JPH0227403B2 - - Google Patents
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- JPH0227403B2 JPH0227403B2 JP57220353A JP22035382A JPH0227403B2 JP H0227403 B2 JPH0227403 B2 JP H0227403B2 JP 57220353 A JP57220353 A JP 57220353A JP 22035382 A JP22035382 A JP 22035382A JP H0227403 B2 JPH0227403 B2 JP H0227403B2
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- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
- B22F9/06—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material
- B22F9/08—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying
- B22F9/10—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying using centrifugal force
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- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は微細な液状金属の小滴を形成する装置
および方法に関する。さらに詳しくは、本発明は
小滴の所望の平均の大きさおよび平均の大きさを
中心とした寸法分布を調節することができる、微
細な液状金属の小滴を形成する装置および方法に
関する。
および方法に関する。さらに詳しくは、本発明は
小滴の所望の平均の大きさおよび平均の大きさを
中心とした寸法分布を調節することができる、微
細な液状金属の小滴を形成する装置および方法に
関する。
液状金属から小滴を形成する装置および方法
で、たとえば直径40ミクロンの、微細なまたは小
さな金属の小滴を製造し、小滴の大きさを連続的
に調節し、そして均一な大きさの小滴をつくるこ
とができれば理想的である。また、商業的および
工業的用途を満たす量の小滴をつくることが望ま
しい。
で、たとえば直径40ミクロンの、微細なまたは小
さな金属の小滴を製造し、小滴の大きさを連続的
に調節し、そして均一な大きさの小滴をつくるこ
とができれば理想的である。また、商業的および
工業的用途を満たす量の小滴をつくることが望ま
しい。
多くの先進の合金の性質は、金属が冷却される
速度によつて変わる。速い冷却速度を得る公知の
方法は、液状金属の小滴を生じさせ、次にこれら
を冷却ガス流にさらすことよりなるものである。
スプラツト―クーリングとして知られる、速い冷
却速度を得る公知の方法は、液状金属の小滴を生
じさせ、冷却面上にこれらをぶつけることよりな
るものである。いずれの方法で得られる冷却小滴
も粉末となり、これを焼結または熱間プレスして
製品をつくりうる。
速度によつて変わる。速い冷却速度を得る公知の
方法は、液状金属の小滴を生じさせ、次にこれら
を冷却ガス流にさらすことよりなるものである。
スプラツト―クーリングとして知られる、速い冷
却速度を得る公知の方法は、液状金属の小滴を生
じさせ、冷却面上にこれらをぶつけることよりな
るものである。いずれの方法で得られる冷却小滴
も粉末となり、これを焼結または熱間プレスして
製品をつくりうる。
より小さな微細小滴を、小滴内の偏析を防止す
る程度に速く冷却することができると、実質的に
均質な構造が得られるので、これらの粒子はすぐ
れた性質を持ちうることが見出された。このよう
な均質性は最終製品を固有の強度を持つものにす
る。しかしながら、小滴は、単位体積当りの表面
積が大きくなりすぎるほど小さなものであつては
ならない。というのは、大量の小滴が酸化され、
表面不純物たとえば酸化物が過度に生じ、これら
が金属疲労の部位となるからである。また、小滴
は冷却または急冷が難しくなりすぎ又、他の面で
は比較的均質な構造中にあつて疲労部位として作
用するほど、大きすぎるものであつてはならな
い。
る程度に速く冷却することができると、実質的に
均質な構造が得られるので、これらの粒子はすぐ
れた性質を持ちうることが見出された。このよう
な均質性は最終製品を固有の強度を持つものにす
る。しかしながら、小滴は、単位体積当りの表面
積が大きくなりすぎるほど小さなものであつては
ならない。というのは、大量の小滴が酸化され、
表面不純物たとえば酸化物が過度に生じ、これら
が金属疲労の部位となるからである。また、小滴
は冷却または急冷が難しくなりすぎ又、他の面で
は比較的均質な構造中にあつて疲労部位として作
用するほど、大きすぎるものであつてはならな
い。
小さい小滴の製造に関しては多くの分野で論じ
られている。A.D.Mooreは“Electrostatic”、
Scientific American.Vol.226、March1972で電
荷を持つ回転ベル形部材を使用する、ペイント小
滴の製造装置について述べている。室温および室
内でのペイントを、ベルの中心に供給し、端に向
けてフイルムのように流し、その端でこれに電場
をかけ、そして均等な間隔を保つた複数の流れを
形成する。ペイントは一般的には水または油を基
剤としている。従つて、液状または溶融金属の表
面張力、即ち、金属の微細小滴を形成するために
打ち勝たねばならない力は、ペイントのそれより
もはるかに大きく、従つて金属微細小滴を形成す
るためにこの力に打ち勝つのに必要な電場の強度
は、室温および室圧でガスのアークまたは絶縁破
壊を生じることになる。さらに、ペイントは室温
で取扱うことができるので、回転部材が受ける応
力で、部材が相当傷ついたりあるいは変形したり
する恐れはない。
られている。A.D.Mooreは“Electrostatic”、
Scientific American.Vol.226、March1972で電
荷を持つ回転ベル形部材を使用する、ペイント小
滴の製造装置について述べている。室温および室
内でのペイントを、ベルの中心に供給し、端に向
けてフイルムのように流し、その端でこれに電場
をかけ、そして均等な間隔を保つた複数の流れを
形成する。ペイントは一般的には水または油を基
剤としている。従つて、液状または溶融金属の表
面張力、即ち、金属の微細小滴を形成するために
打ち勝たねばならない力は、ペイントのそれより
もはるかに大きく、従つて金属微細小滴を形成す
るためにこの力に打ち勝つのに必要な電場の強度
は、室温および室圧でガスのアークまたは絶縁破
壊を生じることになる。さらに、ペイントは室温
で取扱うことができるので、回転部材が受ける応
力で、部材が相当傷ついたりあるいは変形したり
する恐れはない。
Rapid Solidification Processing、R.
Mehrabian等編集Claitor′s Publishing Division
出版、Baton Rouge、1978で発表されたM.R.
Glickstein等による、“Rapid Solidification
Effects of Micron−Size Droplets”には、液状
金属から小滴を形成するのに使うものとして、
24000RPMで回転し、そして大気圧にてヘリウム
中に配置されたデイスクについての記述がある。
小滴は、その第３図からわかるように、比較的大
きな寸法分布を示し、生じた粒子の20％未満のも
のが、直径50ミクロン未満のものである。
Mehrabian等編集Claitor′s Publishing Division
出版、Baton Rouge、1978で発表されたM.R.
Glickstein等による、“Rapid Solidification
Effects of Micron−Size Droplets”には、液状
金属から小滴を形成するのに使うものとして、
24000RPMで回転し、そして大気圧にてヘリウム
中に配置されたデイスクについての記述がある。
小滴は、その第３図からわかるように、比較的大
きな寸法分布を示し、生じた粒子の20％未満のも
のが、直径50ミクロン未満のものである。
Rapid Solidification Processing、1978に発
表されたJ.Perel等による
“Electrohydrodynamic Generation of
Submicron Particles for Rapid
Solidification”には、真空チヤンバー内に配置
したそして一端に電場を有する毛細管を、液状金
属小滴の製造に使うことが記されている。この装
置は、分析試験にかける金属小滴をつくるための
実験室用の組立てとして意図されている。比較的
小さな（75ミクロン）直径の毛管出力オリフイス
は、オリフイスが詰まるのを防止するために溶融
金属源は実質的に不純物非含有のものでなければ
ならないので、商業的見地から実用的ではない。
さらに、Perel等が好ましいとしている１日当り
20ｇの産出量では、工業的作業を可能にするのに
一般に不十分である。
表されたJ.Perel等による
“Electrohydrodynamic Generation of
Submicron Particles for Rapid
Solidification”には、真空チヤンバー内に配置
したそして一端に電場を有する毛細管を、液状金
属小滴の製造に使うことが記されている。この装
置は、分析試験にかける金属小滴をつくるための
実験室用の組立てとして意図されている。比較的
小さな（75ミクロン）直径の毛管出力オリフイス
は、オリフイスが詰まるのを防止するために溶融
金属源は実質的に不純物非含有のものでなければ
ならないので、商業的見地から実用的ではない。
さらに、Perel等が好ましいとしている１日当り
20ｇの産出量では、工業的作業を可能にするのに
一般に不十分である。
液状金属から小滴を形成する別の方法は、高速
ガス噴流を使つて液状金属の流れを噴霧させるも
のである。しかしながら、このようにして形成し
た小滴は一般により大きなものであり、前に述べ
た他の方法によつて形成したものに比べてより大
きな寸法分布を有している。
ガス噴流を使つて液状金属の流れを噴霧させるも
のである。しかしながら、このようにして形成し
た小滴は一般により大きなものであり、前に述べ
た他の方法によつて形成したものに比べてより大
きな寸法分布を有している。
前に述べたような方法では、小滴の大きさが比
較的より大きな分布のものが生じるので、一般に
選別工程を用いて不所望の大きさの粒子をより分
ける。このような取扱いは小滴に不純物を混入さ
せる原因となる。大きさが均一でより小さな小滴
が得られれば、選別工程を省くことができる。
較的より大きな分布のものが生じるので、一般に
選別工程を用いて不所望の大きさの粒子をより分
ける。このような取扱いは小滴に不純物を混入さ
せる原因となる。大きさが均一でより小さな小滴
が得られれば、選別工程を省くことができる。
本発明の目的は、小滴の大きさを連続的に調節
することができる、金属微細小滴の製造に関する
ものである。
することができる、金属微細小滴の製造に関する
ものである。
別の目的は、平均の大きさを中心とした粒子の
寸法分布が比較的小さい金属微細小滴の製造に関
する。
寸法分布が比較的小さい金属微細小滴の製造に関
する。
別の目的は、液状で高融点の合金からの金属微
細小滴の製造に関する。
細小滴の製造に関する。
別の目的は、製造される小滴の量が商業的また
は工業的用途を見合うに十分な、金属微細小滴の
製造に関する。
は工業的用途を見合うに十分な、金属微細小滴の
製造に関する。
本発明において、液状金属から金属微細小滴を
形成する装置は、チヤンバー内の圧力が周囲大気
圧と異なるチヤンバー、回転可能なようにチヤン
バー内に取り付けられ液状金属を受け取る表面を
持つた部材、液状金属を部材の表面に送る手段、
少なくとも該表面の端に電場を形成する手段およ
び部材を予じめ定めた角速度で回転させる手段よ
りなる。
形成する装置は、チヤンバー内の圧力が周囲大気
圧と異なるチヤンバー、回転可能なようにチヤン
バー内に取り付けられ液状金属を受け取る表面を
持つた部材、液状金属を部材の表面に送る手段、
少なくとも該表面の端に電場を形成する手段およ
び部材を予じめ定めた角速度で回転させる手段よ
りなる。
さらに本発明において、液状金属から液状金属
微細小滴を形成する方法は、液状金属を受け取る
表面を有する部材を用意し、部材を周囲大気圧と
異なる圧力の環境に置き、少なくとも表面の端に
電場を発生させ、液状金属をその表面に注ぎ、金
属の表面張力に打ち勝つように電場の強度を調節
し、液状金属の少なくとも一部を剪断して小滴を
形成するように部材を回転させそして小滴を金属
の溶融温度より低い温度に急冷することよりな
る。
微細小滴を形成する方法は、液状金属を受け取る
表面を有する部材を用意し、部材を周囲大気圧と
異なる圧力の環境に置き、少なくとも表面の端に
電場を発生させ、液状金属をその表面に注ぎ、金
属の表面張力に打ち勝つように電場の強度を調節
し、液状金属の少なくとも一部を剪断して小滴を
形成するように部材を回転させそして小滴を金属
の溶融温度より低い温度に急冷することよりな
る。
新規な本発明の特徴は詳しく特許請求の範囲の
項に記した。しかしながら、本発明の上記以外の
目的および利点と共に、構成および操作方法に関
する本発明自体は、添付の図面と関連させて詳し
く説明することにより、よく理解できよう。
項に記した。しかしながら、本発明の上記以外の
目的および利点と共に、構成および操作方法に関
する本発明自体は、添付の図面と関連させて詳し
く説明することにより、よく理解できよう。
第１図の図解は、本発明に従つて組立てた、液
状金属源１１から液状金属微細小滴１６をつくる
装置１の具体例である。
状金属源１１から液状金属微細小滴１６をつくる
装置１の具体例である。
装置１は、環境１７が周囲大気圧と異なる、た
とえば加圧または減圧した、チヤンバー１８、回
転可能なようにチヤンバー１８内に取り付けられ
液状金属を受け取るに適した表面３を有する、デ
イスクのような、部材２、液状金属１２を源１１
から部材２の表面３へ送る手段１４、少なくとも
表面３の端４に電場を形成する手段５および部材
２を回転させる手段１０よりなる。周囲大気圧は
ここでは約0.1〜約1.5大気圧の範囲に限定され
る。
とえば加圧または減圧した、チヤンバー１８、回
転可能なようにチヤンバー１８内に取り付けられ
液状金属を受け取るに適した表面３を有する、デ
イスクのような、部材２、液状金属１２を源１１
から部材２の表面３へ送る手段１４、少なくとも
表面３の端４に電場を形成する手段５および部材
２を回転させる手段１０よりなる。周囲大気圧は
ここでは約0.1〜約1.5大気圧の範囲に限定され
る。
部材２は軸８の一端に固定してあり、この軸８
の別の端はモーターのような駆動あるいは回転手
段１０に付いている。ベアリング９は軸８を支持
し、そして軸８が通り抜けるのでチヤンバー１８
の壁との界面を密封する。駆動手段１０はチヤン
バー１８内に配置することができ、そうすること
により軸８をチヤンバー１８の壁に慣通させる必
要はなくなる。
の別の端はモーターのような駆動あるいは回転手
段１０に付いている。ベアリング９は軸８を支持
し、そして軸８が通り抜けるのでチヤンバー１８
の壁との界面を密封する。駆動手段１０はチヤン
バー１８内に配置することができ、そうすること
により軸８をチヤンバー１８の壁に慣通させる必
要はなくなる。
電場を形成する手段５は代表的には、部材２の
回転軸のまわりに配置され電気接続手段７を通し
て高電圧エネルギー源で励起される少なくとも一
つの環状電極よりなるる。一般に、軸８および部
材２は電気的に導通していて大地電位にあり、そ
して高電圧エネルギー源６は環状電極に大地電位
に対して負の電位を与える。環状電極５はデイス
ク２と中心が同じであるのが好ましく、そうする
と均一な電場がデイスクの端４に生じる。別の環
状電極（図示していない）をデイスク２の上にか
つ中心を同じにして置き、高電圧エネルギー源６
で励起してもよい。このように、共働する一対の
環状電極を、所望の小滴特性を作り出すための電
場の形成に用いる。
回転軸のまわりに配置され電気接続手段７を通し
て高電圧エネルギー源で励起される少なくとも一
つの環状電極よりなるる。一般に、軸８および部
材２は電気的に導通していて大地電位にあり、そ
して高電圧エネルギー源６は環状電極に大地電位
に対して負の電位を与える。環状電極５はデイス
ク２と中心が同じであるのが好ましく、そうする
と均一な電場がデイスクの端４に生じる。別の環
状電極（図示していない）をデイスク２の上にか
つ中心を同じにして置き、高電圧エネルギー源６
で励起してもよい。このように、共働する一対の
環状電極を、所望の小滴特性を作り出すための電
場の形成に用いる。
さらに、チヤンバー１８の少なくとも一部、た
とえばその壁の領域３１を、チヤンバー１８の残
りの壁およびベアリング９から電気的に絶縁しう
る。ベアリング９のまわりの領域３５が電気的に
絶縁され、その結果ベアリング９はチヤンバー壁
の領域３１から電気的に絶縁される。一般的に、
絶縁体３４は壁の領域３１で環状電極３３を形成
するためにある。壁の領域３１は電気接続手段３
２を通して第二の高電圧エネルギー源３０で励起
され、チヤンバーの壁の励起された部分３１で電
極３３を形成する。この電極３３は、少なくとも
表面３の端４に電場を形成するために、電場を形
成する手段５と共働させて、あるいは独立させて
使用しうる。
とえばその壁の領域３１を、チヤンバー１８の残
りの壁およびベアリング９から電気的に絶縁しう
る。ベアリング９のまわりの領域３５が電気的に
絶縁され、その結果ベアリング９はチヤンバー壁
の領域３１から電気的に絶縁される。一般的に、
絶縁体３４は壁の領域３１で環状電極３３を形成
するためにある。壁の領域３１は電気接続手段３
２を通して第二の高電圧エネルギー源３０で励起
され、チヤンバーの壁の励起された部分３１で電
極３３を形成する。この電極３３は、少なくとも
表面３の端４に電場を形成するために、電場を形
成する手段５と共働させて、あるいは独立させて
使用しうる。
図解されていない具体例において、電極５は大
地電位にあり、部材２は軸８から電気絶縁し、そ
して高電圧エネルギー源６は部材２に電気的に接
続して、部材２に大地電位に対して正の電位を与
える。上記の本発明の具体例では、大地電位に対
していずれの電位も使用しうる。
地電位にあり、部材２は軸８から電気絶縁し、そ
して高電圧エネルギー源６は部材２に電気的に接
続して、部材２に大地電位に対して正の電位を与
える。上記の本発明の具体例では、大地電位に対
していずれの電位も使用しうる。
液状金属１２を概略的に示してある源１１から
部材２の表面３に送る。液体送り出し手段１４、
たとえば中空管、は液状金属１２の流れを通すも
のである。中空管１４の送出オリフイス１９は、
オリフイス１９を通る液状金属１２の流れをより
うまく調節するために、一般に管１４自体よりも
小さな直径でできている。オリフイス１９は、液
状金属１２をこれから表面３上へ流すように位置
を定めてある。通常のバルブおよびコントロール
手段（図示していない）をオリフイス１９と共働
させて、これを通して液状金属１２が流れ出る速
度をさらに調節してもよい。オリフイス１９を通
しての液状金属１２の流出速度はまた、源１１か
らの液状金属の圧力を変えることによつて調節し
てもよい。
部材２の表面３に送る。液体送り出し手段１４、
たとえば中空管、は液状金属１２の流れを通すも
のである。中空管１４の送出オリフイス１９は、
オリフイス１９を通る液状金属１２の流れをより
うまく調節するために、一般に管１４自体よりも
小さな直径でできている。オリフイス１９は、液
状金属１２をこれから表面３上へ流すように位置
を定めてある。通常のバルブおよびコントロール
手段（図示していない）をオリフイス１９と共働
させて、これを通して液状金属１２が流れ出る速
度をさらに調節してもよい。オリフイス１９を通
しての液状金属１２の流出速度はまた、源１１か
らの液状金属の圧力を変えることによつて調節し
てもよい。
操作は、第１図にあるように、液状金属を液体
送出手段１４により液状金属源１１からオリフイ
ス１９に送る。オリフイス１９から、液状金属１
２を回転可能なように取り付けてある部材２の表
面３上に送る。部材２は、環境１７が周囲大気圧
と異なつているチヤンバー１８中に配置する。す
なわち、チヤンバーは加圧または減圧されてい
る。
送出手段１４により液状金属源１１からオリフイ
ス１９に送る。オリフイス１９から、液状金属１
２を回転可能なように取り付けてある部材２の表
面３上に送る。部材２は、環境１７が周囲大気圧
と異なつているチヤンバー１８中に配置する。す
なわち、チヤンバーは加圧または減圧されてい
る。
チヤンバー１８の加圧または減圧は、必要な高
電圧を、ガスがアークまたは絶縁破壊を起こすこ
となく、環状電極にかけられるようにするために
必要である。電極５とデイスク２の間にできた電
場は約106〜109ボルト／ｍであるのが好ましい。
一般的には、電極電圧は約60000ボルトである。
十分なエネルギーが電場に生じて液状金属の表面
張力に打ち勝たねばならない。特定ガスの絶縁破
壊特性は、FinkのStandard Handbook for
Electrical Engineers、McGraw Hill出版、1978
の第４〜133頁にあるようなパーシエン曲線で決
定しうる。液状金属と反応しないガス、たとえば
六弗化硫黄、ヘリウム、窒素、ネオンまたはアル
ゴンを用いるべきである。これらのガスの混合物
または他の不活性ガスも使用しうる。
電圧を、ガスがアークまたは絶縁破壊を起こすこ
となく、環状電極にかけられるようにするために
必要である。電極５とデイスク２の間にできた電
場は約106〜109ボルト／ｍであるのが好ましい。
一般的には、電極電圧は約60000ボルトである。
十分なエネルギーが電場に生じて液状金属の表面
張力に打ち勝たねばならない。特定ガスの絶縁破
壊特性は、FinkのStandard Handbook for
Electrical Engineers、McGraw Hill出版、1978
の第４〜133頁にあるようなパーシエン曲線で決
定しうる。液状金属と反応しないガス、たとえば
六弗化硫黄、ヘリウム、窒素、ネオンまたはアル
ゴンを用いるべきである。これらのガスの混合物
または他の不活性ガスも使用しうる。
部材２をモーター１０で回転させながら、液状
金属１２を部材２の表面３上に送る。部材２の回
転は液状金属を遠心的に押しやつて、表面３に添
つて部材２の回転軸から端４に向かつて外側に流
す。流れの中の液状金属１２の量をたやすく調節
できるように表面３に添つて比較的均一な流れを
形成すべく、部材２の表面３は、液状金属１２が
しめらすことができるあるいは多少の親和力を示
しうる材料であるのが好ましい。励起された環状
電極５は部材２の端４に電場をつくるように位置
を定めてあり、その結果表面３から流れてくる金
属は電場内に入ることになる。
金属１２を部材２の表面３上に送る。部材２の回
転は液状金属を遠心的に押しやつて、表面３に添
つて部材２の回転軸から端４に向かつて外側に流
す。流れの中の液状金属１２の量をたやすく調節
できるように表面３に添つて比較的均一な流れを
形成すべく、部材２の表面３は、液状金属１２が
しめらすことができるあるいは多少の親和力を示
しうる材料であるのが好ましい。励起された環状
電極５は部材２の端４に電場をつくるように位置
を定めてあり、その結果表面３から流れてくる金
属は電場内に入ることになる。
電場のない第３Ａ図を参照すると、液状金属１
２が表面３の端４に達したとたんに、これらは
Ａ，Ｂのような団塊をつくり、ここから小滴３１
が放散あるいは押出される。一定の回転速度に対
して、これらの小滴は、液状金属の表面張力に打
ち勝つのに十分な強度の電場の存在下で形成した
小滴よりも、大きくそして均一でない。
２が表面３の端４に達したとたんに、これらは
Ａ，Ｂのような団塊をつくり、ここから小滴３１
が放散あるいは押出される。一定の回転速度に対
して、これらの小滴は、液状金属の表面張力に打
ち勝つのに十分な強度の電場の存在下で形成した
小滴よりも、大きくそして均一でない。
第３Ｂ図は、本発明に従う液状金属小滴の形成
を図解したものである。部材２から表面３の上を
端４へ流れる液状金属によつて作られたＣ、Ｄの
ような団塊は、電場なしで作つたものよりも、一
定の回転速度に対して、より微細である。団塊
Ｃ，Ｄの先端３２，３３から発散される粒子の大
きさは、部材２の大きさ、部材２の回転速度、液
状金属１２の部材２の端への質量流速および電場
の強度の関数である。従つて、電場の強度を変化
させることによつて、生じる小滴の大きさを変え
ることができる。電場は、所望の大きさの小滴１
６を形成するために、団塊Ｃ、Ｄ中の液状金属の
表面張力に打ち勝つのに十分な強度でなくてはな
らない。このように、所望の大きさの小滴を得る
ために、本発明では、電場を用いない液状金属小
滴形成装置の場合よりも、遅い回転速度で行うこ
とができ、そしてより遅い速度は回転部材２に加
わる応力を減じることになる。
を図解したものである。部材２から表面３の上を
端４へ流れる液状金属によつて作られたＣ、Ｄの
ような団塊は、電場なしで作つたものよりも、一
定の回転速度に対して、より微細である。団塊
Ｃ，Ｄの先端３２，３３から発散される粒子の大
きさは、部材２の大きさ、部材２の回転速度、液
状金属１２の部材２の端への質量流速および電場
の強度の関数である。従つて、電場の強度を変化
させることによつて、生じる小滴の大きさを変え
ることができる。電場は、所望の大きさの小滴１
６を形成するために、団塊Ｃ、Ｄ中の液状金属の
表面張力に打ち勝つのに十分な強度でなくてはな
らない。このように、所望の大きさの小滴を得る
ために、本発明では、電場を用いない液状金属小
滴形成装置の場合よりも、遅い回転速度で行うこ
とができ、そしてより遅い速度は回転部材２に加
わる応力を減じることになる。
第２図の図解は本発明の別の具体例であり、第
１図における部材２の代わりに部材２０を用いて
いる。部材２０は横方向の基部部分２１およびこ
れに接続した側面２２を形成する円筒形部分を有
するカツプ状のものであり、前記の軸８上に取り
付けてもよい。もちろん、他の形の回転部材、た
とえばテーパー状の側面を有し、そのため基部の
内部の大きさが頂部の開口部よりも大きいカツプ
状の部材、を使用してもよい。
１図における部材２の代わりに部材２０を用いて
いる。部材２０は横方向の基部部分２１およびこ
れに接続した側面２２を形成する円筒形部分を有
するカツプ状のものであり、前記の軸８上に取り
付けてもよい。もちろん、他の形の回転部材、た
とえばテーパー状の側面を有し、そのため基部の
内部の大きさが頂部の開口部よりも大きいカツプ
状の部材、を使用してもよい。
液状金属１２は手段１４によつてオリフイス１
９へ送る。オリフイス１９は液状金属１２を部材
２０の内面２３上に案内するように位置を定めて
ある。部材２０の回転は液状金属１２を、面２３
に添つて、そして次に側面２２の内面２４に添つ
て流すようにする。液状金属１２が側面２２の端
２５に達したとたんに、これはすぐさま小滴１６
となり、その大きさは前記の環状電極５によつて
生じる電場の強度で調節しうる。
９へ送る。オリフイス１９は液状金属１２を部材
２０の内面２３上に案内するように位置を定めて
ある。部材２０の回転は液状金属１２を、面２３
に添つて、そして次に側面２２の内面２４に添つ
て流すようにする。液状金属１２が側面２２の端
２５に達したとたんに、これはすぐさま小滴１６
となり、その大きさは前記の環状電極５によつて
生じる電場の強度で調節しうる。
部材２０のリム２６は、内面２４が円筒形部分
の外面２７よりもさらに伸びるようにベベル取り
してある。このベベル部分は、液状金属小滴が形
成される領域の電場の強度を高める。電場の強度
は、ベベルの角度を変えることによつて、変化さ
せることができる。また、ベベルは表面にリリー
フを提供し、金属がリムに付着したり、外面２７
に添つて垂れるのを防止する。ベベルは外面２７
が内面２４よりもさらに伸びていてもよい。
の外面２７よりもさらに伸びるようにベベル取り
してある。このベベル部分は、液状金属小滴が形
成される領域の電場の強度を高める。電場の強度
は、ベベルの角度を変えることによつて、変化さ
せることができる。また、ベベルは表面にリリー
フを提供し、金属がリムに付着したり、外面２７
に添つて垂れるのを防止する。ベベルは外面２７
が内面２４よりもさらに伸びていてもよい。
小滴が電場からの電荷を得るので、本発明をに
よる金属小滴の形成に特有の利点が得られる。
よる金属小滴の形成に特有の利点が得られる。
小滴は同じ極性を帯び、従つてそれらは互いに
反発するようになる。この反発性は、小滴が急冷
される前に、他の小滴に吸収されたりあるいは他
の小滴と結合するのを妨げ、従つて大きな小滴の
形成が避けられる。
反発するようになる。この反発性は、小滴が急冷
される前に、他の小滴に吸収されたりあるいは他
の小滴と結合するのを妨げ、従つて大きな小滴の
形成が避けられる。
本発明の装置では、実質的に全ての小滴が直径
80ミクロン未満のものである、平均直径40ミクロ
ンの液状金属小滴を製造することができる。回転
速度は約500〜約30000RPMにそして電場の強度
は約106〜約109ボルト／メーターにすべきであ
る。好ましい回転速度は約5000RPMである。
80ミクロン未満のものである、平均直径40ミクロ
ンの液状金属小滴を製造することができる。回転
速度は約500〜約30000RPMにそして電場の強度
は約106〜約109ボルト／メーターにすべきであ
る。好ましい回転速度は約5000RPMである。
液状金属小滴をつくる従来の方法にはそれに伴
う問題を有している。前述のGlickstein等の文献
では、大気圧にてヘリウム中に配置した、
24000RPMの速度で回転するデイスクを、液状金
属からの小滴の形成に使用している。この形で
は、生じる小滴の平均の大きさは、デイスクが回
転する速度に比例する。しかしながら、平均値中
心で生じる粒子の寸法分布は比較的大きく、容易
に調節できない。従つて、所望の大きさよりも大
きいまたは小さい小滴が多数生じる。前に説明し
たように、大きすぎたり小さすぎる小滴は、工程
を進める前に除去しないと、最終製品に疲労部位
を形成するので、好ましくないと考えられてい
る。
う問題を有している。前述のGlickstein等の文献
では、大気圧にてヘリウム中に配置した、
24000RPMの速度で回転するデイスクを、液状金
属からの小滴の形成に使用している。この形で
は、生じる小滴の平均の大きさは、デイスクが回
転する速度に比例する。しかしながら、平均値中
心で生じる粒子の寸法分布は比較的大きく、容易
に調節できない。従つて、所望の大きさよりも大
きいまたは小さい小滴が多数生じる。前に説明し
たように、大きすぎたり小さすぎる小滴は、工程
を進める前に除去しないと、最終製品に疲労部位
を形成するので、好ましくないと考えられてい
る。
別の問題は、Glckstein等が記しているアプロ
ーチを使うときに出くわす。小滴の大きさを小さ
くするために、デイスクを相当高速、例えば記載
のある24000RPMのような高速で、回転させねば
ならない。溶融金属、特に、しばしばニツケルを
基材とし、一般に約1500℃の融点を有する超合
金、から小滴を形成しようとするとき、これに伴
う温度および力において過度のクリープおよび構
造変形を示さないデイスク用の材料を見出すこと
は困難である。回転しているデイスクに加わる応
力は、角速度の二乗にほぼ比例する。本発明の装
置および方法は回転部材で、Glickstein等がつく
つた大きさの小滴を約5000RPMの速度にてつく
ることを可能にするものであり、本発明の回転部
材に加わる応力は、Glickstein等が記しているよ
うな回転デイスクに加わる応力の約1/25である。
ーチを使うときに出くわす。小滴の大きさを小さ
くするために、デイスクを相当高速、例えば記載
のある24000RPMのような高速で、回転させねば
ならない。溶融金属、特に、しばしばニツケルを
基材とし、一般に約1500℃の融点を有する超合
金、から小滴を形成しようとするとき、これに伴
う温度および力において過度のクリープおよび構
造変形を示さないデイスク用の材料を見出すこと
は困難である。回転しているデイスクに加わる応
力は、角速度の二乗にほぼ比例する。本発明の装
置および方法は回転部材で、Glickstein等がつく
つた大きさの小滴を約5000RPMの速度にてつく
ることを可能にするものであり、本発明の回転部
材に加わる応力は、Glickstein等が記しているよ
うな回転デイスクに加わる応力の約1/25である。
溶融金属はデイスクの表面を横切つて流れるの
で、表面が溶融金属でぬれることも、溶融金属の
調節のために有益なことである。超合金の高温お
よび高速回転デイスクに加わる応力に耐える能力
と共に、この様な追加の制限を満たすデイスク製
造用の実用的かつ経済的な材料を得ることは困難
である。本発明によつて回転速度をより遅くする
ことができることは、回転部材に加わる応力を減
少させるばかりでなく、選択しうる材料の数を増
大させる。というのは多くの材料がその応力に耐
えかつその表面湿潤基準を満たすことができるか
らである。
で、表面が溶融金属でぬれることも、溶融金属の
調節のために有益なことである。超合金の高温お
よび高速回転デイスクに加わる応力に耐える能力
と共に、この様な追加の制限を満たすデイスク製
造用の実用的かつ経済的な材料を得ることは困難
である。本発明によつて回転速度をより遅くする
ことができることは、回転部材に加わる応力を減
少させるばかりでなく、選択しうる材料の数を増
大させる。というのは多くの材料がその応力に耐
えかつその表面湿潤基準を満たすことができるか
らである。
溶融金属のガス噴霧は液状金属小滴の形成に使
用しうる別の方法であるが、生じる小滴の寸法分
布は一般に大きく、そして所望の大きさのものを
得るのに必要なその後の取り扱い、たとえば選
別、によつてまずいことに不純物が混じる恐れが
ある。
用しうる別の方法であるが、生じる小滴の寸法分
布は一般に大きく、そして所望の大きさのものを
得るのに必要なその後の取り扱い、たとえば選
別、によつてまずいことに不純物が混じる恐れが
ある。
以上、小滴の大きさを、電場を適用することに
よつて連続的に調節することができる、金属微細
小滴を形成する装置および方法について述べた。
電場の存在により、より均一な小滴が形成し、そ
して電場を用いずに同じ大きさの小滴を形成する
装置よりも、小滴を飛散させる回転部材の回転速
度をより遅くすることが可能となる。このように
回転速度をより遅くすることによつて、高融点合
金または超合金をさらに一層経済的にかつ効率的
に取り扱うことが可能となる。さらに、本発明で
は溶融金属の流量が比較的多量であり、従つて本
発明は商業的要求を満たすのに役立つ。
よつて連続的に調節することができる、金属微細
小滴を形成する装置および方法について述べた。
電場の存在により、より均一な小滴が形成し、そ
して電場を用いずに同じ大きさの小滴を形成する
装置よりも、小滴を飛散させる回転部材の回転速
度をより遅くすることが可能となる。このように
回転速度をより遅くすることによつて、高融点合
金または超合金をさらに一層経済的にかつ効率的
に取り扱うことが可能となる。さらに、本発明で
は溶融金属の流量が比較的多量であり、従つて本
発明は商業的要求を満たすのに役立つ。
本発明のほんのいくつかの特徴を図面で示した
が、多くの変形が可能なことはこの技術分野に熟
練した人々にとつて明らかなことである。特許請
求の範囲が、本発明の真の精神および範囲内に入
るあらゆる変形を包含していることは言うまでも
ないことである。
が、多くの変形が可能なことはこの技術分野に熟
練した人々にとつて明らかなことである。特許請
求の範囲が、本発明の真の精神および範囲内に入
るあらゆる変形を包含していることは言うまでも
ないことである。
第１図は本発明に従つて組立てた小滴形成装置
の具体例の部分的な概略立面図である。第２図は
本発明に従つて組立てた回転可能なように取り付
けた部材の立面図である。第３Ａおよび３Ｂ図
は、各々電場を持たないおよび持つた部材の端か
らの液状金属の流れの部分的な概略平面図であ
る。 ２……デイスク、５，３３……環状電極、６，
３０……高電圧エネルギー源、８……軸、１０…
…モーター、１２……液状金属、１８……チヤン
バー、１９……オリフイス。
の具体例の部分的な概略立面図である。第２図は
本発明に従つて組立てた回転可能なように取り付
けた部材の立面図である。第３Ａおよび３Ｂ図
は、各々電場を持たないおよび持つた部材の端か
らの液状金属の流れの部分的な概略平面図であ
る。 ２……デイスク、５，３３……環状電極、６，
３０……高電圧エネルギー源、８……軸、１０…
…モーター、１２……液状金属、１８……チヤン
バー、１９……オリフイス。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 液状金属から液状金属微細小滴を形成する方
法において、 (a) 該液状金属を受け取る表面を持つた部材を用
意し； (b) 該部材を、周囲大気圧と異なる圧力の環境に
置き； (c) 該金属の表面張力に打ち勝つのに十分な電場
を、少なくとも該表面の端に生じさせ； (d) 該液状金属を該表面上に案内し；そして (e) 該部材を予じめ定めた角速度で回転させて 該液状金属の少なくとも一部を剪断して小滴を
形成させる、 工程よりなる、上記の方法。 ２ 該環境が、該液状金属と非反応性のガスより
なる、特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 該ガスが窒素よりなる、特許請求の範囲第２
項記載の方法。 ４ 該ガスがアルゴンよりなる、特許請求の範囲
第２項記載の方法。 ５ 該ガスがヘリウムよりなる、特許請求の範囲
第２項記載の方法。 ６ 該電場を生じる該工程が、該小滴の平均の大
きさが直径約40ミクロンそして実質的に全ての小
滴が直径約80ミクロン未満であるように、その強
度を調節すること、を含んでいる、特許請求の範
囲第１項記載の方法。 ７ 該部材の角速度が約500〜約30000RPMの範
囲である、特許請求の範囲第１項記載の方法。 ８ 電場の強度が約106〜約109ボルト／ｍの範囲
である、特許請求の範囲第６項記載の方法。 ９ 該環境が実質的に真空である、特許請求の範
囲第１項記載の方法。 １０ 該ガスが六弗化硫黄よりなる、特許請求の
範囲第２項記載の方法。 １１ 該ガスが不活性ガスの混合物よりなる、特
許請求の範囲第２項記載の方法。 １２ 液状金属から液状金属微細小滴を形成する
装置において、 (a) チヤンバー内の圧力が周囲大気圧と異なるチ
ヤンバー； (b) 回転可能なように該チヤンバー内に取り付け
られ該液状金属を受け取る表面を持つた部材； (c) 該液状金属を該部材の該表面に送る手段； (d) 少なくとも該表面の端に電場を形成する手
段；および (e) 該部材を予じめ定めた角速度で回転させる手
段 よりなる上記の装置。 １３ 電場をつくる該手段が、該部材の回転軸の
まわりに配置した少なくとも一つの環状電極より
なる、特許請求の範囲第１２項記載の装置。 １４ 該チヤンバー内の該圧力が周囲大気圧より
も高い、特許請求の範囲第１３項記載の装置。 １５ 該チヤンバー内の該圧力が周囲大気圧より
も低い、特許請求の範囲第１２項記載の装置。 １６ 該チヤンバー内の環境が実質的に窒素であ
る、特許請求の範囲第１３項記載の装置。 １７ 該チヤンバー内の環境が実質的にアルゴン
である、特許請求の範囲第１３項記載の装置。 １８ 該チヤンバー内の環境が実質的にヘリウム
である、特許請求の範囲第１３項記載の装置。 １９ 該部材がデイスクよりなり、そして該環状
電極が該デイスクと中心を同じにしている、特許
請求の範囲第１３項記載の装置。 ２０ 該部材が、コツプ状の形となるように、横
方向の基部部分およびこれに固定した円筒形部分
よりなる、特許請求の範囲第１２項記載の装置。 ２１ 該円筒形部材のリムは、該円筒形部分の内
面が該円筒形部分の外面よりもさらに伸びるよう
に、ベベル取りしてある、特許請求の範囲第１９
項記載の装置。 ２２ 電場をつくる該手段が、該チヤンバーの壁
の少なくとも一部よりなる、特許請求の範囲第１
２項記載の装置。 ２３ さらに、少なくとも該表面の端に電場を形
成する第二の手段を含む、特許請求の範囲第１２
項記載の装置。 ２４ 電場を形成する該第二の手段が、該チヤン
バーの壁の少なくとも一部よりなる、特許請求の
範囲第２３項記載の装置。 ２５ 該チヤンバー内の環境が不活性ガスの混合
物である、特許請求の範囲第１３項記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US33194481A | 1981-12-17 | 1981-12-17 | |
| US331944 | 1981-12-17 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58126904A JPS58126904A (ja) | 1983-07-28 |
| JPH0227403B2 true JPH0227403B2 (ja) | 1990-06-18 |
Family
ID=23296029
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57220353A Granted JPS58126904A (ja) | 1981-12-17 | 1982-12-17 | 液状金属微細小滴を形成する方法および装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58126904A (ja) |
| DE (1) | DE3246154A1 (ja) |
| FR (1) | FR2518437B1 (ja) |
| GB (1) | GB2111536B (ja) |
| IT (1) | IT1195965B (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2141392C1 (ru) * | 1998-08-18 | 1999-11-20 | Открытое акционерное общество "Чепецкий механический завод" | Способ получения металлического порошка и устройство для его осуществления |
| EP3290136A1 (en) * | 2016-09-06 | 2018-03-07 | Linde Aktiengesellschaft | Method for the production of metallic powders |
| EP3887081B1 (en) | 2018-07-27 | 2025-07-02 | Innomaq 21, S.L. | Process for producing an alloy powder |
| US12186800B2 (en) | 2020-09-03 | 2025-01-07 | Fluent Metal, Inc. | Metal deposition system |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4264641A (en) * | 1977-03-17 | 1981-04-28 | Phrasor Technology Inc. | Electrohydrodynamic spraying to produce ultrafine particles |
| GB1587125A (en) * | 1978-01-12 | 1981-04-01 | Secr Defence | Production of metal powder |
| GB2043701A (en) * | 1979-02-01 | 1980-10-08 | Oxford Applied Research Ltd | Granulatising liquid metals |
-
1982
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