JP3136261B2 - 金属粉末製造方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶融金属を旋回す
る冷却液層中に供給して金属粉末を製造する金属粉末製
造方法及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、例えば
アルミニウムやその合金等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好適な製造方法と
して、特開平６−３２２４１７号公報に開示されている
ように、冷却用筒体の内周面に冷却液を旋回させながら
流下させて冷却液層を形成し、この冷却液層に溶融金属
供給容器から溶融金属の噴流を供給して分断し、冷却液
で冷却凝固させ、冷却液から分離して金属粉末を得る旋
回水流法がある。

【０００４】前記冷却凝固された金属粉末の取り出し
は、筒体の下端に設けた略同一径の円筒状の液切り網体
で旋回流下する冷却液を分離して、液切り網体内に残る
金属粉末を回収するようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記旋回水流法によ
り、簡単な設備で効率よく急冷凝固粉末を製造すること
ができるようになっているが、筒体の下端の液切り網体
まで冷却液を旋回させながら流下させる冷却液噴射能力
を必要とし、脱液工程の負荷が大きくなっており、冷却
液層に入らずに落下してくる冷却速度の遅い金属粉末
は、正常な金属粉末に混入するためその除去が困難にな
っている。

【０００６】本発明は、冷却液を排出する位置より上流
側で、冷却液層内の金属粉末を遠心分離することによ
り、脱液工程の負荷を軽減でき、冷却速度の遅い金属粉
末の分離除去も簡単にできるようにした金属粉末製造方
法及びその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】本発明方法における課題
解決のための具体的手段は、冷却用筒体２の内周面に冷
却液を旋回させながら流下させて冷却液層３を形成し、
溶融金属供給手段４から溶融金属を冷却液層３に供給し
て分断しかつ冷却凝固させて金属粉末を得る金属粉末製
造方法において、前記筒体２の冷却液を排出する位置よ
り上流側で、冷却液層３内の金属粉末を遠心力で筒体２
径外方向に放出することである。

【０００８】これによって、脱液工程の負荷が軽減し、
冷却速度の遅い金属粉末が冷却液と共に排出される。本
発明装置における課題解決のための具体的手段は内周面
に沿って接線方向から冷却液を噴出供給するための冷却
液噴出管６が設けられた冷却用筒体２と、前記冷却液噴
出管６より噴出された冷却液によって筒体２の内周面に
形成された冷却液層３に溶融金属を供給する溶融金属供
給手段４とを備えた金属粉末製造装置において、前記筒
体２の底部に形成された冷却液を排出する排出口９より
上流側に、筒体２の周壁に冷却液層３から金属粉末を遠
心分離する放出口８を形成していることである。

【０００９】これによって、金属粉末を排出口９に至る
までに回収され、脱液工程の負荷が軽減し、冷却速度の
遅い金属粉末が冷却液と共に排出除去され、装置の小型
化、簡略化も可能になる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１に示す第１の実施の形態にお
いて、金属粉末製造装置１Ａは大別して、冷却用筒体
２、溶融金属供給手段４、冷却液供給手段１２及び減圧
手段１０等を備えている。

【００１１】冷却用筒体２は上部に開口を有する有底円
筒状に形成されており、上部開口は中央に開口１３を有
する蓋１７で閉鎖されている。この筒体２の軸線は垂線
に対して所要角度、例えば、２０°前後傾斜されてお
り、その周壁２ａの上部近傍には、冷却液噴出管６が周
方向等間隔に複数個形成され、この噴出管６の噴出口１
４は筒体２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。

【００１２】前記冷却液噴出管６は、ポンプ１５を介し
て冷却液タンク１６等に配管接続されており、これらに
よって冷却液供給手段１２が構成されている。冷却液供
給手段１２はタンク１６内の冷却液をポンプ１５によっ
て吸い揚げて冷却液噴出管６から筒体２内周面側に噴出
供給することで、筒体２の内周面に、この内周面に沿っ
て旋回しながら流下する冷却液層３を形成する。

【００１３】冷却液タンク１６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１６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。前記筒体２の底部の底壁２ｂには排出口９が形成さ
れており、この排出口９は冷却液供給手段１２から供給
される冷却液を総て排出するに必要かつ充分な大きさで
あり、この排出口９に排水管２６が接続され、後述する
回収体２４を貫通している。

【００１４】前記排出口９より上流である底壁２ｂの近
傍の周壁２ａ下部には、周方向間隔をおいて複数の放出
口８が形成されており、この放出口８は前記排出口９よ
り小径の孔又はスリット（小断面積）で、冷却液層３内
を冷却液の螺旋流下に伴って流下してくる金属粉末を遠
心力を利用して排出する大きさ及び形状であり、冷却液
も排出するが主に質量の大きい金属粉末を放出する。こ
の時点で金属粉末は第１次的に脱液される。

【００１５】筒体２には底部を覆うように回収体２４が
設けられており、放出口８から放出された金属粉末回収
体２４で回収されて、図外の遠心分離機等の脱液装置に
搬送され、第２次的に脱液されて冷却液から金属粉末が
取り出される。筒体２の上方には、溶融金属供給手段４
としての溶融金属を収納する噴射るつぼ（溶融金属供給
容器）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で有底円筒状に形成され、その
上端には開口されており、外周には加熱用の誘導コイル
２０が設けられ、底部中央には内外貫通状のノズル孔２
１が形成されている。

【００１６】前記ノズル孔２１は筒体２の開口１３の略
真上に位置し、溶融金属を開口１３を通って冷却液層３
へ略垂直方向に噴出供給可能にしている。筒体２の上部
周囲と噴射るつぼ１９の底部周囲との間にはシール手段
７が設けられている。このシール手段７は傾斜姿勢の筒
体２と垂直姿勢の噴射るつぼ１９との間を密封し、ノズ
ル孔２１から冷却液層３内部までの空間５を外部と隔離
するものであり、シール手段７は側面視三角形状でかつ
内部空洞の環状部材であり、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。

【００１７】また、シール手段７には吸引口２２が貫通
して形成されており、この吸引口２２に真空ポンプ２３
が接続されていて減圧手段１０を構成している。吸引口
２２は冷却液層３内部の空間５と連通しており、真空ポ
ンプ２３の吸引により前記空間５を負圧にし、この負圧
空間５に臨むノズル孔２１から溶融金属を吸引する。従
って、真空ポンプ２３の吸引力を調整することにより、
溶融金属供給手段４から冷却液層３へ噴射する溶融金属
の量をコントロールできる。

【００１８】なお、前記空間５は排出口９によって開放
されているように見えるが、冷却液が排水管２６内を流
れることにより管を閉鎖し、空間５を密閉空間にするこ
とができる。しかし、排水管２６の途中に排水トラップ
部を形成しておくことにより、残留冷却液で、排水管２
６の空気流を確実に阻止し、空間５の密閉を確保するよ
うにおいてもよい。

【００１９】前記金属粉末製造装置１Ａを用いて金属粉
末を製造するには、先ず、冷却液噴出管６のポンプ１５
を作動させて冷却液噴出管６から筒体２内周面に沿って
冷却液を噴出させ、これにより筒体２内周面に螺旋水流
の冷却液層３を形成すると共に、冷却液層３の内側に空
間５を形成する。次に、減圧手段１０を作動して真空ポ
ンプ２３で冷却液層３内から噴射るつぼ１９のノズル孔
２１までの空間５の空気を吸引して減圧し、ノズル孔２
１から噴射るつぼ１９内の溶融金属を吸引し、その溶融
金属を冷却液層３に噴射供給する。

【００２０】冷却液層３に供給された溶融金属は、旋回
しながら流下する冷却液層３内の冷却液によって効率よ
く分断され微細化されると共に急冷凝固される。そし
て、急冷凝固された金属粉末は冷却液と共に下流に流さ
れ、冷却液と共に放出口８から放出されかつ第１次脱液
され、回収体２４を介して脱液装置に搬送されて脱液さ
れ、さらに乾燥装置により乾燥され、金属粉末が取り出
される。

【００２１】冷却液は排出口９から排水管２６を通って
排出され、タンク１６に戻されて循環使用される。冷却
液層３に供給される溶融金属の内、冷却液層３に衝突し
た後に飛散して急速冷却されない金属粉末は、空間５内
を落下して冷却が遅れ、そして冷却液と共に排出口９か
ら排出され、放出口８から放出される正常な金属粉末か
ら分離除去される。

【００２２】図２に示す第２の実施の形態において、金
属粉末製造装置１Ｂの筒体２は、その軸線が略垂直にな
るように配置されており、噴射るつぼ１９の底部中央の
ノズル孔２１は垂線に対して傾斜して形成されており、
溶融金属を冷却液層３に向けて斜めに噴射するようにな
っている。筒体２は底壁２ｂの略中央に大径の排出口９
が形成され、それより上流側の周壁２ａ内周面に層厚調
整用リング２８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２８によって冷却液の流下速度が押
えられて、筒体２の内周面に略一定厚さの冷却液層３が
容易に形成される。このリング２８の上側に小断面積の
放出口８が形成されている。

【００２３】前記リング２８は冷却液層３の層厚を確保
するだけでなく、冷却液と共に流下してくる金属粉末を
堰き止め、遠心分離をし易くし、放出口８に導く役目も
している。また、回収体２４は周壁２ａの放出口８を形
成している部位を取り囲むように形成され、排水管２６
と干渉しないようにしている。

【００２４】この第２の実施の形態においては、第１の
実施の形態と同様に、放出口８から冷却液も排出される
が金属粉末が主に放出されるので、正常な溶融金属の一
次的に脱液でき、冷却速度の遅い溶融金属の分離除去も
容易になっている。なお、本発明は前記実施の形態に限
定されるものではなく、種々変形することができる。例
えば、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逆円錐形状としたり、筒体
２を垂線に対して傾斜角度を調整可能にしたり、噴射る
つぼ１９の底部を球又は円弧状に形成してシール手段７
に対して傾動可能にしたりしてもよい。

【００２５】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。

【００２６】

【発明の効果】以上詳述した本発明方法によれば、筒体
２の冷却液を排出する位置より上流側で、冷却液層３内
の金属粉末を遠心力で筒体２径外方向に放出するので、
金属粉末の回収及び脱液工程が簡単かつ容易にでき、脱
液工程の負荷を軽減でき、冷却速度の遅い金属粉末を冷
却液と共に排出でき、冷却された正常な金属粉末から容
易に分離除去できる。

【００２７】本発明装置によれば、筒体２の底部に形成
された冷却液を排出する排出口９より上流側に、筒体２
の周壁に冷却液層３から金属粉末を遠心分離する放出口
８を形成しているので、金属粉末を排出口９に至るまで
に回収することができ、回収及び脱液工程が簡単かつ容
易にでき、脱液工程の負荷を軽減でき、冷却速度の遅い
金属粉末を冷却液と共に排出でき、冷却された正常な金
属粉末から容易に分離除去でき、しかも装置を小型化、
簡略化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す断面図であ
る。

【図２】本発明の第２の実施の形態を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 金属粉末製造装置 ２ 筒体 ３ 冷却液層 ４ 溶融金属供給手段 ５ 空間 ６ 冷却液噴出管 ７ シール手段 ８ 放出口 ９ 排出口 １０ 減圧手段 １２ 冷却液供給手段

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷却用筒体（２）の内周面に冷却液を旋
   回させながら流下させて冷却液層（３）を形成し、溶融
   金属供給手段（４）から溶融金属を冷却液層（３）に供
   給して分断しかつ冷却凝固させて金属粉末を得る金属粉
   末製造方法において、 前記筒体（２）の冷却液を排出する位置より上流側で、
   冷却液層（３）内の金属粉末を遠心力で筒体（２）径外
   方向に放出することを特徴とする金属粉末製造方法。
2. 【請求項２】 内周面に沿って接線方向から冷却液を噴
   出供給するための冷却液噴出管（６）が設けられた冷却
   用筒体（２）と、前記冷却液噴出管（６）より噴出され
   た冷却液によって筒体（２）の内周面に形成された冷却
   液層（３）に溶融金属を供給する溶融金属供給手段
   （４）とを備えた金属粉末製造装置において、 前記筒体（２）の底部に形成された冷却液を排出する排
   出口（９）より上流側に、筒体（２）の周壁に冷却液層
   （３）から金属粉末を遠心分離する放出口（８）を形成
   していることを特徴とする金属粉末製造装置。