JPH04337018A - 金属粉末製造装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶融金属を、旋回移動
する冷却液層中に供給して金属粉末を製造する製造装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】急冷凝固金属粉末は、結晶粒が微細で合
金元素も過飽和に含有させることができるので、例えば
アルミニウムやその合金の急冷凝固粉末によって形成さ
れた押出材は、溶製材では具備することのない優れた材
質特性を有し、機械部品等の素材として注目されている
。

【０００３】前記急冷凝固金属粉末の製造装置として、
特公平１−４９７６９　号公報に開示されたものがある
。この装置は、図５に示すように、回転する冷却ドラム
６１の内周面に冷却液層６２を遠心力の作用で形成し、
該冷却液層６２に溶融金属供給手段としての噴射るつぼ
６３から溶融金属を噴射し、微細に分断して急冷凝固し
た金属粉末を得るものである。前記噴射るつぼ６３の外
周面には加熱用の高周波コイル６４が装着され、該るつ
ぼ６３の下部側壁には噴射ノズル６５が開設されている
。前記るつぼ６３内の溶融金属６６は、該るつぼ６３に
不活性ガス６７を加圧注入することによって前記ノズル
６５から噴射される。そして、冷却ドラム６１内の金属
粉末は、一定量溜まると、冷却ドラム６１の回転を止め
、冷却液と共に回収され、脱液後、乾燥される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記従来のものにあっ
ては、いわゆるバッチ式操業となり、生産性が劣る。そ
のうえ、粉末回収時に溶融金属の噴射を止めなければな
らないため、噴射ノズル６５に孔詰りが生じ易いという
問題がある。また、冷却温度を一定にするためには、冷
却液層６２の液面より冷却液を供給、排出して温度制御
しなければならないが、この際、液面が乱れ、粉末粒度
や品質にばらつきが生じ易いという問題がある。

【０００５】さらに、噴射ノズル６５の大きさは、孔詰
りの観点からあまり小さくすることができず、従って、
溶融金属６６の噴出量を少なくするにも限度があり、そ
のため、比較的多量の溶融金属６６が直接冷却液層６２
の同じ位置に連続状に供給され、より微細な粒子の金属
粉末が得難いと共に、冷却効果の低下を来たして十分な
冷却速度が得難いという問題がある。

【０００６】そこで、本発明は前記問題点に鑑み、安定
した品質の金属粉末を連続的に製造することができ、し
かも、金属粉末の微粉化の向上及び十分な冷却速度の確
保を企図した金属粉末製造装置を提供することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明が前記目的を達成
するために講じた技術的手段は、溶融金属供給容器１９
から供給される溶融金属を冷却用筒体１　内の冷却液に
より冷却凝固させて金属粉末を製造する金属粉末の製造
装置において、前記筒体１　の内周面に、該内周面に沿
って冷却液を噴出供給して筒体１　内周面に沿って旋回
しながら流下し且つ筒体１　下部から排出される冷却液
層９　を形成し、この冷却液層９　の内周面側に、溶融
金属供給容器１９から供給される溶融金属を衝当させる
受台２８を設け、この受台２８を、該受台２８に衝当さ
せた溶融金属を遠心力の作用によって冷却液層９　に向
けて飛散させるべく回転駆動した点にある。

【０００８】

【作用】冷却用筒体１　の内周面に沿って噴出供給され
た冷却液は、筒体内周面に沿って旋回しながら流下し、
旋回時の遠心力の作用でほぼ一定内径の冷却液層９　を
形成する。そして、溶融金属供給容器１９から供給され
る溶融金属は、一旦、回転駆動される受台２８に衝当し
、該衝当した溶融金属は遠心力の作用で受台２８から冷
却液層９　へ向って放射状に飛散して冷却液層９　に供
給され、冷却液層９　の旋回流によって分断されると共
に冷却凝固され、金属粉末が製造される。

【０００９】前記冷却液層９　は常に新たに供給される
冷却液によって形成されるために一定の温度が容易に維
持される。このため、温度制御のために液面より冷却液
を排出、供給する必要がなく、液面に乱れは生じず、安
定した状態が維持される。それ故、冷却液層９　に供給
される溶融金属は常に一定状態の下で冷却液層中に供給
、分断され、一定温度の下で冷却凝固されるため、金属
粉末の品質が安定する。

【００１０】冷却液層９　中の金属粉末は冷却液と共に
旋回しながら流下し、筒体１　の下部より排出すること
で、金属粉末の連続生産が可能となる。また、溶融金属
は、受台２８によって飛散された後、さらに、冷却液層
９　の旋回流によって分断されて、より微細な金属粉末
が形成されると共に、該微粉化、溶融金属が受台２８に
よって分散されること及び冷却液層９　が常に新たに供
給される冷却液によって形成されることから十分な冷却
速度の確保が可能である。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１において、１は冷却用筒体で、上下に開口す
る円筒状に形成されており、この筒体１　の上端開口は
蓋体２　により閉塞され、該蓋体２　の中心部には開口
部３　が形成されている。また、筒体１　の上部には、
冷却液噴出管４　が周方向等間隔に複数個形成され、こ
の噴出管４　の吐出口５　は筒体内周面に沿って接線方
向から冷却液を噴出供給できるように開口されている。 また、噴出管４　の管軸方向は、筒体内周面の水平方向
の接線に対して０〜２０°程度斜め下方に設定されてい
る。そして、噴出管４　は、ポンプ７を介してタンク８
　に配管接続されていて、タンク８内の冷却液をポンプ
７　によって吸い揚げて噴出管４　から筒体１内周面側
に噴出供給することで、筒体１　の内周面に、該内周面
に沿って旋回しながら流下する冷却液層９　が形成され
る。タンク８　には、図示省略の補給用の冷却液供給管
が設けられ、またタンク８　内や循環流路の途中に冷却
器を適宜介在させてもよい。冷却液としては一般に水が
使用されるが、油が使用される場合もある。尚、水を用
いる場合、水中の溶存酸素を除去したものを使用するの
が望ましい。酸素の除去処理装置は市販されており、入
手容易である。

【００１２】筒体１　の内周面下部には、冷却液層９　
の層厚調整用リング１０がボルトによって着脱、交換自
在に取付けられ、このリング１０によって冷却液の流下
速度が押えられて略一定内径の冷却液層９　が容易に形
成される。 筒体１　の下端には円筒状の液切り用網体１１が連設さ
れ、この網体１１の下端には有底円筒状の粉末回収容器
１２が取付けられている。この回収容器１２の底壁１３
は傾斜状に形成されると共に傾斜方向下方側に延長され
ている。また、回収容器１２の周壁１４下端には粉末排
出口１５が形成されている。前記網体１１の周囲には有
底円筒状の冷却液回収容器１６が設けられ、この回収容
器１６の底部に形成された排水口１７は配管を介してタ
ンク８　に接続されている。

【００１３】筒体１　の上方には、溶融金属供給容器と
しての噴射るつぼ１９が配置されており、この噴射るつ
ぼ１９は黒鉛や窒化珪素等の耐火物から成り、有底円筒
状のるつぼ本体２０と、該るつぼ本体２０の上端開口を
閉塞する蓋体２１とを備えて成る。るつぼ本体２０の外
周には加熱用の誘導コイル２２が設けられ、るつぼ本体
２０の底部２３には、上下方向に貫通状のノズル孔２４
が形成され、該ノズル孔２４は筒体１　の中心の真上に
位置して筒体１　の蓋体２　の開口部３　を臨んでいる
。また、噴射るつぼ１９の蓋体２１には、ＡｒやＮ２　
等の不活性ガスの圧媒や圧送された溶融金属を注入する
ための注入孔２７が形成され、該注入孔２７から不活性
ガスを加圧注入することで、噴射るつぼ１９内の溶融金
属２５がノズル孔２４から開口部３　を介して筒体１　
内に噴射される。

【００１４】筒体１　内の中心部には、噴射るつぼ１９
の下方に位置する円盤状の受台２８が配置され、この受
台２８は粉末回収容器１２の底壁１３を貫通する回転駆
動軸２９の上端に固定されている。そして、この回転駆
動軸２９はモータ等の駆動装置によって上下方向の軸心
廻りに回転駆動され、受台２８が該駆動軸２９と一体回
転されるように構成されていて、噴射るつぼ１９のノズ
ル孔２４から噴射された溶融金属が、受台２８に衝当す
ると共に遠心力の作用で受台２８から冷却液層９　に向
けて放射状に飛散して該冷却液層９　に供給される。ま
た、受台２８の上部３０はセラミック、石綿等の断熱性
に優れた耐火材により形成されている。 なお、受台２８の回転方向は、冷却液層９の旋回流の進
行方向と同方向又は逆方向のどちらでも良いが、旋回流
と逆方向である方が、受台２８から飛散する溶滴の旋回
流による分断効果が良好である。また、受台２８の回転
速度を変えることによって粉末粒子の大きさを容易にコ
ントロールできる。

【００１５】前記構成において、金属粉末を製造するに
は、先ず、ポンプ７　を作動させて、筒体１　内周面に
冷却液層９　を形成し、次に、噴射るつぼ１９内の溶融
金属２５をノズル孔２４から下方に噴射する。ノズル孔
２４から噴射された溶融金属２５は受台２８に衝当する
と共に、受台２８から冷却液層９　に向けて放射状に飛
散して、旋回しながら流下する冷却液層９　によって分
断されると共に急冷凝固されて金属粉末が製造される。 そして、冷却液層９　中の金属粉末は、冷却液と共に旋
回しながら層厚調整用リング１０を越えて流下し、筒体
１　の下端より液切り用網体１１に入る。ここで、冷却
液は遠心力の作用で網体１１から放射状に外方へ飛散し
、一次的に脱液された液分の少ない金属粉末が得られる
。この一次脱液された金属粉末は粉末回収容器１２に入
り、ここから排出されて、遠心分離機等の脱液装置によ
り脱液され、乾燥装置により乾燥される。また、網体１
１から飛散された冷却液はタンク８　に戻されて循環使
用される。

【００１６】なお、前記実施例では、冷却用筒体として
円筒状のものを示したが、これに限らず、例えば内周面
が上方に向けて拡開状の回転放物面で形成された漏斗形
状や切頭逆円錐形状としてもよい。この場合、層厚調整
用フランジを取付けなくても、一定内径の冷却液層を形
成することができる。また、受台２８は、図２又は図３
に示すように、円錐状、漏斗状等に形成されても良く、
また図４に示すように、回転軸心に対して傾斜状に設け
ても良く、種々変形自在である。

【００１７】また、図例では、層厚調整用リング１０は
断面方形状であるが、これに限らず、例えばリング上面
の外周縁から下面の内周縁にかけて漸次縮径する曲面で
形成してもよく、噴射るつぼ１９内の溶融金属２５は、
圧媒を作用させて加圧することによりノズル孔２４から
噴射したが、圧媒を作用させることなく、溶融金属２５
自体に作用する重力（自重）　により噴射るつぼ１９内
の下部の溶融金属を加圧状態とし、ノズル孔２４から噴
射（噴出）　するようにしてもよい。

【００１８】また本発明は、Ａｌ合金やＭｇ合金等の軽
量金属粉末の製造に限らず、鉄やその合金等の金属粉末
の製造に適用できることは勿論である。

【００１９】

【考案の効果】本発明によれば、筒体１　の内周面に沿
って冷却液を噴出供給して、筒体内周面に沿って旋回し
ながら流下する冷却液層９　を形成するので、溶融金属
を供給する冷却液層９　の内周面を安定させることがで
き、温度も均一に保持できる。そして、該冷却液層９　
中に溶融金属を供給するので、品質の安定した急冷凝固
粉末が連続的に生産され、噴射ノズルに孔詰りも生じな
い。

【００２０】また、冷却液層９　に溶融金属を供給する
のに、溶融金属供給容器１９から供給される溶融金属を
、一旦受台２８に衝当させると共に、遠心力の作用によ
って受台２８から冷却液層９　に向けて放射状に飛散さ
せ、その飛散させた溶融金属の溶滴をさらに冷却液層９
　の旋回流によって分断するようにしているので、より
微細な金属粉末を製造できると共に、該微粉化、冷却液
が旋回しながら流下すること及び溶融金属が分散されて
冷却液層９　に供給されること等によって、十分な冷却
速度が確保できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の金属粉末製造装置の要部断面全体配置
図である。

【図２】受台の一変形例を示す側面図である。

【図３】受台の他の変形例を示す側面断面図である。

【図４】受台の別の変形例を示す側面図である。

【図５】従来の金属粉末製造装置の要部断面図である。

【符号の説明】

１　　冷却用筒体 ９　　冷却液層 １９　　噴射るつぼ（溶融金属供給容器）２８　　受台

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　溶融金属供給容器（１９）から供給さ
   れる溶融金属を冷却用筒体（１）　内の冷却液により冷
   却凝固させて金属粉末を製造する金属粉末の製造装置に
   おいて、前記筒体（１）　の内周面に、該内周面に沿っ
   て冷却液を噴出供給して筒体（１）　内周面に沿って旋
   回しながら流下し且つ筒体（１）　下部から排出される
   冷却液層（９）　を形成し、この冷却液層（９）　の内
   周面側に、溶融金属供給容器（１９）から供給される溶
   融金属を衝当させる受台（２８）を設け、この受台（２
   ８）を、該受台（２８）に衝当させた溶融金属を遠心力
   の作用によって冷却液層（９）　に向けて飛散させるべ
   く回転駆動したことを特徴とする金属粉末の製造装置。