[发明专利]金属粉末制造装置及其坩埚容器和熔液喷嘴

说明书

金属粉末制造装置具备：喷雾槽(4)；坩埚(11)，其贮存熔液(8)；熔液喷嘴(12)，其使坩埚(11)中贮存的熔液(8)向喷雾槽(4)内流下；以及流体喷射喷嘴(22)，其由向熔液喷嘴(12)的喷雾槽(4)侧的端部(12b)喷射流体(7)来粉碎从熔液喷嘴(12)流下的熔液流(8a)的多个喷射孔(21)构成，在该金属粉末制造装置中，熔液喷嘴(12)具备：熔液喷嘴主体(12c)；以及节流部(12d)，其具有熔液喷嘴主体(12c)的内径以下的内径，节流部(12d)的材质比熔液喷嘴主体(12c)的材质硬。

技术领域

本发明涉及一种金属粉末制造装置及其坩埚容器和熔液喷嘴，可通过向熔液喷嘴的喷雾槽侧的端部喷射流体，而使高压流体与从熔液喷嘴流下的熔融金属碰撞，来制造微小颗粒状的金属(金属粉末)。

背景技术

从熔融金属开始来制造微小颗粒状的金属(金属粉末)的方法有包括气体雾化法、水雾化法在内的雾化法。气体雾化法使熔液从贮存熔融金属的熔解槽的下部的熔液喷嘴流下，并从在熔液喷嘴的周围配置的多个气体喷射喷嘴向熔液喷吹惰性气体。从熔液喷嘴流出的熔融金属的流动被从气体喷射喷嘴喷出的惰性气体流截断并形成许多微小的金属液滴而向喷雾槽内落下，并因表面张力而球状化并凝固。由此，可利用喷雾槽底部的采集料斗对球状的金属粉末进行回收。

例如，日本特开2016－211027号公报公开了一种金属粉末的制造装置，其具有：在喷雾腔室(喷雾槽)上部设置并对熔液进行保持的坩埚、与上述坩埚的底部连接且一边喷吹上述惰性气体一边使上述熔液向上述喷雾腔室内落下的雾化喷嘴(熔液喷嘴)、在雾化喷嘴的周围设置并向沿雾化喷嘴流下的熔液喷吹高压的惰性气体来形成许多微小的金属液滴的多个惰性气体喷嘴(喷射喷嘴)、使上述喷雾腔室内进行气体置换的气体导入口和气体排出口、以及提供用于使上述喷雾腔室内成为氧化气氛和/或氮化气氛的气体的第二气体导入口。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2016－211027号公报

发明内容

发明所要解决的课题

近年来，以使大量的金属颗粒层叠来进行所需形状的金属造形的金属3D打印机的材料等为代表，在雾化法中对于粒径与以往所需的金属粉末相比较小的金属粉末的需求高涨。粉末冶金或熔接等所使用的现有的金属粉末的粒径例如是70－100μm左右，但是3D打印机所使用的金属粉末的粒径非常小，例如是20－50μm左右。

另外，在采用雾化法的金属粉末制造装置中，其熔液喷嘴具备对熔液的流量进行控制的部分，即作为内径最细(窄)的部分的节流部。并且，熔液喷嘴通常采用单一的原料制造。例如，就氮化硼((Boron Nitride)BN)等材质比较软的原料而言，虽然对于因注入熔液时的急剧的温度变化而引起的冲击性的热应力(热冲击)的耐受性较强而不必担心熔液泄漏，但是会因为与熔液的接触而容易磨损，因此在连续使用后，节流部的内径会扩大，熔液流量比初始值增大，从而导致金属粉末的粒径扩大的问题。另一方面，就陶瓷等材质比较硬的原料而言，由于耐磨损性优异而具有即使与熔液反复地接触也能够保持节流部的内径的优点，但是容易因注入熔液时的热冲击而受损，因此会担心熔液泄漏的问题。

另外，在采用雾化法的金属粉末制造装置中，其喷雾喷嘴的类型包括：虽然量产性优异但是在生成微小颗粒的方面性能较差的自由落体型、以及虽然在生成微小颗粒的方面性能优异但是量产性较差的密闭型，在制造上述的非常细的金属粉末的情况下，优选采用后者的密闭型。密闭型的喷雾喷嘴具备向熔液喷嘴的前端喷射高压气体而使熔融金属粉碎的气体喷射喷嘴，但是从该气体喷射喷嘴喷射的气体会使熔液喷嘴的前端冷却。因此，就密闭型的喷雾喷嘴而言，熔液喷嘴上的热应力的分布与自由落体型相比而言容易不均匀，针对热冲击的措施与以往相比更加重要。

本发明针对上述情况而做出，其目的在于，提供一种金属粉末制造装置及其坩埚容器和熔液喷嘴，该金属粉末制造装置具备耐热冲击性较强且耐磨损性优异的密闭型的喷雾喷嘴。