JP2719074B2 - 金属粉末製造方法および製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、旋回移動する冷却液層
中に溶融金属を供給して金属粉末を製造する方法および
その装置に関する。

【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、これを
用いて形成された押出材や焼結材は、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。前記急冷凝固金属粉末の製造方
法として、特公平1-49769 号公報に開示されているよう
に、回転ドラム法がある。この方法は、冷却液の入った
有底の冷却ドラムを回転し、その内周面に冷却液層を遠
心力の作用で形成し、該冷却液層に溶融金属を噴出し、
これを旋回する冷却液層によって分断して急冷凝固した
金属粉末を得る方法である。

【０００３】一方、米国特許 4,787,935号、4,869,469
号には、溶融金属流をガスアトマイズした後、アトマイ
ズされた球形の溶滴を、冷却用筒体内で旋回しながら流
下する冷却ガスの渦巻き流に供給して冷却凝固させる金
属粉末の製造方法およびその装置が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記回転ドラム法によ
ると、いわゆるバッチ式操業となり、生産性に劣るとい
う問題がある。また、冷却ドラムの回転数には限度があ
るため、冷却液層の流速を大きくすることが困難で、微
粉末が得難いという問題がある。一方、前記米国特許の
製造方法によると、粒径0.１μm の微粉末から1000μm
程度の粗粉末まで、連続的に製造することができる。し
かし、この製造方法では、冷却ガスの渦巻き流の中心部
の溶滴は旋回運動を行ないにくく、冷却速度が低下する
ため、製造粉末の品質にばらつきが生じ易いという問題
がある。また、冷却用筒体内に溶滴の冷却に好適な冷却
ガスの渦巻き流を形成するには、冷却用筒体を相当大き
くしなければなず、設置場所、設備コストの面で、容易
には実施し難いという問題がある。

【０００５】本発明はかかる問題に鑑みなされたもの
で、冷却速度にばらつきが生じにくく、大きな冷却速度
で急冷凝固させることができ、また微粉末が容易に得ら
れる金属粉末の製造方法およびその方法を実施するため
の好適な製造装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の金属粉末製造方
法は、冷却用筒体内に形成される冷却液層に溶融金属を
供給し冷却凝固させて金属粉末を製造する金属粉末製造
方法において、上記冷却用筒体に、該筒体内周面に沿っ
て旋回しながら筒体の冷却液排出端側へと軸方向に移動
する冷却液層を形成すべく内周面に冷却液を噴出供給す
る冷却液噴出流路と、上記冷却液層を所要厚さに形成す
る層厚調整手段とを設け、該冷却液層の内側空間部に溶
融金属を供給し、かつ、該溶融金属に冷却液層に指向す
るガスジェットを吹き付けて分断すると共に分断された
溶融金属を冷却液層に供給して冷却凝固させ、冷却液層
中で凝固した金属粉末を含む冷却液を筒体の冷却液排出
端から外部へ排出することを特徴としている。

【０００７】なお、金属粉末を含む冷却液の外部への排
出に際しては、上記筒体の冷却液排出端に排出管が接続
された閉塞用蓋を設け、冷却液層中で凝固した金属粉末
を含む冷却液を上記排出管からその管内を満たしつつ外
部へ排出するのがよい。また、本発明の製造装置は、冷
却液層が内周面に沿って形成される冷却用筒体を備える
金属粉末製造装置において、上記冷却用筒体に、該筒体
内周面に沿って旋回しながら筒体の冷却液排出端側に軸
方向に移動する冷却液層を形成すべく内周面に冷却液を
噴出供給する冷却液噴出流路と、上記冷却液層を所要厚
さに形成する層厚調整手段とが設けられる一方、上記冷
却液層の内側空間部に溶融金属を供給するための溶融金
属供給手段と、該溶融金属を分断すると共に分断された
溶融金属を冷却液層に供給するためのガスジェットを噴
出するガスジェット噴出手段とを備えていることを特徴
としている。

【０００８】前記冷却用筒体には、冷却液排出端に閉塞
用蓋を設け、該蓋に冷却液を満たした状態でこれを排出
するための排出管を設けておくのがよい。

【０００９】

【作用】冷却用筒体の内周面に沿って冷却液噴出流路か
ら噴出供給された冷却液は、筒体の内周面に沿って旋回
しながら筒体の冷却液排出端開口に向って軸方向に移動
する。この際、旋回時の遠心力および層厚調整手段の作
用で、所要厚さのほぼ一定内径の冷却液層が筒体内周面
に形成される。この冷却液層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。また、冷却媒体は液体であるため、ガスに比べ
て冷却能に優れる。このめた、冷却液層としては旋回半
径が小さく、また、層厚の薄いもので足り、ひいてはこ
れを形成する冷却用筒体もコンパクトなもので済む。

【００１０】前記冷却液層の内側の空間部に溶融金属供
給手段から供給された溶融金属は、ガスジェット噴出手
段から冷却液層に指向して噴出されたガスジェットが吹
き付けられて、分断される。分断された溶融金属（溶
滴）は、冷却液層に向って飛散し、冷却液層内に注入供
給される。冷却液層内に注入された溶滴は、その周りに
冷却液の蒸気が発生するが、この蒸気は溶滴の周りから
速やかに離脱する。つまり、旋回する冷却液層に注入さ
れて周方向に移動する溶滴は、さらに遠心力の作用で所
要の厚さの冷却液層中を径方向外方へ移動する。これに
より、溶滴と冷却液との運動方向に相違が生じる結果、
溶滴表面に発生する蒸気膜が速やかに剥離することにな
る。この結果、溶滴の外周面は冷却液に常に接するよう
になり、溶滴は大きな冷却速度で急冷凝固される。

【００１１】また、ガスジェットの流速、流量を制御す
ることにより、分断された溶滴の大きさを容易に調整す
ることができるため、所期の急冷凝固微粉末を容易に得
ることができる。しかも、冷却液層の温度、表面状態が
一定で安定なため、溶滴の冷却条件が一定になり、粉末
の品質も安定する。冷却液層は連続的に形成されるた
め、溶融金属を連続的に供給し、ガスジェットを連続的
に吹き付けて分断し、冷却液層に供給することによっ
て、粉末の連続生産が可能となる。そして、冷却液層内
で凝固した金属粉末は、冷却液と共に冷却用筒体の冷却
液排出端開口より連続的に排出され、均質な金属粉末が
連続的に生産される。

【００１２】金属粉末を含む冷却液の排出に際しては、
該冷却液を筒体の冷却液排出端開口に閉塞用蓋を設けて
おき、前記冷却液を閉塞用蓋に備えられた排出管からそ
の管内を満たしつつ外部へ排出するとよい。この方法に
よれば、冷却液層の内側の空間部に、ガスジェットを形
成するガスを容易に充満させることができる。このガス
として適宜の不活性ガスや還元性ガスなどの非酸化性ガ
スを用いることにより、溶滴の酸化を防止することがで
きる。

【００１３】

【実施例】図１は実施例に係る金属粉末製造装置を示し
ており、内周面に冷却液層９を形成するための冷却用筒
体１と、冷却液層９の内側の空間部23に溶融金属25を流
下供給するための溶融金属供給手段であるるつぼ15と、
前記筒体１に冷却液を供給するための手段であるポンプ
７と、流下した細流状の溶融金属25を溶滴に分断すると
共に冷却液層９に供給するためのガスジェット26を噴出
するガスジェット噴出手段であるジェットノズル24とを
備えている。

【００１４】前記筒体１は円筒形状であり、筒体軸心が
鉛直方向に設置されており、その上端開口には環状蓋２
が取り付けられ、該蓋２の中心部には溶融金属を冷却用
筒体１の内部に供給するための開口部３が形成されてい
る。また、冷却用筒体１の上部には、冷却液噴出流路５
を有する冷却液噴出管４が周方向等間隔に複数個形成さ
れ、該流路５の出口 (吐出口) は冷却用筒体１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。前記流路５の開口部における中心線は、筒
体軸心に直交する平面に対して 0〜20゜程度斜め下方に
設定されている。そして、冷却液噴出管４は、ポンプ７
を介してタンク８に配管接続されており、タンク８内の
冷却液をポンプ７によって吸い揚げて該噴出管４の冷却
液噴出流路５から冷却用筒体１内周面側に噴出供給する
ことより筒体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内や冷却液の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。冷
却能に優れ、低コストだからである。水のほか、油など
の加熱した金属の急冷処理に使用される液体が使用され
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。

【００１５】冷却用筒体１の内周面下部には、冷却液層
９の層厚を調整するための層厚調整用リング（層厚調整
手段）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抑えられ
て略一定内径の冷却液層９が少ない流量で容易に形成さ
れる。筒体１の冷却液排出端である下端開口には円筒状
の液切り用網体11が連設され、この網体11の下側には漏
斗状の粉末回収容器12が取付けられている。前記網体11
の周囲には該網体11を覆うように冷却液回収カバー13が
設けられ、この回収カバー13の底部には排液口14が形成
され、該排液口14は配管を介してタンク８に接続されて
いる。

【００１６】冷却用筒体１の上方に配置された前記るつ
ぼ15は黒鉛や窒化珪素等の耐火物で形成され、有底円筒
状のるつぼ本体16と、該るつぼ本体16の上端開口を閉塞
する蓋体17とを備えている。るつぼ本体16の外周には加
熱用の誘導コイル18が設けられ、るつぼ本体16の底部19
には、上下方向に貫通状のノズル孔20が形成され、該ノ
ズル孔20は環状蓋２の開口部３に向いている。また、る
つぼ15の蓋体17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21が形成さ
れ、該注入孔21から不活性ガス等を加圧注入することに
より、るつぼ15内の溶融金属22がノズル孔20から開口部
３を介して冷却液層９内側の空間部23に噴出される。

【００１７】前記冷却液層９の内側の空間部23には、通
常のガスアトマイズ法で使用されるエア或いは不活性ガ
ス等の圧縮ガスを噴出させるためのジェットノズル24が
配置されている。該ノズル24は、環状蓋２の開口部３を
介して挿入された圧縮ガス供給管27の先端に取付けら
れ、このノズル24の噴出口は、冷却液層９およびるつぼ
15のノズル孔20から噴出された細流状の溶融金属25に指
向されている。

【００１８】前記冷却液噴出流路５の出口は図では冷却
用筒体１の上部側面に開口しているが、該出口と層厚調
整用リング10までの距離が長い場合、冷却液の流下速度
の増大により、冷却液層９の層厚が中央部で凹状になり
易いので、冷却液噴出流路５の出口は冷却用筒体１の上
端と層厚調整用リング10の上面との中央位置から前記リ
ング10の上面までの間に開口させるのがよい。かかる位
置に開口しても、出口より上方は、遠心力の作用により
冷却液が押し上げられ、下方とほぼ同様の一定厚さの冷
却液層が形成される。

【００１９】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、るつぼ15内の溶融金属22をノズ
ル孔20から下方に噴出する。このとき、ジェットノズル
24からガスジェット26を高速で噴出させておく。るつぼ
15から噴出された細流状の溶融金属25にジェットノズル
24から噴出されたガスジェット26が吹き付けられ、該溶
融金属25が分断されると共に分断された溶滴が冷却液層
９に向けて飛散される。この飛散された溶滴は、旋回し
ながら流下する冷却液層９内に注入され、急冷凝固され
て金属粉末が製造される。この場合、ガスジェット26と
溶融金属25との衝突部から冷却液層９までの距離を適宜
設定することにより、粉末粒子の形状を球形から偏平な
不定形まで変化させることができる。すなわち、冷却液
層９までの距離を短くすると、ガスジェット26によって
分断された溶滴は、その表面に凝固殻を形成する前に冷
却液層９中に注入され、冷却液層９によって再分断され
るため、微細な不定形粉末が得られる。一方、前記距離
を十分とると、溶滴の表面に凝固殻が形成されるため、
冷却液層９に注入されても、ほぼ球形を保つことができ
る。

【００２０】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、冷却用筒体１の下端開口より液切り用網体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11から飛散された冷却液は回収カバー13を介
してタンク８に戻されて循環使用される。

【００２１】図２は金属粉末製造装置の他の実施例を示
しており、前記実施例の製造装置と同部材は同符号で示
している。この実施例では、冷却用筒体１は筒体軸心が
傾斜して配置されている。冷却液噴出流路５は、厚肉の
冷却用筒体１に直接開設されており、冷却用筒体１の外
周面に開口した冷却液噴出流路５の入口はポンプ７に配
管接続される。また、冷却用筒体１の下端開口には該開
口を閉塞するための漏斗状の閉塞用蓋31が取り付けられ
ており、その底部には冷却液排出管33が備えられてお
り、その内部が冷却液の排出流路32とされている。ま
た、冷却用筒体１の下部内周面には、上面がテーパ面で
形成された層厚調整用リング10がボルトによって取り付
けられている。前記排出管33は、その端部開口( 出口)
がタンク８の上部に位置するように配管されており、そ
の途中に流量調整弁34が設けられている。前記タンク８
の上部開口には、網かご35が取付け取外し自在に装着さ
れている。

【００２２】該実施例の場合、流量調整弁34の開閉を適
宜調整することにより、冷却液を排出流路32内に満たし
た状態で排出することができる。この場合、冷却液排出
管33からガスの流出を阻止することができ、筒体１の冷
却液層９の内側の空間部23に、ジェットノズル24から噴
出したガスジェット26のガスを充満させることができ
る。従って、不活性ガス等の非酸化性のガスを用いるこ
とにより、分断された溶滴の酸化を有効に防止すること
ができる。

【００２３】図３は金属粉末製造装置の第３実施例であ
り、該実施例では、冷却用筒体１の内周面に、冷却液噴
出流路５の出口が上下方向に複数段（２段）開口してい
る。冷却液噴出流路５の筒軸方向の段数、間隔は、筒体
内径、冷却液の吐出量、噴出圧力、下側の層厚調整用リ
ング10の設定距離等により異なるが、ほぼ一定内径の冷
却液層９が得られるように適宜の段数を略等間隔に設け
ればよい。この実施例では、層厚調整用リング10の上部
に冷却液噴出流路５が複数段設けられているので、前記
リング10の上部で冷却液の流下速度の増大による冷却液
層９の層厚の減少を防止することができ、筒体１の内周
面にほぼ一定内径、一定旋回流速の冷却液層９を長い範
囲で容易に形成することができ、冷却域を長範囲に設け
ることができる。なお、同図に示すように、冷却液噴出
流路５の筒軸方向に隣接する段間に、各々層厚調整用リ
ング10A を設けてもよい。これによって、冷却液層９の
層厚、流速をより一層安定させることができる。もっと
も、冷却液噴出流路５を一段とし、層厚調整用リングを
複数段設けるだけでも、冷却液層９の層厚の減少を防止
する効果がある。

【００２４】また、図３の第３実施例では、網体11の内
周面に流下緩衝用のフランジ28がボルト等によって着脱
自在に付設されている。該フランジ28により、冷却液の
流下スピードが遅くなり、より長時間の脱液が可能にな
ると共に、流下エネルギーを周方向の回転エネルギーと
して有効利用することによって遠心脱液を効果的に行な
うことができる。

【００２５】図４は金属粉末製造装置の第４の実施例を
示しており、該実施例では、冷却用筒体１は筒体軸心が
傾斜して配置されており、その内周面に形成された冷却
液層９の内側の空間部23においてガスジェット26がＶ形
に交差するように２本のジェットノズル24,24 が圧縮ガ
ス供給管27,27 を介して設けられている。前記ジェット
ノズル24,24 のノズル開口はスリット形であり、ガスジ
ェット26も一定の幅を有する膜状となっており、その交
差状態における断面が図のようにＶ形となっている。そ
して、Ｖ形ガスジェットの交差域に溶融金属25がるつぼ
15のノズル孔20から流下し、分断されている。かかるＶ
形ガスジェットによれば、分断効果に優れ、また溶融金
属25の流下位置が少々ずれても分断された溶滴を交差域
から冷却液層９の内周面の特定範囲に飛散させて注入す
ることができる。尚、ノズル開口が逆円錐形のスリット
で形成されたジェットノズルを用いて、逆円錐形状の面
状ガスジェットを形成し、その交差部に溶融金属を供給
するようにしてもよい。また、線状ガスジェットを噴出
するジェットノズルを逆円錐形状に複数個配置し、逆円
錐形状の線状ガスジェットの集合体を形成し、その交差
部に溶融金属を供給するようにしてもよい。

【００２６】前記第３および第４実施例においては、冷
却用筒体１の下端開口には液切り用網体11が連設されて
おり、ここからガスジェット26を形成したガスが流出す
るが、該下端開口に、図２のように、冷却液排出管33を
備えた閉塞用蓋31を取り付けてもよい。かかる構成によ
れば、排出管33の途中に設けられた流量調整弁34を調整
することにより、冷却液層９の内側の空間部23にガスジ
ェット26を形成したガスを容易に充満させることができ
る。

【００２７】なお、前記各実施例では、冷却用筒体１と
して円筒状のものを示し、その内周面に、層厚調整手段
として層厚調整用リング10を設けた例を挙げて説明した
が、これに限らず、内周面が冷却液の移動方向に沿って
漸次縮径する回転対称面で形成された形状、例えば漏斗
形状としてもよく、このような形状で層厚調整手段を構
成することができる。すなわち、回転放物面によってラ
ッパ形状とした場合、旋回しながら流下する冷却液層の
流下速度の増加が上記形状によって抑えられ、したがっ
て、層厚調整用リングを取付けなくても、所要厚さの一
定内径の冷却液層を形成することができる。また、冷却
用筒体は、図例では、その筒体軸心が鉛直ないし斜め方
向となるように配置したものを示したが、これに限るも
のではなく、冷却水の噴出速度が十分で筒体内周面に遠
心力の作用で冷却液層９が形成される限り、筒体軸心の
方向は問わない。

【００２８】また、図例では、層厚調整用リング10はそ
の上面が水平面ないしテーパ面で形成されているが、こ
れに限らず、例えばリング上端外周縁から下端内周縁に
かけて漸次縮径する流線形曲面で形成してもよい。ま
た、るつぼ15内の溶融金属22は、圧媒を作用させて加圧
することによりノズル孔20から噴出したが、圧媒を作用
させることなく、溶融金属22自体に作用する重力 (自
重) により、ノズル孔20から噴出 (流出) するようにし
てもよい。

【００２９】また、本発明の製造対象である粉末の材質
は、アルミニウム又はその合金等の低融点金属に限ら
ず、チタニウム、ニッケル、鉄又はそれらの合金等の高
融点金属をも含み、特に制限されない。また、本発明に
よって製造された金属粉末は、粉末冶金，熱間等方圧加
圧，熱間鍛造，熱間押出等の原料粉末、合成樹脂，ゴ
ム，金属等への複合用粉末、電磁クラッチ・ブレーキ用
の磁性粉末、などに使用される。

【００３０】図１で説明した第１実施例の金属粉末製造
装置を備え、溶融金属の供給から金属粉末の製造、脱
液、乾燥を一貫して行なうための金属粉末連続生産設備
の一例の全体構成図を図５および図６に示す。本例によ
ると、連続注湯装置41から圧送された溶融金属は、既述
の金属粉末製造装置42、連続脱液機43および連続乾燥装
置44を経て、製品金属粉末とされる。尚、金属粉末製造
装置として他の実施例のものが使用可能なことは勿論で
ある。

【００３１】前記連続注湯装置41は、耐火性断熱材で形
成された本体容器46を備え、該容器46には蓋体47により
密閉自在とされた金属溶湯供給口48が開設され、不活性
ガス等の圧媒供給管49、容器内の溶融金属53の排出管50
が設けられており、底部には誘導加熱用コイル51を有す
る凹部52が設けられている。該コイル51によって、容器
46内の溶融金属53は温度制御が行われ、圧媒供給管49よ
り注入されるアルゴンガス等の不活性ガスにより排出管
50を介して金属粉末製造装置42のるつぼ15へ圧送され
る。排出管50は、断熱層の形成やインダクションヒータ
等の適宜の保温手段により保温される。

【００３２】前記金属粉末製造装置42によって製造され
た金属粉末は、液切り用網体11によって一次脱液された
後の残留冷却液と共に粉末回収容器12を介して連続脱液
機43に供給され、遠心力の作用で脱液される。連続脱液
機43は、上方に拡径した回転ドラム55を備え、該ドラム
55の中間部周壁は多数の細孔を有するスクリーンプレー
トで形成され、内周面には脱水後の粉末を上方へ送り出
すための凸状リブ56が多数形成されている。回転ドラム
55の外周面側には冷却液回収カバー57が設けられてお
り、脱液された冷却液は、その底部よりタンク８に回収
される。また、回転ドラム55の上部には金属粉末回収カ
バー58が設けられ、排出シュート59が付設されている。

【００３３】連続脱液機43の排出シュート59より排出さ
れた湿潤金属粉末は引き続いて連続乾燥装置44に供給さ
れる。連続乾燥装置44は、多数の細孔を有する流動床61
を有する乾燥容器62と、該容器62の上部より湿潤原料を
供給するためのロータリーフィーダーを有する供給装置
63と、前記容器62の下部より熱風を供給するための熱風
発生装置64と、前記容器62上部より排出した排風より微
粉を捕収するためのサイクロン65とを備えており、前記
容器62の上部および下部側壁には排出管66が付設されて
いる。

【００３４】乾燥容器62内では流動層67が形成されてお
り、湿潤金属粉末は、流動層67中で熱風と激しく混合さ
れ、熱交換され、速やかに乾燥されて、通常オーバーフ
ローにより排出管66を介して外部に取り出される。尚、
本発明を実施するに際しては、連続注湯装置、連続脱液
機、連続乾燥装置は既述のものに限らず、市場に供給さ
れている適宜のものを使用することができる。

【００３５】次に具体的な金属粉末の製造実施例を掲げ
る。 〈製造実施例１〉 図７に示す製造装置を用いて、アルミニウム合金粉末を
製造した。冷却用筒体１の内径Ｄは100mm であり、冷却
液噴出流路５の吐出口は冷却用筒体１の上端と層厚調整
用リング10の上端との中間位置に設けた。冷却液噴出流
路５の吐出口径は11.5mmであり、これより0.3m³/min の
流量で冷却水を噴出させた。その結果、層厚調整用リン
グ10の上方に内径ｄ＝55mm、長さｈ＝50mm、水膜面流速
43m/secの冷却液層９が形成された。

【００３６】るつぼ15で1000℃の溶融アルミニウム合金
（組成：wt％でAl-12Si-1Mg-1Cu)を溶製した。そして、
るつぼ15に1.0kgf/cm²のアルゴンガスを供給して、るつ
ぼ内の溶融金属22を加圧し、るつぼ15のノズル孔20から
直径２mmの細流状溶融金属25を冷却液層９の内側の空間
部23に噴出した。細流状溶融金属25と水平面とのなす噴
出角θ₁ は30゜とした。

【００３７】前記空間部23内で溶融金属25に向けて、ノ
ズル孔径６mmのジェットノズル24からエアジェット26を
5kgf/cm²で噴出させて吹き付けた。ジェット26と水平面
とのなす噴出角θ₂ は45゜とした。また、図８に示すよ
うに、ジェット26と細流状溶融金属25とのなす角は、平
面的に見て溶融金属25から冷却液層の旋回方向Ａに測っ
てθ₃=45゜とした。

【００３８】その結果、図９のＡに示す粒度分布（ある
粉末の粒径と、粉末全量に対するその粒径の粉末の含有
重量％との関係）をもつアルミニウム合金粉末が得られ
た。この粉末の平均粒径は 291.8μｍであり、かさ密度
は0.90g/cm³ であった。また、粉末の粒子形状を観察し
たところ、偏平不定形状であった。従って、エアジェッ
トによって分断された溶滴は、冷却液層によって再分断
されたものと推定される。

【００３９】比較のため、溶融金属に向けてエアジェッ
トを吹き付ける点を除き、同条件でアルミニウム合金粉
末を製造した。その結果を図９のＢに併せて示した。こ
の場合の平均粒径は 420μm 、かさ密度は0.70g/cm³ で
あった。従って、実施例におけるエアジェットの吹き付
けにより、微粉化を容易に達成できることが確認され
た。

【００４０】〈製造実施例２〉 図２に示す製造装置を用いて、製造実施例１と同組成の
アルミニウム合金粉末を製造した。冷却用筒体１の内径
は200mm であり、筒体軸心は鉛直方向に対して25°傾斜
させた。冷却液噴出流路５の吐出口径は11.5mmであり、
これより0.3m³/min の流量で冷却水を噴出させた。その
結果、環状蓋２と層厚調整用リング10との間に、内径25
0mm,長さ300mm,平均流速20m/sec の冷却液層９が形成さ
れた。また、流量調整弁34を調整して、排出流路32内に
冷却液が充満するようにした。

【００４１】るつぼ15で1000℃の溶融アルミニウム合金
を溶製し、るつぼ15に1.0kgf/cm²のアルゴンガスを供給
して、るつぼ内の溶融金属22を加圧し、るつぼ15のノズ
ル孔20から直径２mmの細流状溶融金属25を鉛直下方に噴
出し、冷却液層９の内側の空間部23に供給した。前記空
間部23内で溶融金属25に向けて、ノズル孔径６mmのジェ
ットノズル24からアルゴンガスジェット26を10kgf/cm²
で噴出させて吹き付け、溶融金属25を粉化した。溶融金
属25とアルゴンガスジェット26とのなす角は30°とし
た。

【００４２】得られた粉末の平均粒径は 200μｍ、かさ
密度は1.3g/cm³であり、粒径と冷却速度との関係を図10
に示す。尚、冷却速度は、粉末粒子の金属組織より判断
した。同図より、本発明により製造した金属粉末は、粒
径が 100〜1000μm と比較的大きいものでも、冷却速度
が10⁴ 〜10⁵ ℃/secであり、微細な組織が得られること
が分かる。尚、同図より、0.１μｍの粒径の場合の冷却
速度は10⁸ ℃/sec以上と推定される。

【００４３】次に、粉末中に含有されるガス量を測定し
たところ、H₂:12ppm,O₂:500ppmであった。比較のため、
流量調整弁34を全開し、冷却液排出管33内を冷却水によ
って閉塞しないようにし、他は同じ条件で、アルミニウ
ム合金粉末を製造した。得られた粉末のガス含有量は、
H₂:20ppm,O₂:820ppmであった。これにより、実施例は比
較例に対して、ガス含有量が著しく低減されていること
が分かる。

【００４４】〈製造実施例３〉 製造実施例２と同様の製造条件で、鉄合金粉末を製造し
た。但し、鉄合金の組成は、wt％でFe-1.3C-4Cr-3.5Mo-
10W-3.5V-10Co であり、溶融温度は1600℃とした。得ら
れた粉末の平均粒径は 250μm であり、粉末中に含有さ
れるガス量を測定したところ、H₂:9ppm,O₂:580ppm,N₂:7
20ppm であった。尚、冷却液層の平均流速を5m/secと
し、他は同条件で前記組成の鉄合金粉末を製造したとこ
ろ、ガス含有量は、H₂:15ppm,O₂:1200ppm,N₂:740ppm で
あった。これより、冷却液層の流速を大きくするほど、
溶滴の周りに発生した冷却液蒸気は溶滴から速やかに離
脱し、良好な汚染防止作用が得られることが分かる。

【００４５】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、冷
却用筒体の内周面に沿って旋回しながら移動する冷却液
層が所要厚さで形成され、この冷却液層は、その温度を
容易に一定に保持することができ、また冷却能が優れる
ことから、冷却用筒体ひいては製造設備のコンパクト化
や設備コストの低減を図ることができる。そして、該冷
却液層にガスジェットにより予め分断した溶融金属すな
わち溶滴を供給することにより、大きな冷却速度で冷却
凝固させることができ、ばらつきの少ない急冷凝固粉末
を容易に得ることができる。

【００４６】また、粉化された金属粉末を含む冷却液
を、冷却用筒体底部の冷却用排出管を閉塞するようにし
て排出することにより、冷却液層の内側の空間部にガス
ジェットのガスを充満させることができるので、不活性
ガスを用いることによって溶滴の酸化を有効に防止する
ことができ、高品質の金属粉末を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に係る金属粉末製造装置の要部断面図で
ある。

【図２】他の実施例に係る同装置の要部断面図である。

【図３】第３の実施例に係る同装置の要部断面図であ
る。

【図４】第４の実施例に係る同装置の要部断面図であ
る。

【図５】連続注湯装置の断面説明図である。

【図６】金属粉末連続生産設備の全体配置図である。

【図７】本発明の製造実施例に供した金属粉末製造装置
の要部断面図である。

【図８】製造実施例における細流状溶融金属とガスジェ
ットとの平面的位置関係図である。

【図９】製造実施例および製造比較例によって製造され
た金属粉末の粒度分布を示すグラフ図である。

【図１０】本発明の製造実施例によって製造された金属
粉末の粒径と冷却速度との関係を示すグラフ図である。

【符号の説明】

１ 冷却用筒体 ４ 冷却液噴出管 ５ 冷却液噴出流路 ７ ポンプ ９ 冷却液層 10 層厚調整用リング（層厚調整手段） 15 るつぼ (溶融金属供給手段) 23 空間部 24 ジェットノズル (ガスジェット噴出手段) 25 溶融金属 26 ガスジェット 31 閉塞用蓋 33 冷却液排出管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉野 彰一 大阪府大阪市大正区南恩加島７丁目１番 22号 株式会社クボタ 恩加島工場内 (72)発明者 吉野 正規 大阪府大阪市大正区南恩加島７丁目１番 22号 株式会社クボタ 恩加島工場内 (72)発明者 青木 敏行 大阪府大阪市大正区南恩加島７丁目１番 22号 株式会社クボタ 恩加島工場内 (56)参考文献 特開 昭61−41707（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−98758（ＪＰ，Ａ) 特公 昭61−39368（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷却用筒体内に形成される冷却液層に溶
   融金属を供給し冷却凝固させて金属粉末を製造する金属
   粉末製造方法において、 上記冷却用筒体に、該 筒体内周面に沿って旋回しながら
   筒体の冷却液排出端側へと軸方向に移動する冷却液層を
   形成すべく内周面に冷却液を噴出供給する冷却液噴出流
   路と、上記冷却液層を所要厚さに形成する層厚調整手段
   とを設け、 該冷却液層の内側空間部に溶融金属を供給し、かつ、該
   溶融金属に冷却液層に指向するガスジェットを吹き付け
   て分断すると共に分断された溶融金属を冷却液層に供給
   して冷却凝固させ、 冷却液層中で凝固した金属粉末を含む冷却液を筒体の冷
   却液排出端から外部へ排出することを特徴とする金属粉
   末製造方法。
2. 【請求項２】 上記筒体の冷却液排出端に排出管が接続
   された閉塞用蓋を設け、冷却液層中で凝固した金属粉末
   を含む冷却液を上記排出管からその管内を満たしつつ外
   部へ排出することを特徴とする請求項１記載の金属粉末
   製造方法。
3. 【請求項３】 冷却液層が内周面に沿って形成される冷
   却用筒体を備える金属粉末製造装置において、 上記冷却用筒体に、該 筒体内周面に沿って旋回しながら
   筒体の冷却液排出端側に軸方向に移動する冷却液層を形
   成すべく内周面に冷却液を噴出供給する冷却液噴出流路
   と、上記冷却液層を所要厚さに形成する層厚調整手段と
   が設けられる一方、 上記 冷却液層の内側空間部に溶融金属を供給するための
   溶融金属供給手段と、該溶融金属を分断すると共に分断
   された溶融金属を冷却液層に供給するためのガスジェッ
   トを噴出するガスジェット噴出手段とを備えていること
   を特徴とする金属粉末製造装置。
4. 【請求項４】 冷却用筒体の冷却液排出端に閉塞用蓋が
   設けられ、該閉塞用蓋には冷却液を満たした状態でこれ
   を排出するための排出管が備えられていることを特徴と
   する請求項３記載の金属粉末製造装置。