 2000033125A JP 2001226704 A JP2001226704 A JP 2001226704A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
molten metal
metal
powder
nozzle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000033125A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Motoharu Obika
基治 小比賀
Yukiteru Takeshita
幸輝 竹下
Kazutaka Asabe
和孝 阿佐部
Koichi Kamishiro
光一 神代
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Metal Industries Ltd filed Critical Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority to JP2000033125A priority Critical patent/JP2001226704A/en
Publication of JP2001226704A publication Critical patent/JP2001226704A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】ガスアトマイズ法において、従来よりも粒子の
平均径が小さく、かつ粒径分布の幅がより狭い金属粉の
得られる装置およびその方法の提供。 【解決手段】高圧ガスの噴出孔3は下方を向いて直径
50mm以下の円周R上にあり、噴出の中心線5-1が噴出
孔3の位置する円を底面とする円錐の頂点6に向ってお
り、その円錐の頂角αが40°以下であり、かつ溶湯ノ
ズル2は、垂直下向きの方向に対し20°から100°の
範囲βで傾斜し、溶湯4が上記の円錐の内面側に最初
に衝突する位置のガス噴出孔先端からの距離Lを30mm以
下として、配置されていることを特徴とする金属アトマ
イズ粉製造装置。
(57) [Summary] [PROBLEMS] To provide an apparatus and a method for obtaining metal powder having a smaller average particle diameter and a narrower particle size distribution width than in the conventional gas atomization method. A high-pressure gas ejection hole is directed downward and has a diameter.
The center line 5-1 of the jet is directed to the vertex 6 of the cone whose base is the circle where the jet hole 3 is located, and the apex angle α of the cone is 40 ° or less. And the molten metal nozzle 2 is inclined in a range β of 20 ° to 100 ° with respect to the vertically downward direction, and the distance L from the tip of the gas ejection hole at the position where the molten metal 4 first collides with the inner surface side of the cone is determined. An apparatus for producing atomized metal powder, the arrangement being 30 mm or less.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明が属する技術分野】本発明は、ガスアトマイズ法
による金属粉末や金属合金粉末の製造装置および製造方
法に関する。
The present invention relates to an apparatus and a method for producing a metal powder or a metal alloy powder by a gas atomizing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】金属粉末は、加工性の悪い材料の特定形
状への成形、仕上げ工数の節減、原料歩留まり向上、独
特の機能を持つ材料の形成、等の目的から焼結用原料と
して多く利用されている。この金属や金属合金の粉末製
造方法にアトマイズ法がある。これは、溶融した金属に
対し、ノズルからの自然落下流、ないしはノズル部にて
高圧の水などの液体やガスを噴射し粉末を得る方法で、
金属粉末を大量にかつ安価に製造できる。
2. Description of the Related Art Metal powder is often used as a raw material for sintering for the purpose of forming a material having poor workability into a specific shape, reducing the number of finishing steps, improving the raw material yield, and forming a material having a unique function. Have been. There is an atomizing method as a method for producing powders of such metals and metal alloys. This is a method of injecting a liquid or gas such as high-pressure water at the nozzle part onto a molten metal by a natural falling flow from a nozzle or a nozzle to obtain a powder.
A large amount of metal powder can be produced at low cost.

【0003】しかしながら、アトマイズ法は、粒径を十
分小さくするには限界があり、その上大きいものから小
さいものまで混合して製造される傾向があって、高密度
の焼結材を得るための微細で適当な粒度分布の金属粉末
を得ることには、必ずしも十分対応できていない。高密
度精密焼結部品を得るためには、原料粉末の充填率を高
めなければならないが、充填率を上げるには粉末が適正
な粒径分布であることが要求される。このため、粒径の
異なる粉末を混合し、適正な粒径分布として用いられ
る。混合して用いるには、粒径分布幅の狭い素材金属粉
が必要でであり、それには粒径分布幅を狭くした粉末製
造方法が重要となる。たとえば、ことに近年発展の著し
いニッケル・水素電池やリチウム電池などの新型二次電
池の電極用には、焼結でしか得られない組成を、できる
だけ高密度で得ることが必須となってきている。
[0003] However, the atomizing method has a limit in sufficiently reducing the particle size, and tends to be manufactured by mixing large to small particles. It is not always sufficient to obtain a fine metal powder having an appropriate particle size distribution. In order to obtain a high-density precision sintered part, the filling rate of the raw material powder must be increased, but in order to increase the filling rate, the powder must have an appropriate particle size distribution. For this reason, powders having different particle sizes are mixed and used as an appropriate particle size distribution. In order to mix and use, a raw metal powder having a narrow particle size distribution width is required, and a powder manufacturing method with a narrow particle size distribution width is important. For example, it is essential to obtain a composition that can only be obtained by sintering as dense as possible, especially for electrodes of new secondary batteries such as nickel-metal hydride batteries and lithium batteries, which have been remarkably developed in recent years. .

【0004】このような要求に対しに、アトマイズ法に
て狭い範囲に分布した粒径の金属粉を得ることが種々検
討されている。たとえば特開平3-6308号公報では、溶融
金属流を傾斜した平面を持つノズルにより薄膜状にして
流下させ、そこへ幅広く圧縮空気などのガスジェットを
吹き付けて均一な粒度の金属粉を得る方法および装置が
開示されている。さらに特開平5-59411号公報に提示さ
れた発明では、粒度分布の幅の狭い金属微粉末の製造に
関して、ノズルの先端部外周側面をノズルの中心線を対
称軸とする戴頭逆円錐曲面で形成し、複数本の線状ジェ
ットを前記側面沿ってかつ前記曲面の母線からずれた方
向に噴出させ、ノズル先端面の中心部に開口した孔から
流出した金属溶湯に前記ジェットの交差域において発生
した噴霧ガスの上昇流を吹き付け、金属溶湯をノズル先
端面上で放射方向に膜状に流動させ、ノズル先端面の周
縁において該幕状流にノズルの先端部外周側面に沿って
噴出したジェットを衝突させる、としている。また、特
公平4-54721号公報には、溶湯に高圧ガスを吹き付けて
一次アトマイズした後、液膜を形成したカップ状高速回
転板に衝突させて二次アトマイズするより細粒の金属粒
子を得る製造方法の発明が開示されている。
[0004] In response to such demands, various studies have been made to obtain metal powders having a particle size distributed in a narrow range by an atomizing method. For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 3-6308, a method of obtaining a metal powder having a uniform particle size by blowing a molten metal flow into a thin film by a nozzle having an inclined plane and spraying a gas jet such as a compressed air widely thereover. An apparatus is disclosed. Further, in the invention presented in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-59411, with respect to the production of fine metal powder having a narrow particle size distribution, the outer peripheral side surface of the tip of the nozzle is formed by an inverted conical curved surface with the center line of the nozzle as a symmetric axis. Formed and jets a plurality of linear jets along the side surface and in a direction deviated from the generatrix of the curved surface, and is generated at the intersection of the jets in the molten metal flowing out of the hole opened at the center of the nozzle tip surface. The upward flow of the spray gas is sprayed, the molten metal flows radially in a film form on the nozzle tip surface, and the jet ejected along the outer peripheral side of the tip end portion of the nozzle to the curtain flow at the periphery of the nozzle tip surface. Collision. In addition, Japanese Patent Publication No. 4-54721 discloses that after high-pressure gas is sprayed on a molten metal and then subjected to primary atomization, it is made to collide with a cup-shaped high-speed rotating plate on which a liquid film is formed to obtain finer metal particles to be secondary-atomized. An invention of a manufacturing method is disclosed.

【0005】しかしながらこれらの方法は、得られる粒
子の平均径をより小さいものとすることは可能である
が、粒度分布の幅は必ずしも十分小さくなっているとは
いえない。
However, these methods can reduce the average diameter of the obtained particles, but cannot always say that the width of the particle size distribution is sufficiently small.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ガス
アトマイズ法による金属粉末の製造において、従来より
も粒子の平均径が小さく、かつ粒径分布の幅がより狭い
金属粉の得られる装置およびその方法の提供にある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an apparatus and a method for producing a metal powder having a smaller average particle diameter and a narrower particle size distribution than in the prior art in the production of metal powder by the gas atomization method. It is in providing the method.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、新型二次
電池の電極に用いる金属粉末を主対象に、ガスアトマイ
ズ法にて、できるだけ粒径が小さく、しかも粒径の揃っ
た粒度分布幅が狭い整粒粉末を得る手段や条件を検討し
た。焼結原料に用いられる金属粉末は、得られる製品の
性能や歩留まりなどからその成形時の充填密度が十分大
きいことが要求される。そのためには、まず整粒粉末が
製造できることが重要であり、それによって粉末の粒度
構成を適宜選択できる。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention mainly applied a metal powder used for an electrode of a new type secondary battery by a gas atomization method to a particle size distribution as small as possible and having a uniform particle size. The means and conditions for obtaining a sized powder having a narrow particle size were studied. The metal powder used for the sintering raw material is required to have a sufficiently high packing density at the time of molding in view of the performance and yield of the obtained product. For that purpose, it is important that a sized powder can be produced first, and accordingly, the particle size configuration of the powder can be appropriately selected.

【0008】同じ金属の溶湯を同じガスのジェットでガ
スアトマイズする場合、一般的に得られる粉末の平均粒
径は、ほぼ溶湯流の直径に比例し、溶湯に対するガスの
質量供給速度が大きいほど小さくなるとされている。し
かし、溶湯流の径を小さくするとノズルの閉塞を生じや
すくなるのであまり小さくはできず、ガスの質量供給速
度の増大も、設備構造的に限界がある。
[0008] In the case of gas atomizing a molten metal of the same metal with the same gas jet, the average particle size of the powder generally obtained is almost proportional to the diameter of the molten metal stream, and becomes smaller as the gas mass supply rate to the molten metal increases. Have been. However, if the diameter of the molten metal stream is reduced, the nozzle is likely to be clogged, so that the diameter cannot be reduced so much.

【0009】通常、ガスアトマイズの場合には、溶湯は
ガスジェットとの一度の衝突によって粉化される。これ
に対し、前述のようにガス噴射後に高速回転板に衝突さ
せ、二度の衝突によってより微粉化を図る発明が開示さ
れている。しかし、ガス噴出装置の他にさらに高速回転
板を設置することは、設備が複雑化し実施は容易でな
い。そこで、従来行われている手法の中で、二度以上の
衝突を行わせることの可能性を検討した。
Usually, in the case of gas atomization, the molten metal is powdered by a single collision with a gas jet. On the other hand, as described above, there is disclosed an invention in which the gas is injected into the high-speed rotating plate and then collides with the high-speed rotating plate to further reduce the size of the powder by performing the collision twice. However, installing a high-speed rotating plate in addition to the gas ejection device is complicated and difficult to implement. Therefore, among the conventional methods, the possibility of causing more than two collisions was examined.

【0010】溶湯流に対するガスや液体の噴出形態につ
いては多くの提案がある。それらの中で、効果的に活用
できる噴出形態として、噴出孔が円周上に配置され、ガ
スの噴出方向がいずれも一点に集められた、円錐形のガ
スジェットカーテンに着目した。通常は、自然落下する
溶湯流をこのガスジェットで噴霧することがおこなわれ
る。ところが、この円錐形のガスジェットカーテンに、
その内側からある角度で溶湯を注ぐと、ガスジェットカ
ーテンに衝突した溶湯はそこで粉化され、弾き返されて
対面にあるガスジェットカーテンに衝突してさらに粉化
が進み、これが二回以上繰り返されることにより、細粉
化と粒径の均一化とが可能であることを見いだしたので
ある。
[0010] There are many proposals for the form of gas or liquid ejection to the molten metal stream. Among them, we focused on a conical gas jet curtain in which the jet holes were arranged on the circumference and the jet directions of the gas were all collected at one point, as the jet form that could be used effectively. Normally, the molten metal stream that falls naturally is sprayed with this gas jet. However, in this conical gas jet curtain,
When the molten metal is poured at an angle from the inside, the molten metal that collided with the gas jet curtain is pulverized there, bounced back and collided with the gas jet curtain on the opposite side, further pulverized, and this is repeated twice or more As a result, they have found that it is possible to make the powder fine and to make the particle size uniform.

【0011】図1にこれを実際の製造装置に取り入れた
態様の一例を示すが、ガス噴出孔3は円周上に配置さ
れ、いずれも噴出孔のガス噴出方向の中心線5-1が焦点
6に向いているものとする。こうすると円周から噴出し
たガスジェットは、いずれも焦点6に向かうので、ちょ
うど噴出孔のある円を底面とし、頂点を焦点とする円錐
面状のガジェットスカーテン5が形成される。
FIG. 1 shows an example of an embodiment in which this is incorporated in an actual manufacturing apparatus. The gas ejection holes 3 are arranged on a circumference, and the center line 5-1 in the gas ejection direction of the ejection holes is focused on any one of them. Assume that it is suitable for 6. In this case, all the gas jets ejected from the circumference go to the focal point 6, so that the conical gadget curtain 5 having the circle having the ejection hole as the bottom surface and the apex as the focal point is formed.

【0012】このようなガスジェットカーテンの円錐面
5に対し、その内側に耐熱材でできた溶湯ノズル2から
のある角度を持った溶湯流4を衝突させると、粉化され
弾き返された粉状溶湯7は、対面にあるガスジェットカ
ーテン5に当たって、より細粉化できる。その際に、ガ
ス噴出孔のできるだけ近くでまず第一次の衝突を行わ
せ、さらに短時間の間に第二次、第三次の衝突を行わせ
る。
When the molten metal stream 4 having a certain angle from the molten metal nozzle 2 made of a heat-resistant material collides against the conical surface 5 of such a gas jet curtain, the powder which has been repelled into powder is repelled. The molten metal 7 can be further pulverized by hitting the gas jet curtain 5 on the opposite side. At that time, the primary collision is performed first as close as possible to the gas ejection hole, and the secondary and tertiary collisions are performed within a shorter time.

【0013】これによって得られた金属粉末を調べてみ
ると、細粉化ばかりでなく、粒子の径が揃っているとい
う効果も認められた。これは第二次、第三次のガスジェ
ットカーテンとの衝突が、第一次の衝突で比較的大きか
った粒子をさらに細分化するからであると思われた。ガ
スとの衝突で細分化された溶湯は、その粒径が小さいほ
ど冷却が早く短時間で凝固するが、粒径が大きい場合は
凝固が遅れる。したがって、短時間の間にさらに第二次
や第三次のガスジェットとの衝突がおこなわれると、第
一次の衝突では小さくならなかった粒子が選択的に細分
化され、その結果として平均粒径が小さくなり、粒径が
揃ってくるものと考えられる。
Examination of the metal powder thus obtained revealed that not only fine powder but also the effect of uniform particle diameter was obtained. This was thought to be because the collision with the secondary and tertiary gas jet curtains further subdivided the particles that were relatively large in the primary collision. The molten metal fragmented by collision with the gas solidifies in a short time in a short time as the particle diameter is small, but solidification is delayed when the particle diameter is large. Therefore, if a collision with a secondary or tertiary gas jet occurs in a short time, particles that did not become smaller in the primary collision are selectively fragmented, and as a result, the average particle size is reduced. It is considered that the diameter becomes smaller and the particle diameter becomes uniform.

【0014】上記のような方法によるガスアトマイズの
有用性が明らかになったので、これをより安定して実現
するための装置の形状の限界をさらに検討した。そし
て、この装置を用いての、従来よりも細粒化でき、より
粒径の均一化が可能である条件を調査しそれを明らかに
して、本発明を完成させた。本発明の要旨は次のとおり
である。
Since the usefulness of gas atomization by the above-mentioned method has been clarified, the limit of the shape of the apparatus for more stably realizing the gas atomization was further studied. The present inventors have investigated and clarified the conditions under which finer grains can be obtained and the particle diameter can be made more uniform by using this apparatus, and the present invention has been completed. The gist of the present invention is as follows.

【0015】(1) 金属溶湯をノズルより流出させこれに
高圧ガスを噴出孔から吹き付けて細分化し金属微粉を得
るアトマイズ法において、高圧ガスの噴出孔は、下方
を向いて直径50mm以下の円周上にあり、噴出の中心線
が噴出孔の位置する円を底面とする円錐の頂点に向って
おり、その円錐の頂角が40°以下であり、かつ溶湯ノ
ズルは、垂直下向きの方向に対し20°から100°の範
囲で傾斜し、溶湯が上記の円錐の内面側に最初に衝突
する位置のガス噴出孔先端からの距離を30mm以下とし
て、配置されていることを特徴とする金属アトマイズ粉
製造装置。 (2) 上記(1)のアトマイズ粉製造装置を用い、ガスの噴
出圧力を0.5〜8MPa、金属の溶湯流量ML(g/s)とガス
流量MG(g/s)との比ML/MGを0.01〜0.5、とするこ
とを特徴とする金属粉の製造方法。
(1) In the atomizing method in which a molten metal is discharged from a nozzle and a high-pressure gas is sprayed from the nozzle to obtain fine metal powder, the high-pressure gas nozzle is directed downward and has a diameter of 50 mm or less. It is on the top, the center line of the ejection points toward the vertex of a cone whose bottom is the circle where the ejection hole is located, the apex angle of the cone is 40 ° or less, and the molten metal nozzle is oriented vertically downward. A metal atomized powder characterized in that the metal atomized powder is inclined in a range of 20 ° to 100 ° and the distance from the tip of the gas ejection hole at a position where the molten metal first collides with the inner surface side of the cone is 30 mm or less. manufacturing device. (2) above using atomized powder production apparatus (1), the ratio M L of the ejection pressure of the gas 0.5~8MPa, the molten metal flow M L (g / s) and gas flow rate M G (g / s) / M G 0.01 to 0.5, and method for producing a metal powder, characterized by.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】本発明は、金属の溶湯流に高圧ガ
スを吹きつけ微粉化するガスアトマイズ法に用いられる
装置、およびそれによる金属粉の製造方法であり、とく
に限定しない構造や条件は、通常一般に用いられている
ものがそのまま適用される。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention relates to an apparatus used in a gas atomization method in which high-pressure gas is blown into a molten metal stream and pulverized, and a method of producing metal powder by using the apparatus. What is generally used is applied as it is.

【0017】図2に本発明の装置の溶湯流4とガスジェ
ットカーテンの中心線5-1との位置関係を模式的に示
す。ガス噴出孔3は、直径Rの円周上にあり、下方に向
けてガスを噴出する。これらガス噴出孔3は、いずれも
ガスの噴出方向の中心線5-1が焦点6に向いており、直
径Rの円を底面とし焦点6を頂点とする頂角αの円錐
の、円錐面がガスジェットカーテン5-1を形成している
ものとする。ここで、Rは50mm以下とし、円錐の頂角α
は40°以下とする。溶湯流4をノズル2から垂直方向に
対しβの角度で流出させ、ガス噴出孔3の吹き出し孔先
端からの距離Lの位置にて、円錐面のガスジェットカー
テン5-1に内側から衝突させる。ここで、角度βは20°
以上100°以下であることとし、Lは30mm以下とする。
FIG. 2 schematically shows the positional relationship between the molten metal stream 4 and the center line 5-1 of the gas jet curtain in the apparatus of the present invention. The gas ejection hole 3 is on the circumference of the diameter R, and ejects gas downward. In each of these gas ejection holes 3, the center line 5-1 in the gas ejection direction is directed to the focal point 6, and the conical surface of a cone having a circle having a diameter R as a base and an apex angle α having the focal point 6 as an apex is formed. It is assumed that a gas jet curtain 5-1 is formed. Here, R is 50 mm or less, and the cone apex angle α
Shall be 40 ° or less. The molten metal stream 4 is caused to flow out of the nozzle 2 at an angle of β with respect to the vertical direction, and collides with the conical gas jet curtain 5-1 from the inside at a distance L from the tip of the gas outlet 3. Where the angle β is 20 °
L is set to 30 mm or less.

【0018】ガス噴出孔を配置する円周の直径Rを50mm
以下とするのは、50mmを超えると第一次から第二次の衝
突間での時間が長くなり、第二次の衝突の効果が薄れ、
粒子径の分布幅が大きくなるからである。また、Rが小
さくなり過ぎると、溶湯ノズル部分を、ガスジェットカ
ーテンとの接触なしにガスジェットに接近させることが
困難になるので、Rは小さくとも15mm以上あることが望
ましい。好ましいRの値は20〜40mmである。
The diameter R of the circumference where the gas ejection holes are arranged is 50 mm.
The reason for the following is that if it exceeds 50 mm, the time between the first and second collisions will be longer, and the effect of the second collision will be weakened,
This is because the distribution width of the particle diameter becomes large. Further, if R becomes too small, it becomes difficult to bring the molten metal nozzle portion close to the gas jet without contact with the gas jet curtain. Therefore, it is desirable that R is at least 15 mm or more. Preferred values of R are between 20 and 40 mm.

【0019】なお、ガス噴出孔は円周上に配置すること
が、装置の製作上各噴出孔の方向を同一焦点に揃えるこ
となどが容易である。しかし、上述の焦点における頂角
αが40°以下で、直径50mm以内に配置され、かつガスカ
ーテンが形成されるならば、噴出孔の配置は必ずしも円
状である必要はなく、楕円、矩形あるいは多角形であっ
てもよい。
It is easy to arrange the gas ejection holes on the circumference so that the direction of each ejection hole can be set to the same focal point in the manufacture of the apparatus. However, if the apex angle α at the focal point described above is 40 ° or less, arranged within a diameter of 50 mm, and a gas curtain is formed, the arrangement of the orifices does not necessarily need to be circular, and may be elliptical, rectangular or It may be a polygon.

【0020】高圧ガスの噴出孔の形状は、上記直径Rの
円周上に並んだ多数の小孔でもよいしスリットでもよ
い。小孔の場合その断面形状は円形でも楕円や矩形であ
ってもよいが、円形が最も製作しやすい。孔の大きさは
0.5〜3mm程度、隣接する小穴の中心間距離は1.0〜6mm程
度でであれば十分なガスカーテンが形成される。スリッ
トの場合は、その幅が3mm以下とするのが好ましく、分
割されていてもすべてが連続していてもよい。いずれに
しても、カーテン状の高圧のガスジェットが形成できれ
ばよい。ガスジェットの噴出方向、すなわち噴出孔の中
心線5-1の方向は、すべて直径Rの円を底面とする倒立
させた頂角αの円錐の、頂点に向いているものとする
が、この頂角αを40°以下とするのは、40°を超える
と、頂点付近からのガスの吹き上げが大きくなり、第二
次の衝突を阻害し、時には溶湯を吹き上げて溶湯ノズル
の閉塞を来すことがあるからである。しかし頂角を0°
すなわち平行なガスジェットカーテンとすると、粒子径
の分布幅が大きくなるので、αは0°でない角度とする
のがよい。望ましいのは10〜30°の範囲である。
The shape of the high-pressure gas ejection hole may be a large number of small holes or slits arranged on the circumference of the diameter R. In the case of a small hole, its cross-sectional shape may be circular, elliptical or rectangular, but a circular shape is easiest to manufacture. The size of the hole
A sufficient gas curtain is formed if the distance between the centers of adjacent small holes is about 0.5 to 3 mm and the distance between the centers of adjacent small holes is about 1.0 to 6 mm. In the case of a slit, the width is preferably 3 mm or less, and the slit may be divided or all may be continuous. In any case, it is sufficient that a curtain-shaped high-pressure gas jet can be formed. The ejection direction of the gas jet, that is, the direction of the center line 5-1 of the ejection hole is all directed to the apex of an inverted cone having an apex angle α having a circle having a diameter R as a base. The reason for setting the angle α to 40 ° or less is that if the angle exceeds 40 °, the gas blow-up from the vicinity of the apex becomes large, hindering the secondary collision, and sometimes causing the molten metal to be blown up and block the molten metal nozzle. Because there is. But the apex angle is 0 °
That is, if the gas jet curtain is parallel, the distribution width of the particle diameter becomes large, so that α is preferably set to an angle other than 0 °. Desirable is in the range of 10-30 °.

【0021】溶湯流の流出角度βは、20°以上100°以
下とする。20°未満では粒子径が増大し分布幅が大きく
なるからである。これは第二次、第三次の衝突が起こり
にくくなるためと考えられる。また100°を超えると、
第一次の衝突による粒子が溶湯ノズルの方に向かい、ノ
ズルに粒子が付着するなど円滑なアトマイズが行えなく
なることがある。好ましいのは30〜80°である。
The outflow angle β of the molten metal flow is set to 20 ° or more and 100 ° or less. If the angle is less than 20 °, the particle diameter increases and the distribution width increases. This is probably because secondary and tertiary collisions are less likely to occur. If it exceeds 100 °,
Particles due to the primary collision may be directed toward the molten metal nozzle, and smooth atomization may not be performed, such as particles adhering to the nozzle. Preferred is 30-80 °.

【0022】この溶湯流がガスジェットカーテンに衝突
する第一次の衝突位置は、噴出孔先端のガス噴出孔から
30mm以内とするのがよい。すなわち図2のL(mm)を0
<L≦30とする。これは、溶湯流のガスジェットに衝突
する位置が、ガス噴出孔から離れるほど、第一次の微細
化効果ばかりでなく、第二次、第三次の衝突の効果が減
退し、細粒および粒子径の分布幅の狭い金属粉が得られ
なくなるからである。
The primary collision position at which the molten metal collides with the gas jet curtain is defined by the gas ejection hole at the tip of the ejection hole.
It should be within 30mm. That is, L (mm) in FIG.
<L ≦ 30. This is because the farther the position where the molten metal collides with the gas jet is away from the gas ejection hole, the more the primary and micronizing effects, as well as the secondary and tertiary collision effects decrease, This is because a metal powder having a narrow particle size distribution width cannot be obtained.

【0023】金属のアトマイズ粉製造装置は以上の構成
とするが、この装置を用い、効果的に粒子径の分布幅の
狭い金属粉を製造するには、ガスの噴出圧力を0.5〜8MP
a、金属溶湯の流量ML(g/min)と、ガス流量MG(g/mi
n)との比ML/MGを、0.01〜0.5とするのがよい。
The apparatus for producing atomized powder of metal has the above configuration. To effectively produce metal powder having a narrow particle size distribution width by using this apparatus, the gas ejection pressure must be 0.5 to 8MPa.
a, Flow rate of molten metal ML (g / min) and gas flow rate MG (g / mi
The ratio M L / M G with n), preferably set to 0.01 to 0.5.

【0024】ガスの噴出圧力は、高圧ガス源からの配管
途中に要すれば圧力調節バルブを設け、ガス噴出孔近く
に圧力計を配して、その圧力を検出する。この圧力が0.
5MPa未満の場合、粒子径の大きい粉末の割合が増加し、
粒子径分布幅が広がる。これはガスジェットの超音速領
域が狭くなるためと考えられる。この噴出圧力は8MPaを
超えて高くしても、粒子径の微細化は飽和してしまうの
で、それ以上圧力を高めることは無駄になってしまう。
操業を安定しておこなう目的には3〜7MPaとするのが好
ましい。
The gas ejection pressure is detected by providing a pressure regulating valve if necessary in the middle of the pipe from the high-pressure gas source and arranging a pressure gauge near the gas ejection hole to detect the pressure. This pressure is 0.
In the case of less than 5 MPa, the proportion of powder having a large particle diameter increases,
The particle size distribution width expands. This is considered to be because the supersonic region of the gas jet becomes narrow. Even if the ejection pressure is higher than 8 MPa, the refinement of the particle diameter is saturated, and it is useless to increase the pressure further.
For stable operation, the pressure is preferably 3 to 7 MPa.

【0025】溶湯流量とガス流量との比ML/MGは、0.
5を超えると粒子径の大きい粉末の割合が増加し、粒子
径分布幅が広がる傾向が強くなる。また、0.01未満にま
でしても粒子径の微細化はそれ以上改善されず、ML
Gの比を小さくするためには溶湯流を絞らなければな
らないので、それによる溶湯ノズルの閉塞を起こしがち
になる。したがってML/MGは0.01〜0.5とするのがよ
いが、望ましいのは0.05〜0.4とすることである。
The ratio M L / M G between the flow rate of the molten metal and the flow rate of the gas is 0.
If it exceeds 5, the proportion of powder having a large particle diameter increases, and the tendency for the particle diameter distribution width to widen increases. Further, even if it is less than 0.01, the refinement of the particle diameter is not further improved, and M L /
Since in order to reduce the ratio of M G must squeezed the melt flow, it becomes prone to clogging of the melt nozzle by it. Therefore, M L / M G preferably set to 0.01 to 0.5, but desirable is to the 0.05 to 0.4.

【0026】ガスとしては、通常金属溶湯と反応しない
アルゴンや窒素などが望ましいが、要すればガスアトマ
イズ時に、金属と反応させてもよく、とくに限定するも
のではない。
The gas is preferably argon or nitrogen which does not normally react with the molten metal. If necessary, the gas may be reacted with the metal at the time of gas atomization, and the gas is not particularly limited.

【0027】[0027]

【実施例】図1または図2に示す装置を用い、金属微粉
を製造した。装置のガスの噴出孔3は、噴出方向の中心
位置Rを直径30mmの円とし、垂直方向に対し円の中心側
に10°傾けた直径1mmの小孔を中心間距離約1.5mmとし
て、その円周上に配置したものとした。すなわちガスの
噴出によるガスジェットカーテン5は、底面が直径30mm
の円で頂角αが20°の円錐面である。溶湯のノズル2は
直径3.5mmの丸孔で垂直方向に対し30°傾いた方向と
し、ガス噴出孔先端からの距離Lが10mmの位置にて、溶
湯流と第一次の衝突をさせた。この装置により、噴出ガ
スをアルゴンとし、溶湯にFe−4.5C%合金、ミッシ
ュメタル(Mm)合金(Ni:49.4%、Co:10.5%、M
n:5.2%、Al:1.9%、残部Mm)またはNi-55%S
i合金を用い、溶湯流量と噴出ガス流量との比ML/MG
を種々変えて、金属微粉を製造した。また比較のため、
それぞれ噴出孔位置のRが60mmの場合、円錐の頂角αが
45°の場合、または第一次の衝突位置Lが35mmの場合に
ついて、Fe−4.5%合金を用いての金属微粉製造も併
せておこなった。これらの金属粉製造の装置の諸元およ
び製造条件を表1に示す。
EXAMPLE Metal fine powder was produced using the apparatus shown in FIG. 1 or FIG. The gas ejection hole 3 of the device has a center position R in the ejection direction as a circle having a diameter of 30 mm, and a small hole having a diameter of 1 mm inclined at 10 ° to the center of the circle with respect to the vertical direction as a center-to-center distance of about 1.5 mm. It was arranged on the circumference. In other words, the bottom surface of the gas jet curtain 5 by gas ejection is 30 mm in diameter.
Is a conical surface having a vertical angle α of 20 °. The molten metal nozzle 2 was a round hole having a diameter of 3.5 mm and was inclined at an angle of 30 ° with respect to the vertical direction, and the first collision with the molten metal flow was performed at a position where the distance L from the tip of the gas ejection hole was 10 mm. With this apparatus, the jet gas is argon, and Fe-4.5C% alloy, Misch metal (Mm) alloy (Ni: 49.4%, Co: 10.5%, M
n: 5.2%, Al: 1.9%, balance Mm) or Ni-55% S
Using the i-alloy, the ratio of the flow rate of the molten metal to the flow rate of the jet gas M L / M G
Was changed to produce metal fine powder. For comparison,
When the R at the outlet position is 60 mm, the apex angle α of the cone is
For the case of 45 ° or the case where the primary collision position L was 35 mm, metal fine powder production using an Fe-4.5% alloy was also performed. Table 1 shows the specifications and production conditions of the apparatus for producing these metal powders.

【0028】[0028]

【表1】 [Table 1]

【0029】得られた金属粉末は、光回折法により粒径
を測定し、累計重量が50%である粒径を平均粒径とし
た。また得られた粒径から幾何標準偏差をもとめ、粒径
分布の幅の指標とした。この偏差値が小さいほど粒径分
布の幅が小さい。平均粒径および標準偏差の測定結果を
合わせて表1に示す。
The particle size of the obtained metal powder was measured by an optical diffraction method, and the particle size having a cumulative weight of 50% was defined as the average particle size. Further, a geometric standard deviation was obtained from the obtained particle diameters, and used as an index of the width of the particle diameter distribution. The smaller the deviation value, the smaller the width of the particle size distribution. Table 1 also shows the measurement results of the average particle size and the standard deviation.

【0030】これらの結果からわかるように、番号5〜
9および番号13〜18のガスジェットカーテンの形
状、溶湯のノズルの角度、および溶湯流のガスジェット
カーテンに衝突する位置が、本発明の定める範囲にあ
り、溶湯と噴出ガスの流量比が適当であるとき、溶湯流
量が同じであっても、平均粒径が小さく、粒径分布の幅
の狭い金属粉が得られている。しかし、番号2、3、あ
るいは4のように、ガス噴出孔の設置された円の直径が
大きい場合、あるいは溶湯流のガスジェットカーテンへ
の衝突位置が大きすぎる場合は、溶湯の流出角度が0°
である番号1に比較すれば改善されてはいるが、平均粒
径は大きく、偏差も大きくなっている。また、ガスジェ
ットカーテンの形成する円錐形の頂角が大きい番号10
では、得られる粒径は好ましいものであるが、短時間で
溶湯ノズルの閉塞を起こした。これはガスの吹き上げが
大きいためと推定された。
As can be seen from these results, numbers 5 to
The shapes of the gas jet curtains 9 and 13 to 18, the angle of the nozzle of the molten metal, and the position where the molten metal collides with the gas jet curtain are within the range defined by the present invention, and the flow ratio of the molten metal to the jet gas is appropriate. At one time, even with the same molten metal flow rate, a metal powder having a small average particle size and a narrow particle size distribution is obtained. However, when the diameter of the circle where the gas ejection holes are installed is large, as in the case of No. 2, 3, or 4, or when the collision position of the molten metal stream with the gas jet curtain is too large, the outflow angle of the molten metal is 0. °
The average particle size is large and the deviation is large, although it is improved as compared with No. 1. In addition, the conical shape formed by the gas jet curtain has a large apex angle of 10
Although the obtained particle size is preferable, the clogging of the melt nozzle occurred in a short time. This was presumed to be due to the large gas blow-up.

【0031】本発明の装置を用いても、噴出ガスの圧力
が低すぎ、または溶湯流量と噴出ガス流量との比ML
Gをが大きすぎると、番号10または11に見られる
ように、平均粒径は小さくならず、標準偏差も大きくな
る。
Even when the apparatus of the present invention is used, the pressure of the jet gas is too low, or the ratio M L / M
When the M G is too large, as seen in No. 10 or 11, the average particle size is not smaller, the greater standard deviation.

【0032】[0032]

【発明の効果】本発明のアトマイズ法による金属粉末の
製造装置は、おなじ溶湯流量や噴出ガス流量においてよ
り平均粒子径が小さく、粒径分布の幅が狭い金属粉末を
得ることができ、さらに噴出ガスの圧力や溶湯と噴出ガ
スの流量比などを規制することにより、その効果を一層
顕著に実現させることができる。これらは、焼結用材料
や2次電池の電極用材料用として、安価で良質な金属粉
末の供給に資するところ大である。
According to the apparatus for producing metal powder by the atomizing method of the present invention, it is possible to obtain a metal powder having a smaller average particle size and a narrower particle size distribution at the same molten metal flow rate and jet gas flow rate. By regulating the gas pressure and the flow ratio between the molten metal and the ejected gas, the effect can be more remarkably realized. These greatly contribute to the supply of inexpensive and high-quality metal powders for sintering materials and electrode materials for secondary batteries.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の装置の縦断面との金属粉末製造状態の
例を模式的に示した図である。
FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of a metal powder production state with a longitudinal section of an apparatus of the present invention.

【図2】本発明の装置のガス噴出方向、溶湯流の方向、
溶湯流と噴出ガスとの衝突位置等を模式的に説明する図
である。
FIG. 2 shows the direction of gas ejection, the direction of molten metal flow of the apparatus of the present invention,
It is a figure which illustrates typically the collision position etc. of a molten metal flow and jet gas.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 金属溶湯 2 溶湯ノズル 3 溶湯流 4 ガス噴出孔 5 ガス噴出流 5-1 ガス噴出流の中心線 6 ガス噴出方向焦点 7 衝突後の粉末流 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Molten metal 2 Molten nozzle 3 Molten flow 4 Gas ejection hole 5 Gas ejection flow 5-1 Center line of gas ejection flow 6 Focus of gas ejection direction 7 Powder flow after collision

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阿佐部 和孝 兵庫県尼崎市扶桑町1番8号住友金属工業 株式会社エレクトロニクス技術研究所内 (72)発明者 神代 光一 兵庫県尼崎市扶桑町1番8号住友金属工業 株式会社エレクトロニクス技術研究所内 Fターム(参考) 4K017 AA04 BA03 BA06 BB06 BB12 CA07 DA01 EB03 EB12 EB17 FA06 FA10 FA11 FA14  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Kazutaka Asabe 1-8 Fuso-cho, Amagasaki City, Hyogo Prefecture Within Sumitomo Metal Industries, Ltd. Electronics Technology Research Laboratories (72) Inventor Koichi Kashiro 1-8 Fuso-cho, Amagasaki City, Hyogo Prefecture No. Sumitomo Metal Industries, Ltd. Electronics Technology Laboratory Co., Ltd. F-term (reference) 4K017 AA04 BA03 BA06 BB06 BB12 CA07 DA01 EB03 EB12 EB17 FA06 FA10 FA11 FA14

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】金属溶湯をノズルより流出させこれに高圧
ガスを噴出孔から吹き付けて細分化し金属微粉を得るア
トマイズ法において、高圧ガスの噴出孔は、下方を向
いて直径50mm以下の円周上にあり、噴出の中心線が噴
出孔の位置する円を底面とする円錐の頂点に向ってお
り、その円錐の頂角が40°以下であり、かつ溶湯ノズ
ルは、垂直下向きの方向に対し20°から100°の範囲
で傾斜し、溶湯が上記の円錐の内面側に最初に衝突す
る位置のガス噴出孔先端からの距離を30mm以下として、
配置されていることを特徴とする金属アトマイズ粉製造
装置。
In an atomizing method in which a molten metal is discharged from a nozzle and a high-pressure gas is blown out of the nozzle through an ejection hole to obtain finely divided metal powder, the ejection hole of the high-pressure gas faces downward and has a diameter of 50 mm or less. , The center line of the jet is directed to the vertex of a cone whose bottom is the circle where the jet hole is located, the apex angle of the cone is 40 ° or less, and the molten metal nozzle is 20 ° away from the vertical downward direction. Inclined from 100 ° to 100 °, the distance from the tip of the gas ejection hole at the position where the molten metal first collides with the inner surface side of the cone is 30 mm or less,
An apparatus for producing metal atomized powder, wherein the apparatus is arranged.
【請求項2】請求項1に記載のアトマイズ粉製造装置を
用い、ガスの噴出圧力を0.5〜8MPa、金属の溶湯流量ML
(g/s)とガス流量MG(g/s)との比ML/MGを0.01〜
0.5、とすることを特徴とする金属粉の製造方法。
2. Using the atomized powder production apparatus as claimed in claim 1, 0.5~8MPa the ejection pressure of the gas, molten metal flow rate M L
(G / s) and 0.01 the ratio M L / M G of the gas flow rate M G (g / s)
0.5, wherein the metal powder is produced.
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