(57)【要約】      （修正有）【課題】ガスアトマイズでのガスジェット圧力や高圧冷却水のノズル噴射圧力を低減させつつ十分に微細なアモルファス状態の軟質磁性金属粉末を得ることができ、粒子形状はアスペクト比を満たす球体及び細長回転楕円体であって好ましい形状分布、サイズ比分布及びアスペクト比分布の軟質磁性金属粉末をコンスタントに得ることができる方法の提供。【解決手段】ガスアトマイズ法における手法を維持しつつ、円筒体内２１の急冷粉砕のための高速旋回水流１８を得る方法において、楕円穴平射ノズルを用いることによって高圧噴射された冷却液は円筒体２１の内壁曲面に従い弧を描きながら旋回して下流へと流れる。流れの乱れを最小限にした帯状流が供給され、軟質磁性金属粉末の好ましい分布を得る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスアトマイズ法によって粉砕拡散させた溶融金属粉末を供給して冷却させる円筒体内周面の旋回水流発生構造を生成するための装置であって、前記旋回水流発生構造は、
円筒体内壁の略円周面接線方向から内壁に向って貫通された旋回水流の噴射ノズル先端と、
前記噴射ノズル先端によって形成される円筒体軸方向に平行な楕円穴平射形状と、
前記噴射ノズル先端に係る方向角度であって、円筒体内壁の円周面接線方向に対して略±２０度可変である方向角度と
を具備することを特徴とする軟質磁性金属粉末製造装置。
【請求項２】
複数の前記旋回水流の噴射ノズルがアトマイズ部に近接する円筒体内壁部一箇所に重ね合わせ集合設置されたことを特徴とする請求項１に記載の軟質磁性金属粉末製造装置。
【請求項３】
溶融金属粉末を供給して冷却させる円筒体内周面の旋回水流発生構造を生成するための装置であって、前記旋回水流発生構造は、
円筒体内壁の略円周面接線方向から内壁に向って貫通された旋回水流の噴射ノズル先端と、
前記噴射ノズルの先端によって形成される円筒体軸方向に平行な平噴射形状と、
前記噴射ノズル先端に係る方向角度であって、円筒体内壁の円周面接線方向に対して可変である方向角度と
を具備することを特徴とする金属粉末製造装置。
【請求項４】
複数の前記旋回水流の噴射ノズルが円筒体内壁部一箇所に集合設置されたことを特徴とする請求項３に記載の金属粉末製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属粉末の製造方法及び製造装置に係り、特に軟質磁性金属粉末のアトマイズ法による粉砕における円筒体旋回水流の冷却技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高周波磁気回路等で使用される磁性体のコア（以下、「磁芯」という。）には高透磁率が要求されるため軟質磁性金属粉末による高磁束密度化を図った高密度磁心とする必要がある。このための軟質磁性金属粉末を得ることが本技術である。また高透磁率を得るため磁性体粉末単体としては反磁界係数を小さくすることが必要である。
【０００３】
従来の方法では金属材料を溶融滴下させ、不活性ガスのジェット噴射によるガスアトマイズ法によって微粉砕させた溶融金属粉末を円筒旋回水流に衝突浸漬させ急激に冷却させることにより生成していた。通常の気体アトマイズ法によるジェット噴射粉砕技術だけでは、微粉砕された溶融金属粉末を急激に冷却できないため、溶融金属粉末自身の表面張力により十分な時間とともにきれいな球状粉末に凝固し生成されてしまう。
【０００４】
反磁界係数の小さい磁性体を成形するためには、その材料となる軟質磁性金属粉末が微小でありかつ成形密度を高めるために、球状ではなく不定形な細長回転楕円体形状等である必要があり、圧縮成形される際に間隙率を低減できる形状であることを要する。そのため旋回水流への衝突による衝撃力と交流速水の急激な冷却を利用している。（特許文献１）
【０００５】
また圧粉磁心を製造する際、密度を最大限大きくするためには間隙率を低減させる必要があるが、これは軟質磁性金属粉末の大きさと形状に大きく左右される。粒子径は概略３μｍ〜３００μｍまでの範囲であり、粒子径が小さな軟磁性金属粉末の平均アスペクト比は３．０以上、粒子径が大きな軟磁性粉末の平均アスペクト比は３．０未満が好ましいとされている。アスペクト比は粒子の長軸長さＬと短軸長さＤとの比Ｌ／Ｄで表される。
【０００６】
粒子径の大きな粉末を圧縮成形した際にできる空間を粒子径の小さな粉末が埋めることによって間隙率を減少させ密度を上げるのであるが、その場合空間を埋める働きをする粒子径の小さい軟質磁性金属粉末の形状はアスペクト比の大きい偏平形状の方が理論的に好ましいためである。（図２参照）
【０００７】
ガスアトマイズ法によって粉砕された溶融金属粒子は、その直後旋回水流に衝突し急激な冷却を受けることにより結晶化する前に上記粒子径及び粒子形状に凝固し微細な軟質磁性金属粉末となる。この旋回水流は円筒体内壁を旋回（回転）する高速ジェット水流であり、一定の水流層の厚さと、溶融金属粒子との一定衝突角度を要するため、円筒体は一定の角度の傾斜をもった状態で設定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平５−４３９２０号公報
【特許文献２】特開２００１−６４７０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ガスアトマイズ法においては、水アトマイズ法と違い比較的球状の微粉末が生成できる。水アトマイズ法を用いた場合は、溶融金属は微細粉砕と同時に急冷されるため微粒子の形状が凸部凹部を含む不規則形状になる。高透磁率を必要とする磁心の成形の際このような凸部凹部のある不規則形状の微粒子では間隙率が増し密度の高い磁心を得ることができない。
【００１０】
ガスアトマイズ法を用いた場合は、同時急冷となる液体ではなく気体（不活性ガス等）によるジェット噴射粉砕であるため、粉砕された溶融金属微粒子はその表面張力の働きで比較的に球状の微粒子になって凝固し易い。つまりガスアトマイズ法によって微粉砕された溶融金属粒子は、その後外力のない状態でゆっくり冷却された場合は、きれいな球形の微粉末として結晶化して生成される。
【００１１】
軟質磁性金属粉末の形状が球体を主体としたものであると反磁界係数は０．３３と大きくなってしまい磁心としての実効透磁率が低下してしまう。磁性材料の場合は結晶化することによって極性が定まった微粒子となり透磁率も低下してしまう。高透磁率を有する磁心はこのような分極結晶化された軟質磁性金属粉末ではなく、分極性をもたない非晶質アモルファス状態であることが好ましい。アモルファス状態の粉末粒子であれば構成原子配列が不規則であるため結晶磁気異方性がなく高い透磁率を示すからである。
【００１２】
よって凸凹状態ではない略球形であって、大きな粒子はアスペクト比３以下であり、アスペクト比３以上の小さな粒子は好ましくは細長回転楕円形状であってかつ非晶質アモルファス状態の軟質磁性金属粉末を得るために、ガスアトマイズ粉砕された微粉末を球形結晶化する前に高速旋回水流に突入させて衝突破砕及び急激冷却をする技術を採用している。
【００１３】
ガスアトマイズ粉砕に於けるガス噴射圧力は１５〜７０ｋｇ／ｃｍ２と大きく、旋回水流の流速も３０ｍ／ｓｅｃから１００ｍ／ｓｅｃと極めて速い流速が必要とされる。
【００１４】
このような手法においては、ガスアトマイズ法でのガスジェット圧力を下げ、かつ高速回転水流の流速を下げて好ましい軟質磁性金属粉末を得る方法が製造エネルギーの節減及びコスト低減の面からも必要であり大きな課題である。高速旋回水流による粉砕急冷においては、高速水流を得るための冷却液高圧ノズル噴射による飛散水などがガスアトマイズによる破砕粉砕点に悪影響を及ぼし、温度、圧力などの一定の粉砕条件に不必要なバラツキを発生させる要因となる。
【００１５】
同様に冷却水の高圧ノズル噴射は、円筒内の旋回水流に渦流、波流、発砲等の影響を発生しやすく、一定の旋回水流層の厚さや均一な液面状態を得ることがむずかしく、ガスアトマイズ法によって微粉砕された溶融金属粒子の冷却液への衝突急冷条件を大きく変化させてしまう。よって好ましい粒子径、粒子形状及びその分布として均一な軟質磁性金属粉末を適時生成することは非常にむずかしかった。
【００１６】
つまりガスアトマイズでのガスジェット圧力や高圧冷却水のノズル噴射圧力を低減させつつ十分に微細なアモルファス状態の軟質磁性金属粉末を得ることができ、粒子形状はアスペクト比を満たす球体及び細長回転楕円体であって好ましい形状分布、サイズ比分布及びアスペクト比分布の軟質磁性金属粉末をコンスタントに得ることが課題であった。特に高速旋回水流であって必要な流速や均質な液面状態そして必要量を満たした水量を確保した上で噴射圧力エネルギーを節減できる技術が望まれており、製造コスト低減を図る上でも大きな課題であった。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するため本発明にかかる金属粉末製造装置は、ガスアトマイズ法における手法を維持しつつ、円筒体内の好ましい高速旋回水流を得る手法において、噴射ノズルに着目し、ノズル噴出口を円筒体内壁面の筒軸方向に平行する平型噴射ノズルを用いることに特徴を有する。
【００１８】
本発明は、溶融金属粉末を供給して冷却させる円筒体内周面の旋回水流発生構造であって、円筒体内壁の円周面接線方向から内壁に向って貫通された旋回水流の噴射ノズル先端を有し、前記噴射ノズル先端の形状が、円筒体軸方向に平行な平噴射形状を有し、噴射ノズルの先端方向角度が、円筒体内壁の円周面接線方向に対して可変である旋回水流発生構造を有する金属粉末製造装置である。
【００１９】
高圧噴射された冷却液は円筒体の内壁曲面に従い弧を描きながら旋回して下流へと流れるため、その圧力損失を最も軽減したかたちで流れ、流速を失わない。平型噴射ノズルの一種である楕円穴平射ノズルであれば、両端部の開口形状は細長い略楕円形となるため、流体噴出に於ける抵抗が小さく、流れの乱れを最小限にした帯状流を供給できる。
【００２０】
特に平型噴射ノズルから噴射される水流は一定の幅を持つため円筒体内壁に回転遠心力を最も利用できる状態で壁面に沿って均一に帯状の旋回する水流を作るため、一定の旋回流水の厚さ、速さ、均一水面を生成しやすい。空気を巻き込んだ渦流、波流、発砲、飛散を最小限におさえることができる。平型噴射ノズルの上下方向噴射角度は任意設定可能な構造とする。
【００２１】
流速を減ずることなく十分な旋回流水量を得るために、噴射ノズルは複数設定する必要がある。従来は十分な旋回水流量を得るために複数の噴射口を用いる場合は、円筒体内壁の同一円周面の１８０度対角線上に２箇所設定するか又は同一円周面の均等角度間隔に複数の噴射ノズルを設定していたが、噴出口が増えることにより安定した液面を得ることが非常にむずかしかった。
【００２２】
本発明の次の特徴は、複数の平型噴射ノズルの位置を円筒体内壁の同一部に重ね合わせた状態で並列に設定することにある。２以上の噴射ノズルを用いる場合も一箇所に複数集合設置することに特徴を有する。平型噴射ノズルから噴出される冷却水は、噴出口角度が可変であるように重ね合わせたノズルから噴出される冷却水によって上側が重畳されることによって、渦流や乱流、飛散の発生を抑えることができる。これによって十分な水量と流水速度とを有する高速旋回水流を得ることができ、かつ均一な流水層厚（液層深さ）と均一水面を維持することができる。
【発明の効果】
【００２３】
上記構成を有する本発明に係る軟質磁性金属粉末製造装置によれば、略均一化された液面状態をもつ円筒体内旋回水流が得られることにより、アトマイズ粉砕後の溶融金属微粒子が逐次一定の条件で旋回水流に突入することになる。つまり溶融金属微粒子が受ける衝突粉砕力と急冷効果が一定条件に保たれることになるため、従来との比較において粒子径分布、粒子形状分布及びアスペクト分布が安定した軟質磁性金属粉末を得ることができる。
【００２４】
また、高圧冷却液の噴射圧力も低減でき、同様にガスアトマイズ噴射圧も半減させることが可能になる。粒子径分布においては略４０μｍの分布を得ることができる。ガスアトマイズ粉砕に於けるガスジェット圧力は従来の約６０ｋｇｆ／ｃｍ２から約３０ｋｇｆ／ｃｍ２へと半減できる。これにより磁芯構成材料として良質な軟質磁性金属粉末による高密度化が図れるばかりでなく、透磁率の高い磁芯が低コストで製造可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態に係る軟質磁性金属粉末製造装置における断面概略構造を示す図である。
【図２】成形された圧粉磁芯の間隙率の低い状態を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る軟質磁性金属粉末製造装置の円筒体内の旋回水流噴射ノズルを設置した断面概略構造を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る軟質磁性金属粉末製造装置の円筒体内の旋回水流噴射ノズルを複数設置した断面概略構造を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る軟質磁性金属粉末製造装置の旋回水流の楕円穴平射射ノズル外観を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。なお、以下では本発明の目的を達成するための説明に必要な範囲を模式的に示し、本発明の該当部分の説明に必要な範囲を主に説明することとし、説明を省略する箇所については公知技術によるものとする。
【００２７】
図１は、本発明の一実施形態に係る軟質磁性金属粉末製造装置における断面概略構造を示す図である。同図に示すように、本発明の一実施形態に係る軟質磁性金属粉末製造装置１は、ガスアトマイザー１３とそれに一定の傾斜角をもって設置された円筒体２１を備えて構成されている。ガスアトマイザー１３は内部容器に投入された金属を加熱ヒーター２４により溶融させ、内部容器の底面にある溶湯孔１１から滴下させる構造を有している。不活性ガス３２は外部高圧ボンベよりガスアトマイザー最下部の噴射室に供給され、ガスジェットノズル１４から噴射されて収束位置Ｐ１５で滴下した溶融金属を粉砕させる機構である。
【００２８】
ガスジェットノズル１４の先端形状は、円形の細いリング形状であり、噴射された不活性ガスが収束位置Ｐ１５に逆円錐形状に収束する噴射方向である構造を有している。収束位置Ｐに収束した不活性ガスはその後円錐状ガスジェット１６として拡散し円筒体２１の内壁に衝突する構造をとる。以上がガスアトマイズ機能を有するガスアトマイザー１３の構造である。
【００２９】
円筒体２１は、上流部内壁に冷却水噴射ノズル２０を有し、冷却水噴射ノズル２０の先端部は円筒体内壁面の円周方向に向かい設置されている。外部から高圧供給された冷却水３３は、冷却水噴射ノズル２０から噴射され円筒体内壁２２を旋回しながら冷却水旋回水流層１７を形成し、螺旋状に下流へと流れ回収工程１９へと流れ出る構造を備えている。
【００３０】
図２は成形された圧粉磁芯の間隙率の低い状態を示す図である。粒子径の大きい軟質磁性金属粉末はアスペクト比が略３以下であり、粒子径の小さいものがアスペクト比略３以上の扁平であるために隙間を最小にするように埋め込まれて密度を最大にできる様子を概略図として示している。
【００３１】
図３は、本発明の一実施形態に係る軟質磁性金属粉末製造装置の円筒体内の旋回水流噴射ノズルを設置した断面概略構造を示す図である。図３は、図１においては円筒体２１を冷却水噴射ノズル２０の部分で切断した断面を示しており、冷却水噴射ノズルを詳しく説明するために示した概略図である。冷却水噴射ノズル２０は円筒体２１の内壁円周方向に向かって先端を突出させ、噴射した冷却水を噴射して円筒体２１内を旋回させるための構造をとる。先端角度は円筒体２１の内壁円周の接線方向に対して略±２０度で噴射角度を可変できる構造をとる。角度変更のための機構詳細は省略する。
【００３２】
図４は、本発明の一実施形態に係る軟質磁性金属粉末製造装置の円筒体内の旋回水流噴射ノズルを複数設置した断面概略構造を示す図である。図４においては一例として噴射ノズル２０を２個有する場合を示している。両噴射ノズル２０の先端は円筒体２１の内壁の同一円周面に近接して並列設置される構造をとる。外部から供給された高圧冷却水３３は噴射ノズル２０内を通って円筒体２１内部に噴射され、螺旋状に円筒体２１内を旋回して旋回水流層１８を形成する。
【００３３】
図５は、本発明の一実施形態に係る軟質磁性金属粉末製造装置の旋回水流の楕円穴平射ノズルの外観を示す図である。ノズル開口部３１の形状は楕円穴で両端部に向って狭くなる平型形状を有する。
【００３４】
次に本発明の一実施形態に係る軟質磁性金属粉末製造装置の作用・動作について図１を用いて説明する。溶湯孔１１から細流状に流下した溶融金属１２は、ガスアトマイザー１３のガスジェットノズル１４から噴射された不活性ガスジェットと交差する一点位置（収束位置Ｐ）１５に達した時点で微細な溶融液滴へと分断破砕される。この溶融液滴は、その後下側へ円錐状に広がるガスジェット１６に乗って運ばれ冷却水旋回水流層１７に突入し更に破壊分断を伴いながら急激に冷却され凝固する。その後、円筒体内２１を旋回水流１８と共に螺旋旋回して下流の円筒体末部で回収工程１９に入ることになる。
【００３５】
冷却水旋回水流１８は、円筒体内壁２２の上流部に設置された冷却水噴射ノズル２０から高圧噴射することによって供給されている。従来は十分な水量及び流速を備える旋回水流１８を得るために、冷却水噴射ノズル２０は複数箇所設けられておりそれらは円筒体上流部の内壁同一円周面に１８０度対角であれば２箇所、１２０度対角であれば３箇所、９０度対角配置であれば４箇所のように、水流を均一化すべく均等角に配置されていた。
【００３６】
しかし、複数の位置に設けられた噴射ノズル２０から高速高圧噴射される冷却水を均一な状態で円筒体内壁２２を旋回水流１８として液層厚、液量、流速を均一に保ちながら渦流、波流、発砲、液しぶき、飛散を起こさずに旋回させることは非常にむずかしかった。溶融金属のガスアトマイザー１３でのガスジェット破砕から旋回水流突入までの工程条件を緻密に設定成し得ても、この旋回水流１８の状態が不安定であれば微細溶融液滴２３の旋回水流への突入抵抗、水流による粉砕条件、急冷条件などが大きくばらつくことになり、これに左右されて良質の冷却凝固生成物を均質に安定的に得ることが非常にむずかしかった。
【００３７】
これらの問題を解決したものが本発明であり、その詳細を以下に記す。本発明は、ガスアトマイズ法における不活性ジェットガスによる溶融金属の粉砕工程を維持しつつ、円筒体２１内の高速旋回水流１８への微細溶融液滴２３の突入粉砕急冷工程において、旋回水流衝突条件をいかに略一定均質に設定維持するかを目的に成されたものである。
【００３８】
本発明は安定した旋回水流１８を作るための高圧冷却水の噴射ノズル２０の形状、位置等に着目したものであり、まずノズル噴射口形状を円筒体内壁面の筒軸方向に平行する平型噴射ノズルを用いることに特徴を有する。平型噴射ノズルの開口部の形状は旋回水流層の厚さを想定した平型でありかつ両端部は略楕円形状とする。両端部の細長い略楕円形状は、流体噴射に於ける抵抗が小さく、旋回水流の流れの乱れを最小限にした略均一な帯状の水流を供給できる。図５に本発明に係る平型噴射ノズルの概略図を示す。以下楕円穴平射ノズル３０と称する。
【００３９】
楕円穴平射ノズル３０から噴射される水流は一定の幅を持つため円筒体内壁２２で回転遠心力を最も利用できる状態で壁面に沿って略均一に帯状の旋回する水流を作る。そのため、一定の旋回水流層１７の厚さ、速さ、略均一水面を生成しやすい。渦流、波流、空気を巻き込んだ発砲や飛散を最小限におさえることができる。
【００４０】
次に楕円穴平射ノズル３０は、円筒体内壁２２の円弧面接線方向から貫通してノズル先端部のみを内壁面に付き出す状態で設定される。図３に円筒体内壁に設定された楕円穴平射ノズル３０の状態を円筒体の横方向断面図で示す。楕円穴平射ノズル３０の冷却水噴射方向は、円筒体内壁円弧面の接線に対して上下方向へ約２０度ずつ向きを変更できる構造をとる。噴射された冷却液は円筒体の内壁曲面に従い弧を描きながら帯状に旋回して下流へと流れるため、圧力損失が少なく流速も減少が少ない。
【００４１】
旋回水流１８の流速を減ずることなく十分な流水量を得るためには、高圧冷却水を供給する噴射ノズル２０が複数必要になる。従来は十分な旋回水流量を得るために２個の噴射ノズルを必要とする場合は、円筒体の同一円弧の内壁面の１８０度対角線上に２箇所設置していた。また３個以上必要とする場合は、同一円弧面１２０度間隔で設置するというように均等角位置に均等角度分布によって複数の噴射ノズルを設定していた。これは円筒体内壁全体で旋回水流を均一にするためによい方法であると考えられていたからである。しかし実際は噴射ノズルの数が多くなればなるほど旋回水流１８の渦流、波流、空気巻き込み発砲、飛散が発生しやすくなり水流が乱れて、安定した旋回水流の水流厚さ（液層厚さ）や均一な液面を得ることがむずかしかった。
【００４２】
本発明の楕円穴平射ノズル３０の複数設置においては、上記従来の考え方と対照的に、設置位置を同一の位置に集約設定することに特徴がある。複数の楕円穴平射ノズルを同一の位置に設定するということは、例えば直線状に並べて設置するか又は並列に重ねて設置する等の略同一位置に設定することを意味している。図４に楕円穴平射ノズル開口部の重ね合わせ並列設置の概要図を示す。
【００４３】
本発明の特徴である楕円穴平射ノズル３０は、ノズル開口形状が平型で略楕円形状であるため噴射された水流は平行につながり易くまた並列に重なりやすいため乱流を作らずに一定水流となりやすくかつ流量を増加させることができる。特に並列に重ねた場合は、図３で示したようにノズル噴射角を操作することにより上部噴射水流が下部噴射水流の乱れを上から押さえる構造をとることができ、全体として均一な旋回水流を得ることができる。
【００４４】
その他の水量調整においては、各噴射開口部の両端部が略楕円形状であるためその高さ寸法を調節するなどの技術的対応が可能であるが、これらは従来の慣用技術の範囲内で様々考え得る。
【００４５】
本発明によればこのように十分な水量及び流水速度を有する高速旋回水流を得ることができ、かつ略均一な流水層厚（液層深さ）と略均一水面とを維持することができる。これにより最も適した筒体内壁２２の旋回水流位置にガスアトマイズ粉砕後の微細溶融液滴２３を突入させることができる。
【００４６】
ガスアトマイズ粉砕後の微細溶融液滴２３は収束位置Ｐから円形に拡散されて略円錐状に広がるが、それを受ける旋回水流１８は円筒形に回転している曲面であるため、円形に拡散された微細溶融液滴２３が旋回水流１８に突入する際の接点形状は楕円となり、旋回水流１８との接触角はその楕円の位置によって異なる角度になる。また、円筒体２１はガスアトマイザー１３に対して一定の傾斜角をもって設定されているため、上記のように円錐状に拡散された微細溶融液滴２３が旋回水流１８に突入する際の接点形状は楕円のうえに、円筒体の下部方向に従い扇状に広がり、いわゆる涙（雫）形状になる。
【００４７】
このことは、上記の旋回水流１８に突入する微細溶融液滴２３の位置によって滞空時間、角度、衝撃力、衝撃方向、冷却速度等の要因が微妙に異なる条件になるため、微細溶融液滴２３が急冷されて生成される軟質磁性金属粉末の最終形状がそれぞれ異なる形状となり均一性を排除することができる。
【００４８】
つまり球状に近いものから細長回転楕円体形状など粒子径やサイズなどの形状が異なる粒子がバランスよく一定の割合で生成されることになる。平均アスペクト比も小さな粒子が３．０以上、粒子径が大きな粒子は３．０未満という好ましい軟質磁性金属粉末粒子を一定の割合及び分布で生成することになる。また、微小粒子であってアモルファス状態の軟質磁性金属粉末粒子を生成することを維持することにつながる。
【００４９】
これらの諸要因を一定に維持するためには、いかに旋回水流の状態を略均一に保つかが最も重要になることがわかる。つまり旋回水流の水面高さ、流速、温度、水面状態の略均一性などが最も重要となる。高圧冷却水の噴射水流によって作る水の旋回水流の上記略均一性を保つのは難しく、水しぶき、渦流、気泡散乱、波流などの乱れは、ガスアトマイズ粉砕からの旋回水流突入までの、噴射圧、噴射速度、温度、噴射角度、時間、滞空距離、筒体角度、接触角度、円錐状拡散距離、旋回水流接触までの距離などの微妙でベストな条件設定およびそれらのバランスを大きく狂わせてしまう。
【００５０】
本発明による冷却水旋回水流の噴射ノズル形状及び位置設定によれば、旋回水流の渦流、波流、気泡散乱、飛散などの乱れを防止し、水面高さ、流速、温度、水面状態を均一状態に保つことができるため、上記のようなガスアトマイズ粉砕後の条件を一定に維持することができ、これにより好ましい粒子径、粒子形状、アスペクト比の分布をもつ軟質磁性金属粉末の生成が均質にできることにつながる。
【００５１】
つまり、軟質磁性金属粉末の製造において最も変動要因の大きかった冷却旋回水流条件を均一な安定状態に設定できるようになったことにより、生成物である軟質磁性金属粉末の粒子径、粒子形状、アスペクト比の分布変動に対する他の変動要因の関与の度合いを確かめることができる。ガスアトマイズ粉砕での不活性ガスジェット噴射圧やガスアトマイザーと円筒体との距離などの条件の最適値を設定しなおすことができる。同様に、ガスアトマイズ噴射圧力や、冷却水流噴射圧力などのエネルギー的に過酷な条件をより平易なレベルまで落とすことができ、製造コスト等の削減に大きく貢献することができる。
【００５２】
本発明による上記検証実験の結果の一例であるが、生成された軟質磁性金属粉末の粒子径は約４０μｍの分布にまで微小化できることになり、またガスアトマイズでのガスジェット噴射圧は約６０ｋｇｆ／ｃｍ２から約３０ｋｇｆ／ｃｍ２まで低減させることができ、製造コストの削減に貢献できた。また好ましい粒子形状や粒子アスペクト比を維持しつつ、粒子径を微細にすることによって間隙率はより減少するため、高透磁率で高密度磁心に相応しい軟質磁性金属粉末を得ることがより簡易になったといえる。
【００５３】
ここで、上記の実施の形態は一実施例にすぎず、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の変形あるいは改良が可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明に係る軟質磁性金属粉末製造装置によれば、高透磁率で高密度磁心に相応しい軟質磁性金属粉末を得ることが容易になるため磁性材料素材産業等で大いなる利用可能性を有する。また、本発明にかかる装置のもたらすコスト低減化の技術的かつ経済的意義は大きく、磁性材料の電磁的性能向上にも寄与するため、産業上利用価値は極めて大きい。
【符号の説明】
【００５５】
１・・・軟質磁性金属粉末製造装置
２・・・金属粉末圧縮成形体
１１・・溶湯孔
１２・・溶融金属
１３・・ガスアトマイザー
１４・・ガスジェットノズル
１５・・収束位置Ｐ
１６・・円錐状ガスジェット
１７・・冷却水旋回水流層
１８・・旋回水流
１９・・回収工程
２０・・冷却水噴射ノズル
２１・・円筒体
２２・・円筒体内壁
２３・・微細溶融液滴
２４・・ヒーター
２５・・蓋体
３０・・楕円穴平射ノズル
３１・・ノズル開口部
３２・・不活性ガス
３３・・冷却水
３４・・軟質磁性金属粉末（粒子径大：アスペクト比３以下）
３５・・軟質磁性金属粉末（粒子径小：アスペクト比３以上）
３６・・ノズル可変角
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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