JPH0112802B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は超音波による金属粉製造方法及び製
造装置に関する。

〈従来の技術〉 超音波はこれを液体に照射する事によつて、液
体を霧化する事は良く知られており、加湿器とし
て広く利用されている。同じ要領で液体金属に応
用して金属微粉末を得ることも十分考えられる
が、液体金属は密度、粘度、表面張力の値が水に
較べてけた違いに大きいため、霧化させるには大
出力の超音波とその出力を集中させるような工夫
を必要とする。さらに、超音波振動装置の加振部
は酸化物等のように溶融金属と、反応しない事が
不可欠であり、また十分に高温に耐える材料でな
ければならない。例えば、セラミツクスが考えら
れるが、しかしながら加振部に超音波出力を集中
させると大応力、大変位が生じてついには破壊す
る。従つて高温下の溶融金属中では、超音波出力
の増加と集中には限界があり、一度に大量に金属
を霧化することは困難である。このような困難を
避けて、これまでは加振面上に小量の金属を乗
せ、これを溶解後、超音波を照射して微粉化させ
ていた。

〈発明が解決しようとする問題点〉 従来の、超音波加振面に小量の金属材を移し乗
せ、これを溶融させ、発振器を作動させて霧化
し、微粉化する方法は質的には、球形で粒度も微
細でかつ粒度分布幅も狭い金属粉が得られ優れた
方法である。

しかし、一回ごとに加振部へ小量の金属材を移
し載せて融かすため生産性は極めて低い。

この発明は、上述のバツチ方式の製造方式から
連続的な製造方式に改善する事によつて、良質な
金属粉末の生産性向上を目ざす。

〈問題点を解決するための手段〉 この発明の超音波による金属粉製造方法は、超
音波発振器の加振部を、その加振面が上を向く姿
勢で溶融金属中に沈めて、超音波振動させ、この
姿勢で上記発振器、加振部全体を繰返し上下動さ
せて、上記加振面を金属液面から出没させ、上記
加振面により液外へすくい上げられて霧化、飛散
し、凝固した金属の微粉を回収する事を特徴とす
る。

またこの発明の製造装置は、金属溶融用るつ
ぼ、このるつぼの下方にある超音波発振器、この
発振器に装着されて上方へ伸び、上記るつぼの底
を貫通して、先端の上向き加振面がるつぼ内の溶
融金属液面付近に達した加振棒、この加振棒の加
振面が金属液面から出没を繰返すよう、上記発振
器の支持材を案内機構沿いに繰返し上下動させる
上下駆動機構、上記発振器支持材とその上下駆動
機構とを、金属液面高さの変動範囲だけ、変位さ
せ得る上下調整機構、及び上記加振棒加振面によ
り液外へすくい上げられて霧化、飛散し、凝固し
た金属微粉を受ける回収機構を備えることを特徴
とする。

〈作用〉 この発明の金属粉製造方法は、超音波振動させ
た発振器の加振部を溶融金属液中に沈め、その上
向き加振面を金属液面から出没させるよう繰返し
上下動させるから、上向き加振面が溶融金属をす
くい上げて液面上に出す作用と、液面上で、その
溶融金属を霧化、飛散させる作用とを同時に行
う。

従来の、加振面に小量の金属を載せる工程、こ
れを融かす工程、超音波振動を加える工程が、こ
の発明によれば上下運動をする加振面の上昇行程
に集約された。

またこの発明の金属粉製造装置は、従来のよう
に金属を小量ずゝ融かすのでなく、るつぼ中で大
量の金属を融かしておく。金属を超音波発振器の
加振面に載せて融かすのでなく、るつぼの底から
上方へ伸び出た加振棒を溶融金属中に立て、その
上端の加振面を金属液面から出没を繰返させるだ
けで、次々と融けた金属を汲上げ、霧化させる。
上下駆動機構と案内機構が発振器支持材を繰返し
上下動させて、上記汲上げ、霧化を繰返させるの
である。

そして、発振器支持材とその上下駆動機構と
は、上下調整機構により共に上下させる事がで
き、金属液の減少につれ降下させるとか、るつぼ
への金属追加に応じて上昇させる等の動作を、超
音波振動、上下往復動を続けながら、正確に行い
得る装置とした。

〈実施例〉 図はこの発明の金属粉製造装置一実施例を示す
もので、電気炉１の中にるつぼ２があり、その中
で、粉末にする金属材が融かされて溶融金属３と
なつている。そのるつぼ２、その下の超音波発振
器４、これに装着した加振棒５、その先端にある
上向き加振面５ａ、発振器支持材６を案内機構７
沿いに上下動させる上下駆動機構８、その上下調
整機構９、そして霧化、飛散し、凝固した金属微
粉の回収機構１０等がこの実施例の主要部であ
る。

電気炉１は耐火物基台１ａに載り、熱電対１ｂ
を付け、コイル１ｃにより、るつぼ２内の金属材
料を溶融する。

コイル１ｃはるつぼ２の外周にあり、るつぼ２
の底に穴１１を明け、そこに加振棒５を通すのに
支障はない。るつぼ２は黒鉛その他の材料で作ら
れており、加振棒５は高級アルミナ等で作るが、
両者の間にシール材を入れなくても、溶融金属３
が洩れたり、摩擦で上下動を妨げたりする事はな
い。

加振棒５の先端の加振面５ａを、この実施例で
は凹面にして、溶融金属３をすくい上げやすく、
また飛散方向をなるべく真上へ集中させるように
している。もつとも凹面でなく、平らな加振面５
ａで実験しても、支障はなかつた。発振器４、加
振棒５の具体的数値は後述する。

発振器支持材６はこの場合、水平板で、これを
繰返し上下動させるため、左右に垂直支柱６ａを
垂下し、両支柱下端を下側水平板６ｂによつて連
結固定している。その左右の支柱６ａはそれぞれ
案内機構７により垂直上下動だけ可能に規制され
ており、上記下側水平板６ｂの下面の受ロール１
２が上下駆動機構８のカムの回転により上下動さ
せられると、支柱６ａ、支持材６を介して、発振
器４も上下動させられる構造である。

上述の案内機構７は、電気炉１の支柱も兼ねる
案内柱７ａと、これに沿つて上下動し、上下ネジ
を締めて適当高さに固定できる案内ブロツク７ｂ
とからなり、そのブロツク７ｂの案内穴が上記垂
直支柱６ｂを案内する。

この場合、回転カムを回す上下駆動機構８は、
上下調整機構９の左右垂直レール９ａ沿いに、図
の実線位置から鎖線位置へといつたように昇降す
る。この昇降のための駆動機構は周知のものゆえ
図では略したが、手回しでも、モーター駆動でも
よい。上下駆動機構８の回転カムによる発振器４
の上下動で、振動棒加振面５ａが溶融金属３の液
面から上へ出たり、下へ没したりするよう、この
上下調整機構９でもつて、上下発振器支持材６と
の高さを調整する。

飛散、凝固した金属微粉の回収機構１０は、こ
の場合、中央に穴をもつ傘状受皿１０ａと、これ
にかぶさるフード１０ｂとからなる。受皿１０ａ
の中央の穴は、るつぼ２への金属材料供給穴と、
上方へ飛散する金属微粉を通す受穴とを兼ねてい
る。このを通つて上進した金属微粉はフード１０
ｂに当つて四方へ散り、受皿１０ａの上に落ち
る。なお図では略したが、飛散しても受皿１０ａ
へ入らなかつた金属微粉は再びるつぼ２へ戻るよ
う板囲いなどを設けるとよい。

この装置の運転は、金属材料をるつぼ２へ入れ
て溶融し、上下駆動機構８を起動して発振器４を
上下動させ、その加振棒加振面５ａが溶融金属３
の液面から出没を繰返すよう、上下調整機構９に
より高さを調整し、それからか、又はその前に発
振器４の電源回路１３へ通電する。これにより溶
融金属の液外へのすい上げ、霧化、飛散した金属
微粉の回収機構１０への落下が自動的に繰返さ
れ、製造雰囲気、金属の組成を問わず、粒子特性
の優れた金属微粉を連続的に製造することができ
る。

発振器４は連続作動させるが、その出力30Wで
は溶融金属中での霧化作用は無く、加振面５ａが
金属液面から出ると、汲上げた溶融金属を瞬間的
に霧化する。

（実験の諸数値） 比較的密度の大きいSn―Zn合金を260℃で溶解
した。発振器に付く加振棒５として直径８mmのア
ルミナ製丸棒を用いた。一回の汲み上げ量は約２
ｇであり、上下駆動機構８のカムの回転数は
60rpmとした。市販の周波数25kHz、出力30Wの
超音波発振器４により、加振棒５を振動させて上
記合金を霧化した。その結果、平均粒径40μの球
形金属粒を、90ｇ／minの割合で得られた。

以上、一実施例について説明したが、この発明
の超音波による金属粉製造方法、製造装置は実施
条件に応じて当業者の周知技術により多様に変化
し、応用し得ることはいうまでもない。例えば加
振部加振面を溶融金属液中に上向きに沈めるた
め、加振棒をるつぼの底から伸ばすとは限らな
い。上方から垂下した加振棒の下端に上向き加振
面を付ける事も可能である。加振面の形状、面積
も実施条件に応じて工夫し、能率を高めるとよ
い。

発振器の上下動機構、上下調整機構等は機械技
術者の周知技術に任せればよい。

〈発明の効果〉 この発明は従来、バツチ方式であつた超音波に
よる金属粉製造を、はじめて連続、量産方式とす
る事に成功した。

超音波発振装置の加振面に小量の金属を移し載
せ、これを融かし、加振して霧化する従来の三工
程を、この発明は金属液面下に沈めた加振面を、
液面上に出す一工程に変えた。加振面を液面から
出没させる上下運動だけで、金属微粉を連続生産
する事ができる極めて簡単な製法、装置となつ
た。

また、この発明の金属粉製造装置は、あえてる
つぼの底に穴を明け、その下の発振器に付けた加
振棒をこの穴から、るつぼ内溶融金属中に立てた
から、加振面の上下駆動機構を、るつぼ下方の広
い空間に設置でき、るつぼ上方空間は完全に金属
粉回収機構で占められ、両機構とも機能を発揮し
やすい配置になつた。

また発振器支持材とその上下駆動機構とを、金
属液面高さに応じた高さにする上下調整機構を有
するから、加振面による金属汲上げ霧化を続けな
がら、金属液面の変化に対応する事ができ、長時
間の連続運転を可能にした。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明一実施例の立面説明図である。 ２…るつぼ、４…超音波発振器、５…加振部
（棒）、８…上下駆動機構、９…上下調整機構、１
０…回収機構。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 超音波発振器の加振部を、その加振面が上を
   向く姿勢で溶融金属中に沈めて、超音波振動さ
   せ、 この姿勢で上記発振器、加振部全体を繰返し上
   下動させて、上記加振面を金属液面から出没さ
   せ、 上記加振面により液外へすくい上げられて霧
   化、飛散し、凝固した金属の微粉を回収する事を
   特徴とする超音波による金属粉製造方法。 ２ 金属溶融用るつぼ、 このるつぼの下方にある超音波発振器、 この発振器に装着されて上方へ伸び、上記るつ
   ぼの底を貫通して、先端の上向き加振面がるつぼ
   内の溶融金属液面付近に達した加振棒、 この加振棒の加振面が金属液面から出没を繰返
   すよう、上記発振器の支持材を案内機構沿いに繰
   返し上下動させる上下駆動機構、 上記発振器支持材とその上下駆動機構とを、金
   属液面高さの変動範囲だけ、変位させ得る上下調
   整機構、及び 上記加振棒加振面により液外へすくい上げられ
   て霧化、飛散し、凝固した金属微粉を受ける回収
   機構、 を備えることを特徴とする超音波による金属粉製
   造装置。