JP2000176610A - Nozzle for jetting molten metal - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、希土類磁石合金、
水素吸蔵合金等の必須構成元素である希土類金属を含有
する合金溶湯を安定的に液体急冷できる装置に使われる
溶湯噴射用ノズルに関するものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a rare earth magnet alloy,
The present invention relates to a nozzle for injecting a molten metal used in a device capable of stably liquid quenching a molten alloy containing a rare earth metal as an essential constituent element such as a hydrogen storage alloy.
【０００２】[0002]
【従来の技術】金属を液体状態から急冷することによ
り、通常の溶解・鋳造のプロセスでは得られない特性を
工業的規模で発現させることが可能になっている。希土
類金属を含有する合金溶湯の液体急冷の代表的なもの
は、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金の急冷凝固であり、単ロール
法等による液体急冷により高特性の磁石粉末の提供が可
能になっている（例えば、特開昭６０−９８５２号公
報）。また、液体急冷法はニッケル水素電池の負極材に
用いる水素吸蔵合金にも応用され、希土類金属−Ｎｉ系
（特開平８−６０２６５号公報）で急冷凝固された合金
粉末が従来材よりも優れた水素吸蔵特性を示すことが開
示されている。以上のように、希土類金属は多くの機能
性材料で必須の構成元素であるが、それらを含有する合
金溶湯は耐火物セラミックスに対して高還元性であり、
液体急冷装置においてはその最重要部品である溶湯噴射
ノズルの耐食性が問題になる。2. Description of the Related Art By rapidly cooling a metal from a liquid state, it has become possible to exhibit characteristics that cannot be obtained by ordinary melting and casting processes on an industrial scale. A typical example of liquid quenching of a molten alloy containing a rare earth metal is rapid solidification of an Nd-Fe-B-based alloy, and it is possible to provide high-performance magnet powder by liquid quenching by a single roll method or the like. (For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-9852). Further, the liquid quenching method is also applied to a hydrogen storage alloy used for a negative electrode material of a nickel-metal hydride battery, and an alloy powder rapidly solidified with a rare earth metal-Ni system (JP-A-8-60265) is superior to a conventional material. It is disclosed to exhibit hydrogen storage properties. As described above, rare earth metals are indispensable constituent elements in many functional materials, but molten alloys containing them are highly reducible to refractory ceramics,
In the liquid quenching device, the corrosion resistance of the melt injection nozzle, which is the most important component, becomes a problem.
【０００３】液体急冷法の代表的なものとしては、合金
溶湯を水冷回転ロールに向かって噴射して冷却するロー
ル冷却法（単ロール法、双ロール法）と、高圧ガスで噴
霧冷却するガスアトマイズ法とがある。いずれの方法で
も、溶湯を噴射するためのノズルが急冷凝固品の品質及
び安定操業の鍵となる部品である。小容量の液体急冷装
置においては、そのノズルの材質としては石英（一般に
は溶融石英ガラス）が用いられている。石英は、透明で
輻射熱を通すので溶湯を外部から加熱することが容易で
あり、また熱膨張係数が小さいために耐熱衝撃性に優れ
る。石英は１０００℃を越える高温では軟化して変形す
ることから、大容量の液体急冷には不適と考えられる
が、サポート部材の適用によりＮｄ−Ｆｅ−Ｂ合金溶湯
の大容量の液体急冷においても適用された例がある（特
開平２−２４７３０４号公報）。熱力学的には、石英は
希土類金属に接すると還元され、Ｓｉが溶出し、代わり
に希土類金属の酸化物が形成される。このＳｉの溶出に
よりノズルの穴が拡大する。また、生成された希土類金
属の酸化物が滞留する場合にはノズル閉塞を引き起こ
す。ノズル穴が拡大すると溶湯の噴出速度が大きくな
り、急冷速度が低下し、急冷凝固生成物の品質のバラツ
キの原因になる。また、ノズルが閉塞する場合はその時
点で操業の停止となり、歩留まりの低下となる。これら
の量産上の課題に対しては、ノズルの材質の検討が必要
である。[0003] Typical examples of the liquid quenching method include a roll cooling method (single roll method and twin roll method) in which a molten alloy is sprayed toward a water-cooled rotary roll to cool it, and a gas atomization method in which spray cooling is performed using high-pressure gas. There is. In any method, the nozzle for injecting the molten metal is a key component for the quality and stable operation of the rapidly solidified product. In a small-capacity liquid quenching apparatus, quartz (generally, fused silica glass) is used as a material of the nozzle. Quartz is transparent and transmits radiant heat, so that it is easy to heat the molten metal from the outside, and because of its small coefficient of thermal expansion, it has excellent thermal shock resistance. Quartz is considered to be unsuitable for large-capacity liquid quenching because it softens and deforms at high temperatures exceeding 1000 ° C. However, it is also applicable to large-capacity liquid quenching of Nd-Fe-B alloy melt by applying a support member. There has been an example (JP-A-2-247304). Thermodynamically, quartz is reduced upon contact with the rare earth metal, the Si is eluted, and an oxide of the rare earth metal is formed instead. The hole of the nozzle is enlarged due to the elution of Si. In addition, when the generated rare earth metal oxide stays, the nozzle is clogged. When the nozzle hole is enlarged, the jetting speed of the molten metal increases, the quenching speed decreases, and the quality of the quenched solidification product varies. Further, when the nozzle is closed, the operation is stopped at that point, and the yield is reduced. For these issues in mass production, it is necessary to study the material of the nozzle.
【０００４】石英以外のノズルの材質としてはボロンナ
イトライド（ＢＮ）の適用が提案されている（例えば、
特開昭５４−７６４３４号公報）。ＢＮは、一般に金属
溶湯に濡れにくくノズル材質としては適するが、密度の
高い材料が得られにくく高価であるということにより量
産装置には適さない。窒化ケイ素は耐熱衝撃性に優れ、
高温強度も大きいために、溶湯噴射ノズルとして適する
と思われるが、一般に耐酸化性及び耐溶損性が問題にな
る。窒化ケイ素のＳｉ−Ｎボンドの一部をＡｌ−Ｏで置
換したサイアロンは、鉄基合金溶湯用部材としては窒化
ケイ素よりも耐酸化性及び耐溶損性に優れることが知ら
れている（「エンジニアリングセラミックス」セラミッ
クスサイエンスシリーズ５（技法堂出版１９８４）、Ｐ
１５）。しかしながら、希土類金属を含有する合金溶湯
に対してサイアロンの適用が検討されたことはなかっ
た。As a material for nozzles other than quartz, application of boron nitride (BN) has been proposed (for example,
JP-A-54-76434). BN is generally not easily wetted by a molten metal and is suitable as a material for a nozzle, but is not suitable for mass production equipment because a material having a high density is difficult to obtain and is expensive. Silicon nitride has excellent thermal shock resistance,
Although the high-temperature strength is high, it is considered to be suitable as a molten metal injection nozzle, but generally, oxidation resistance and erosion resistance become problems. It is known that Sialon in which a part of the Si—N bond of silicon nitride is substituted with Al—O is more excellent in oxidation resistance and erosion resistance than silicon nitride as a member for molten iron-based alloy (“Engineering”). Ceramics ”Ceramics Science Series 5 (Technique Publishing, 1984), P
15). However, application of sialon to a molten alloy containing a rare earth metal has not been studied.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、希土類元素
を含有する金属溶湯を液体急冷する装置において長時間
噴射に耐える溶湯噴射用ノズルを提供することを目的と
する。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a nozzle for injecting a molten metal that can withstand a long-time injection in an apparatus for rapidly cooling a molten metal containing a rare earth element.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は、Ｙを含む希土
類元素の一種又は二種以上を含有する金属溶湯を、液体
状態から急冷凝固させる装置に使用される溶湯噴射用の
ノズルであって、上記ノズルがサイアロンセラミックス
から成り、該サイアロンセラミックス中に焼結助剤とし
て添加された、Ｙ2Ｏ3を含む希土類酸化物の含有量が酸
化物換算で０．５ｗｔ％以上、４ｗｔ％以下であること
を特徴とする溶湯噴射用ノズルである。本発明におい
て、さらに焼結助剤として添加される希土類酸化物の含
有量を酸化物換算で０．５ｗｔ％以上、２ｗｔ％以下に
限定することにより、希土類金属溶湯に対して耐食性の
みならず濡れ性が改善され、ノズルとしてより好適なも
のを提供することができる。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a nozzle for injecting a molten metal used in an apparatus for rapidly solidifying a molten metal containing one or more kinds of rare earth elements including Y from a liquid state. When the content of the rare earth oxide containing Y 2 O 3 added as a sintering aid to the sialon ceramic is 0.5 wt% or more and 4 wt% or less in terms of oxide, the nozzle is made of sialon ceramic. It is a nozzle for injecting molten metal. In the present invention, by limiting the content of the rare earth oxide added as a sintering aid to 0.5 wt% or more and 2 wt% or less in terms of oxide, not only the corrosion resistance but also the wettability of the rare earth metal melt is improved. The performance is improved, and a more suitable nozzle can be provided.
【０００７】[0007]
【発明の実施の形態】本発明者は、代表的な希土類金属
であるＮｄ金属溶湯中での種々のセラミックスの耐溶損
性を調べる中で、サイアロンセラミックスが他セラミッ
クスに比較して耐溶損性に優れることを見いだした。ま
た、サイアロンセラミックスの中では、焼結助剤として
添加される希土類酸化物が少ないほど耐溶損性に優れ、
溶湯に対して濡れにくいことが判明した。本発明は、以
上の発見に基づき構成したものである。以下、詳細につ
いて記述する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present inventor investigated the erosion resistance of various ceramics in a typical rare earth metal, Nd metal melt, and found that sialon ceramics had higher erosion resistance than other ceramics. I found it to be excellent. Also, among sialon ceramics, the less rare earth oxide added as a sintering aid, the better the erosion resistance,
It turned out that it was hard to get wet with the molten metal. The present invention has been made based on the above findings. The details are described below.
【０００８】サイアロンは、基本構造となるＳｉ3Ｎ4の
Ｓｉ−Ｎボンドの一部をＡｌ−Ｏボンドで置き換えた構
造のセラミックスである。一般には、β−Ｓｉ3Ｎ4と同
じ結晶構造を有するβ’−サイアロンが耐熱材料として
用いられる。β’−サイアロンは、次ぎの反応式に基づ
いて製造されることが多い。 （６−ｚ）Ｓｉ3Ｎ4＋ｚＡｌＮ＋ｚＡｌ2Ｏ3 → ３Ｓｉ6-zＡｌzＯzＮ8-z （ここで ｚ ＝ ０〜４．２ ）・・・（１） 粉末焼結によって本セラミックスを作る場合には、ｚ値
に応じた規定量のＳｉ3Ｎ4、ＡｌＮ、Ａｌ2Ｏ3を混合し
て焼結する。Sialon is a ceramic having a structure in which part of the Si—N bond of Si 3 N 4 serving as a basic structure is replaced with an Al—O bond. Generally, β′-sialon having the same crystal structure as β-Si 3 N 4 is used as a heat-resistant material. β'-sialon is often produced based on the following reaction formula. The (6-z) Si 3 N 4 + zAlN + zAl 2 O 3 → 3Si 6-z Al z O z N 8-z ( where z = 0~4.2) ··· (1) the ceramic by powder sintering In the case of manufacturing, a specified amount of Si 3 N 4 , AlN, and Al 2 O 3 according to the z value are mixed and sintered.
【０００９】サイアロンは一般に焼結助剤無くして緻密
化することは困難であり、通常Ｙ2Ｏ3などの希土類酸化
物もしくはＭｇＯ、Ｌｉ2Ｏなどの酸化物が焼結助剤と
して添加される。希土類酸化物の中でもＹ2Ｏ3が最もよ
く用いられており、高温強度を重要視する場合には不可
欠の添加材となっている。焼結助剤の役割は、Ｓｉ3Ｎ4
粉末粒子の表面を覆っているＳｉＯ2と反応して、高温
にて液相を作り焼結を促すことにある。サイアロン組成
よりも過剰にＡｌ2Ｏ3が添加される場合には、上記の液
相生成にＡｌ2Ｏ3が加わり、Ｒ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ系の液
相が生成される（Ｒは希土類元素）。サイアロン相の形
成は焼結の進行と同時に窒化ケイ素の溶解析出機構によ
り行われる。そのために液相は少量のＮを含み、液相の
組成は厳密にはＲ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系となる。焼結
を完了ののちに常温に冷却すると、液相は固化して非晶
質状態で存在する。再度この焼結体を加熱して、非晶質
粒界相をＲ3Ａｌ5Ｏ12等の結晶相に結晶化させることも
できる。いずれにせよ、加えた希土類酸化物は焼結完了
後にはすべて粒界に非晶質もしくは結晶質の状態で凝縮
して存在する。焼結体に占める粒界相の割合は体積百分
率で通常１０％以下である。It is generally difficult to densify Sialon without a sintering aid, and usually a rare earth oxide such as Y 2 O 3 or an oxide such as MgO or Li 2 O is added as a sintering aid. . Among rare earth oxides, Y 2 O 3 is most often used, and is an indispensable additive when high-temperature strength is important. The role of the sintering aid is Si 3 N 4
It reacts with SiO 2 covering the surface of the powder particles to form a liquid phase at a high temperature and promote sintering. If the excess Al 2 O 3 is added than sialon composition, joined by Al 2 O 3 to the liquid phase product, R-Si-Al-O-based liquid phase is generated (R is a rare earth element). The formation of the sialon phase is performed simultaneously with the progress of sintering by the dissolution and precipitation mechanism of silicon nitride. Therefore, the liquid phase contains a small amount of N, and the composition of the liquid phase is strictly an R-Si-Al-ON system. When sintering is completed and cooled to room temperature, the liquid phase solidifies and exists in an amorphous state. This sintered body can be heated again to crystallize the amorphous grain boundary phase into a crystal phase such as R 3 Al 5 O 12 . In any case, all of the added rare earth oxides are condensed and exist in the amorphous or crystalline state at the grain boundaries after the completion of sintering. The proportion of the grain boundary phase in the sintered body is usually not more than 10% by volume.
【００１０】耐熱部材としてサイアロンが応用される場
合は、希土類酸化物（一般にはＹ2Ｏ3）を５ｗｔ％以上
添加したものが使用されてきた。その理由は、サイアロ
ンの金属溶湯への主たる応用が、鉄、アルミニウム、亜
鉛等の弱還元性溶湯に限られてきたからである。When sialon is applied as a heat-resistant member, a member to which rare earth oxide (generally Y 2 O 3 ) is added in an amount of 5 wt% or more has been used. The reason is that the main application of sialon to molten metal has been limited to weakly reducing molten metal such as iron, aluminum and zinc.
【００１１】本発明者は、強還元性の希土類金属溶湯へ
のサイアロンの応用を検討する中で、サイアロン相その
ものは希土類金属溶湯に対する耐食性は高いが、上記の
ような希土類酸化物含有量の大きいサイアロンでは粒界
相に耐食性の問題があることを見いだした。すなわち、
希土類金属溶湯に接すると、粒界に存在する酸窒化物が
還元されて金属溶湯中に溶け出し、代わりに溶湯中の希
土類金属の酸化物が形成される現象を認めた。さらに、
焼結助剤としての希土類酸化物の添加量が多いほど、溶
湯に対してサイアロンが濡れ易い現象を認めた。液体急
冷装置に用いるノズルのオリフィスの直径は１ｍｍ程度
の小孔であり、溶湯との濡れ性が噴射性を大きく左右す
る。すなわち、濡れやすい材質のノズルの場合は、噴射
するのにより高温もしくは高噴射ガス圧を必要とする。
この点からも通常のサイアロンでは本用途には不十分で
あった。本発明者は、サイアロンに添加する希土類酸化
物の量を極端に減らすことにより、耐食性のみならず濡
れ性も改善されることを見いだし、本発明を完成するに
至った。The present inventor has studied the application of sialon to a strongly reducing rare earth metal melt, and found that the sialon phase itself has high corrosion resistance to the rare earth metal melt, but has a large rare earth oxide content as described above. Sialon found that the grain boundary phase had a problem of corrosion resistance. That is,
It was found that, when in contact with the rare-earth metal melt, the oxynitride present at the grain boundaries is reduced and melts out into the metal melt, forming a rare-earth metal oxide in the melt instead. further,
The phenomenon that sialon was easily wetted by the molten metal was recognized as the amount of the rare earth oxide added as the sintering aid was increased. The diameter of the orifice of the nozzle used in the liquid quenching device is a small hole of about 1 mm, and the wettability with the molten metal greatly affects the jetting property. That is, in the case of a nozzle made of a material that is easily wet, a higher temperature or a higher injection gas pressure is required for injection.
From this point of view, ordinary sialon was not sufficient for this application. The present inventors have found that not only corrosion resistance but also wettability can be improved by extremely reducing the amount of rare earth oxide added to Sialon, and have completed the present invention.
【００１２】すなわち、本発明の溶湯噴射ノズルに用い
るサイアロンセラミックス中の希土類酸化物の量は、酸
化物換算で０．５ｗｔ％以上、４ｗｔ％以下に限定す
る。その理由は、サイアロンセラミックスに加える希土
類酸化物の量が４ｗｔ％を越えると、急激に粒界相の耐
食性が悪くなるからである。下限を０．５ｗｔ％とした
のは、それ未満の添加では十分に緻密なサイアロンセラ
ミックスが得られないからである。希土類金属溶湯との
濡れ性をより減少させる目的では、さらに希土類酸化物
の添加量を０．５ｗｔ％以上２ｗｔ％以下に限定する。
添加量を２ｗｔ％以下にすると、溶湯とセラミックスと
の接触角が４０度以上になり、溶湯噴射が容易になる。
接触角が小さい場合は、溶湯を噴射するのに、溶湯の温
度を上げる、もしくは噴射のガス圧を上げる等の手段を
講じる必要があり、設備的な負担が大きくなると同時に
安定した操業ができない場合が生じる。That is, the amount of the rare earth oxide in the sialon ceramics used in the molten metal injection nozzle of the present invention is limited to 0.5 wt% or more and 4 wt% or less in terms of oxide. The reason is that when the amount of the rare earth oxide added to the sialon ceramics exceeds 4 wt%, the corrosion resistance of the grain boundary phase rapidly deteriorates. The reason why the lower limit is set to 0.5 wt% is that a sufficiently dense sialon ceramic cannot be obtained with an addition of less than 0.5 wt%. In order to further reduce the wettability with the rare earth metal melt, the amount of the rare earth oxide added is further limited to 0.5 wt% or more and 2 wt% or less.
When the addition amount is 2 wt% or less, the contact angle between the molten metal and the ceramic becomes 40 degrees or more, and the molten metal is easily injected.
If the contact angle is small, it is necessary to take measures such as raising the temperature of the molten metal or increasing the gas pressure of the molten metal in order to inject the molten metal. Occurs.
【００１３】以下、本発明のサイアロンセラミックス製
の溶湯噴射用ノズルの製造方法について示す。サイアロ
ンセラミックスは、（１）式の反応に基づき、通常の常
圧焼結法により作成可能である。焼結助剤としてはＹ2
Ｏ3を用いるのが一般的である。製造工程としては、ま
ずは（１）式左辺に記した窒化物、酸化物原料の他に焼
結助剤を有機バインダーとともに混練し、成形方法に応
じたスラリーを形成する。成形方法としてＣＩＰ成形を
行う場合には、スラリーをスプレードライし、いったん
顆粒状とした後、ゴム型等にその顆粒を充填して静水圧
成形を行う。押し出し成形又は鋳込み成形を行う場合に
は、粘度調整後にスラリーから直接成形体を作る。いず
れの場合も、焼結前の成形体に加工を施し、焼結後の加
工負荷を減らすと効率的である。焼結は窒素雰囲気で１
６００〜１８００℃の範囲で行い、理論密度の９５％以
上の密度を有する高強度の焼結体とすることができる。
この後、焼結体にノズル穴等の必要な加工を施し、本発
明の噴射用ノズルを得ることができる。ノズル穴の加工
はダイヤモンド砥石による加工が一般的である。Hereinafter, a method for manufacturing the sialon ceramics nozzle for injecting molten metal according to the present invention will be described. Sialon ceramics can be prepared by a normal normal pressure sintering method based on the reaction of the formula (1). Y 2 as sintering aid
It is common to use O 3 . In the production process, first, a sintering aid is kneaded with an organic binder in addition to the nitride and oxide raw materials described on the left side of the formula (1) to form a slurry according to a molding method. In the case of performing CIP molding as a molding method, the slurry is spray-dried, granulated once, and then the granules are filled in a rubber mold or the like and subjected to hydrostatic molding. In the case of performing extrusion molding or cast molding, a molded body is made directly from the slurry after adjusting the viscosity. In any case, it is efficient to process the compact before sintering to reduce the processing load after sintering. Sintering in nitrogen atmosphere
Performed in the range of 600 to 1800 ° C., a high-strength sintered body having a density of 95% or more of the theoretical density can be obtained.
Thereafter, the sintered body is subjected to necessary processing such as nozzle holes and the like, whereby the injection nozzle of the present invention can be obtained. The processing of the nozzle hole is generally performed using a diamond grindstone.
【００１４】図１、図２、図３に本発明の実施形態を示
す。図１は、噴射ノズル１と注湯容器３で構成される複
合型の噴射部品であり、ノズル中心部に設けた小孔（オ
リフィス）２より溶湯が噴射される。図２は、注湯容器
を一端閉じの構造とし、下端にオリフィスを設けて噴射
ノズルとしたものである。オリフィスの形状は丸形、ス
リット形状のいずれかが選択される。丸形の場合、穴の
直径は通常０．２〜２ｍｍに設定され、穴部の厚さは１
〜５ｍｍである。大容量の液体急冷装置においては、大
型のノズルを用い、その下端に設けるオリフィスの穴の
数を増やすことにより所望の生産性を得ることができ
る。スリット形状の場合は、スリットの幅が通常０．２
〜２ｍｍに設定され、スリット部の厚さは同じく１〜５
ｍｍである。本発明は、噴射ノズルにサイアロンセラミ
ックスを適用することを特徴とする。図１の複合型の場
合には、噴射ノズルのみをサイアロンとし、注湯容器は
他の石英等の安価材料を使うことができる構成となって
いる。特に清浄な溶湯を噴射期間中に維持したい場合
は、注湯容器にもサイアロンを用いるのが効果的であ
る。1, 2 and 3 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a composite injection part composed of an injection nozzle 1 and a pouring vessel 3, in which molten metal is injected from a small hole (orifice) 2 provided at the center of the nozzle. FIG. 2 shows an injection nozzle in which a pouring container has a one-end closed structure and an orifice is provided at a lower end. The shape of the orifice is selected from a round shape and a slit shape. In the case of a round shape, the diameter of the hole is usually set to 0.2 to 2 mm, and the thickness of the hole is 1 mm.
５5 mm. In a large-capacity liquid quenching apparatus, desired productivity can be obtained by using a large nozzle and increasing the number of orifice holes provided at the lower end thereof. In case of slit shape, slit width is usually 0.2
２2 mm, and the thickness of the slit portion is also 1１〜5
mm. The present invention is characterized in that sialon ceramics is applied to the injection nozzle. In the case of the composite type shown in FIG. 1, only the injection nozzle is made of sialon, and the pouring vessel is made of a material that can be made of another inexpensive material such as quartz. In particular, when it is desired to maintain a clean molten metal during the injection period, it is effective to use Sialon for the pouring vessel.
【００１５】図３は、単ロール型液体急冷装置における
ノズルの配置図である。図示しない合金溶解用ルツボか
ら、溶湯６がノズル内部に注湯され、それと同時に溶湯
にガス圧力が加えられ、ノズル下端に設けられたオリフ
ィス２より溶湯が噴射される。噴射された溶湯は、回転
している水冷ロール５の表面にてパドル７を形成し、順
次急冷凝固される。凝固生成物８は薄帯状もしくはフレ
ーク状であり、ロールの回転方向に飛散する。FIG. 3 is an arrangement diagram of nozzles in the single-roll type liquid quenching device. From a not-shown alloy melting crucible, molten metal 6 is poured into the nozzle, gas pressure is simultaneously applied to the molten metal, and the molten metal is injected from an orifice 2 provided at the lower end of the nozzle. The injected molten metal forms a paddle 7 on the surface of the rotating water-cooled roll 5, and is rapidly solidified by cooling. The coagulated product 8 is in the form of a ribbon or flake and scatters in the direction of rotation of the roll.
【００１６】[0016]
【実施例】実施例１ 焼結助剤としてのＹ2Ｏ3添加量の異なる以下に示すサイ
アロンセラミックスを用意した。 サイアロンＡ：１ｗｔ％Ｙ2Ｏ3 サイアロンＢ：３．５ｗｔ％Ｙ2Ｏ3 サイアロンＣ：５ｗｔ％Ｙ2Ｏ3 サイアロン組成式のｚ値は０．５に固定した。それぞ
れ、主原料のＳｉ3Ｎ4にサイアロン生成の（１）式に基
づいて所定のＡｌ2Ｏ3、ＡｌＮを加え、さらに焼結助剤
のＹ2Ｏ3を添加してバインダーとともに混練した後に、
スプレードライして顆粒状となし、成形、脱脂、焼結を
行った。焼結は、１７００℃で常圧の窒素雰囲気中で行
い、それぞれ理論密度の９５％以上の密度を達成した。
得られた焼結体の粒界相はアモルファス状態であり、そ
の焼結体に占める割合は体積百分率で２〜１０％であ
る。EXAMPLES Example 1 The following sialon ceramics having different addition amounts of Y 2 O 3 as sintering aids were prepared. Sialon A: 1 wt% Y 2 O 3 Sialon B: 3.5 wt% Y 2 O 3 Sialon C: 5 wt% Y 2 O 3 The z value of the Sialon composition was fixed at 0.5. After adding predetermined Al 2 O 3 and AlN based on the formula (1) of sialon generation to Si 3 N 4 as a main raw material, respectively, further adding Y 2 O 3 as a sintering aid and kneading with a binder. ,
Spray drying was performed to obtain granules, and molding, degreasing, and sintering were performed. The sintering was performed at 1700 ° C. in a nitrogen atmosphere at normal pressure, and each achieved a density of 95% or more of the theoretical density.
The grain boundary phase of the obtained sintered body is in an amorphous state, and its proportion in the sintered body is 2 to 10% by volume percentage.
【００１７】まず、各種セラミックス（サイアロン３
種、アルミナ、石英）の希土類金属溶湯に対する耐食性
と濡れ性を調べた。希土類金属としてはＮｄを選び、Ａ
ｒガス雰囲気下で上記各種セラミックス製のミニルツボ
の中でＮｄ金属溶湯を１１５０℃で１ｈ保持した。表１
に、それぞれのセラミックスとＮｄ金属溶湯との反応
性、濡れ性をまとめた結果を示す。濡れ性は、ルツボ側
壁と凝固金属表面とが交わる地点における側壁と凝固金
属表面の接線とのなす角度（接触角）を指標とした。First, various ceramics (Sialon 3)
Seed, alumina, and quartz) were examined for corrosion resistance and wettability to rare earth metal melts. Nd was selected as the rare earth metal, and A
The Nd molten metal was held at 1150 ° C. for 1 hour in the above-mentioned various ceramic mini crucibles under an r gas atmosphere. Table 1
The following summarizes the results of the reactivity and wettability of each ceramic and the Nd metal melt. The wettability was defined as the angle (contact angle) between the side wall and the tangent to the solidified metal surface at the point where the crucible side wall and the solidified metal surface intersect.
【００１８】表１から溶湯噴射用ノズルとしてはサイア
ロンが他材料よりも優れているのがわかる。サイアロン
の中では、Ｙ2Ｏ3添加量が１ｗｔ％と３．５ｗｔ％のも
のは耐食性に問題がなかった。接触角はＹ2Ｏ3添加量が
少ないほど大きくなっており、より濡れにくくなってい
ることがわかる。From Table 1, it can be seen that Sialon is superior to other materials as a nozzle for injecting molten metal. Among the sialons, those with the added amounts of Y 2 O 3 of 1 wt% and 3.5 wt% had no problem in the corrosion resistance. It can be seen that the contact angle increases as the amount of added Y 2 O 3 decreases, making it more difficult to wet.
【００１９】溶湯噴射用ノズルとしてサイアロンＡ製と
石英製の２種の噴射ノズルを作製し、単ロール型の液体
急冷装置に取り付け、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石合金溶湯の
鋳造実験を行った。ノズル下端に設けたオリフィスは単
孔でその穴の直径は１．０ｍｍである。実験としては、
ノズルを１００℃／ｍｉｎで１４００℃まで加熱し、そ
こに合金溶湯を注入し、オリフィスから溶湯の噴射を行
った。その結果、いずれのノズルにても噴射可能であ
り、２０分の噴射を完遂した。しかしながら、２０分噴
射後のオリフィスの穴の直径を測定した結果、石英製は
１．５ｍｍになっており、サイアロンＡ製のノズルでは
穴径の変化は観察されなかった。得られた急冷凝固品は
フレーク状であり、その厚さは２０〜３０μｍであっ
た。Two types of injection nozzles, made of Sialon A and quartz, were produced as nozzles for injecting molten metal, attached to a single-roll type liquid quenching device, and a casting experiment of Nd-Fe-B-based magnet alloy was conducted. The orifice provided at the lower end of the nozzle is a single hole, and the diameter of the hole is 1.0 mm. As an experiment,
The nozzle was heated to 1400 ° C. at 100 ° C./min, the molten alloy was injected therein, and the molten metal was injected from the orifice. As a result, it was possible to eject any of the nozzles, and the ejection was completed for 20 minutes. However, as a result of measuring the diameter of the hole of the orifice after the injection for 20 minutes, the diameter of the orifice was 1.5 mm, and no change in the hole diameter was observed with the nozzle made of Sialon A. The obtained rapidly solidified product was in the form of flakes and had a thickness of 20 to 30 μm.
【００２０】上記急冷凝固品を粉砕して適度の粒度の粉
末となし、エポキシ樹脂で結合して樹脂ボンド磁石を作
製した。ノズルの材質の効果を調べるために、噴射時期
による特性の差を調べた。その結果、石英製のノズルで
は、磁石特性を表す最大エネルギー積が噴射前期の粉末
では９〜１０ＭＧＯｅであったが、噴射後期の粉末では
６〜７ＭＧＯｅまで落ちていた。一方、サイアロンＡ製
のノズルで製造した磁石粉末では、全噴射時間に渡って
その特性に差が無く、最大エネルギー積で９〜１０ＭＧ
Ｏｅの値が得られた。この結果は、石英製ノズルでは噴
射時間が長くなるにしたがい、オリフィスの穴径が大き
くなり、緩冷却になったことと対応している。サイアロ
ンＡ製ノズルではこの問題はなく、全噴射品について均
一に高い特性の磁石粉末が得られた。The rapidly solidified product was pulverized into powder having a suitable particle size, and bonded with an epoxy resin to produce a resin-bonded magnet. In order to examine the effect of the material of the nozzle, the difference in characteristics depending on the injection timing was examined. As a result, in the quartz nozzle, the maximum energy product representing the magnet characteristics was 9 to 10 MGOe in the powder in the early stage of the injection, but dropped to 6 to 7 MGOe in the powder in the second stage of the injection. On the other hand, the magnet powder produced by the Sialon A nozzle has no difference in characteristics over the entire injection time, and has a maximum energy product of 9 to 10 MG.
The value of Oe was obtained. This result corresponds to the fact that the longer the injection time of the quartz nozzle, the larger the diameter of the orifice hole and the slower the cooling. This problem was not found in the nozzle made of Sialon A, and magnet powder having high uniform properties was obtained for all the sprayed products.
【００２１】[0021]
【表１】 [Table 1]
【００２２】[0022]
【発明の効果】液体急冷装置の溶湯噴出用ノズルとして
前記した特定のサイアロンセラミックスを適用すること
により、希土類金属を含有する合金溶湯を長時間に渡っ
て安定して噴射することが可能になった。これにより、
急冷凝固品の特性のバラツキを著しく小さくすることが
できた。According to the present invention, it is possible to stably jet a molten alloy containing a rare earth metal for a long time by applying the above-mentioned specific sialon ceramics as a nozzle for jetting a molten metal of a liquid quenching device. . This allows
Variations in the characteristics of the rapidly solidified product were significantly reduced.
【図１】噴射ノズルと注湯容器を組み合わせた複合型の
注湯部品の断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a composite pouring component in which an injection nozzle and a pouring container are combined.
【図２】注湯容器一体型の噴射ノズルの断面図である。FIG. 2 is a sectional view of an injection nozzle integrated with a pouring container.
【図３】単ロール型液体急冷装置における噴射ノズルの
位置及びその機能を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing positions of injection nozzles and their functions in a single-roll type liquid quenching device.
１・・・噴射ノズル ２・・・オリフィス ３・・・注湯容器 ４・・・注湯容器一体型ノズル ５・・・水冷回転ロール ６・・・溶湯 ７・・・溶湯パドル ８・・・急冷凝固薄片 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Injection nozzle 2 ... Orifice 3 ... Pouring container 4 ... Pouring container integrated nozzle 5 ... Water-cooled rotary roll 6 ... Molten 7 ... Molten paddle 8 ... Rapidly solidified flakes
Claims (2)
を含有する金属溶湯を、液体状態から急冷凝固させる装
置に使用される溶湯噴射用のノズルであって、上記ノズ
ルがサイアロンセラミックスから成り、該サイアロンセ
ラミックス中に焼結助剤として添加された、Ｙ2Ｏ3を含
む希土類酸化物の含有量が酸化物換算で０．５ｗｔ％以
上、４ｗｔ％以下であることを特徴とする溶湯噴射用ノ
ズル。1. A nozzle for injecting molten metal used in an apparatus for rapidly solidifying a molten metal containing one or two or more rare earth elements containing Y from a liquid state, wherein the nozzle is made of Sialon ceramics. Wherein the content of the rare earth oxide containing Y 2 O 3 added as a sintering aid to the sialon ceramics is 0.5 wt% or more and 4 wt% or less in terms of oxide. Nozzle.
て添加されたＹ2Ｏ3を含む希土類酸化物の含有量が酸化
物換算で０．５ｗｔ％以上、２ｗｔ％以下であることを
特徴とする請求項１記載の溶湯噴射用ノズル。2. The method according to claim 1, wherein the content of the rare earth oxide containing Y 2 O 3 added to the sialon ceramics as a sintering aid is 0.5 wt% or more and 2 wt% or less in terms of oxide. The nozzle for injecting molten metal according to claim 1.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP10362819A JP2000176610A (en) | 1998-12-21 | 1998-12-21 | Nozzle for jetting molten metal |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10362819A JP2000176610A (en) | 1998-12-21 | 1998-12-21 | Nozzle for jetting molten metal |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000176610A true JP2000176610A (en) | 2000-06-27 |
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ID=18477812
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| JP10362819A Withdrawn JP2000176610A (en) | 1998-12-21 | 1998-12-21 | Nozzle for jetting molten metal |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000176610A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014528888A (en) * | 2011-08-05 | 2014-10-30 | クルーシブル インテレクチュアル プロパティ エルエルシーＣｒｕｃｉｂｌｅ Ｉｎｔｅｌｌｅｃｔｕａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｙ Ｌｌｃ | Crucible material |
| CN104439131A (en) * | 2014-12-24 | 2015-03-25 | 江苏锴博材料科技有限公司 | Method for prolonging service life of amorphous band manufacturing BN nozzle |
| CN104451533A (en) * | 2014-12-24 | 2015-03-25 | 江苏锴博材料科技有限公司 | Method for prolonging service life of boron nitride (BN) nozzle |
-
1998
- 1998-12-21 JP JP10362819A patent/JP2000176610A/en not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014528888A (en) * | 2011-08-05 | 2014-10-30 | クルーシブル インテレクチュアル プロパティ エルエルシーＣｒｕｃｉｂｌｅ Ｉｎｔｅｌｌｅｃｔｕａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｙ Ｌｌｃ | Crucible material |
| US10107550B2 (en) | 2011-08-05 | 2018-10-23 | Crucible Intellectual Property, LLC. | Crucible materials |
| CN104439131A (en) * | 2014-12-24 | 2015-03-25 | 江苏锴博材料科技有限公司 | Method for prolonging service life of amorphous band manufacturing BN nozzle |
| CN104451533A (en) * | 2014-12-24 | 2015-03-25 | 江苏锴博材料科技有限公司 | Method for prolonging service life of boron nitride (BN) nozzle |
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