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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023008442
(43)【公開日】2023-01-19
(54)【発明の名称】合金粉末製造装置
(51)【国際特許分類】
B22F 9/10 20060101AFI20230112BHJP
B22F 9/02 20060101ALN20230112BHJP
【ＦＩ】
B22F9/10
B22F9/02 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021112002
(22)【出願日】2021-07-06
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）新エネルギー・産業技術総合開発機構の助成事業「戦略的省エネルギー技術革新プログラム」、研究課題「次世代自動車用高効率リアクトルの開発」成果に係る特許出願
(71)【出願人】
【識別番号】000134257
【氏名又は名称】株式会社トーキン
(74)【代理人】
【識別番号】100117341
【弁理士】
【氏名又は名称】山崎 拓哉
(74)【代理人】
【識別番号】100148840
【弁理士】
【氏名又は名称】松本 健志
(74)【代理人】
【識別番号】100191673
【弁理士】
【氏名又は名称】渡邉 久典
(72)【発明者】
【氏名】今野 陽介
(72)【発明者】
【氏名】久野 雅人
(72)【発明者】
【氏名】浦田 顕理
【テーマコード（参考）】
4K017
【Ｆターム（参考）】
4K017AA04
4K017BA06
4K017BB05
4K017BB13
4K017BB14
4K017CA01
4K017CA07
4K017DA02
4K017DA05
4K017ED06
4K017FA21
4K017FA24
(57)【要約】
【課題】水アトマイズ法やガスアトマイズ法に代わる新たな合金粉末の製造方法を考え、それに適した合金粉末製造装置を提供すること。
【解決手段】合金粉末製造装置１０において、ノズル３０は、基部１２上に冷却水などの冷却液からなる高圧で供給して矢印Ａ方向に高速で流れる冷却液からなる高速流体で、所定厚みＰＴを有する液膜５０を基部１２上に形成する。この際、液膜５０には矢印Ｂに沿った方向に沿った所定加速度がかかるようにする。合金供給部４０は、所定厚みＰＴ以下のサイズに分断させることなく液膜５０に対して合金溶湯６０を供給する。合金溶湯６０が液膜５０に供給されると、高速流体からなる液膜５０により合金溶湯６０が所定厚みＰＴ以下のサイズに分断され合金粉末が形成されると共に、所定加速度を利用して合金粉末を液膜５０内において高速流体に接触させ続けて冷却する。
【選択図】図１
【解決手段】合金粉末製造装置１０において、ノズル３０は、基部１２上に冷却水などの冷却液からなる高圧で供給して矢印Ａ方向に高速で流れる冷却液からなる高速流体で、所定厚みＰＴを有する液膜５０を基部１２上に形成する。この際、液膜５０には矢印Ｂに沿った方向に沿った所定加速度がかかるようにする。合金供給部４０は、所定厚みＰＴ以下のサイズに分断させることなく液膜５０に対して合金溶湯６０を供給する。合金溶湯６０が液膜５０に供給されると、高速流体からなる液膜５０により合金溶湯６０が所定厚みＰＴ以下のサイズに分断され合金粉末が形成されると共に、所定加速度を利用して合金粉末を液膜５０内において高速流体に接触させ続けて冷却する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基部と、
所定厚みを有する液膜であって厚み方向に沿った所定加速度がかかる液膜を形成するために、前記基部上に冷却液からなる高速流体を供給するノズルと、
前記所定厚み以下のサイズに分断させることなく前記液膜に対して合金溶湯を供給する少なくとも一つの合金供給部と
を備え、
前記高速流体により前記合金溶湯を前記所定厚み以下のサイズに分断して合金粉末を形成すると共に、前記所定加速度を利用して前記合金粉末を前記液膜内において前記高速流体に接触させ続けて冷却する
合金粉末製造装置。
所定厚みを有する液膜であって厚み方向に沿った所定加速度がかかる液膜を形成するために、前記基部上に冷却液からなる高速流体を供給するノズルと、
前記所定厚み以下のサイズに分断させることなく前記液膜に対して合金溶湯を供給する少なくとも一つの合金供給部と
を備え、
前記高速流体により前記合金溶湯を前記所定厚み以下のサイズに分断して合金粉末を形成すると共に、前記所定加速度を利用して前記合金粉末を前記液膜内において前記高速流体に接触させ続けて冷却する
合金粉末製造装置。
【請求項2】
請求項１記載の合金粉末製造装置であって、
前記基部は、少なくとも部分的に曲率を有するドラムの内壁であり、
前記所定加速度は、前記ドラムの前記内壁の前記曲率を利用して発生させた前記ドラム内壁に向かう遠心加速度である
合金粉末製造装置。
前記基部は、少なくとも部分的に曲率を有するドラムの内壁であり、
前記所定加速度は、前記ドラムの前記内壁の前記曲率を利用して発生させた前記ドラム内壁に向かう遠心加速度である
合金粉末製造装置。
【請求項3】
請求項２記載の合金粉末製造装置であって、
前記曲率は１００ｍｍ以下であり、
前記合金供給部は、前記曲率を有する部分よりも上流側において前記高速流体に対して前記合金溶湯を供給する
合金粉末製造装置。
前記曲率は１００ｍｍ以下であり、
前記合金供給部は、前記曲率を有する部分よりも上流側において前記高速流体に対して前記合金溶湯を供給する
合金粉末製造装置。
【請求項4】
請求項３記載の合金粉末製造装置であって、
前記ドラムの内径は、１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下である
合金粉末製造装置。
前記ドラムの内径は、１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下である
合金粉末製造装置。
【請求項5】
請求項４記載の合金粉末製造装置であって、
前記ドラムの内径は、２０ｍｍ以上６０ｍｍ以下である
合金粉末製造装置。
前記ドラムの内径は、２０ｍｍ以上６０ｍｍ以下である
合金粉末製造装置。
【請求項6】
請求項３から請求項５までのいずれかに記載の合金粉末製造装置であって、
前記ドラムの出口に設けられた出口蓋を更に備えており、
前記出口蓋には、前記ドラムの内径よりも小さい内径の開口が設けられている
合金粉末製造装置。
前記ドラムの出口に設けられた出口蓋を更に備えており、
前記出口蓋には、前記ドラムの内径よりも小さい内径の開口が設けられている
合金粉末製造装置。
【請求項7】
請求項２から請求項６までのいずれかに記載の合金粉末製造装置であって、
少なくとも前記ドラムの出口付近を囲い、前記ドラムから排出される合金粉末を受け止める飛散防止部を更に備えている
合金粉末製造装置。
少なくとも前記ドラムの出口付近を囲い、前記ドラムから排出される合金粉末を受け止める飛散防止部を更に備えている
合金粉末製造装置。
【請求項8】
請求項１から請求項７までのいずれかに記載の合金粉末製造装置であって、
前記ノズルから供給される前記冷却液の初速は８０ｍ／ｓ以上であり、
前記所定加速度は、２．０×１０４Ｇ以上１．０×１０7Ｇ以下であり、
前記所定厚みは、０．１ｍｍ以上である
合金粉末製造装置。
前記ノズルから供給される前記冷却液の初速は８０ｍ／ｓ以上であり、
前記所定加速度は、２．０×１０４Ｇ以上１．０×１０7Ｇ以下であり、
前記所定厚みは、０．１ｍｍ以上である
合金粉末製造装置。
【請求項9】
請求項８記載の合金粉末製造装置であって、
前記冷却液の初速は、１００ｍ／ｓ以上である
合金粉末製造装置。
前記冷却液の初速は、１００ｍ／ｓ以上である
合金粉末製造装置。
【請求項10】
請求項８又は請求項９記載の合金粉末製造装置であって、
前記所定加速度は、３．０×１０４Ｇ以上である
合金粉末製造装置。
前記所定加速度は、３．０×１０４Ｇ以上である
合金粉末製造装置。
【請求項11】
請求項８から請求項１０までのいずれかに記載の合金粉末製造装置であって、
前記所定厚みは、０．８ｍｍ以上である
合金粉末製造装置。
前記所定厚みは、０．８ｍｍ以上である
合金粉末製造装置。
【請求項12】
請求項１から請求項１１までのいずれかに記載の合金粉末製造装置であって、
前記合金供給部は、前記液膜に対して１０°以上９０°以下の角度をなしつつ前記合金溶湯を供給するように、配置されている
合金粉末製造装置。
前記合金供給部は、前記液膜に対して１０°以上９０°以下の角度をなしつつ前記合金溶湯を供給するように、配置されている
合金粉末製造装置。
【請求項13】
請求項１から請求項１２までのいずれかに記載の合金粉末製造装置であって、
前記合金供給部は、前記液膜上における直径１５ｍｍ以下の所定領域のみに前記合金溶湯を供給するように、配置されている
合金粉末製造装置。
前記合金供給部は、前記液膜上における直径１５ｍｍ以下の所定領域のみに前記合金溶湯を供給するように、配置されている
合金粉末製造装置。
【請求項14】
請求項１から請求項１３までのいずれかに記載の合金粉末製造装置であって、
前記合金供給部から前記液膜までの最長距離は３００ｍｍ以下である
合金粉末製造装置。
前記合金供給部から前記液膜までの最長距離は３００ｍｍ以下である
合金粉末製造装置。
【請求項15】
請求項１から請求項１４までのいずれかに記載の合金粉末製造装置であって、
前記少なくとも一つの合金供給部は、複数の合金供給部を備える
合金粉末製造装置。
前記少なくとも一つの合金供給部は、複数の合金供給部を備える
合金粉末製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、合金粉末を製造する合金粉末製造装置に関する。
【背景技術】
【0002】
一般的に、合金粉末の製造方法としては、水アトマイズ法やガスアトマイズ法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第４５８４３５０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、水アトマイズ法やガスアトマイズ法によって得られる合金粉末は、質的にバラつきのあることが多い。
【0005】
そこで、本発明は、水アトマイズ法やガスアトマイズ法に代わる新たな合金粉末の製造方法を考え、それに適した合金粉末製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
従来の急冷タイプのアトマイズ法では、合金溶湯をガスや水などで分断して粉末化した後に冷却水などの冷却液にて急冷していたが、分断された粉末粒の大きさによる冷却速度の違いや粉末粒ごとの落下点や落下速度が異なることから、粉末粒間で冷却水に達するまでに空気中で冷やされる時間に差が生じ、質のバラつきが生じていた。
それに対して、合金溶湯が冷えないようにある程度の塊、湯流れのまま冷却液からなる液膜に供給し、液膜にて溶湯合金を分断して粉末化すると共に粉末粒の冷却を行う、即ち、溶湯合金の分断と冷却を実質的に同時に行うこととすれば、粉末粒間で冷却の程度に差が生じることを抑制することができ、均質な粉末粒を得ることができる。
本発明の合金粉末製造装置は、上述した製造方法を前提としたものであり、具体的には、以下に掲げる構成を備えている。
それに対して、合金溶湯が冷えないようにある程度の塊、湯流れのまま冷却液からなる液膜に供給し、液膜にて溶湯合金を分断して粉末化すると共に粉末粒の冷却を行う、即ち、溶湯合金の分断と冷却を実質的に同時に行うこととすれば、粉末粒間で冷却の程度に差が生じることを抑制することができ、均質な粉末粒を得ることができる。
本発明の合金粉末製造装置は、上述した製造方法を前提としたものであり、具体的には、以下に掲げる構成を備えている。
【0007】
本発明は、第１の合金粉末製造装置として、
基部と、
所定厚みを有する液膜であって厚み方向に沿った所定加速度がかかる液膜を形成するために、前記基部上に冷却液からなる高速流体を供給するノズルと、
前記所定厚み以下のサイズに分断させることなく前記液膜に対して合金溶湯を供給する少なくとも一つの合金供給部と
を備え、
前記高速流体により前記合金溶湯を前記所定厚み以下のサイズに分断して合金粉末を形成すると共に、前記所定加速度を利用して前記合金粉末を前記液膜内において前記高速流体に接触させ続けて冷却する
合金粉末製造装置を提供する。
基部と、
所定厚みを有する液膜であって厚み方向に沿った所定加速度がかかる液膜を形成するために、前記基部上に冷却液からなる高速流体を供給するノズルと、
前記所定厚み以下のサイズに分断させることなく前記液膜に対して合金溶湯を供給する少なくとも一つの合金供給部と
を備え、
前記高速流体により前記合金溶湯を前記所定厚み以下のサイズに分断して合金粉末を形成すると共に、前記所定加速度を利用して前記合金粉末を前記液膜内において前記高速流体に接触させ続けて冷却する
合金粉末製造装置を提供する。
【0008】
また、本発明は、第２の合金粉末製造装置として、第１の合金粉末製造装置であって、
前記基部は、少なくとも部分的に曲率を有するドラムの内壁であり、
前記所定加速度は、前記ドラムの前記内壁の前記曲率を利用して発生させた前記ドラム内壁に向かう遠心加速度である
合金粉末製造装置を提供する。
前記基部は、少なくとも部分的に曲率を有するドラムの内壁であり、
前記所定加速度は、前記ドラムの前記内壁の前記曲率を利用して発生させた前記ドラム内壁に向かう遠心加速度である
合金粉末製造装置を提供する。
【0009】
また、本発明は、第３の合金粉末製造装置として、第２の合金粉末製造装置であって、
前記曲率は１００ｍｍ以下であり、
前記合金供給部は、前記曲率を有する部分よりも上流側において前記高速流体に対して前記合金溶湯を供給する
合金粉末製造装置を提供する。
前記曲率は１００ｍｍ以下であり、
前記合金供給部は、前記曲率を有する部分よりも上流側において前記高速流体に対して前記合金溶湯を供給する
合金粉末製造装置を提供する。
【0010】
また、本発明は、第４の合金粉末製造装置として、第３の合金粉末製造装置であって、
前記ドラムの内径は、１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下である
合金粉末製造装置を提供する。
前記ドラムの内径は、１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下である
合金粉末製造装置を提供する。
【0011】
また、本発明は、第５の合金粉末製造装置として、第４の合金粉末製造装置であって、
前記ドラムの内径は、２０ｍｍ以上６０ｍｍ以下である
合金粉末製造装置を提供する。
前記ドラムの内径は、２０ｍｍ以上６０ｍｍ以下である
合金粉末製造装置を提供する。
【0012】
また、本発明は、第６の合金粉末製造装置として、第３から第５のいずれかの合金粉末製造装置であって、
前記ドラムの出口に設けられた出口蓋を更に備えており、
前記出口蓋には、前記ドラムの内径よりも小さい内径の開口が設けられている
合金粉末製造装置を提供する。
前記ドラムの出口に設けられた出口蓋を更に備えており、
前記出口蓋には、前記ドラムの内径よりも小さい内径の開口が設けられている
合金粉末製造装置を提供する。
【0013】
また、本発明は、第７の合金粉末製造装置として、第２から第６のいずれかの合金粉末製造装置であって、
少なくとも前記ドラムの出口付近を囲い、前記ドラムから排出される合金粉末を受け止める飛散防止部を更に備えている
合金粉末製造装置を提供する。
少なくとも前記ドラムの出口付近を囲い、前記ドラムから排出される合金粉末を受け止める飛散防止部を更に備えている
合金粉末製造装置を提供する。
【0014】
また、本発明は、第８の合金粉末製造装置として、第１から第７のいずれかの合金粉末製造装置であって、
前記ノズルから供給される前記冷却液の初速は８０ｍ／ｓ以上であり、
前記所定加速度は、２．０×１０４Ｇ以上１．０×１０7Ｇ以下であり、
前記所定厚みは、０．１ｍｍ以上である
合金粉末製造装置を提供する。
前記ノズルから供給される前記冷却液の初速は８０ｍ／ｓ以上であり、
前記所定加速度は、２．０×１０４Ｇ以上１．０×１０7Ｇ以下であり、
前記所定厚みは、０．１ｍｍ以上である
合金粉末製造装置を提供する。
【0015】
また、本発明は、第９の合金粉末製造装置として、第８の合金粉末製造装置であって、
前記冷却液の初速は、１００ｍ／ｓ以上である
合金粉末製造装置を提供する。
前記冷却液の初速は、１００ｍ／ｓ以上である
合金粉末製造装置を提供する。
【0016】
また、本発明は、第１０の合金粉末製造装置として、第８又は第９の合金粉末製造装置であって、
前記所定加速度は、３．０×１０４Ｇ以上である
合金粉末製造装置を提供する。
前記所定加速度は、３．０×１０４Ｇ以上である
合金粉末製造装置を提供する。
【0017】
また、本発明は、第１１の合金粉末製造装置として、第８から第１０のいずれかの合金粉末製造装置であって、
前記所定厚みは、０．８ｍｍ以上である
合金粉末製造装置を提供する。
前記所定厚みは、０．８ｍｍ以上である
合金粉末製造装置を提供する。
【0018】
また、本発明は、第１２の合金粉末製造装置として、第１から第１１のいずれかの合金粉末製造装置であって、
前記合金供給部は、前記液膜に対して１０°以上９０°以下の角度をなしつつ前記合金溶湯を供給するように、配置されている
合金粉末製造装置を提供する。
前記合金供給部は、前記液膜に対して１０°以上９０°以下の角度をなしつつ前記合金溶湯を供給するように、配置されている
合金粉末製造装置を提供する。
【0019】
また、本発明は、第１３の合金粉末製造装置として、第１から第１２のいずれかの合金粉末製造装置であって、
前記合金供給部は、前記液膜上における直径１５ｍｍ以下の所定領域のみに前記合金溶湯を供給するように、配置されている
合金粉末製造装置を提供する。
前記合金供給部は、前記液膜上における直径１５ｍｍ以下の所定領域のみに前記合金溶湯を供給するように、配置されている
合金粉末製造装置を提供する。
【0020】
また、本発明は、第１４の合金粉末製造装置として、第１から第１３のいずれかの合金粉末製造装置であって、
前記合金供給部から前記液膜までの最長距離は３００ｍｍ以下である
合金粉末製造装置を提供する。
前記合金供給部から前記液膜までの最長距離は３００ｍｍ以下である
合金粉末製造装置を提供する。
【0021】
また、本発明は、第１５の合金粉末製造装置として、第１から第１４のいずれかの合金粉末製造装置であって、
前記少なくとも一つの合金供給部は、複数の合金供給部を備える
合金粉末製造装置を提供する。
前記少なくとも一つの合金供給部は、複数の合金供給部を備える
合金粉末製造装置を提供する。
【発明の効果】
【0022】
本発明の合金粉末製造装置を用いれば、均質な合金粉末を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】本発明の第１の実施の形態による合金粉末製造装置を示す図である。
【図2】本発明の第２の実施の形態による合金粉末製造装置を示す図である。
【図3】本発明の第３の実施の形態による合金粉末製造装置を示す図である。
【図4】本発明の第４の実施の形態による合金粉末製造装置を示す図である。
【図5】本発明の第５の実施の形態による合金粉末製造装置を示す図である。
【図8】本発明の第６の実施の形態による合金粉末製造装置を示す図である。
【図9】本発明の第７の実施の形態による合金粉末製造装置を示す図である。
【図10】本発明の第８の実施の形態による合金粉末製造装置を示す図である。
【図11】本発明の第９の実施の形態による合金粉末製造装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0024】
（第１の実施の形態）
図１を参照すると、本発明の第１の実施の形態による合金粉末製造装置１０は、基部１２と、ノズル３０と、合金供給部４０とを備えている。
図１を参照すると、本発明の第１の実施の形態による合金粉末製造装置１０は、基部１２と、ノズル３０と、合金供給部４０とを備えている。
【0025】
ノズル３０は、基部１２上に冷却水などの冷却液からなる高圧で供給して矢印Ａ方向に高速で流れる冷却液からなる高速流体で、所定厚みＰＴを有する液膜５０を基部１２上に形成するためのものである。この際、液膜５０には矢印Ｂに沿った方向（即ち、液膜２０の厚み方向）に沿った所定加速度がかかるようにする。
【0026】
合金供給部４０は、所定厚みＰＴ以下のサイズに分断させることなく液膜５０に対して合金溶湯６０を供給するためのものである。即ち、本実施の形態においては、従来の急冷タイプのアトマイズ法のように合金溶湯を分断して粉末にしてから液膜で急冷するのではなく、ある程度の塊のまま合金溶湯６０を液膜５０に供給する。
【0027】
このようにある程度の塊のまま合金溶湯６０を液膜５０に供給すると、高速流体からなる液膜５０により合金溶湯６０が所定厚みＰＴ以下のサイズに分断され合金粉末が形成される。合金粉末と液膜５０が接触すると、それにより合金粉末が冷却される一方で瞬間的には合金粉末の周囲の冷却液が蒸発する。ここで、本実施の形態の液膜５０は所定加速度を有している。そのため、合金粉末の周囲の冷却液が蒸発しても合金粉末は高速流体の冷却液に押し付けられ接触し続けることとなる。このように、合金粉末製造装置１０においては、所定加速度を利用して合金粉末を液膜５０内において高速流体に接触させ続けて冷却する。
【0028】
従来の急冷タイプのアトマイズ法の場合、設備が大型化しやすく、高圧ガス設備やガス費用などが別途必要となるというコスト面の問題に加え、分断してから液膜に達する前に少なからず冷却されてしまうことから、液膜に達した後の冷却速度が低下してしまうという問題がある。これに対して、本実施の形態による合金粉末製造装置１０では、溶湯合金６０の分断と冷却を液膜５０内において実質的に同時に行うこととし、粉末粒間で冷却の程度に差が生じることを抑制していることから、粉末粒の均質化を実現することができる。
【0029】
更に、液膜５０にて分断された粉末粒が適切に冷却されないと、凝固が完了する前に液膜５０の底を構成する基部１２に衝突し、それによって粉末粒が異形状になる可能性がある。これを避けるため、本実施の形態においては、液膜５０の厚み方向（矢印Ｂに沿った方向）における所定加速度を２．０×１０４Ｇ以上とし且つ液膜５０の所定厚みＰＴを０．１ｍｍ以上としている。所定加速度が２．０×１０４Ｇ以上であると十分な冷却能力が得られる。また、液膜５０の所定厚みＰＴを０．１ｍｍ以上とすることで、分断された溶滴が凝固する前に基部１２へ衝突し、異形状粉末が増加することを抑制することができる。このようにして、本実施の形態においては、液膜５０の底を構成する基部１２に達する前に球状又はほぼ球状の粉末粒を凝固させることとしている。これにより、形状面においてもある程度の均一な粉末粒を得ることができる。このような本実施の形態による合金粉末の製造方法は、特に軟磁性粉末を製造するのに適している。
【0030】
合金供給部４０から液膜５０までの最長距離は３００ｍｍ以下であることが好ましい。詳しくは、合金供給部４０における合金溶湯を液膜へ供給する供給口から液膜５０までの最長距離は３００ｍｍ以下であることが好ましい。合金供給部４０から液膜５０までの距離が遠すぎると、液膜５０に達するまでの間に冷却が進んでしまい液膜５０において合金を急冷する効果が小さくなることに加え、液膜５０に達した時点の合金溶湯の速度が速くなり、液膜５０による分断が適切に行えなくなる可能性があるからである。
【0031】
所定加速度を液膜５０内に生じさせるためには、例えば、基部１２を少なくとも部分的に曲率を有するドラムの内壁で構成することとしてもよい。そのような基部１２上にノズル３０から冷却液を供給し続けると、少なくとも曲率を有する部分において基部の厚み方向に向かう（即ち、ドラムの内壁に向かう）遠心加速度が生じる。これを所定加速度として利用する。ドラムの内壁の少なくとも一部の曲率は、所望とする所定加速度を得るため、１００ｍｍ以下とすることが好ましい。なお、遠心加速度を所定加速度として利用する場合、合金供給部４０は、ドラムの内壁のうちの曲率を有する部分（即ち、遠心加速度が生じる部分）よりも上流側において高速流体に対して合金溶湯６０を供給する。このように、遠心加速度を所定加速度として利用することで、簡易な装置構成で効率的に合金粉末を連続冷却できる。
【0032】
好ましくは、ノズル３０から供給される冷却液の初速は、８０ｍ／ｓ以上であり、所定加速度は、１．０×１０７Ｇ以下である。冷却液の初速が８０ｍ／ｓに満たないと、合金溶湯を分断する能力が乏しい。その結果、液膜５０において分断された溶滴が大きくなり、冷却途中に変形する頻度が増えるため、引き伸ばされた粗大粉末が増加する。即ち、異形状粉末になりやすい。これに対して、冷却液の初速が８０ｍ／ｓ以上であると、十分な分断能力が得られるため、ほぼ球状又は球状の粉末を得ることができる。
【0033】
更に、ノズル３０から供給される冷却液の初速が１００ｍ／ｓ以上であると、粉末の微細化が進み、非晶質性と磁気特性が向上する。従って、冷却液の初速は、１００ｍ／ｓ以上であることが更に好ましい。但し、ノズル３０から供給される冷却液の初速が８００ｍ／ｓを超えると、粉末自体は微細なものとなる一方、形状的には糸状のものが増加する。従って、冷却液の初速は、８００ｍ／ｓ以下であることが更に好ましい。
【0034】
液膜５０における所定加速度は、３．０×１０４Ｇ以上であることが更に好ましい。所定加速度を高くすると、冷却能力の向上を図ることができる。高い冷却能力を実現できると、組成的には非晶質形成能の低い合金なども非晶質化することができるという利点がある。
【0035】
好ましくは、所定厚みＰＴは、０．８ｍｍ以上である。液膜５０の厚みが０．８ｍｍ以上であると、分断された溶滴の液膜５０中での分散領域が広がるため、分断された溶滴同士が衝突して異形状となるのを防ぐことができる。。
【0036】
合金溶湯６０を液膜５０に対して供給する際には、液膜５０上における直径１５ｍｍ以下の所定領域のみに供給することが好ましい。換言すると、液膜５０上における直径１５ｍｍ以下の所定領域のみに合金溶湯６０を供給するように、合金供給部４０が配置されていることが好ましい。このように、所定領域以下に合金溶湯６０を供給することで、合金粉末の品質の安定化が可能になり、また、液膜５０を形成するために用いられる基部１２を有する構造体の小型化が可能になる。所定領域は、直径１０ｍｍ以下であることが更に好ましい。
【0037】
（第２の実施の形態）
図２を参照すると、本発明の第２の実施の形態による合金粉末製造装置１０ａは、ドラム２０ａと、ノズル３０と、合金供給部４０とを備えている。なお、第１の実施の形態の合金粉末製造装置１０と同様の構成については、図面において同様の参照符号を付すこととし、以下においては説明を省略する。
図２を参照すると、本発明の第２の実施の形態による合金粉末製造装置１０ａは、ドラム２０ａと、ノズル３０と、合金供給部４０とを備えている。なお、第１の実施の形態の合金粉末製造装置１０と同様の構成については、図面において同様の参照符号を付すこととし、以下においては説明を省略する。
【0038】
ドラム２０ａは、合金溶湯６０が供給される入り口の開口とノズル３０の設けられているところを除き、円筒形状を有している。即ち、ドラム２０ａの内壁２２はドラム２０ａの内径に応じた曲率を有している。このようなドラム２０ａの内壁２２を上述した第１の実施の形態における基部１２として機能させるように、ノズル３０から冷却液を供給してドラム２０ａの内壁２２上に所定厚みＰＴを有する液膜５０を形成すると、液膜５０にはドラム２０ａの内壁２２に向かう遠心加速度が生じる。詳しくは、ノズル３０からドラム２０ａの内壁２２上に供給された冷却液からなる液膜５０は、ドラム２０ａの出口に向かって高速で旋回しながら流下していく。これにより、液膜５０は、厚み方向に沿った遠心加速度が生じる。本実施の形態においては、この遠心加速度を第１の実施の形態で述べた所定加速度として利用する。これにより、本実施の形態においては、簡易な装置構成で効率的に合金粉末を連続冷却できる。
【0039】
合金供給部４０から供給される合金溶湯６０は自重によりドラム２０ａ内に落ちてくる。従って、ドラム２０ａの傾きを変えることで、液膜５０に対する合金溶湯６０の供給の角度を調整することができる。
【0040】
ここで、ドラム２０ａの内径は、１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下であることが好ましく、２０ｍｍ以上６０ｍｍ以下であることが更に好ましい。ドラム２０ａの内径を小さくすると、遠心加速度が大きくなることから製造される合金粉末の非晶質性が改善される。具体的には、ドラム２０ａの内径を１００ｍｍ以下にすることでその効果が大きくなり、Ｆｅ量が８０ａｔ％以上の組成でも非晶質性の良好な粉末を得ることができる。ドラム２０ａの内径を６０ｍｍ以下にすると、製造される合金粉末の非晶質性が更に向上する。一方、ドラム２０ａの内径は小さくするほど、非晶質性の改善効果は大きくなるが、実用上１０ｍｍ未満では合金溶湯の供給が難しい。従って、ドラム２０ａの内径は１０ｍｍ以上が好ましく、液膜２０に対して合金溶湯をより安定的に供給するためにはドラム２０ａの内径は２０ｍｍ以上が好ましい。
【0041】
液膜５０に対する合金溶湯６０の供給の際には、角度をつけた方が安定的に行うことができる。また、液膜５０に対する合金溶湯６０の供給角度を大きくすることで合金粉末の微細化が可能になる。このような観点から液膜５０に対して１０°以上９０°以下の角度をなすように、合金溶湯６０を供給することが好ましい。換言すると、合金供給部４０は、液膜５０に対して１０°以上９０°以下の角度をなしつつ合金溶湯６０を供給するように、配置されていることが好ましい。
【0042】
ドラム２０ａと合金供給部４０との関係について、ドラム２０ａの入り口の短径をＲｍｉｎとし、合金供給部４０からドラム２０ａの入り口までの距離をＤとしたとき（ＲｍｉｎとＤの単位はいずれも「ｍｍ」）、Ｒｍｉｎに対するＤの割合（Ｄ／Ｒｍｉｎ）は５０以下であることが好ましい。即ち、合金供給部４０における合金溶湯を供給する供給口から合金溶湯６０が供給される入り口までの距離Ｄ（ｍｍ）／合金溶湯６０が供給される入り口の短径Ｒｍｉｎ（ｍｍ）は５０以下であることが好ましい。合金供給部４０から合金溶湯６０が供給される入り口（ドラム２０ａの入り口）までの距離が長すぎると、空気抵抗や環境の影響により、供給される合金溶湯６０が真っ直ぐ供給されずにブレたり、広がったりする虞があるためである。
【0043】
ノズル３０と合金供給部４０との関係について、ノズル３０から供給される冷却液の水量をＡｗとし、合金供給部４０からの合金溶湯６０の供給量をＡｍとしたとき（ＡｗとＡｍの単位はいずれも「ｋｇ／分」）、Ａｗに対するＡｍの割合（Ａｍ／Ａｗ）は１／１５以下であることが好ましい。合金溶湯の供給量が冷却液の供給量に比べて多すぎると、分断および冷却が充分に行われなくなる可能性があるためである。
【0044】
（第３の実施の形態）
図２及び図３を参照すると、本発明の第３の実施の形態による合金粉末製造装置１０ｂは、上述した第２の実施の形態による合金粉末製造装置１０ａの変形例である。そのため、第２の実施の形態の合金粉末製造装置１０ａと同様の構成については、図面において同様の参照符号を付すこととし、以下においては説明を省略する。
図２及び図３を参照すると、本発明の第３の実施の形態による合金粉末製造装置１０ｂは、上述した第２の実施の形態による合金粉末製造装置１０ａの変形例である。そのため、第２の実施の形態の合金粉末製造装置１０ａと同様の構成については、図面において同様の参照符号を付すこととし、以下においては説明を省略する。
【0045】
本実施の形態による合金粉末製造装置１０ｂは、ドラム２０ｂの出口に設けられた出口蓋２４を更に備えている。この出口蓋２４には、ドラム２０ｂの内径よりも小さい内径の開口が設けられている。つまり、出口蓋２４は、ドラム２０ｂの出口を絞る機能を有している。これにより、液膜５０の膜厚を厚くすることができる。
【0046】
（第４の実施の形態）
図３及び図４を参照すると、本発明の第４の実施の形態による合金粉末製造装置１０ｃは、上述した第３の実施の形態による合金粉末製造装置１０ｂの変形例である。そのため、第２の実施の形態の合金粉末製造装置１０ａや第３の実施の形態の合金粉末製造装置１０ｂと同様の構成については、図面において同様の参照符号を付すこととし、以下においては説明を省略する。
図３及び図４を参照すると、本発明の第４の実施の形態による合金粉末製造装置１０ｃは、上述した第３の実施の形態による合金粉末製造装置１０ｂの変形例である。そのため、第２の実施の形態の合金粉末製造装置１０ａや第３の実施の形態の合金粉末製造装置１０ｂと同様の構成については、図面において同様の参照符号を付すこととし、以下においては説明を省略する。
【0047】
本実施の形態による合金粉末製造装置１０ｃは、ドラム２０ｂの周囲を覆う筒状体の飛散防止部３５を更に備えている。上述したように、本実施の形態において液膜５０は、ドラム２０ｂの内壁２２に沿って高速に旋回する冷却液にて構成される。そのため、ドラム２０ｂの出口から放出される冷却液は勢いがあり、それによって移動させられる合金粉末も飛散しやすい。これに対して、本実施の形態による合金粉末製造装置１０ｃは、飛散防止部３５を備えていることから、排出された合金粉末を回収しやすい。
【0048】
本実施の形態の飛散防止部３５は、筒状体で構成されているが、合金粉末の回収を容易にするという目的を達成できるのであれば、形状・構造は問わない。また、当該目的を達成するためには、少なくともドラム２０ｂの出口付近を囲っているべきであるが、出口付近以外の部分を囲っていなくてもよい。
【0049】
なお、本実施の形態による合金粉末製造装置１０ｃは、上述した第３の実施の形態による合金粉末製造装置１０ｂに対して飛散防止部３５を追加したものであったが、第２の実施の形態による合金粉末製造装置１０ａに対して飛散防止部３５を追加することとしてもよい。
【0050】
（第５の実施の形態）
図５を参照すると、本発明の第５の実施の形態による合金粉末製造装置１０ｄは、上述した第２の実施の形態による合金粉末製造装置１０ａなどの変形例である。そのため、第２の実施の形態の合金粉末製造装置１０ａと同様の構成については、図面において同様の参照符号を付すこととし、以下においては説明を省略する。
図５を参照すると、本発明の第５の実施の形態による合金粉末製造装置１０ｄは、上述した第２の実施の形態による合金粉末製造装置１０ａなどの変形例である。そのため、第２の実施の形態の合金粉末製造装置１０ａと同様の構成については、図面において同様の参照符号を付すこととし、以下においては説明を省略する。
【0051】
本実施の形態による合金粉末製造装置１０ｄは、ドラム２０ｄを横置きにしたものであり、内壁２２の一部に設けた開口を通じて合金供給部４０からの合金溶湯６０を液膜５０に供給するものである。本実施の形態においては、所定加速度は重力のみとなるが、他の手段を用いて加速度を増加させることとしてもよい。
【0052】
合金粉末製造装置１０ｄのドラム２０ｄの断面形状については、特に限定はしない。例えば、図６に示される合金粉末製造装置１０ｅのドラム２０ｅのように断面形状は長方形であってもよいし、図７に示される合金粉末製造装置１０ｆのドラム２０ｆのように断面形状は円形であってもよい。
【0053】
（第６の実施の形態）
図５及び図８を参照すると、本発明の第６の実施の形態による合金粉末製造装置１０ｇは、上述した第５の実施の形態による合金粉末製造装置１０ｄの変形例である。そのため、第５の実施の形態の合金粉末製造装置１０ｄと同様の構成については、図面において同様の参照符号を付すこととし、以下においては説明を省略する。
図５及び図８を参照すると、本発明の第６の実施の形態による合金粉末製造装置１０ｇは、上述した第５の実施の形態による合金粉末製造装置１０ｄの変形例である。そのため、第５の実施の形態の合金粉末製造装置１０ｄと同様の構成については、図面において同様の参照符号を付すこととし、以下においては説明を省略する。
【0054】
本実施の形態による合金粉末製造装置１０ｇは、２つの合金供給部４０を備えており、液膜５０に対して２か所で合金溶湯６０を供給している。このように、合金粉末製造装置は、複数の合金供給部４０を備えていてもよい。
【0055】
なお、本実施の形態による合金粉末製造装置１０ｇは、上述した第５の実施の形態による合金粉末製造装置１０ｄに対して合金供給部４０を更に１つ追加したものであったが、第２～第４の実施の形態による合金粉末製造装置１０ａ～１０ｃに対して１つ以上の合金供給部４０を更に追加することとしてもよい。
【0056】
（第７の実施の形態）
図２，図５及び図９を参照すると、本発明の第７の実施の形態による合金粉末製造装置１０ｈは、上述した第２の実施の形態による合金粉末製造装置１０ａ及び第５の実施の形態による合金粉末製造装置１０ｄの変形例である。そのため、第２の実施の形態の合金粉末製造装置１０ａ及び第５の実施の形態の合金粉末製造装置１０ｄと同様の構成については、図面において同様の参照符号を付すこととし、以下においては説明を省略する。
図２，図５及び図９を参照すると、本発明の第７の実施の形態による合金粉末製造装置１０ｈは、上述した第２の実施の形態による合金粉末製造装置１０ａ及び第５の実施の形態による合金粉末製造装置１０ｄの変形例である。そのため、第２の実施の形態の合金粉末製造装置１０ａ及び第５の実施の形態の合金粉末製造装置１０ｄと同様の構成については、図面において同様の参照符号を付すこととし、以下においては説明を省略する。
【0057】
本実施の形態による合金粉末製造装置１０ｈは、略円筒形状のドラム２０ｈを横置きにし、その内壁２２上にノズル３０から冷却液を供給して液膜５０を形成するものである。本実施の形態においては、所定加速度は、主として、ドラム３０からの冷却液の供給により液膜５０に生じた遠心加速度となる。合金供給部４０からの合金溶湯６０は、ドラム２０ｈの内壁２２の一部に設けた開口を通じて液膜５０に供給される。
【0058】
（第８の実施の形態）
図２及び図１０を参照すると、本発明の第８の実施の形態による合金粉末製造装置１０ｉは、上述した第２の実施の形態による合金粉末製造装置１０ａの変形例である。そのため、第２の実施の形態の合金粉末製造装置１０ａと同様の構成については、図面において同様の参照符号を付すこととし、以下においては説明を省略する。
図２及び図１０を参照すると、本発明の第８の実施の形態による合金粉末製造装置１０ｉは、上述した第２の実施の形態による合金粉末製造装置１０ａの変形例である。そのため、第２の実施の形態の合金粉末製造装置１０ａと同様の構成については、図面において同様の参照符号を付すこととし、以下においては説明を省略する。
【0059】
本実施の形態による合金粉末製造装置１０ｉは、ドラム２０ｉの端部に水平面部を有しており、その水平面部に設けられた開口をドラム２０ｉの入り口としている。即ち、本実施の形態において、ドラム２０ｉの入り口は、ドラム２０ｉの軸方向と直交する面とは無関係である。この場合、合金供給部４０からドラム２０ｉの入り口までの距離が明確になるので、ドラム２０ｉの設置場所や傾きによらず、合金溶湯６０に環境が与える影響を算出しやすいという利点がある。
【0060】
（第９の実施の形態）
図１０及び図１１を参照すると、本発明の第９の実施の形態による合金粉末製造装置１０ｊは、上述した第８の実施の形態による合金粉末製造装置１０ｉの変形例である。そのため、第８の実施の形態の合金粉末製造装置１０ｉと同様の構成については、図面において同様の参照符号を付すこととし、以下においては説明を省略する。
図１０及び図１１を参照すると、本発明の第９の実施の形態による合金粉末製造装置１０ｊは、上述した第８の実施の形態による合金粉末製造装置１０ｉの変形例である。そのため、第８の実施の形態の合金粉末製造装置１０ｉと同様の構成については、図面において同様の参照符号を付すこととし、以下においては説明を省略する。
【0061】
図１１に示されるように、本実施の形態による合金粉末製造装置１０ｊは、中心軸を含む面で切ったときの内壁２２の断面が円弧状である。即ち、ドラム２０ｊは、リング状のパイプの一部のような形状を主として有している。本実施の形態から理解されるように、ドラムの断面形状はある程度自由である。
【0062】
（実施例１～１９及び比較例１～４）
上述した本発明の実施の形態による合金粉末製造装置により、下記表１に示されるような複数の条件下で合金粉末の製造し、得られた合金粉末について評価した。
上述した本発明の実施の形態による合金粉末製造装置により、下記表１に示されるような複数の条件下で合金粉末の製造し、得られた合金粉末について評価した。
【0063】
【表1】
【0064】
表１によれば、比較例１のようにドラムの内径が１００ｍｍを超えると、粉末粒子の形状は異形状となり、特性も悪かった。また、比較例２や比較例４のように、冷却液の初速が８０ｍ／ｓに満たないと、粉末粒子の形状は異形状となり、特性も悪かった。それに対して、実施例１～実施例１９の合金粉末は、粉末粒子の形状が球状又はほぼ球状であり、非晶質性も良好であり、保磁力も小さく、良好な特性を有していた。
【0065】
実施例８～１２のように、ドラムの出口内径をドラム内径よりも小さくすると、出口に堰が形成されることとなるため、冷却液の厚みを厚くするような調整が可能となり、それにより、粒径の制御が可能となる。例えば、大粒径の合金粉末を製造したい場合、冷却時間が必要なことから厚い液膜が必要である。そのような場合には、実施例８～１２のように、ドラムの出口内径をドラム内径よりも小さくすればよい。
【符号の説明】
【0066】
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｇ，１０ｈ，１０ｉ，１０ｊ 合金粉末製造装置
１２ 基部
２０ａ，２０ｂ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆ，２０ｈ，２０ｉ，２０ｊ ドラム
２２ 内壁
２４ 出口蓋
３０ ノズル
３５ 飛散防止部（飛散防止筒）
４０ 合金供給部
５０ 液膜
ＰＴ 所定厚み
６０ 合金溶湯
１２ 基部
２０ａ，２０ｂ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆ，２０ｈ，２０ｉ，２０ｊ ドラム
２２ 内壁
２４ 出口蓋
３０ ノズル
３５ 飛散防止部（飛散防止筒）
４０ 合金供給部
５０ 液膜
ＰＴ 所定厚み
６０ 合金溶湯
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】