JPH0331405A - 金属粉末の製造方法及びその装置 - Google Patents
金属粉末の製造方法及びその装置Info
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- JPH0331405A JPH0331405A JP16765989A JP16765989A JPH0331405A JP H0331405 A JPH0331405 A JP H0331405A JP 16765989 A JP16765989 A JP 16765989A JP 16765989 A JP16765989 A JP 16765989A JP H0331405 A JPH0331405 A JP H0331405A
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Landscapes
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、チタン、ジルコニウム等の純金属やこれ等
の金属を基とする合金の原料棒を溶解して粉末化する金
属粉末の製造方法とこの方法の実施に用いる装置に関す
る。
の金属を基とする合金の原料棒を溶解して粉末化する金
属粉末の製造方法とこの方法の実施に用いる装置に関す
る。
チタン、ジルコニウム等の金属或いはこれ等の金属がベ
ースとなる合金の粉末を作る方法としては、例えば社団
法人チタニウム協会線「チタニウム・ジルコニウムＪ
ＶｏＬ３１ 、Ｎα２のＰ９８〜１０２に示されるよう
に、（１）回転電極法（ＲＥＰ、ＰＲＥＰ ） 、（２
）回転デスク法（Ｃ３Ｃ）、（３）電子ビームを熱源と
する粉末製造法（ＥＢＲＤ）がある。
ースとなる合金の粉末を作る方法としては、例えば社団
法人チタニウム協会線「チタニウム・ジルコニウムＪ
ＶｏＬ３１ 、Ｎα２のＰ９８〜１０２に示されるよう
に、（１）回転電極法（ＲＥＰ、ＰＲＥＰ ） 、（２
）回転デスク法（Ｃ３Ｃ）、（３）電子ビームを熱源と
する粉末製造法（ＥＢＲＤ）がある。
（１）のＲＥＰ％ＰＲＥＰ法は、共に不活性ガス雰囲気
中で非消耗タングステン電極とチタン電極間にアークを
生じさせることによりチタン電極を溶解し、溶けたチタ
ンを遠心力で飛散させてチタン粉末を得る。なお、これ
等の方法のうち、移行型プラズマアークを熱源とするＰ
ＲＥＰ法は、タングステン粒子による汚染防止を目的と
して雰囲気中に少量のヘリウムガスを導入している。
中で非消耗タングステン電極とチタン電極間にアークを
生じさせることによりチタン電極を溶解し、溶けたチタ
ンを遠心力で飛散させてチタン粉末を得る。なお、これ
等の方法のうち、移行型プラズマアークを熱源とするＰ
ＲＥＰ法は、タングステン粒子による汚染防止を目的と
して雰囲気中に少量のヘリウムガスを導入している。
（２）のＣ３Ｃ法は、チタン消耗電極と水冷した回転る
つぼ間でアークを発生し、電極端をアーク熱で溶かす。
つぼ間でアークを発生し、電極端をアーク熱で溶かす。
そしてるつぼ内に落下した溶滴を回転しているるつぼの
遠心力で飛散させてチタンの粉末を製造する。
遠心力で飛散させてチタンの粉末を製造する。
また、（３）のＥＢＲＤ法は、原料インゴットの表面を
電子ビームで溶解し、溶滴を回転するるつぼの遠心力で
飛散させてチタン粉末を作る。
電子ビームで溶解し、溶滴を回転するるつぼの遠心力で
飛散させてチタン粉末を作る。
上述した従来の各方法のうち、（］）のＰＲＥＰ法ＰＲ
ＥＰ法は、不活性雰囲気下での溶解であるので、蒸発性
合金元素を含有する合金粉末の製造には適するが、純金
属については、高真空による脱ガス精錬が望めないため
高純度粉末が得られない。
ＥＰ法は、不活性雰囲気下での溶解であるので、蒸発性
合金元素を含有する合金粉末の製造には適するが、純金
属については、高真空による脱ガス精錬が望めないため
高純度粉末が得られない。
また、熱源にアークを用いる（２）のＣ８Ｃ法、電子ビ
ームを用いる（３）のＥＢＲＤ法は、高真空雰囲気が必
要であり、従って、純金属の脱ガス精錬には向くが、蒸
発性合金元素を含む合金粉末は、合金元素の蒸発による
粉末の組成変化、材料の歩留低下を招くため製造し難い
。
ームを用いる（３）のＥＢＲＤ法は、高真空雰囲気が必
要であり、従って、純金属の脱ガス精錬には向くが、蒸
発性合金元素を含む合金粉末は、合金元素の蒸発による
粉末の組成変化、材料の歩留低下を招くため製造し難い
。
このようなことから、従来は、純金属、合金について各
々それに適した方法を選択せざるを得なかったが、これ
では設備投資、製品コストの面で不利になる。
々それに適した方法を選択せざるを得なかったが、これ
では設備投資、製品コストの面で不利になる。
そこで、この発明は、金属の種類による方法の実施規制
を無くすことを課題としている。
を無くすことを課題としている。
上記の問題点を無くすため、この発明の方法においては
、真空チャンバ内に誘導コイルを有し、コイル直下に水
冷銅の回転円板を有する溶解炉を用いる。そして、その
炉の中にチャンバ上方から原料棒を吊り下げて供給し、
誘導コイルの内側に非接触に進入させたその原料棒を誘
導電流で先端から順次熔融し、溶けた金属を回転円板上
に滴下させることにより、飛散、凝固させて所望の金属
粉末を得る。この方法によれば、対象金属、即ち、チタ
ン、ジルコニウム、タンタル、ニオブ、モリブデン、バ
ナジウム、タングステン或いはこれ等の金属を基とする
合金のいずれについても最適条件での粉末製造が行える
。
、真空チャンバ内に誘導コイルを有し、コイル直下に水
冷銅の回転円板を有する溶解炉を用いる。そして、その
炉の中にチャンバ上方から原料棒を吊り下げて供給し、
誘導コイルの内側に非接触に進入させたその原料棒を誘
導電流で先端から順次熔融し、溶けた金属を回転円板上
に滴下させることにより、飛散、凝固させて所望の金属
粉末を得る。この方法によれば、対象金属、即ち、チタ
ン、ジルコニウム、タンタル、ニオブ、モリブデン、バ
ナジウム、タングステン或いはこれ等の金属を基とする
合金のいずれについても最適条件での粉末製造が行える
。
なお、原料棒の溶解速度は、回転円板の回転速度を一定
と考えると粉末の品質安定化の面で一定しているのが望
ましい、このため、この発明の装置は、上記誘導加熱炉
のほかに原料棒の送り出し手段と、誘導コイルの自己イ
ンダクタンスを信号化してフィードバックし、この信号
をもとに原料棒の送り出し速度を制御する手段を備える
構成にしておく。
と考えると粉末の品質安定化の面で一定しているのが望
ましい、このため、この発明の装置は、上記誘導加熱炉
のほかに原料棒の送り出し手段と、誘導コイルの自己イ
ンダクタンスを信号化してフィードバックし、この信号
をもとに原料棒の送り出し速度を制御する手段を備える
構成にしておく。
この発明の方法及び装置は、チャンバ内での誘導加熱溶
解であるので、溶解雰囲気の設定が自由である。そのた
め、純金属の溶解時には、チャンバ内を高真空（好まし
くは１０−６〜１０−２ｔｏｒｒ）にして脱ガス精錬効
果を高め、一方、合金の溶解時にはチャンバ内を不活性
雰囲気にして（圧力は１Ｏ−Ｉｔｏｒｒ〜１０気圧程度
がよい）合金元素の蒸発を抑制することができる。また
、合金の溶解時に不活性ガスの導入と真空排気を併用し
て合金元素の蒸発を抑えながらある程度の脱ガス精錬効
果を同時に得ることもできる（この場合のチャンバ内圧
力は１０〜２〜１Ｑｔｏｒｒ程度が好ましい）。
解であるので、溶解雰囲気の設定が自由である。そのた
め、純金属の溶解時には、チャンバ内を高真空（好まし
くは１０−６〜１０−２ｔｏｒｒ）にして脱ガス精錬効
果を高め、一方、合金の溶解時にはチャンバ内を不活性
雰囲気にして（圧力は１Ｏ−Ｉｔｏｒｒ〜１０気圧程度
がよい）合金元素の蒸発を抑制することができる。また
、合金の溶解時に不活性ガスの導入と真空排気を併用し
て合金元素の蒸発を抑えながらある程度の脱ガス精錬効
果を同時に得ることもできる（この場合のチャンバ内圧
力は１０〜２〜１Ｑｔｏｒｒ程度が好ましい）。
しかも、真空雰囲気中で行う脱ガス精錬は、溶融金属が
滴状になって落下していくことによりガスの抜は出しが
容易になるため、非常に効率良く行われる。
滴状になって落下していくことによりガスの抜は出しが
容易になるため、非常に効率良く行われる。
なお、上記制御手段があると、原料棒の送り出し速度を
誘導コイルの自己インピーダンスが一定に維持されるよ
うにコントロールでき、これにより溶解速度が一定する
ため、粒径、組成のより安定した粉末を得ることができ
る。
誘導コイルの自己インピーダンスが一定に維持されるよ
うにコントロールでき、これにより溶解速度が一定する
ため、粒径、組成のより安定した粉末を得ることができ
る。
添付図面に基いて、この発明の装置の一具体例を説明す
る。図の１は原料棒、２は誘導コイル、３は真空チャン
バであり、このチャンバには排気ダクト４、不活性ガス
導入ダクト５及び粉末取出しダクト８が設けられている
。６は誘導コイル２の電源、７はコイル２の下方に設置
した水冷銅の回転円板、９は真空チャンバ内で出来上っ
た金属粉末、１０は原料棒１を吊り下げた状態にして下
向きにチャンバ内に送り込む送り出しローラである。ま
た、１１は１０の駆動用電源、１２は１０の速度制御の
ため信号をフィードバックする信号変換処理器である。
る。図の１は原料棒、２は誘導コイル、３は真空チャン
バであり、このチャンバには排気ダクト４、不活性ガス
導入ダクト５及び粉末取出しダクト８が設けられている
。６は誘導コイル２の電源、７はコイル２の下方に設置
した水冷銅の回転円板、９は真空チャンバ内で出来上っ
た金属粉末、１０は原料棒１を吊り下げた状態にして下
向きにチャンバ内に送り込む送り出しローラである。ま
た、１１は１０の駆動用電源、１２は１０の速度制御の
ため信号をフィードバックする信号変換処理器である。
チャンバ３内の雰囲気及び圧力は、溶解する金属の種類
に応じて適切な状態に調整される。そのチャンバ３内に
送り込まれた原料棒１は、誘導コイル２の内側に進入す
ると誘導電流が流れてジュール熱により端部から自己溶
解していく。また、熔けた金属は滴状になって一定速度
で回転している円＋ＪｉＴ上に順次落下し、これが円板
の遠心力で飛散せしめられて微細化し、かつ凝固して金
属粉末９になる。
に応じて適切な状態に調整される。そのチャンバ３内に
送り込まれた原料棒１は、誘導コイル２の内側に進入す
ると誘導電流が流れてジュール熱により端部から自己溶
解していく。また、熔けた金属は滴状になって一定速度
で回転している円＋ＪｉＴ上に順次落下し、これが円板
の遠心力で飛散せしめられて微細化し、かつ凝固して金
属粉末９になる。
誘導コイル用の電源６は周波数固定のものを用いており
、製造中にこの電源６で検出したコイル２の自己インダ
クタンスを１２が信号に変換して電源１１にフィードバ
ックし、コイル２の自己インピーダンスが設定値を常に
維持するように力率によるローラ１０の速度制御が行わ
れる。
、製造中にこの電源６で検出したコイル２の自己インダ
クタンスを１２が信号に変換して電源１１にフィードバ
ックし、コイル２の自己インピーダンスが設定値を常に
維持するように力率によるローラ１０の速度制御が行わ
れる。
以下に、この発明の方法のより詳細な実施例を記す。
〔実施例１］
添付図の装置を用いて代表的なチタン合金であるＴｉ−
６Ａｌ−４Ｖを粉末化した。原料棒の溶解に際しては、
真空チャンバ３内を予め１０−６〜１Ｏ−４ｔｏｒｒで
真空引きし、その後、Ａｒガスで置換し、８００ｔｏｒ
ｒとした。
６Ａｌ−４Ｖを粉末化した。原料棒の溶解に際しては、
真空チャンバ３内を予め１０−６〜１Ｏ−４ｔｏｒｒで
真空引きし、その後、Ａｒガスで置換し、８００ｔｏｒ
ｒとした。
第１表に、溶解前の原料棒と、製造粉末の各合金元素の
平均組成を示す。
平均組成を示す。
第１表
（単位二重量％）
これ等のデータから、この発明の方法は、蒸気圧の高い
合金元素の蒸発防止、成分の偏析防止に有効であること
が判る。
合金元素の蒸発防止、成分の偏析防止に有効であること
が判る。
〔実施例２〕
添付図の熔解、鋳造装置を使って純チタン２種の粉末製
造を行った。この際の真空チャンバ内圧力は１０− ’
Ｌｏｒｒとした。
造を行った。この際の真空チャンバ内圧力は１０− ’
Ｌｏｒｒとした。
第２表に溶解前の原料棒と製造粉末の不純物元素の平均
含有値を示す。
含有値を示す。
第２表
（単位：０、Ｎ、Ｃｌ；！重量％、他はｐｐＩＩＩ）こ
の実験結果から、純金属については脱ガス精錬効果を高
めて製造粉末中の不純物を充分に除去し得ることが判る
。
の実験結果から、純金属については脱ガス精錬効果を高
めて製造粉末中の不純物を充分に除去し得ることが判る
。
以上説明したように、この発明によれば、チャンバ内で
の誘導加熱溶解であり、溶解雰囲気を自由に選択できる
ため、粉末化する金属が純金属、蒸気圧の高い金属元素
等を含む合金のいずれであっても金属の種類に合った雰
囲気条件を選んで高品質の粉末を製造することができる
。
の誘導加熱溶解であり、溶解雰囲気を自由に選択できる
ため、粉末化する金属が純金属、蒸気圧の高い金属元素
等を含む合金のいずれであっても金属の種類に合った雰
囲気条件を選んで高品質の粉末を製造することができる
。
即ち、純金属の粉末製造時には高真空を用いて溶融金属
の滴下により脱ガスを促進しながら製造粉末の純度を高
め得る。
の滴下により脱ガスを促進しながら製造粉末の純度を高
め得る。
また、合金粉末の製造時には、不活性雰囲気を用いるこ
とにより、合金元素の蒸発を抑制して粉末の組成変化、
材料の歩留低下の問題を無くすことができる。
とにより、合金元素の蒸発を抑制して粉末の組成変化、
材料の歩留低下の問題を無くすことができる。
加えて、これ等の粉末の製造は同一装置で可能なため、
設備投資の無駄、これによる粉末製品のコスト上昇も無
くなる。従って、耐高温、高強度、高疲労、高信頼性の
要求される自動車や航空機のエンジン弁ばね、コネクテ
ィングロッド、クランクシャフト、タービンブレード、
ファスナーと云った焼結部品の原料粉末の製造に利用す
ると効果的である。
設備投資の無駄、これによる粉末製品のコスト上昇も無
くなる。従って、耐高温、高強度、高疲労、高信頼性の
要求される自動車や航空機のエンジン弁ばね、コネクテ
ィングロッド、クランクシャフト、タービンブレード、
ファスナーと云った焼結部品の原料粉末の製造に利用す
ると効果的である。
添付図は、この発明の装置の一例を示す概略図である。
１・・・・・・原料棒、 ２・・・・・・誘導
コイル、３・・・・・・真空チャンバ、 ４・・・・・
・排気ダクト、５・・・・・・不活性ガス導入ダクト、
６・・・・・・コイル用電源、 ７・・・・・・水冷銅
の回転円板、８・・・・・・粉末取り出しダクト、 ９・・・・・・金属粉末、 １０・・・・・・送
り出しローラ、１１・・・・・・ローラ用駆動電源、 １２・・・・・・信号変換器。
コイル、３・・・・・・真空チャンバ、 ４・・・・・
・排気ダクト、５・・・・・・不活性ガス導入ダクト、
６・・・・・・コイル用電源、 ７・・・・・・水冷銅
の回転円板、８・・・・・・粉末取り出しダクト、 ９・・・・・・金属粉末、 １０・・・・・・送
り出しローラ、１１・・・・・・ローラ用駆動電源、 １２・・・・・・信号変換器。
Claims (4)
- （１）チタン、ジルコニウム、タンタル、ニオブ、モリ
ブデン、バナジウム、タングステン或いはこれ等の金属
を基とする合金の粉末の製造方法であって、真空チャン
バ内に誘導コイルを有し、コイル直下に水冷銅の回転円
板を有する溶解炉の中に、チャンバ上方から原料棒を吊
り下げて供給し、誘導コイルの内側に非接触に進入させ
たその原料棒を誘導電流で先端から順次溶融し、溶けた
金属を回転円板上に滴下させることにより、飛散、凝固
させて所望の金属粉末を得ることから成る金属粉末の製
造方法。 - （２）原料棒の送り出し速度を誘導コイルの自己インピ
ーダンスが一定に維持されるように制御する請求項１記
載の金属粉末の製造方法。 - （３）粉末化する金属が脱ガス精錬を要するものである
ときにはチャンバ内圧力を１０＾−＾６〜１０＾−＾２
ｔｏｒｒに、蒸発性合金元素を含むものであるときには
チャンバ内を不活性雰囲気にして１０＾−＾１ｔｏｒｒ
〜１０気圧に、蒸発性合金元素を含有し、かつ、ある程
度の脱ガス精錬を要するものであるときには不活性ガス
の導入と真空排気を併用してチャンバ内圧力を１０＾−
＾２〜１０ｔｏｒｒに各々制御する請求項の１又は２記
載の金属粉末の製造方法。 - （４）真空チャンバ内に誘導コイルを配置し、コイル直
下に水冷銅の回転円板を配置した誘導加熱溶解炉と、こ
の炉内にチャンバ上方から原料棒を吊り下げて供給し、
誘導コイルの内側に非接触状態に進入させる原料棒送り
出し手段と、誘導コイルの自己インダクタンスを信号化
してフィードバックし、この信号をもとに原料棒の送り
出し速度を制御する手段とを備え、上記原料棒を誘導電
流で先端から順次溶融して溶けた金属を回転円板上に滴
下させ、円板の回転力で飛散させて粉末化するようにし
てある金属粉末の製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16765989A JPH0331405A (ja) | 1989-06-28 | 1989-06-28 | 金属粉末の製造方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16765989A JPH0331405A (ja) | 1989-06-28 | 1989-06-28 | 金属粉末の製造方法及びその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0331405A true JPH0331405A (ja) | 1991-02-12 |
Family
ID=15853855
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16765989A Pending JPH0331405A (ja) | 1989-06-28 | 1989-06-28 | 金属粉末の製造方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0331405A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007117940A (ja) * | 2005-10-31 | 2007-05-17 | Yoshino Kogyosho Co Ltd | エアゾール罐の噴射装置 |
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-
1989
- 1989-06-28 JP JP16765989A patent/JPH0331405A/ja active Pending
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