JPS60152605A - 溶融金属の噴霧微粉化装置 - Google Patents
溶融金属の噴霧微粉化装置Info
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- JPS60152605A JPS60152605A JP59006352A JP635284A JPS60152605A JP S60152605 A JPS60152605 A JP S60152605A JP 59006352 A JP59006352 A JP 59006352A JP 635284 A JP635284 A JP 635284A JP S60152605 A JPS60152605 A JP S60152605A
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Classifications
-
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- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
- B22F9/06—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material
- B22F9/08—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying
- B22F9/082—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying atomising using a fluid
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- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は溶融金属の噴霧微粉化装置に関する。
粉末冶金応用製品のうち、研削用ダイヤモンドホイル、
高速度鋼バイトチップ、熱間静水圧圧縮に供する機械部
品プリホーム、射出成形ブリホームなどにおいては、製
造原料の金属粉の平均粒子径は数ミクロンのものが要望
されている。
高速度鋼バイトチップ、熱間静水圧圧縮に供する機械部
品プリホーム、射出成形ブリホームなどにおいては、製
造原料の金属粉の平均粒子径は数ミクロンのものが要望
されている。
従来、金属微粉を製造する方法には、酸化物還元法、電
解法、カルボニル法等が知られている。これらは、いず
れも単一金属粉の製造には適するが、合金微粉の製造に
は合金組成上の制約が大きくて製造し難く、しかも製造
コストが高くなる等の欠点があった。
解法、カルボニル法等が知られている。これらは、いず
れも単一金属粉の製造には適するが、合金微粉の製造に
は合金組成上の制約が大きくて製造し難く、しかも製造
コストが高くなる等の欠点があった。
一方合金粉の製造には噴霧法が広く実用されているが、
この方法では生成粉の平均粉子径が精々数十ミクロンで
あり、それより一桁小さい粉末の製造は不可能とされて
いた。
この方法では生成粉の平均粉子径が精々数十ミクロンで
あり、それより一桁小さい粉末の製造は不可能とされて
いた。
噴霧法において溶融金属の微粉化に最も効果的とされて
いるものは、水を主とする液体を噴霧媒に用い、そのジ
ェットのエネルギーを一点に集中させる円錐状ジェット
方式である。この方式における装置として第１図に示す
ような装置（％許第５５２２５３号明細書診照）が知ら
れている。該装置では、ノズル外筒７とノズル内筒８と
によって構成された環帯状隙間から水ジェツトを噴出し
て環帯の中心軸上の一点０に焦点を結ぶ円錐面を形成さ
せる。該液体噴出は液体導入管９から圧入する圧力によ
る。他方溶融金属は溶融ノズル１２から溶融金属流■３
として落下させる。水ジェツトにより形成される円錐面
の内側すなわち、溶融金属が流入する側のジェット近傍
では、通常は気圧が１０−１００Ｔｏｒｒの負圧となっ
ており、溶融金属流１３は動揺なくそれに吸引される。
いるものは、水を主とする液体を噴霧媒に用い、そのジ
ェットのエネルギーを一点に集中させる円錐状ジェット
方式である。この方式における装置として第１図に示す
ような装置（％許第５５２２５３号明細書診照）が知ら
れている。該装置では、ノズル外筒７とノズル内筒８と
によって構成された環帯状隙間から水ジェツトを噴出し
て環帯の中心軸上の一点０に焦点を結ぶ円錐面を形成さ
せる。該液体噴出は液体導入管９から圧入する圧力によ
る。他方溶融金属は溶融ノズル１２から溶融金属流■３
として落下させる。水ジェツトにより形成される円錐面
の内側すなわち、溶融金属が流入する側のジェット近傍
では、通常は気圧が１０−１００Ｔｏｒｒの負圧となっ
ており、溶融金属流１３は動揺なくそれに吸引される。
これに対してジェットの外側の気圧はほぼ１気圧である
。生成粉の平均粉子径はジェットの噴射圧力（速度）及
び円錐頂角θが大きいほど小さくなるが、工業的には最
高噴射圧力２００ Ｋｙｆ／、１１ 、円錐頂角２σ〈
Ｏく４０°で噴霧されている。円錐頂角θをさらに大き
くすると、焦点Ｏからジェット流が逆流し、溶融金属が
吹き上げられて噴霧を続けられない。
。生成粉の平均粉子径はジェットの噴射圧力（速度）及
び円錐頂角θが大きいほど小さくなるが、工業的には最
高噴射圧力２００ Ｋｙｆ／、１１ 、円錐頂角２σ〈
Ｏく４０°で噴霧されている。円錐頂角θをさらに大き
くすると、焦点Ｏからジェット流が逆流し、溶融金属が
吹き上げられて噴霧を続けられない。
噴霧を連続できるθの最大値、すなわち、臨界頂角は噴
射圧力が上昇するにつれて小さくなる。
射圧力が上昇するにつれて小さくなる。
このθを大きくするようにした装置として、特開昭５４
−１１４４６７号がある。該装置はジェットの中心軸と
同心でノズル底部に密着した長い吸引管を設け、ジェッ
トをこの管の中へ噴射することによって、ノズル上部か
ら溶融金属と共に吸引される空気流量を増大し、焦点か
らのジェットの逆流を押えて８０°〈θ〈１２０°の噴
霧を可能にしている。
−１１４４６７号がある。該装置はジェットの中心軸と
同心でノズル底部に密着した長い吸引管を設け、ジェッ
トをこの管の中へ噴射することによって、ノズル上部か
ら溶融金属と共に吸引される空気流量を増大し、焦点か
らのジェットの逆流を押えて８０°〈θ〈１２０°の噴
霧を可能にしている。
しかし、この装置では、ジェットは円錐面を境として吸
引管の作用で大量に吸引される空気と混合して吸引管径
まで膨張して密度が小さくなる。従って、微粉化に効く
ジェットエネルギーの低下はまぬかれない。また水噴霧
を不活性ガス中で行う場合には、大量の不活性ガスを消
費することになり、不活性ガス雰囲気中で水噴霧を必要
とする場合には適応し得ない欠点がある。
引管の作用で大量に吸引される空気と混合して吸引管径
まで膨張して密度が小さくなる。従って、微粉化に効く
ジェットエネルギーの低下はまぬかれない。また水噴霧
を不活性ガス中で行う場合には、大量の不活性ガスを消
費することになり、不活性ガス雰囲気中で水噴霧を必要
とする場合には適応し得ない欠点がある。
本発明は、従来の噴霧微粉化装置における欠点をなくす
べくなされたもので、その目的はジェットの噴射圧力が
従来装置における範囲内は言うまでもなく、４００〜６
０ ’０Ｋｙｆ／、１１と従来のものよりも著しく高い
場合にも、円錐頂角θを４０゜〜９０°の高角度に保つ
ことができ、かつジェットに吸引される雰囲気ガスの流
量を大幅に減少させることができ、これにより生成粉の
平均粒子径６〜４ミクロンと極めて細かい微粒子が製造
し得られる装置を提供するにある。
べくなされたもので、その目的はジェットの噴射圧力が
従来装置における範囲内は言うまでもなく、４００〜６
０ ’０Ｋｙｆ／、１１と従来のものよりも著しく高い
場合にも、円錐頂角θを４０゜〜９０°の高角度に保つ
ことができ、かつジェットに吸引される雰囲気ガスの流
量を大幅に減少させることができ、これにより生成粉の
平均粒子径６〜４ミクロンと極めて細かい微粒子が製造
し得られる装置を提供するにある。
本発明の溶融金属の噴霧微粉化装置を第２図に基いて説
明すると、第２図Ａは縦断面図、第２図ＢはＡ図のＡ
−Ａ’における断面図を示す。
明すると、第２図Ａは縦断面図、第２図ＢはＡ図のＡ
−Ａ’における断面図を示す。
ノズル外筒７とノズル内筒８のノズル端子１、及び２の
圧縮圧力により通常は閉じた噴射環帯を形成し、高圧ポ
ンプにより液体導入管９より高圧液体を液体室１０に導
入して隙間を閉じた噴射環帯を液体の圧力によって均一
に開かせ、噴射環帯の中心軸と同心の円錐状を形成させ
る。
圧縮圧力により通常は閉じた噴射環帯を形成し、高圧ポ
ンプにより液体導入管９より高圧液体を液体室１０に導
入して隙間を閉じた噴射環帯を液体の圧力によって均一
に開かせ、噴射環帯の中心軸と同心の円錐状を形成させ
る。
溶融ノズル１２からの溶融金属は溶融金属流１３として
中心部に流下し、ジェットによって粉化される。
中心部に流下し、ジェットによって粉化される。
一般に噴射圧力一定の場合、ジェットを高速化するには
、噴射環帯の隙間を狭くするが、隙間を０．１〜００１
鰭と狭く、しかも噴射環帯全周に亘ってそれを均一に保
つことは、隙間を調整するネジやバッキングの寸法精度
からみて極めて困難である。
、噴射環帯の隙間を狭くするが、隙間を０．１〜００１
鰭と狭く、しかも噴射環帯全周に亘ってそれを均一に保
つことは、隙間を調整するネジやバッキングの寸法精度
からみて極めて困難である。
５一
本発明ではノズル端子ｌ、及び２に圧縮応力をかけてお
き、通常は閉じており、液体室１０に導入した液体の圧
力に応じてノズル端子１、及び２で構成された噴射環帯
が開くようにしたため、該噴射環帯の隙間を０．１〜０
．０１ｍの狭い範囲でも、はぼ均一に保つことができ、
円錐軸に対称なジェットが容易に得られる。また円錐状
のジェットの頂角を４０〜９０°までに亘って太き−′ る。 ン一・ そして、本発明の装置においては、ノズルの底部に減圧
室６が設けられ、該減圧室６はフランジ３に設けられた
フランジ孔５とボス横溝４によってジェットの噴射側下
側部に連通させている。従って減圧室６の負圧を大きく
することによって、ノズル頂部との圧力差でジェットに
より形成させる円錐面を上部から押えると共に円錐ジェ
ットの下部負圧とが相俟って、ジェットの頂部方向への
逆流を押えることができ、そ６− れによりジェットの頂角を最大の９０°まであけること
ができる。減圧室の圧力は３０〜７００ Ｔｏｒｒの負
圧であることが好ましい。
き、通常は閉じており、液体室１０に導入した液体の圧
力に応じてノズル端子１、及び２で構成された噴射環帯
が開くようにしたため、該噴射環帯の隙間を０．１〜０
．０１ｍの狭い範囲でも、はぼ均一に保つことができ、
円錐軸に対称なジェットが容易に得られる。また円錐状
のジェットの頂角を４０〜９０°までに亘って太き−′ る。 ン一・ そして、本発明の装置においては、ノズルの底部に減圧
室６が設けられ、該減圧室６はフランジ３に設けられた
フランジ孔５とボス横溝４によってジェットの噴射側下
側部に連通させている。従って減圧室６の負圧を大きく
することによって、ノズル頂部との圧力差でジェットに
より形成させる円錐面を上部から押えると共に円錐ジェ
ットの下部負圧とが相俟って、ジェットの頂部方向への
逆流を押えることができ、そ６− れによりジェットの頂角を最大の９０°まであけること
ができる。減圧室の圧力は３０〜７００ Ｔｏｒｒの負
圧であることが好ましい。
３０ Ｔｏｒｒより小さい負圧ではジェットの逆流が起
こり易くなり、また、水、ポリマー水溶液等によりジェ
ットでは７００ Ｔｏｒｒを超える負圧は形成し難い。
こり易くなり、また、水、ポリマー水溶液等によりジェ
ットでは７００ Ｔｏｒｒを超える負圧は形成し難い。
また溶融金属流を吸引する円錐面近傍に生じた負圧との
差は２０〜６９０ Ｔｏｒｒであることが好ましい。
差は２０〜６９０ Ｔｏｒｒであることが好ましい。
すなわち、本発明の装置において、ノズルの環帯を前記
のように構成することと、ノズル底部に減圧室を設け、
該減圧室をジェット側下側部に連通ずることが相俟って
従来装置における噴射圧力をはるかに越える４００〜６
００ Ｑ’７Ｑの高圧でも安定して噴射でき、生成粉の
平均粉子径は６〜４ミクロンと従来装置に比べて１桁細
かい微粉末が得られる優れた効果を奏し得られる。
のように構成することと、ノズル底部に減圧室を設け、
該減圧室をジェット側下側部に連通ずることが相俟って
従来装置における噴射圧力をはるかに越える４００〜６
００ Ｑ’７Ｑの高圧でも安定して噴射でき、生成粉の
平均粉子径は６〜４ミクロンと従来装置に比べて１桁細
かい微粉末が得られる優れた効果を奏し得られる。
なお、１１は拘束リングであり、これは円錐頂角や噴射
圧力に応じ、溶融金属が減圧室側壁に付着せず、かつ減
圧室の気圧が最も低くなるように調節する作用をするも
のである。そのため、内径の異なるリングを用意し、任
意に取換えることができるように構成する。しかし、こ
れは必ずしも必要としないが、設けることが好ましい。
圧力に応じ、溶融金属が減圧室側壁に付着せず、かつ減
圧室の気圧が最も低くなるように調節する作用をするも
のである。そのため、内径の異なるリングを用意し、任
意に取換えることができるように構成する。しかし、こ
れは必ずしも必要としないが、設けることが好ましい。
次に、本発明の装置による金属粉末の製法を挙げ、また
従来装置による比較例を示し、本発明装置における作用
効果の優れていることを明らかにする。なお、従来装置
は第１図に示す装置である。
従来装置による比較例を示し、本発明装置における作用
効果の優れていることを明らかにする。なお、従来装置
は第１図に示す装置である。
実施例１、比較例１
９０Ｃｕ−１０Ｓｎ合金を使用し、その条件ならびに生
成粉末の性質を示すと、次の第１表の通りであった。
成粉末の性質を示すと、次の第１表の通りであった。
第１表
該結果が示すように、本発明装置の場合が従来装置の場
合に比べて、溶融金属流を吸引する注入口の負圧が低く
、ここに吸引される空気の流量が小さい。また生成粒の
平均粒径がはるかに微細であり、見かけ密度が低い。
合に比べて、溶融金属流を吸引する注入口の負圧が低く
、ここに吸引される空気の流量が小さい。また生成粒の
平均粒径がはるかに微細であり、見かけ密度が低い。
９一
実施例２、比較例２
鉄を使用し、その条件ならひに生成粉末の性質を示すと
、次の第２表の通りであった。
、次の第２表の通りであった。
この結果が示すように、実施例１と同様なことを示すと
共に、本発明装置で得られた鉄粉を９３０Ｃで１時間水
素中で還元後、解砕したものは見かけ密度が２．４’、
Ｑで、鉱石還元鉄粉に匹敵する成形性を示した。
共に、本発明装置で得られた鉄粉を９３０Ｃで１時間水
素中で還元後、解砕したものは見かけ密度が２．４’、
Ｑで、鉱石還元鉄粉に匹敵する成形性を示した。
＝ＩＯ−
実施例３〜６
９１ Ｎｉ−３Ｍｏ−６Ｗ合金、８ＯＮｉ−２０Ｃｒ合
金、５ＫＨ９相当高速度銅、８ＵＳ ４１０相当ステン
レス合金を、それぞれ本発明の装置を使用して微粉末を
製造した。その結果はそれぞれ第３表〜第６表に示す通
りであった。
金、５ＫＨ９相当高速度銅、８ＵＳ ４１０相当ステン
レス合金を、それぞれ本発明の装置を使用して微粉末を
製造した。その結果はそれぞれ第３表〜第６表に示す通
りであった。
第３表 ９１ Ｎ１−３ Ｍｏ ６ Ｗ合金の噴霧条件
と粉末の性質第４表 ８ＯＮ！−２０Ｃｒ合金の噴霧条
件と粉末の性質第５表 ５ＫＨＱ相当高速度銅の噴ＩＩ
条件と粉末の性質−１１＝ 第６ 表 ５Ｕ８４１０相当ステンレス鋼の噴霧条件と
粉末の性質この結果が示すように、いずれも平均粒子径
が６〜４ミクロンと微細であり、そしてこのように微細
に拘らず、酸化量は従来装置による平均粒子径数十ミク
ロンの粉末と同程度である。例えば噴霧したままの９１
Ｎｉ−３Ｍｏ−６Ｗ合金粉は酸素量は約６００ｐｐｍで
ある。このことは高圧噴霧によって１粒子当りの酸化量
が大巾に低下し得られることを示している。数ミクロン
の粒子はほぼ球状化しており、比較的圧縮性がよい。
と粉末の性質第４表 ８ＯＮ！−２０Ｃｒ合金の噴霧条
件と粉末の性質第５表 ５ＫＨＱ相当高速度銅の噴ＩＩ
条件と粉末の性質−１１＝ 第６ 表 ５Ｕ８４１０相当ステンレス鋼の噴霧条件と
粉末の性質この結果が示すように、いずれも平均粒子径
が６〜４ミクロンと微細であり、そしてこのように微細
に拘らず、酸化量は従来装置による平均粒子径数十ミク
ロンの粉末と同程度である。例えば噴霧したままの９１
Ｎｉ−３Ｍｏ−６Ｗ合金粉は酸素量は約６００ｐｐｍで
ある。このことは高圧噴霧によって１粒子当りの酸化量
が大巾に低下し得られることを示している。数ミクロン
の粒子はほぼ球状化しており、比較的圧縮性がよい。
１３−
１２−
第１図は従来の噴霧微粉化装置の断面図、第２図は本発
明の噴霧微粉化装置を示し、第２図Ａはその縦断面図、
第２図Ｂは第２図ＡのＡ−Ａ′における断面図である。 ｌ、２：ノズル端子 ３：フランジ ４：ボスの縦溝 ５：フランジ孔 ６：減圧室 ７：ノズル外筒 ８：ノズル内筒 ９：液体導入管 １０：液体室 １１：拘束リング １２：溶湯ノズル １３：溶融金属流 特許出願人 科学技術庁金属材料技術研究所長１４−
明の噴霧微粉化装置を示し、第２図Ａはその縦断面図、
第２図Ｂは第２図ＡのＡ−Ａ′における断面図である。 ｌ、２：ノズル端子 ３：フランジ ４：ボスの縦溝 ５：フランジ孔 ６：減圧室 ７：ノズル外筒 ８：ノズル内筒 ９：液体導入管 １０：液体室 １１：拘束リング １２：溶湯ノズル １３：溶融金属流 特許出願人 科学技術庁金属材料技術研究所長１４−
Claims (1)
- 噴霧ノズルを噴射環帯が高圧流体の流体圧力に応じて圧
縮応力によって閉じている環帯を開口するように構成し
、かつ噴射環帯の下部に減圧室を設け、該減圧室をジェ
ットの噴射側下側部に連通させたことを特徴とする溶融
金属の噴霧微粉化装置。
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| JP59006352A JPS60152605A (ja) | 1984-01-19 | 1984-01-19 | 溶融金属の噴霧微粉化装置 |
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| JP59006352A JPS60152605A (ja) | 1984-01-19 | 1984-01-19 | 溶融金属の噴霧微粉化装置 |
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