JPS58177427A - 粒子分散金属の製造方法 - Google Patents
粒子分散金属の製造方法Info
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- JPS58177427A JPS58177427A JP5820282A JP5820282A JPS58177427A JP S58177427 A JPS58177427 A JP S58177427A JP 5820282 A JP5820282 A JP 5820282A JP 5820282 A JP5820282 A JP 5820282A JP S58177427 A JPS58177427 A JP S58177427A
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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】
この発明は、金鶴（金属単体ま九は合金）中に粒子を均
一に分散させた粒子分散金属を得るのに適した粒子分散
金属の製造方法に関する。
一に分散させた粒子分散金属を得るのに適した粒子分散
金属の製造方法に関する。
金属中に１酸化物、窒化物、炭化物、ホク化物。
硫化物、炭素等々の非金属粒子ヤ金属粒子を分散させ、
当該金属の特性、例えば耐摩耗性、硬度。
当該金属の特性、例えば耐摩耗性、硬度。
強度、クリープ特性等を改善させようとする賦与は従来
より数多くなされている。
より数多くなされている。
従来、このような粒子分散金属を製造する方法としては
、■金属を溶融してこの溶融金属中に分散粒子粉末を添
加する方法や、■金属を溶融することなく粉末冶金的に
前記金属中に分散粒子粉末を分散させる方法がある。
、■金属を溶融してこの溶融金属中に分散粒子粉末を添
加する方法や、■金属を溶融することなく粉末冶金的に
前記金属中に分散粒子粉末を分散させる方法がある。
これらのうち、前者■の方法には、■−（ａ）溶融金属
または半溶融金属中に分散粒子粉末を添加混合して攪拌
する方法や、■−（ｂ）インゴット間過程において溶融
金属中に分散粒子粉末を不活性ガスなどと共に吹き込ん
で混合する方法や、■−（Ｃ）金属粉末と分散粒子粉末
を同時Ｋｌｌ射して粒子分散金属の溶射肉盛層を形成す
る方法などがある。
または半溶融金属中に分散粒子粉末を添加混合して攪拌
する方法や、■−（ｂ）インゴット間過程において溶融
金属中に分散粒子粉末を不活性ガスなどと共に吹き込ん
で混合する方法や、■−（Ｃ）金属粉末と分散粒子粉末
を同時Ｋｌｌ射して粒子分散金属の溶射肉盛層を形成す
る方法などがある。
しかしながら、上記方法のうち、■−（＆）の方法では
、金属と分散粒子との関に大暑な比重差がある場合に、
この比重差によって分散粒子の浮上ま九は沈下が生ずる
友め、金属および分散粒子の選択が制限されるという問
題を有すると共に、比重差が小さい場合であっても溶融
金属が凝固する壕での間に分散粒子が凝集することがあ
るなどＯ問題を有してい友。また、■−（ｂ）の方法で
は、分散粒子粉末を吹を込むために必らずしも分散性−
が夷くなく、加えてこのような吹き込み法では十分黴細
な分散粒子を吹き込むことは困−であ抄、用途が限定さ
れるなどの問題を有してい友、さらＫ。
、金属と分散粒子との関に大暑な比重差がある場合に、
この比重差によって分散粒子の浮上ま九は沈下が生ずる
友め、金属および分散粒子の選択が制限されるという問
題を有すると共に、比重差が小さい場合であっても溶融
金属が凝固する壕での間に分散粒子が凝集することがあ
るなどＯ問題を有してい友。また、■−（ｂ）の方法で
は、分散粒子粉末を吹を込むために必らずしも分散性−
が夷くなく、加えてこのような吹き込み法では十分黴細
な分散粒子を吹き込むことは困−であ抄、用途が限定さ
れるなどの問題を有してい友、さらＫ。
■−（Ｃ）の方法では、溶射によるため分散粒子掻が一
般に大きく、かつ分散量も多いなどの問題を有してい友
。
般に大きく、かつ分散量も多いなどの問題を有してい友
。
他方、前記した後者■の方法は、所定成分の金属（合金
）粉末、あるいは所定成分の金属（合金）Ｋ相剋する複
数の金１１４（合金）粉末と、分散粒子粉末と、必要に
応じて適宜のパイｙダとをボールミルにて混合し、この
混合粉末管成形・焼結する方法である。
）粉末、あるいは所定成分の金属（合金）Ｋ相剋する複
数の金１１４（合金）粉末と、分散粒子粉末と、必要に
応じて適宜のパイｙダとをボールミルにて混合し、この
混合粉末管成形・焼結する方法である。
しかしながら、との■の方法では、金属粉末と分散粒子
粉末との間に大きな比重差や粒度差がある場合に、これ
らの粉末を均一に混合するためＫは強力なボールミルを
使用して長時間の攪拌温合を行わねばならず、加えてボ
ールミルからの不純物の混入を生ずることがＴｏもとい
う問題を有し、その上、粒子分散金属を製造する九めに
数百ｌ。
粉末との間に大きな比重差や粒度差がある場合に、これ
らの粉末を均一に混合するためＫは強力なボールミルを
使用して長時間の攪拌温合を行わねばならず、加えてボ
ールミルからの不純物の混入を生ずることがＴｏもとい
う問題を有し、その上、粒子分散金属を製造する九めに
数百ｌ。
超微粒状の分散粒子粉末を原料として用いねばならず、
このような超微粒状の分散粒子粉末を大量でかつ安価に
得ることＫはいくつかの問題を有して゛い九。
このような超微粒状の分散粒子粉末を大量でかつ安価に
得ることＫはいくつかの問題を有して゛い九。
この発明は１．上記し九ような従来の問題を解消するた
めＫなされたもので、汚染のない分散粒子を金属中に極
く短時間のうちにかつきわめて容易に均一分散させるこ
とができ、機械的特性や化学的特性等の各種用途に応じ
九総合特性のすぐれ九粒子分散金属を得ることができる
製造方法を開発することを目的としている。
めＫなされたもので、汚染のない分散粒子を金属中に極
く短時間のうちにかつきわめて容易に均一分散させるこ
とができ、機械的特性や化学的特性等の各種用途に応じ
九総合特性のすぐれ九粒子分散金属を得ることができる
製造方法を開発することを目的としている。
この発明による粒子分散金属の製造方法は、プラズマア
ーク中に分散粒子合成用原料物質を送給して尚該プラズ
マアーク中での分散粒子を合成させると共に１前記プラ
ズマアーク中に金属粉末を送給し、次いで凝固させて前
記金属中に前記粒子を分散させるようにしたことを特徴
とし、その一実施態様において急冷凝固させるようＫし
九こと１ｆｔ特徴としている。
ーク中に分散粒子合成用原料物質を送給して尚該プラズ
マアーク中での分散粒子を合成させると共に１前記プラ
ズマアーク中に金属粉末を送給し、次いで凝固させて前
記金属中に前記粒子を分散させるようにしたことを特徴
とし、その一実施態様において急冷凝固させるようＫし
九こと１ｆｔ特徴としている。
以下、この発明の実施態様を図面に基いて詳細に説明す
る。
る。
第１図はこの発明の実施に使用し一＃−裏造装置の概略
説明図であって、金属粉末１はホッパ２内に収容され、
金属粉末送給管６およびパルプ４を経て金属粉末送給器
５に送給される。この金属粉末送給器５には、ガス送給
管６およびパルプ７會通って金属粉末送給用ガスが送り
込まれ、この金属粉末送給用ガスと共に前記金属粉末１
は過給管８内に送給されると同時に、送給管８Ｋｉｌ続
し九分散粒子合成用原料物質送給管１１およびパルプ１
２を通して一方の分散粒子合成用原料物質が週給管８内
に送給され、上記金属粉末１．金属粉末送給用ガスおよ
び一方の分散粒子合成用原料物質がプラズマトーチ２０
に送給される。
説明図であって、金属粉末１はホッパ２内に収容され、
金属粉末送給管６およびパルプ４を経て金属粉末送給器
５に送給される。この金属粉末送給器５には、ガス送給
管６およびパルプ７會通って金属粉末送給用ガスが送り
込まれ、この金属粉末送給用ガスと共に前記金属粉末１
は過給管８内に送給されると同時に、送給管８Ｋｉｌ続
し九分散粒子合成用原料物質送給管１１およびパルプ１
２を通して一方の分散粒子合成用原料物質が週給管８内
に送給され、上記金属粉末１．金属粉末送給用ガスおよ
び一方の分散粒子合成用原料物質がプラズマトーチ２０
に送給される。
このプラズマトーチ２０は、前配送給管８に接続した中
空ノズル２１、この中空ノズル２１と同心的に配設し九
中空ノズル２２、この中空ノズル２２と同心的に配設し
九水冷ノズル２６を有し、中空ノズル２２の上熾を閉塞
部材２４により閉塞し、中空ノズル２２にはパルプ２５
を有するプラダ１ガス送給兼分散粒子合成用原料物質過
給管２６を接続し、中空ノズル２１には電源６０の陰極
側を接続し九構成をなすものである。
空ノズル２１、この中空ノズル２１と同心的に配設し九
中空ノズル２２、この中空ノズル２２と同心的に配設し
九水冷ノズル２６を有し、中空ノズル２２の上熾を閉塞
部材２４により閉塞し、中空ノズル２２にはパルプ２５
を有するプラダ１ガス送給兼分散粒子合成用原料物質過
給管２６を接続し、中空ノズル２１には電源６０の陰極
側を接続し九構成をなすものである。
オ友、プラズマトーチ２０の下方には、回転可能な冷却
ロール６１を配設し、この冷却ロール３１Ｋｍ記電源６
０の陰極側を接続し、プラズマトーチ２０と情動ロール
６１との間でプラズマアーク５２ｔ−発生させる。また
、冷却ロール５１には回転可能なワイヤーブラシ６６を
接触させ七四−ル表面を清浄化できるようＫし九構成を
なす。
ロール６１を配設し、この冷却ロール３１Ｋｍ記電源６
０の陰極側を接続し、プラズマトーチ２０と情動ロール
６１との間でプラズマアーク５２ｔ−発生させる。また
、冷却ロール５１には回転可能なワイヤーブラシ６６を
接触させ七四−ル表面を清浄化できるようＫし九構成を
なす。
このような製造装置を用いて粒子分散金属を製造するに
際しては、金属粉末１をガス送給管６から送り込まれた
金属粉末送給用ガスによってプラズマトーチ２０に送給
すると同時に１分散粒子合成用原料物質送給管１１から
送抄込まれ九一方の分散粒子合成用原料物質をプラズマ
トーチ２０に送給し、これと同時にプラズマガス送給兼
分散粒子合成用原料物質送給管２６よ抄プラズマガスお
よび他方の分散粒子合成用原料物質を送り込んでこれら
をプラズマトーチ２０に送給し、この間パルプ４，７，
１２．２５等を適宜操作して金属粉末１．各々の分散粒
子合成用原料物質、プラズマガス等の送給量を調整する
。
際しては、金属粉末１をガス送給管６から送り込まれた
金属粉末送給用ガスによってプラズマトーチ２０に送給
すると同時に１分散粒子合成用原料物質送給管１１から
送抄込まれ九一方の分散粒子合成用原料物質をプラズマ
トーチ２０に送給し、これと同時にプラズマガス送給兼
分散粒子合成用原料物質送給管２６よ抄プラズマガスお
よび他方の分散粒子合成用原料物質を送り込んでこれら
をプラズマトーチ２０に送給し、この間パルプ４，７，
１２．２５等を適宜操作して金属粉末１．各々の分散粒
子合成用原料物質、プラズマガス等の送給量を調整する
。
上記プラズマガスの送給および電源６０の供給によって
プラズマトーチ２０と冷却■−ル５１との間に形成され
たプラズマアーク６２中に、上記両方の分散粒子合成用
原料物質が送給されると、このプラズマアーク６２中で
反応して分散粒子が合成されると同時に、同じプラズマ
アーク６２中で金属粉末１が溶融し、溶融金属と分散粒
子とが混然とし良状態で冷却ロール６１上に落下する。
プラズマトーチ２０と冷却■−ル５１との間に形成され
たプラズマアーク６２中に、上記両方の分散粒子合成用
原料物質が送給されると、このプラズマアーク６２中で
反応して分散粒子が合成されると同時に、同じプラズマ
アーク６２中で金属粉末１が溶融し、溶融金属と分散粒
子とが混然とし良状態で冷却ロール６１上に落下する。
このとき、冷却ロール６１は矢印方向に回転しており、
冷却ロール６１上で急冷されて分散粒子の片寄りや凝集
等を生ずる機会を与えることなく急速凝固し、冷却ロー
ル６１の接線方向に放出され、第２図に部分的に示すよ
うに、金属４１中に分散粒子４２が均一に分散し九片状
または薄帯状の粒子分散金属４０が得られる。
冷却ロール６１上で急冷されて分散粒子の片寄りや凝集
等を生ずる機会を与えることなく急速凝固し、冷却ロー
ル６１の接線方向に放出され、第２図に部分的に示すよ
うに、金属４１中に分散粒子４２が均一に分散し九片状
または薄帯状の粒子分散金属４０が得られる。
なお、図に示す装置では１．、金属粉末１を入れるホッ
パ２が１つｅ＃されている場合を示しているが、そのほ
か、プラズマアークＳ２中で合金化させる丸めに、２以
上のホッパ２を設置し、各々のホッパ２内に合金原料金
属（ま九は合金）を収容しておくことも良い。
パ２が１つｅ＃されている場合を示しているが、そのほ
か、プラズマアークＳ２中で合金化させる丸めに、２以
上のホッパ２を設置し、各々のホッパ２内に合金原料金
属（ま九は合金）を収容しておくことも良い。
オ九、一方の分散粒子合成用原料物質を金属粉末１およ
び金属粉末送給用ガスと共にプラズマトーチ２０に送給
し、他方の分散粒子合成用原料物質をプラズマガスと共
にプラズマトーチ２０に送給し九場合を示しているが、
必らずしもこのよ′うな過給態様に限定されるものでな
いことは画然であり、分散粒子を合成する反応ガス轡の
合成用原料物質の性質等罠より適宜の構成を採ることが
曳いことはいうまで本ない。
び金属粉末送給用ガスと共にプラズマトーチ２０に送給
し、他方の分散粒子合成用原料物質をプラズマガスと共
にプラズマトーチ２０に送給し九場合を示しているが、
必らずしもこのよ′うな過給態様に限定されるものでな
いことは画然であり、分散粒子を合成する反応ガス轡の
合成用原料物質の性質等罠より適宜の構成を採ることが
曳いことはいうまで本ない。
さらに１プラズ１トーチ２ｏは、トランスファ一式やノ
ントランスファ一式のものなどを使用することができる
。
ントランスファ一式のものなどを使用することができる
。
上記金属粉末１としては、Ｆ・、Ｎｌ、Ｃ・、Ｃｒ。
ＡｔｔＴｔｓＷ、Ｍｏ等々の各種の金属単体および合金
を使用することができる。
を使用することができる。
さらに、金属４１中に分散させる分散粒子４２としては
、各種の酸化物、窒化物、庚化物、ケイ化物、硫化物、
ホウ化物、ガラスなどの非金属粒子あるいは金属粒子な
どがあり、これらの分散粒子４２をプラズマアーク６２
中で合成するＯＫ遍したガス状あるいは粉末状等の分散
粒子合成用原料物質をプラズマトーチ２０内に送給する
。
、各種の酸化物、窒化物、庚化物、ケイ化物、硫化物、
ホウ化物、ガラスなどの非金属粒子あるいは金属粒子な
どがあり、これらの分散粒子４２をプラズマアーク６２
中で合成するＯＫ遍したガス状あるいは粉末状等の分散
粒子合成用原料物質をプラズマトーチ２０内に送給する
。
なお、得られた粒子分散金属４０を適宜の粒度の粉末に
粉砕し、その後成形情緒したり、加熱鍛造したりして、
所望の製品ｔ４るようＫすることもできる。
粉砕し、その後成形情緒したり、加熱鍛造したりして、
所望の製品ｔ４るようＫすることもできる。
以下、実施例について説明する。
この実施例では、第１図に示すように、金属粉末１を収
容するホッパ２を１つ備え、分散粒子を合成するための
一方の原料物質を金属粉＊１と共に送給し、他方の原料
物質をプラズマガスと共に送給するようにし九場合を示
す。このとき、図示の装置を直径約１５００ ｗｍ 、
幅約１５００■のアルゴン雰囲気槽内に入れて実施し曳
。ま九、実施条件を次表に示す。
容するホッパ２を１つ備え、分散粒子を合成するための
一方の原料物質を金属粉＊１と共に送給し、他方の原料
物質をプラズマガスと共に送給するようにし九場合を示
す。このとき、図示の装置を直径約１５００ ｗｍ 、
幅約１５００■のアルゴン雰囲気槽内に入れて実施し曳
。ま九、実施条件を次表に示す。
・ビ
る
夕
【
このような条件で製造し九粒子分散金属は非連続的なチ
ョップ状のものであっ曳０次に、このチョップ状の粒子
分散会ａｔ樹脂Ｋｓめ込んだのち研磨し、電解抽出しプ
リ力を作成して電子−黴＊により観察し友緒果、分散粒
子４２の粒径は２００〜５００Ｘで超微粒の状態となっ
てお妙、シかも極めて均一に金属４１中に分散して１い
る（平均分散距離は約ｏ、ｌｐｇ ）ことが確認で１１
良。
ョップ状のものであっ曳０次に、このチョップ状の粒子
分散会ａｔ樹脂Ｋｓめ込んだのち研磨し、電解抽出しプ
リ力を作成して電子−黴＊により観察し友緒果、分散粒
子４２の粒径は２００〜５００Ｘで超微粒の状態となっ
てお妙、シかも極めて均一に金属４１中に分散して１い
る（平均分散距離は約ｏ、ｌｐｇ ）ことが確認で１１
良。
また、比重測定を行ったところ、分散粒子の体積比は約
２１であつ喪。さらに、制限視野回折法によって分散粒
子４２の同定を行つ九結果、分散粒子４２は主としてＴ
ＩＮであり、一部Ｔ１０．も見られた。そして、このよ
うに、Ｎ１基合金中にＴｔＮ微粒子を分散させることに
よって、Ｎｉ基合金のクリープ特性をよ妙一層内上させ
ることができ友。
２１であつ喪。さらに、制限視野回折法によって分散粒
子４２の同定を行つ九結果、分散粒子４２は主としてＴ
ＩＮであり、一部Ｔ１０．も見られた。そして、このよ
うに、Ｎ１基合金中にＴｔＮ微粒子を分散させることに
よって、Ｎｉ基合金のクリープ特性をよ妙一層内上させ
ることができ友。
なお、その他の金属粉末および分散教子合成用原料物質
を用いてほぼ同様Ｋｌ！施し九ところ、中はり良好な結
果を得ることができ友。また、金属粉末１の送給量を増
大させ九場合には、分散粒子４１が均一に分散した薄帯
状の粒子分散金属會得以上説明してきたように、この発
明によれば、プラズマアーク中で分散粒子を合成させる
と共に、前記プラズマアーク中に金属粉末を送給し、次
いで凝固させて前記金属中に前記粒子を分散させる量長
時間にわたって送給する困猶を凝集の問題も含めて回避
することができると共に、ガス状原料物質の濃度や送給
量等を変えることＫよって分散粒子の大−きさや分散量
を容易に制御することができ、ガス状原料物質を選定す
ることによって、種々の分散粒子を分散させることがで
きると共に、２種以上の分散粒子を分散させることもで
自、■金属のもつ特性に対して、分散粒子のもつ特性を
付加することＫよって、総合特性のすぐれた複合材料を
得ることができる、などの数々の著大なる効果を有する
。
を用いてほぼ同様Ｋｌ！施し九ところ、中はり良好な結
果を得ることができ友。また、金属粉末１の送給量を増
大させ九場合には、分散粒子４１が均一に分散した薄帯
状の粒子分散金属會得以上説明してきたように、この発
明によれば、プラズマアーク中で分散粒子を合成させる
と共に、前記プラズマアーク中に金属粉末を送給し、次
いで凝固させて前記金属中に前記粒子を分散させる量長
時間にわたって送給する困猶を凝集の問題も含めて回避
することができると共に、ガス状原料物質の濃度や送給
量等を変えることＫよって分散粒子の大−きさや分散量
を容易に制御することができ、ガス状原料物質を選定す
ることによって、種々の分散粒子を分散させることがで
きると共に、２種以上の分散粒子を分散させることもで
自、■金属のもつ特性に対して、分散粒子のもつ特性を
付加することＫよって、総合特性のすぐれた複合材料を
得ることができる、などの数々の著大なる効果を有する
。
＠１図はこの発明の実施に使用し九粒子分散金ＪＩＩＪ
ｌ造装蓋の概略説明図、第２図は第１図の装置によって
製造し九粒子分散金属や断面説明図である。
ｌ造装蓋の概略説明図、第２図は第１図の装置によって
製造し九粒子分散金属や断面説明図である。
Claims (1)
- （１） グツズｉアーク中で分散粒子を合成させると
共に１前記プラズマアーク中に金属粉末を送給し、次い
で凝固させて前記金属中に前記粒子を分散させることを
特徴とする粒子分散金属の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5820282A JPS58177427A (ja) | 1982-04-09 | 1982-04-09 | 粒子分散金属の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5820282A JPS58177427A (ja) | 1982-04-09 | 1982-04-09 | 粒子分散金属の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58177427A true JPS58177427A (ja) | 1983-10-18 |
Family
ID=13077439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5820282A Pending JPS58177427A (ja) | 1982-04-09 | 1982-04-09 | 粒子分散金属の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58177427A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6224870A (ja) * | 1985-07-26 | 1987-02-02 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | 回転ア−ク隅肉溶接方法 |
-
1982
- 1982-04-09 JP JP5820282A patent/JPS58177427A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6224870A (ja) * | 1985-07-26 | 1987-02-02 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | 回転ア−ク隅肉溶接方法 |
| JPH0379106B2 (ja) * | 1985-07-26 | 1991-12-17 | Nippon Kokan Kk |
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