JPS63169309A

JPS63169309A - 合金の粉末製造装置

Info

Publication number: JPS63169309A
Application number: JP53687A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Mizukami; 秀昭水上; Kentaro Mori; 健太郎森; Akiya Ozeki; 尾関　昭矢
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1987-01-07
Filing date: 1987-01-07
Publication date: 1988-07-13

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。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野〕この発明は、粉末冶金等に使用する金属粉末を製造する
合金の粉末製造装置に関する。

［従来の技術］粉末冶金は、金属又は合金の粉末を型に装入して加圧成
形し、次いでこの成形体を焼結させることにより金属製
品又は金属塊を製造する技術である。粉末冶金において
は、成分元素の偏析が起らないこと、難加工材料の製品
化が可能なこと、極めて微細な結晶組織を有する部材が
得られること、非平衡相を現出させることが可能なこと
等、溶製材では得ることができない種々の利点があり、
また、二次的な切削加工を省略できるという利点がある
。このため、粉末冶金に適用される種々の粉末製造技術
が開発されている。

これまでに開発されている合金の粉末製造技術を大別す
ると目的合金の組成である複数の金属粉末を別々に製造
し、これを混合して均一な合金粉末を得る機械的合金化
法、溶解、精錬により目的合金の溶湯を製造し、これよ
り直接合金粉末を得る溶湯粉末法、目的合金の固体を製
造し、これを部分的に溶融滴下して合金粉末を得る溶融
滴下法がある。

機械的合金化法は、第２図に示すように目的合金の組成
となる各金属粉末を一緒にして例えば鋼球とともに水冷
タンク１に装入し攪拌羽根２を回転させて各金属粉末３
に圧着、粉砕を繰返して均一に分散した合金粉末を得る
ものである。

溶湯粉末法は代表的なものとしてガス噴霧法とディスク
飛散法がある。第３図にガス噴霧法、第４図にディスク
飛散法を示すが、いずれもるつぼ４に入れた目的合金の
組成をもつ溶湯５をるつぼ４の下部に設けたノズル６か
ら落下させる。次いでガス噴霧法では溶湯５の落下流７
に例えばアルゴンまたはヘリウムなどの不活性ガス９を
吹付けて溶湯を噴霧化する。一方、ディスク飛散法では
落下流７を高速で回転するディスク９上に落下させディ
スクの回転の遠心力により溶湯を飛散して合金粉末１ｏ
を製造している。

溶湯滴下法としては第５図に模式図で示したように消耗
電極１１と目的合金の組成をもつ非消耗電極１２の間に
アーク１３を形成し、この際に消耗電極１１をモータ等
の回転手段（図示せず）で高速に回転させて消耗電極が
溶融して生成する液滴１４を飛散させて合金粉末をつく
る回転電極法と、第６図に示すように高速回転可能に設
置されたディスク１５と目的合金の組成をもつ消耗電極
１１との間にアーク１３を形成する遠心造粒法が知られ
ている。後者の方法ではディスク１５は第４図のディス
ク９と異なり、高速回転の他に電極としての機能をもつ
もので、通常その上面は銅製で水冷されたものである。

このディスク１５を高速回転させ′Ｒ極１１が溶融して
形成されだ液滴１４をディスク１５内に滴下することに
より液滴１４を飛散させて合金粉末を得る。

［発明が解決しようとする問題点］しかしながら、機械的合金化法では目的の合金粉末の成
分に応じて２種以上の金属粉末を予め準備する必要があ
り、溶融滴下法（第５図、第６図）では消耗電極は目的
の合金粉末と同じ成分のものを必要とし、これを予め溶
解、精錬を経て電極に加工する工程が不可欠であるので
製造工程が複雑で製造コストが高くなる。

溶湯粉末法（第３図、第４図）ではるつぼ４、ノズル５
から、さらにガス噴霧法ではガスから不純物が混入する
のでＴｉ、Ｔｉ合金、高合金または超合金用粉末などの
高純度の粉末を製造することが困難である。なお、機械
的合金化法も金属粉末を混合するための水冷タンク１、
攪拌羽根２などから不純物の混入があって溶湯粉末法と
同様の問題点を抱えている。

溶融滴下法く第５図、第６図）では上記のような問題は
比較的少ないが目的合金で作られる消耗電極１１または
１ｉＦｉとして作用する水冷の銅製ディスク１５は粒径
の小さい粉末を得るために高速回転させる必要があるが
、これらの電極を高速で回転させるためには電極の加工
精度上および回転機構上さらに電力の供給の点で技術的
な困難を伴う。

この発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、予め、
目的の合金粉末と同じ組成の消耗電極を製造する必要が
なく、また、るつぼその他から不純物の混入の虞がなく
、さらに粉末製造装置に機械的、電気的な問題点のない
合金の粉末製造装置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］この発明に係る合金の粉末製造装置は合金の液滴を生成
して落下させる液滴生成手段と、この液滴生成手段から
の液滴が当たる位置に配置されたディスクと、ディスク
を回転させる回転手段とを有し、ディスク上に落下させ
た液滴をディスクの回転により飛散させて合金粉末を製
造する粉末の製造装置において、前記液滴生成手段は対
向して配置した複数対の電極と、対向する電極間に電圧
を印加してアークを形成しアーク熱により電極を溶融し
て液滴を落下させるアーク形成手段とを有し、前記複数
対の電極対のうち一部の電極対は製造する合金組成の一
部の組成からなる同一素材で形成され、また他の電極対
は少なくとも上記合金組成の残りの組成を有する同一素
材で形成され、各電極対間で形成された液滴がディスク
上で混合されて製造する合金組成の液滴となるようにし
たことを特徴とする。

［作　用］この発明においては、二対以上の電極間にそれぞれアー
クを形成させ、このアークにより電極が溶融して生成し
た液滴を回転しているディスク上に落下させる。そうす
ると、この液滴はディスク上で混合して合金となりディ
スクの回転による遠心力により周囲に飛散し、瞬時に冷
却して合金の粉末となる。

［実施例１以下、添付図面を参照して、この発明について具体的に
説明する。第１図は、この発明の実施例に係る合金の粉
末製造装置である。チャンバー５０は真空ポンプ等の排
気手段（図示せず）に接続されており、また、ガス導入
口５１が設けられていて、その内部は減圧下に、又は、
アルゴンガス若しくはヘリウムガス雰囲気下に保持され
るようになっている。チャンバー５０内には各々異なる
素材の二対のＩｔｌｉ３１．３２がそれぞれ適長間隔を
おき、電極の長手方向の軸が一致して配置されており、
また、二対の電極の長手方向の軸は平行かつ上下の関係
位置に配置されている。

例えば目的の合金粉末として粉末冶金で製造される航空
機部材の原料として注目されているＴｉ−ＡＪ１合金（
Ｔｉ：６４ｗｔ％、ＡＪｌ：３６ｗｔ％）の粉末を製造
する場合には二対の電極３１．３２の材料としてそれぞ
れＩ！ｉＴｉ、ＮＡＬを使用する。

′ＲＮ極１．３２にはそれぞれ電源５２．５３から直流
電流が供給され、アーク３３が形成される。

このとき電極３１．３２の対向端部でそれぞれ生成され
る液１３４．３５が上下に重なって落下するようにする
ことが望ましく、また電極の消耗に応じて電極３１．３
２の位置、間隔を制御するために図示しない公知の電極
駆動機構および電極の位置検出器をそれぞれに装備する
とよい。

さらに２対の電極３１．３２をそれぞれ別箇に消耗量を
制御するため電？１！５２．５３にそれぞれ電流制御Ｉ
表装置図示せず）が設けられ、またＮ極３１．３２の対
向端部の消耗量、すなわち溶解ｌが対向端面内で一様に
なるように、電極の長手軸を中心とする回転装置（図示
せず）を備えている。

電極３１．３２の下方にはディスク３６が、その面を上
方に向けて回転可能に設置されており、回転装置３７に
より垂直軸３８を中心として例えば１０．０００〜３０
，０００ｒｐｍの回転数で高速回転される。

ディスク上面は中心に向って凹状の形状をしている銅製
のもので、内側から水冷されるように構成するとよい。

このように構成された合金の粉末製造装置においては電
１５２．５３により電極３１．３２に給電してアーク３
３を形成し、このアーク３３により電極３１．３２の対
向端部を溶融させる。このようにして電極３１．３２が
溶融して生成した液滴３４．３５はそれぞれ電極３１．
３２と同じ素材の金属であるが、電極駆動機構および電
極位置検出器により電極３１．３２の対向端部が常に上
下に重なるように調整されるので、前記２種の液滴３４
．３５は下方に設置されたディスク３６上のほぼ同じ位
置に落下する。ディスク３６上面は中心に向って凹にな
っており、また回転装置３８により１５．ＯＯＯｒｌ）
ｍで回転させるのでディスク３６上面のほぼ同じ位置に
落下した２種の液滴３４．３５はディスク３６上面でよ
く混合され、ディスク３６の回転の遠心力により飛散す
るとともに凝固して合金粉末３９が得られる。

このように、目的の合金粉末の組成に応じた２種類の金
属で二対の消耗電極を使用しているので、予め前記２種
類の金属粉末を用意する必要がないので製造工程が軽減
される。また、るつぼ、ガス、消耗電極および粉末混合
用の水冷タンク、攪拌羽根などからの不純物の混入がな
く、粉末に対する汚染源が極めて少ない。また、電極を
高速回転する必要がないので装置の機構上、その製造、
保守が容易である。

なお、相対向する電極３１．３２をそれぞれ互いに同一
方向または反対方向に緩やかに回転させる回転装置を設
けることにより、電極３１．３２の対向端部が均一に溶
融し、アーク３３の形成に好ましい状態になる。

次にこの実施例により実際に粉末を製造した具体例につ
いて説咀する。

２対の電極材料はＴｉおよびＡＪｌとし電極の直径はい
づれも８０ｍφである。電極に通ずる電流はＴｉ電極に
４０００Ａ、ＡＬ電極に１８００Ａとしてアークを形成
させ、Ｔｉおよび八−乙の電極の対向端部から溶融した
液滴を１５．ＯＯＯｒｐｍで回転させたディスク上に落
下させたところ、液滴が周囲に飛散し、平均粒径２００
ｔ、１１１１合金粉末を得ることができた。この合金粉
末の組成はＴｉが６４ｗｔ％、Ａ１が３６ｗｔ％で、均
一に合金化されており、偏析は認められなかった。

液滴の性質、ディスク上面の凹状の形状によっては必ず
しもディスク上面の同じ場所に２種の液滴３４．３５が
落下しなくても十分混合されるので、上記実施例のよう
に２対の電極は上下の関係位置にあることを要しない。

［発明の効果］この発明によれば複数対の消耗電極を使用するので、目
的の合金粉末と同じ組成の消耗電極または混合用粉末を
製造する必要がなく、るつぼ等を使用せず電場間に発生
するアーク熱により直接溶融して液滴を作るので不純物
混入の虞がなく、また、電極として作用する高速回転デ
ィスクを使用しないので機械的電気的に問題のない合金
の粉末製造装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例に係る合金の粉末製造装置を
示す模式図、第２図乃至第６図はそれぞれ異なる従来の
粉末製造装置を示す模式図である。３１’、３２・・・電極、３３・・・アーク、３４．３
５・・・液滴、３６・・・ディスク、３７・・・回転装
置、３９・・・粉末、５０・・・チャンバー、５１・・
・ガス導入口、５２．５３・・・電源。第１図 ’；：；　２図第　３　図第４図第５図第６図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）合金の液滴を生成して落下させる液滴生成手段と
、この液滴生成手段からの液滴が当たる位置に配置され
たディスクと、ディスクを回転させる回転手段とを有し
、ディスク上に落下させた液滴をディスクの回転により
飛散させて合金粉末を製造する粉末の製造装置において
、前記液滴生成手段は対向して配置した複数対の電極と
、対向する電極間に電圧を印加してアークを形成しアー
ク熱により電極を溶融して液滴を落下させるアーク形成
手段とを有し、前記複数対の電極対のうち一部の電極対
は製造する合金組成の一部の組成からなる同一素材で形
成され、また他の電極対は少なくとも上記合金組成のう
ち少くとも残りの組成を含む同一素材で形成され、各電
極対間で形成された液滴がディスク上で混合されて製造
する合金組成の液滴となるようにしたことを特徴とする
合金の粉末製造装置。
（２）前記ディスク上面を中心がへこんだ凹面状とする
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の合金の
粉末製造装置。