JPH05195024A

JPH05195024A - 金属粉末製造における金属粉末の酸化防止方法

Info

Publication number: JPH05195024A
Application number: JP2335792A
Authority: JP
Inventors: Takuhiko Nishida; 卓彦西田; Masao Yamamiya; 昌夫山宮; Susumu Senda; 晋千田; Keiichi Tanigawa; 啓一谷川; Hiroyuki Takahashi; 弘之高橋; Kazuya Noro; 和也野呂
Original assignee: DAIDO KAGAKU KOGYO KK; Nippon Steel Corp
Current assignee: DAIDO KAGAKU KOGYO KK; Nippon Steel Corp
Priority date: 1992-01-14
Filing date: 1992-01-14
Publication date: 1993-08-03

Abstract

(57)【要約】【目的】水噴霧法により金属粉末を製造するに際し、
金属粉末の酸化を防止する。【構成】溶融金属から水噴霧法によって金属粉末を製
造する際、噴霧媒として有機酸を含有した水溶液を用い
る。有機酸としてはアミノ酸が好ましい。さらに、有機
酸とベンゾトリアゾール類を併用してもよい。噴霧媒と
して用いる水溶液のｐＨは、中性からアルカリ性領域の
範囲に調整することが好ましい。【効果】金属粉末の酸化を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水噴霧法によって溶融
金属から金属粉末を製造する際に、金属粉末の酸化を防
止する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】溶融金属から噴霧法によって金属粉末を
製造する方法には、大別すると気体による噴霧法（ガス
アトマイズ法）と液体による噴霧法がある。

【０００３】従来、液体噴霧法に基づいて金属粉末を製
造する方法としては、噴霧媒に水を用いる水噴霧法が知
られており、すでに工業的規模で実施されている。この
水分法により溶融金属を噴霧・冷却して金属粉末を製造
する場合、噴霧雰囲気中の酸素あるいは水の分解によっ
て発生する酸素により金属粉末の表面が酸化する欠点が
ある。このうち雰囲気中の酸素による酸化は不活性雰囲
気に置換することによって防止することができるが、水
の分解によって発生する酸素による金属粉末表面の酸化
を避けるのは極めて困難である。

【０００４】こうした従来の水噴霧法の欠点に対し、特
開昭５４−２６９５１号公報あるいは特開昭５５−８２
７０１号公報に開示された一連の改良技術がある。これ
らの方法は、噴霧媒として金属粉末を酸化させるおそれ
のない液状物質、例えば各種の炭化水素化合物や無極性
溶媒、鉱物油もしくは動・植物油を使用する方法であ
る。これら先行技術における噴霧雰囲気は、特開昭５４
−２６９５１号公報記載の方法においては還元性ガス
で、この他にＡｒ、Ｎ₂の如き不活性ガスを用い、また
特開昭５５−８２７０１号公報においては、大気から遮
断した中性ガス、還元性ガスまたは不活性ガスとされて
いる。これらの方法は、いずれも噴霧媒として油類のみ
を使用する方法であるため、高温の溶融金属を噴霧冷却
する際に接触する油類が分解して金属粉末に浸炭し、そ
の結果金属粉末中の炭素含有量が増大するという欠点が
ある。炭素含有量が増大すると、粉末冶金用鋼粉におい
ては粉末を硬化させて圧縮性、成形性を阻害する。

【０００５】さらに、改良技術として特開昭５５−１５
２１１０号公報記載のものがあるが、この技術は噴霧媒
として浸炭抑制剤を含有する無極性溶媒もしくは動・植
物油を使用する方法である。この方法においては、浸炭
抑制剤として水、ＣＯ₂、脂肪酸、アルコール、エステ
ル、ケトンなどの酸素を含む有機化合物を挙げている。

【０００６】また、脂肪酸を主成分とした水溶性防錆剤
による防錆処理方法は、冷延鋼板あるいは冷延鋼板を使
用した加工製品を対象とする防錆方法として周知である
が、特開昭５６−８３９７号公報において冷延鋼板の焼
鈍後の調質圧延の時の圧延液に使用されているように、
通常は冷延鋼板を対象とした水溶性防錆剤に用いられ
る。

【０００７】一方、アミノ酸も有機防錆剤としてよく知
られている。その事例の一つに特開昭６０−５２５３１
号公報があり、冷延鋼板の冷却水溶液にアミノ酸を溶存
させて鋼板の酸化防止を行っている。これは冷延鋼帯の
連続焼鈍における水焼き入れの際の冷延鋼板表面の酸化
防止を目的としたものである。他方、アミノポリカルボ
ン酸類を金属に対する防錆剤として使用することは、Ｅ
ＤＴＡに代表されるように多くの事例があり、既に周知
の事実である。また、ベンゾトリアゾール系化合物につ
いては、アメリカ合衆国のＴｈｅＰｒｏｃｔｅｒＧ
ａｍｂｌＣｏのＢｒｉｔ．ＰａｔｅｎｔＮｏ．６５
２，３３９（１９４７）等で銅および銅合金に対する防
錆剤としてよく知られている。

【０００８】以上のように、有機酸が金属、とりわけ冷
延鋼板表面の酸化防止剤として一般に使用されている
が、これらの場合、鋼板表面の防錆処理によって求めら
れるのは、防錆性や化成処理後直接塗装したときの塗装
密着性のような表面特性に優れることである。また、ベ
ンゾトリアゾール系化合物に求められるのは、表面の色
調を保持し、変色を防止することである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来、溶融金属から水
噴霧法で金属粉末を製造する場合、金属粉末は水流に包
まれた状態で容器の水中に落下するため容易に酸化され
てしまう。金属粉末の酸化防止を目的に噴霧媒として水
にかわって各種の油類を使用する方法では、得られた金
属粉末に付着する油類を分離回収する必要がある。ま
た、高温の溶融金属滴と接した油類が熱分解して金属粉
末に浸炭する現象が起こり、粉末を硬化させて圧縮性、
成形性を阻害する等の問題がある。

【００１０】本発明は、かかる問題点を解決し得る水噴
霧法における金属粉末の酸化防止方法であり、噴霧媒の
取扱が容易で、かつ中性ガス、還元性ガスまたは不活性
ガスを用いることなく、極めて簡便に金属粉末の酸化を
防止し得る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、溶融金属から
水噴霧法によって金属粉末を製造する際に、噴霧媒とし
て有機酸を含有した水溶液または有機酸およびベンゾト
リアゾール類を含有した水溶液を用いることを特徴とす
る金属粉末の製造における金属粉末の酸化防止方法であ
る。噴霧媒として用いる水溶液のｐＨは、中性領域から
アルカリ領域の範囲に調整することが望ましい。さら
に、水中に没した金属粉末を濾取した後、大気中に放置
しても、酸化抑止効果を持続させることができる。

【００１２】

【作用】本発明における溶融金属および金属粉末として
は、鉄および鉄合金等（例えば鉄／シリコン系、鉄／ニ
ッケル系、鉄／アルミニウム系）、ステンレス合金系等
があり、さらに銅および銅合金等（例えば銅／スズ系）
を挙げることができる。

【００１３】用いる有機酸は脂肪酸、α−アミノ酸等で
ある。より具体的には、脂肪酸としては、炭素数３以上
のプロピオン酸、コハク酸、アジピン酸、酢酸、ヘキサ
ン酸、アリスチン酸、アラキジン酸等、および二塩基酸
としてシュウ酸、コハク酸、アジピン酸、アゼライン
酸、セバシン酸、ドデカン二酸等の汎用二塩基酸あるい
はダイマー酸、さらには炭素数１２〜２２の長鎖状およ
び分岐状二塩基酸、あるいは炭素数２１のシクロヘキセ
ン環状二塩基酸（Ｗｅｓｔｖａｃｏ社製）等の脂肪族化
合物を例示することができ、さらに、芳香族脂肪酸とし
て、ニトロ安息香酸等の安息香酸誘導体、ニトロフタル
酸等のフタル酸誘導体、フェノキシ酢酸等のフェノキシ
カルボン酸類等を例示することができる。一方、α−ア
ミノ酸とは、分子内にアミノ基（−ＮＨ₂）とカルボキ
シル基（−ＣＯＯＨ）をもつ化合物で、カルボキシル基
の結合している炭素原子（α位の炭素）にアミノ酸が結
合しているものである。より具体的には、脂肪族アミノ
酸として、例えばアラニン、アルギニン、アスパラギン
酸、グルタミン酸、グリシン、ロイシン、リジン等を、
また芳香族アミノ酸として、フェニルアラニン、チロシ
ン等を、さらに異節環状アミノ酸として、プロリン、ヒ
スチン、トリプトファン等を例示することができる。

【００１４】また、本発明では有機酸とベンゾトリアゾ
ール類の化合物とを併用するとより効果的である。ベン
ゾトリアゾール類の使用は鉄系にも効果を発揮するが、
特に銅および銅合金等の場合において良好な結果をもた
らす。金属粉末の製造時において酸化防止効果を発揮す
るベンゾトリアゾール類の化合物としては、ベンゾトリ
アゾール（ＢＴＡ）、ＢＴＡのベンゼン環にメチル基
（４または５位置のもの）を持つトリルトリアゾール
（ＴＴＡ）、そしてＴＴＡのメチル基の位置にカルボキ
シル基を導入したカルボキシルベンゾトリアゾール（Ｂ
ＴＡ−ＣＯＯＨ）等のベンゾトリアゾール誘導体を例示
することができる。

【００１５】本発明の水噴霧法による金属粉末の製造に
おいては、溶融金属流に有機酸または有機酸およびベン
ゾトリアゾール類を含有する水を高圧で噴霧して、金属
を粉化させると同時に金属粉末の酸化を防止する。酸化
防止処理した金属粉末が実用上具備すべき主要な点は、
圧縮成形性、焼結性等に優れることである。

【００１６】本発明において、有機酸およびベンゾトリ
アゾール類を噴霧媒あるいは噴霧槽中の水に溶存させて
使用する場合、１種あるいは２種以上を共存させて使用
することができる。これらの有機防錆剤を水に溶解する
際には、水に対する溶解性を増すため、あるいは高温の
金属粉末の酸化防止効果を高めるため、当該噴霧媒ある
いは噴霧槽中の水はｐＨ７〜１１、特にｐＨ７〜１０の
範囲に保持することが望ましく、塩基性物質を添加して
前記範囲内に調整する。このような目的で使用する塩基
性物質としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等
のアルカリ金属化合物やジイソプロピルアミン、モノエ
タノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノール
アミンまたはエチレンジアミンのようなアミン類で水可
溶性のものが好ましい。

【００１７】また、ｐＨ７〜１１の範囲に調整された噴
霧媒あるいは噴霧槽中の水の金属粉末表面に対する濡れ
性を良くし、金属との反応を促進させ、酸化防止効果を
向上させる目的で、界面活性剤を０．００１〜０．５％
の範囲で添加して使用してもよい。

【００１８】

【実施例１】水噴霧法による金属粉末の製造を図１に示
す装置を使用して実施した。噴霧媒槽４中の噴霧媒を昇
圧ポンプ５で昇圧し、タンディシュ２の下部から流下す
る溶融金属流に噴霧ノズル３を介して吹きつけて鉄粉末
を製造した。その後、脱水用コンベア８で脱水して金属
粉末１０を回収した。噴霧条件は溶湯量５０ｋｇ、噴霧
水圧１００ｋｇ／ｃｍ²、噴霧媒量１００リットル／ｍ
ｉｎとした。

【００１９】実施例１で用いた水溶液の組成は、Ｃ₂₂長
鎖二塩基酸（７，２−ジメチル−７、１１−オクタデカ
ジエン−１、１８−ジカルボン酸）３．０重量％、ジエ
タノールアミン５．０重量％、水９２．０重量％であ
る。当該水溶液を噴霧媒として使用する際には、３０倍
量の水で希釈調整した（ｐＨ９．３）。

【００２０】試験結果を水のみで噴霧した比較例１とと
もに表１に示す。表１は溶湯の化学組成、得られた粉末
の化学組成、および成形体の密度、焼結体の密度を示し
たものである。成形体の密度とは、得られた粉末を断面
積２ｃｍ²、高さ２ｃｍの円柱状の形状に圧力７ｔｏｎ
／ｃｍ²で成形したときの成形体の密度であり、焼結体
の密度とは、当該成形体を１２００℃、１時間、真空中
で焼結した焼結体の密度である。

【００２１】

【表１】

【００２２】実施例１により製造した金属粉末の酸素量
は０．１重量％以下であり、比較例１の酸素量に対し１
桁以上低い値となった。また、金属粉末の成形体の密度
および焼結体の密度は共に比較例１に対し大きく、良好
な製品を得ることができた。

【００２３】

【実施例２】実施例２で用いた水溶液の組成は、Ｌ−ア
ルギニン５．０重量％、グリシン５．０重量％、トリエ
タノールアミン６．５重量％、水８３．５重量％であ
る。当該水溶液を噴霧媒として使用する際には、２０倍
量の水で希釈調整した（ｐＨ９．５）。実施例１と同様
の装置および噴霧条件で鉄／シリコン合金粉末を製造
し、成形体の密度、焼結体の密度の測定方法も同様とし
た。試験結果を水のみで噴霧した比較例２とともに表２
に示す。

【００２４】

【表２】

【００２５】実施例１の鉄粉末と同様に、実施例２によ
り製造した鉄／シリコン合金粉末の酸素量は比較例２の
酸素量に対し１桁以上低く、成形体および焼結体の密度
が大きく、良好な製品を得た。

【００２６】

【実施例３】実施例３で用いた水溶液の組成は、ダイマ
ー酸４．０重量％、ｍ−ニトロ安息香酸２．０重量％、
３−ニトロフタル酸２．０重量％、アゼライン酸２．０
重量％、イソプロパロールアミン１５．０重量％、水７
５．０重量％である。当該水溶液を噴霧媒として使用す
る際には、２０倍量の水で希釈調整した（ｐＨ９．
４）。実施例１と同様の装置および噴霧条件でステンレ
ス鋼合金粉末を製造し、成形体の密度、焼結体の密度の
測定方法も同様とした。試験結果を水のみで噴霧した比
較例３とともに表３に示す。

【００２７】

【表３】

【００２８】実施例１の鉄粉末および実施例２の場合と
同様に、実施例３により製造したステンレス合金鋼粉末
の酸素量は比較例３の酸素量に対し１桁以上低く、成形
体および焼結体の密度が大きく、良好な製品を得た。

【００２９】

【実施例４】実施例４で用いた水溶液の組成は、ベンゾ
トリアゾール３．０重量％、トリルトリアゾール１．０
重量％、ジエタノールアミン４．０重量％、水９２．０
重量％である。当該噴霧媒として使用する際には、２０
倍量の水で希釈調整した（ｐＨ９．２）。実施例１と同
様の装置および噴霧条件で銅合金粉末を製造し、成形体
の密度の測定方法も同様とした。成形体の焼結は１００
０℃、１時間、真空中で行った。試験結果を水のみで噴
霧した比較例４とともに表４に示す。

【００３０】

【表４】

【００３１】実施例４により製造した銅合金粉末の酸素
量は、比較例４の酸素量に対して２割以下であり、成形
体および焼結体の密度が大きく良好な製品を得た。

【００３２】

【実施例５】実施例５で用いた水溶液の組成は、Ｌ−ア
ルギニン３．０重量％、グリシン３．０重量％、トリエ
タノールアミン４．５重量％、ベンゾトリアゾール２．
０重量％、トリルトリアゾール１．０重量％、ジエタノ
ールアミン２．０重量％、水８４．５重量％である。当
該水溶液を噴霧媒として使用する際には、２０倍量の水
で希釈調整した（ｐＨ９．６）。実施例１と同様の装置
および噴霧条件で鉄系低合金粉末を製造し、成形体の密
度、焼結体の密度の測定方法も同様とした。試験結果を
水のみで噴霧した比較例５とともに表５に示す。

【００３３】

【表５】

【００３４】実施例１の鉄粉末と同様に実施例５により
製造した鉄系低合金粉末の酸素量は比較例５の酸素量に
対し１桁以上低く、成形体および焼結体の密度が大き
く、良好な製品を得た。

【００３５】

【発明の効果】本発明の方法により、酸素含有量の低い
金属粉末を容易に製造することができ、得られた金属粉
末は圧縮性、焼結性に富み極めて良質である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に用いた噴霧装置の概要図であ
る。

【符号の説明】

１溶湯２タンディッシュ３噴霧ノズル４噴霧媒槽５昇圧ポンプ６噴霧槽７攪拌羽根８脱水用コンベア９粉末受容器１０金属粉末

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【手続補正書】

【提出日】平成４年１０月２０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００３

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００３】従来、液体噴霧法に基づいて金属粉末を製
造する方法としては、噴霧媒に水を用いる水噴霧法が知
られており、すでに工業的規模で実施されている。この
水噴霧法により溶融金属を噴霧・冷却して金属粉末を製
造する場合、噴霧雰囲気中の酸素あるいは水の分解によ
って発生する酸素により金属粉末の表面が酸化する欠点
がある。このうち雰囲気中の酸素による酸化は不活性雰
囲気に置換することによって防止することができるが、
水の分解によって発生する酸素による金属粉末表面の酸
化を避けるのは極めて困難である。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００８】以上のように、有機酸が金属、とりわけ冷
延鋼板表面の酸化防止剤として一般に使用されている
が、これらの場合、鋼板表面の防錆処理によって求めら
れるのは、防錆性や化成処理後直接塗装したときの塗装
密着性のような表面特性に優れることである。また、ベ
ンゾトリアゾール系化合物に求められるのは、銅あるい
は銅合金表面の色調を保持し、変色を防止することであ
る。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１３】用いる有機酸は脂肪酸、α−アミノ酸等で
ある。より具体的には、脂肪酸としては、炭素数３以上
のプロピオン酸、ヘキサン酸、ミリスチン酸、ステアリ
ン酸、アラキジン酸等、および二塩基酸としてシュウ
酸、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン
酸、ドデカン二酸等の汎用二塩基酸あるいはダイマー
酸、さらには炭素数１２〜２２の長鎖状および分岐状二
塩基酸、あるいは炭素数２１のシクロヘキセン環状二塩
基酸（Ｗｅｓｔｖａｃｏ社製）等の脂肪族化合物を例示
することができ、さらに、芳香族脂肪酸として、ニトロ
安息香酸等の安息香酸誘導体、ニトロフタル酸等のフタ
ル酸誘導体、フェノキシ酢酸等のフェノキシカルボン酸
類等を例示することができる。一方、α−アミノ酸と
は、分子内にアミノ基（−ＮＨ₂）とカルボキシル基
（−ＣＯＯＨ）をもつ化合物で、カルボキシル基の結合
している炭素原子（α位の炭素）にアミノ基が結合して
いるものである。より具体的には、脂肪族アミノ酸とし
て、例えばアラニン、アルギニン、アスパラギン酸、グ
ルタミン酸、グリシン、ロイシン、リジン等を、また芳
香族アミノ酸として、フェニルアラニン、チロシン等
を、さらに異節環状アミノ酸として、プロリン、ヒスチ
ン、トリプトファン等を例示することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山宮昌夫東京都千代田区大手町２−６−３新日本製鐵株式会社内 (72)発明者千田晋神奈川県川崎市中原区井田1618 新日本製鐵株式会社先端技術研究所内 (72)発明者谷川啓一大阪市北区梅田１−２−２−1400 大同化学工業株式会社内 (72)発明者高橋弘之大阪市北区梅田１−２−２−1400 大同化学工業株式会社内 (72)発明者野呂和也大阪市北区梅田１−２−２−1400 大同化学工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶融金属から水噴霧法によって金属粉末
を製造する際に、噴霧媒として有機酸を含有した水溶液
を用いることを特徴とする金属粉末製造における金属粉
末の酸化防止方法。
【請求項２】有機酸がアミノ酸である請求項１記載の
金属粉末製造における金属粉末の酸化防止方法。
【請求項３】溶融金属から水噴霧法によって金属粉末
を製造する際に、噴霧媒として有機酸およびベンゾトリ
アゾール類を含有した水溶液を用いることを特徴とする
金属粉末製造における金属粉末の酸化防止方法。
【請求項４】有機酸がアミノ酸である請求項３記載の
金属粉末製造における金属粉末の酸化防止方法。
【請求項５】噴霧媒として用いる水溶液のｐＨを中性
領域からアルカリ領域の範囲に調整した請求項１または
３記載の金属粉末製造における金属粉末の酸化防止方
法。