JP7498043B2 - 金属粉末の製造方法 - Google Patents
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Description
前記鋳込み合金は、前記鋳込み合金を真空中で溶融して溶融合金とする工程と、前記溶融合金を流下させ、流下する前記溶融合金に不活性ガスを吹き付けて合金粉末を形成する粉末化工程と、前記合金粉末を層状に展延する粉末展延工程と、展延された前記合金粉末を局所加熱して溶融させた後に凝固させて凝固組織を形成し、前記局所加熱による被加熱領域を前記合金粉末が展延された面に対して平行に移動させて凝固層を形成する凝固層造形工程と、前記粉末展延工程と前記凝固層造形工程とを交互に繰り返すことで複数の層状の凝固層を形成する一連の工程に用いられ、
前記鋳込み合金は、Al、Co、Cr、Fe及びNiをそれぞれ5at%以上30at%以下の原子濃度の範囲で含有すると共に、前記元素のうち少なくとも4種の元素の原子濃度の差が3at%未満の範囲にあり、不可避的不純物として、Pを0.005wt%以下、Siを0.040wt%以下、Sを0.002wt%以下、Snを0.005wt%以下、Sbを0.002wt%以下、Asを0.005wt%以下、Mnを0.050wt%以下、Oを0.001wt%以下、Nを0.002wt%以下の原子濃度の範囲で含有することを特徴とする鋳込み合金の製造方法。
[1]原料金属を加熱溶融して溶湯とし、この溶湯を落下させ、落下する溶湯の流れに流体を吹き付けて溶湯を粉砕・凝固して金属粉末を得る金属粉末の製造方法であって、
前記原料金属が、有機化合物を含む金属Mを含み、前記溶湯の温度を、下記条件(1)を満足する温度Tに保持しながら、当該溶湯中に酸化性ガスを吹き込んだ後に溶湯を落下させる、金属粉末の製造方法:
(1)温度Tにおける前記溶湯の構成金属の酸化物の生成自由エネルギーΔGMが、温度Tにおける炭素の酸化物の生成自由エネルギーΔGCよりも大きい。
前記原料金属が、有機化合物を含む金属Mを含み、前記溶湯の温度を、下記条件(1)を満足する温度Tに保持しながら、当該溶湯中に酸化性ガスを吹き込んだ後に溶湯を落下させる、金属粉末の製造方法:
(1)前記溶湯の構成金属の92質量%以上の金属について、温度Tにおける該金属の酸化物の生成自由エネルギーΔGMが、温度Tにおける炭素の酸化物の生成自由エネルギーΔGCよりも大きい。
本発明の金属粉末の製造方法の実施の形態は、金属の溶湯に流体を吹き付ける、いわゆるアトマイズ法により金属の粉末を得る方法であり、有機化合物を含む金属を溶湯原料の少なくとも一部として利用し、溶湯に流体を吹き付ける前に、特定の温度条件下で、溶湯中に酸化性ガスを吹き込むことを特徴としている。有機化合物は、分級残においては典型的には粒子表面に付着しているが、例えば湿式合成反応(所望の効果を狙って、有機化合物を反応系に添加する場合がある)で金属粉末を製造し、これから分級残が発生した場合には、有機化合物が粒子内部に巻き込まれている場合もあると考えられる。
本発明では、例えば、特定の原料金属を底部に出湯ノズルを有する通常のアトマイズ用の炉に仕込み、前記原料金属を加熱溶融して溶湯を調製する。前記原料金属は、有機化合物を含む金属Mを含んでいる。なお溶湯は、溶解炉など別の炉で調製して、その溶湯を前記出湯ノズルを有する炉に注湯してもよい。
(1)温度Tにおける前記溶湯の構成金属の酸化物の生成自由エネルギーΔGMが、温度Tにおける炭素の酸化物の生成自由エネルギーΔGCよりも大きい。
加熱溶融され温度Tで保持される原料金属は、有機化合物を含む金属Mを含む。この金属Mの例としては、粉末の流動性向上などのために有機化合物で表面処理された金属粉末や、樹脂が付着ないしコーティング等された金属塊といった、表面に有機化合物が付着した金属が挙げられる。
上記で説明した温度Tに溶湯を保持しながら、溶湯中に酸化性ガスを吹き込むことで、上記の通り、有機化合物(又はその分解物)が二酸化炭素等のガスとなって、溶湯から離脱していくものと考えられる。これにより、分級残のような有機化合物を含む金属Mを溶湯原料として利用したアトマイズにおいて、湯ブレや出湯ノズルの詰まりの発生が抑制され、長期の連続操業が可能となる。
所定温度Tで酸化性ガスを吹き込まれた溶湯を、例えば炉の出湯ノズルから落下させ、落下する溶湯の流れに流体を吹き付けることで、溶湯を粉砕・凝固して金属粉末を得る。
本発明の金属粉末の製造方法においては、以上説明した流体の吹き付けにより得られた金属粉末に対して、以下の任意工程を実施してもよい。
流体が水などの液体である場合には、金属粉末が液体中に分散したスラリーが得られる。このスラリーを固液分離することにより、金属粉末を回収する。固液分離の手法としては従来公知のものを特に制限なく採用することができ、例えばフィルタープレスなどを用いて前記スラリーを加圧ろ過すればよい。なお回収した金属粉末は洗浄してもよい。
固液分離工程で得られた金属粉末を乾燥させてもよい。乾燥は室温(25℃)で実施してもよく、乾燥速度向上の観点から高温(40~120℃)で実施してもよい。また乾燥は大気圧下で実施してもよいが、乾燥速度向上の観点から、大気圧に対して-0.05MPa以下の減圧環境で乾燥を実施してもよい。真空環境(-0.095MPa以下)で乾燥を実施してもよい。
金属粉末を解砕したり分級したりして、その粒度分布を調整してもよい。解砕と同時に、又は解砕の前後に、金属粉末を有機化合物で表面処理してもよい。有機化合物の例としては、炭素数2~36のアルコール、アミン、脂肪酸及びチオールが挙げられる。
<分級残(金属M)の発生>
ショット銀を大気雰囲気中において1600℃に加熱して溶解した溶湯をカーボンるつぼ底部の出湯ノズルから落下させながら、水アトマイズ装置により大気雰囲気中において水圧103MPa、水量160L/分でアトマイズ水を吹き付けて急冷凝固させた。得られたスラリーを固液分離し、固形物を水洗し、乾燥した。
ショット銀25.675kgと、上記の操業で発生した分級残(金属M)14.325kgとをカーボンるつぼに仕込み(原料金属全体に占める金属Mの割合は約35.8質量%)、大気雰囲気中において1260℃に加熱して溶融した。この溶湯の温度を1260℃に保持しながら(銀の融点は962℃)、耐熱性のスリーブを利用して、溶湯中の、溶湯の深さの半分より深い箇所に流量2L/minで空気を15分間吹き込んだ。ここで使用したカーボンるつぼは、上記<分級残の発生>で使用したカーボンるつぼから取り換えた新品である。また溶湯の温度は、光ファイバー式温度計で実測した。
ショット銀と分級残(金属M)の使用量を下記表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様にして、同じカーボンるつぼを使用しての水アトマイズ繰り返し操業を実施した。結果、いずれの例においても、4回実質的な問題なく水アトマイズの操業を実施することができた。
ショット銀の使用量を26.1kg、分級残(金属M)の使用量を13.9kgとし、溶湯中への空気吹込みを実施せずに直ちに水アトマイズ(溶湯温度:1260℃、水圧:150MPa、水量:160L/分)を実施した以外は、実施例1と同様にして、同じカーボンるつぼを使用しての水アトマイズ繰り返し操業を実施した。その結果、4回目にして湯ブレ及び出湯ノズルの詰まりが発生した。
Claims (4)
- 原料金属を加熱溶融して溶湯とし、この溶湯を落下させ、落下する溶湯の流れに流体を吹き付けて溶湯を粉砕・凝固して金属粉末を得る金属粉末の製造方法であって、
前記原料金属が、表面処理により炭素を含む有機化合物で被覆され、銀、銅、鉄、ニッケルおよび錫から選択される金属粉末のうち分級により排除された分級残である金属Mを含み、前記金属Mにおける前記有機化合物に由来する炭素含有量が0.01~0.3質量%であり、
前記溶湯の温度を、下記条件(1)を満足する温度Tに保持しながら、当該溶湯中に酸化性ガスを吹き込んだ後に溶湯を落下させる、金属粉末の製造方法:
(1)温度Tにおける前記溶湯の構成金属の酸化物の生成自由エネルギーΔGMが、温度Tにおける炭素の酸化物の生成自由エネルギーΔGCよりも大きい。 - 原料金属を加熱溶融して溶湯とし、この溶湯を落下させ、落下する溶湯の流れに流体を吹き付けて溶湯を粉砕・凝固して金属粉末を得る金属粉末の製造方法であって、
前記原料金属が、表面処理により炭素を含む有機化合物で被覆され、銀、銅、鉄、ニッケルおよび錫から選択される金属粉末のうち分級により排除された分級残である金属Mを含み、前記金属Mにおける前記有機化合物に由来する炭素含有量が0.01~0.3質量%であり、
前記溶湯の温度を、下記条件(1)を満足する温度Tに保持しながら、当該溶湯中に酸化性ガスを吹き込んだ後に溶湯を落下させる、金属粉末の製造方法:
(1)前記溶湯の構成金属の92質量%以上の金属について、温度Tにおける該金属の酸化物の生成自由エネルギーΔGMが、温度Tにおける炭素の酸化物の生成自由エネルギーΔGCよりも大きい。 - 前記原料金属のうち、前記金属Mが占める割合が、5~100質量%である、請求項1又は2に記載の金属粉末の製造方法。
- 前記金属Mが、ガスアトマイズ法又は水アトマイズ法で製造されたものである、請求項1~3のいずれかに記載の金属粉末の製造方法。
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2016028821A (ja) | 2014-07-25 | 2016-03-03 | 株式会社日立製作所 | 鋳込み合金の製造方法 |
CN107974572A (zh) | 2017-11-29 | 2018-05-01 | 西华大学 | 一种铜基合金粉末及其制备方法 |
WO2020041370A1 (en) | 2018-08-23 | 2020-02-27 | Beemetal Corp. | Systems and methods for continuous production of gas atomized metal powers |
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- 2020-07-03 JP JP2020115575A patent/JP7498043B2/ja active Active
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