[发明专利]雾化金属粉末的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及使用雾化装置的金属粉末(以下，也称为雾化金属粉末)的制造方法，特别涉及提高雾化后的金属粉末的冷却速度的方法。

背景技术

一直以来，作为制造金属粉末的方法，有雾化法。该雾化法有向熔融金属流喷射高压的水射流得到金属粉末的水雾化法、喷射非活性气体代替水射流的气体雾化法。

在水雾化法中，利用从喷嘴喷射的水射流分离熔融金属流，制成粉末状的金属(金属粉末)，同时还用水射流进行粉末状的金属(金属粉末)的冷却而得到水雾化金属粉末。另一方面，在气体雾化法中，利用从喷嘴喷射的非活性气体将熔融金属流分离，制成粉末状的金属(金属粉末)之后，通常，使粉末状的金属(金属粉末)落到设置在雾化装置之下的水槽或流水的滚筒中，进行粉末状的金属(金属粉末)的冷却，得到雾化金属粉末。

近年来，从节能的观点考虑，例如要求在电动车、混合动力汽车中使用的马达铁芯的低铁损化。以往，马达铁芯一直是层叠电磁钢板而制作的，最近，使用形状设计的自由度高的金属粉末(电磁铁粉)制作的马达铁芯正受到关注。为了实现这样的马达铁芯的低铁损化，需要所使用的金属粉末的低铁损化。认为为了制成低铁损的金属粉末，使金属粉末非晶化(无定形化)是有效的。但是，在雾化法中，为了得到非晶化的金属粉末，需要通过将处于包括熔融状态的高温状态的金属粉末超骤冷来防止结晶化。

因此，提出了几个将金属粉末骤冷的方法。

例如，专利文献1中记载了一种金属粉末的制造方法，在使熔融金属飞散的同时冷却、固化而得到金属粉末时，直到固化为止的冷却速度设为10⁵K/s以上。利用专利文献1中记载的技术，通过使飞散的熔融金属与沿筒状体的内壁面使冷却液旋转而产生的冷却液流接触，从而得到上述的冷却速度。而且，优选使冷却液旋转而产生的冷却液流的流速设为5～100m/s。

另外，专利文献2中记载了一种骤冷凝固金属粉末的制造方法。在专利文献2中记载的技术中，从内周面为圆筒面的冷却容器的圆筒部上端部外周侧自圆周方向供给冷却液，使其沿圆筒部内周面一边旋转一边流下，利用由该旋转产生的离心力，形成中心部具有空洞的层状的旋转冷却液层，向该旋转冷却液层的内周面供给金属熔液使其骤冷凝固。由此，冷却效率良好地得到高品质的骤冷凝固粉末。

另外，专利文献3中记载了一种利用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体射流来分离成熔滴的气体射流喷嘴、和具有在内周面边旋转边流下的冷却液层的冷却用筒体。利用专利文献3中记载的技术，熔融金属被气体射流喷嘴和旋转的冷却液层分离成二段，得到微细化的骤冷凝固金属粉末。

另外，专利文献4中记载了一种无定形金属微粒的制造方法，向液态的制冷剂中供给熔融金属，在制冷剂中形成覆盖熔融金属的蒸气膜，破坏所形成的蒸气膜而使熔融金属与制冷剂直接接触，因生成自然核而引起沸腾，利用其压力波将熔融金属一边撕碎一边快速冷却而无定形化，制成无定形金属微粒。覆盖熔融金属的蒸气膜的破坏可以如下实现，即，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为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中记载了一种微粒的制造方法，在将熔融的材料以液滴或喷气流的形式向液体制冷剂中供给时，以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的方式设定熔融的材料的温度，进而，使进入到液体制冷剂流中时的熔融的材料的速度与液体制冷剂流的速度的相对速度差达到10m/s以上，强制破坏在熔融的材料的周围形成的蒸气膜，产生因自发成核所致的沸腾，在微粒化的同时进行冷却固化。由此，即使以往困难的材料，也能够进行微粒化、非晶化。

另外，专利文献6中记载了一种功能部件的制造方法，具备：将在作为母材的材料中添加了功能性添加材料的原料熔融，向液体制冷剂之中供给，在因蒸汽爆炸而微细化的同时进行冷却固化，此时控制冷却速度，由此得到作为无偏析的多晶或非晶的均质的功能性微粒的工序、和使用该功能性微粒和上述母材的微粒作为原料进行固化得到功能部件的工序。

现有技术文献

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：日本专利第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