水雾化金属粉末的制造方法技术

向熔融金属流喷射优选水温为30℃以下的水，将该熔融金属流截断并冷却而成为金属粉末，对该金属粉末进行二次冷却，成为水雾化金属粉末。在二次冷却使用喷射水时，水温优选为10℃以下。在使用了能够将金属粉末与截断熔融金属流的冷却水一起收容、冷却的容器、或者能够使金属粉末与截断熔融金属流的冷却水一起碰撞、冷却的碰撞板的二次冷却时，水温优选为30℃以下。通过进行二次冷却，能够实现从膜沸腾状态的冷却至过渡沸腾状态或核沸腾状态的冷却，能够简便地进行可使金属粉末直至非结晶化为止的急速冷却。需要说明的是，在截断后的金属粉的二次冷却时，在金属粉的温度成为MHF点以下且用于非晶质化的必要冷却开始温度以上之后进行。

The manufacturing method of water atomized metal powder

The water is injected into the molten metal stream to optimize the water below 30 DEG C. The molten metal is cut off and cooled to form metal powder, and the metal powder is cooled for two times to become water atomized metal powder. When the spray water is used for two cooling, the temperature of the water is under 10. When the two cooling of the collision plate that can cool and cool the metal powder with the cooling water of the truncated molten metal, or the collision plate that can make the metal powder collide and cool with the cooling water of the truncated molten metal, the water temperature is preferably below 30 C. By cooling for two times, cooling from film boiling state to transition boiling state or nucleate boiling state can be realized, which can make quick cooling of metal powder until crystallization. It should be noted that after the two cooling of the truncated metal powder, the temperature of the metal powder is below MHF and used for the necessary cooling start temperature above the amorphous level.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】水雾化金属粉末的制造方法
本专利技术涉及使用了水雾化装置的金属粉末(以下，也称为水雾化金属粉末)的制造方法，尤其是涉及水雾化后的金属粉末的冷却速度提高方法。
技术介绍
以往，作为制造金属粉末的方法，存在雾化法。该雾化法存在：向熔融金属的流动喷射高压的喷水而得到金属粉末的水雾化法；取代喷水而喷射惰性气体的气体雾化法。在水雾化法中，通过从喷嘴喷射的喷水将熔融金属的流动截断，形成为粉末状的金属(金属粉末)，并且也通过喷水进行粉末状的金属(金属粉末)的冷却而得到雾化金属粉末。另一方面，在气体雾化法中，通过从喷嘴喷射出的惰性气体将熔融金属的流动截断，形成为粉末状的金属。然后，通常使粉末状的金属向在雾化装置的下方设置的水槽或流水的桶中落下，进行粉末状的金属(金属粉末)的冷却而得到雾化金属粉末。近年来，从节能的观点出发，希望例如电动汽车或混合动力车使用的电动机铁心的低铁损化。以往，电动机铁心能够将电磁钢板层叠而制造，但是最近，使用形状设计的自由度高的金属粉末(电磁铁粉)来制造的电动机铁心受到关注。为了实现这样的电动机铁心的低铁损化，而使用的金属粉末的低铁损化成为必要。为了成为低铁损的金属粉末而认为将金属粉末进行非晶质化(非结晶化)的情况有效。然而，在雾化法中，为了得到非晶质化后的金属粉末，需要通过对处于包含熔融状态的高温状态的金属粉末进行超级快速冷却来防止结晶化。因此，提出了对金属粉末进行急冷的几个方法。例如，专利文献1记载了在使熔融金属飞散并进行冷却/固化而得到金属粉末时，到固化为止的冷却速度为105K/s以上的金属粉末的制造方法。在专利文献1记载的技术中，飞散的熔融金属与通过使冷却液沿着筒状体的内壁面回旋而产生的冷却液流接触，由此能得到上述的冷却速度。并且，通过使冷却液回旋而产生的冷却液流的流速优选设为5～100m/s。另外，专利文献2记载了急冷凝固金属粉末的制造方法。在专利文献2记载的技术中，从内周面为圆筒面的冷却容器的圆筒部上端部外周侧，将冷却液从周向供给，并使冷却液沿着圆筒部内周面一边回旋一边流下，在其回旋产生的离心力下，形成在中心部具有空洞的层状的回旋冷却液层，向该回旋冷却液层的内周面供给金属熔液而使其急冷凝固。由此，冷却效率良好，并得到高品质的急冷凝固粉末。另外，专利文献3记载了一种基于气体雾化法的金属粉末的制造装置，具备：用于向流下的熔融金属喷射气流而截断成熔滴的喷气喷嘴；在内周面具有一边回旋一边流下的冷却液层的冷却用筒体。在专利文献3记载的技术中，熔融金属由喷气喷嘴和回旋的冷却液层而截断成两个等级，得到微细化的急冷凝固金属粉末。另外，专利文献4记载了一种非结晶金属微粒子的制造方法：将熔融金属供给到液体状的制冷剂中，在制冷剂中形成覆盖熔融金属的蒸气膜，使形成的蒸气膜崩溃而使熔融金属与制冷剂直接接触，产生基于自然成核的沸腾，利用其压力波一边撕碎熔融金属一边急速地冷却并进行非结晶化，形成为非结晶金属微粒子。覆盖熔融金属的蒸气膜的崩溃通过如下方式能够实现：将向制冷剂供给的熔融金属的温度设为在与制冷剂直接接触时界面温度为膜沸腾下限温度以下且自发成核温度以上的温度，或者进行超声波照射。另外，专利文献5记载了一种微粒子的制造方法：在将熔融的材料作为液滴或喷射流而供给到液体制冷剂之中时，将熔融的材料的温度设定为在与液体制冷剂直接接触时在液体制冷剂的自发成核温度以上为熔融状态，进而，进入到液体制冷剂的流动中时的熔融的材料的速度与液体制冷剂的流动的速度的相对速度差成为10m/s以上，强制地使在熔融的材料的周围形成的蒸气膜崩溃而产生基于自发成核的沸腾，进行微粒化并进行冷却固化。由此，即便是以往困难的材料，也能够进行微粒子化、非晶质化。另外，专利文献6记载了一种功能构件的制造方法，包括：使在成为母材的材料中添加有功能性添加材料的原料熔融，向液体制冷剂之中供给，由此，在通过蒸气爆炸进行微细化并进行冷却固化时，通过控制冷却速度而得到没有偏析的多结晶或非晶质的均质的功能性微粒子的工序；使用该功能性微粒子和所述母材的微粒子作为原料进行固化而得到功能构件的工序。在先技术文献专利文献专利文献1：日本特开2010-150587号公报专利文献2：日本特公平7-107167号公报专利文献3：日本专利3932573号公报专利文献4：日本专利第3461344号公报专利文献5：日本专利第4793872号公报专利文献6：日本专利第4784990号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题通常，为了对高温的熔融金属进行急冷，即便使冷却水与熔融金属接触，也难以使熔融金属表面与冷却水完全接触。这是因为，冷却水在与高温的熔融金属表面(被冷却面)接触的瞬间发生气化，在被冷却面与冷却水之间形成蒸气膜，成为所谓膜沸腾状态。因此，由于蒸气膜的存在而冷却的促进受到妨碍。专利文献1～3记载的技术向使冷却液回旋而形成的冷却液层中供给熔融金属，要将形成在金属粒子的周围的蒸气膜剥下。然而，截断了的金属粒子的温度高时，在冷却液层中容易成为膜沸腾状态，而且供给到冷却液层中的金属粒子与冷却液层一起移动。因此，存在与冷却液层的相对速度差少，难以避免膜沸腾状态的问题。另外，在专利文献4～6记载的技术中，利用连锁地从膜沸腾状态成为核沸腾状态的蒸气爆炸，使覆盖熔融金属的蒸气膜崩溃，实现金属粒子的微细化，进而实现非晶质化。利用蒸气爆炸而去除膜沸腾的蒸气膜的方法虽然是有效的方法，但是为了从膜沸腾状态连锁地成为核沸腾状态来产生蒸气爆炸，从图6所示的沸腾曲线可知，至少需要最初将金属粒子的表面温度冷却至MHF(极小热流速；MinimumHeatFlux)点以下。图6称为沸腾曲线，示意性地表示以制冷剂为液体时的冷却能力与被冷却材料的表面温度之间的关系的说明图。根据图6，在金属粒子的表面温度高时，至MHF点温度为止的冷却成为膜沸腾区域的冷却。在膜沸腾区域的冷却中，由于在被冷却面与冷却水之间夹有蒸气膜，因此成为弱冷却。因此，如果以金属粉末的非晶质化为目的而从MHF点以上开始冷却，则存在用于非晶质化的冷却速度不足的问题。另外，在专利文献1～6记载的技术中，利用气体雾化法来制造金属粉末，但是在气体雾化法中，为了雾化而需要大量的惰性气体，因此存在导致制造成本的高涨的问题。本专利技术为了解决上述现有技术的问题而做出，其目的在于提供一种利用作为廉价的金属粉末的制造方法的水雾化法，能够进行金属粉末的急速冷却并能够形成非晶质状态的金属粉末的水雾化金属粉末的制造方法。用于解决课题的方案在通常的水雾化法中，例如，利用图7所示那样的水雾化金属粉末制造装置进行熔融金属的粉末化。熔融金属1从中间包3等容器经由熔液引导喷嘴4，作为熔融金属流8向腔室9内流下。需要说明的是，打开惰性气体阀11而预先使腔室9内成为惰性气体气氛的情况不言自明。经由配置于喷嘴头5的喷嘴6将喷射水(喷水)7向流下的熔融金属流8喷射，将该熔融金属流8截断而成为金属粉末8a。截断后的熔融状态的金属粉末8a通过之后的喷水(冷却水)的冷却而凝固。此时，由于熔化显热和凝固潜热而冷却水(喷水)的温度上升。因此，从膜沸腾状态变化为过渡沸腾状态的温度(MHF点)下降，以膜沸腾状态冷却的时间变长。由此，冷却速度下降，无法实现为了使金属粉末成为非晶质状态所需要的冷却速度。因此，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水雾化金属粉末的制造方法，向熔融金属流喷射水，将该熔融金属流截断而形成为金属粉末，对该金属粉末进行冷却，其中，除了所述冷却之外，对于所述金属粉末还实施具有比所述金属粉末的表面温度高的极小热流速点(MHF点)的冷却能力的二次冷却，所述二次冷却从所述冷却后的所述金属粉末的温度为该二次冷却中的极小热流速点(MHF点)以下且用于非晶质化的必要冷却开始温度以上的温度范围进行。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.30 JP 2015-0682271.一种水雾化金属粉末的制造方法，向熔融金属流喷射水，将该熔融金属流截断而形成为金属粉末，对该金属粉末进行冷却，其中，除了所述冷却之外，对于所述金属粉末还实施具有比所述金属粉末的表面温度高的极小热流速点(MHF点)的冷却能力的二次冷却，所述二次冷却从所述冷却后的所述金属粉末的温度为该二次冷却中的极小热流速点(MHF点)以下且用于非晶质化的必要冷却开始温度以上的温度范围进行。2.根据权利要求1所述的水雾化金属粉末的制造方法，其中，所述二次冷却是使用与所述熔融金属流的截断所使用的水不同的水来进行水喷射的冷却。3.根据权利要求2所述的水雾化金属粉末的制造方法，其中，进行所述水喷射的冷却是使用水温为10℃以下、喷射压力为5MPa以上的喷射水的冷...

【专利技术属性】
技术研发人员：中世古诚，尾崎由纪子，中村尚道，
申请(专利权)人：杰富意钢铁株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP