JPH0310005A - 金属微粉末の製造方法及びその装置 - Google Patents

金属微粉末の製造方法及びその装置

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JPH0310005A
JPH0310005A JP20134789A JP20134789A JPH0310005A JP H0310005 A JPH0310005 A JP H0310005A JP 20134789 A JP20134789 A JP 20134789A JP 20134789 A JP20134789 A JP 20134789A JP H0310005 A JPH0310005 A JP H0310005A
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JP
Japan
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metal melt
metal
fine
melt
flow
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JP20134789A
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English (en)
Inventor
Toshio Ishii
俊夫 石井
Hitoshi Oishi
均 大石
Shigeru Furuya
古屋 茂
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
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  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野] 本発明は、金属微粉末の製造方法及びその装置に関する
。 [従来の技術] 従来、超音波振動を用いて金属微粉末を製造する方法及
びその装置として、例えば、特開昭58−110604
号、特開昭61−295306号が開示されている。こ
れらの従来技術について、図面を参照しながら説明する
。第2図(A)。 (B)はいずれも円錐状の共振器51にその上方から溶
融金属52を流下させるもので、共振器51の超音波振
動により霧化された溶融金属52は微小粒子53となり
、冷却ガス供給管54から噴出される冷却ガス55によ
り冷却されて金属微粉末が製造される。第3図は溶融金
属62に共振器61を浸漬させるもので、これから発生
する超音波振動により溶融金属62の表面から微小の金
属粒子63が発生し、これが不活性雰囲気に保持された
チャンバー64内で冷却ガス導入口65から導入される
冷却ガスにより冷却され、金属微粉末が製造される。 [発明が解決しようとする課題] しかしながら、上述のような従来技術は次のような問題
点がある。 ■共振器に流下または浸漬される溶融金属の温度は一般
に高いので、前記共振器に含まれる合金元素または不純
物が溶融金属に混入し、高純度の金属微粉末が得られな
い。 ■溶融金属の温度に耐えるため、耐熱性のあるセラミッ
クス材料を使用すると、振動特性が悪く、所望の振動が
得られない。 ■共振器上に形成される溶融金属の膜厚の変動は、直接
製造される金属微粉末のバラツキとなるが、前記膜厚の
制御が困難である。 本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、高純
度の金属微粉末を効率良く且つ安定して、しかも容易に
製造することができる金属微粉末の製造方法及びその装
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] 本発明は、金属材料を溶融させて金属融液を作る工程と
、該金属融液を水平面に対して所定の角度を持って傾斜
させた状態で流下させて金属融液流を作る工程と、該金
属融液流の表面に超音波を集束させて前記金属融液を微
小液滴に霧化させる工程と、該微小液滴を冷却凝固させ
る工程とを具備することを特徴とする。ここで、微小液
滴に霧化されない残留した金属融液を回収し、回収した
該金属融液を金属融液流に加える工程を具備することが
好ましい。 また、本発明は、金属材料を溶融して金属融液を作る加
熱手段と、該加熱手段に隣設され、該金属融液を水平面
に対して所定の角度を持って傾斜させた状態で流下させ
る流下手段を備え、該金属融液を保持する保持体と、超
音波を流下している前記金属融液の表面に集束させて該
金属融液を微小液滴に霧化させる集束手段と、該微小液
滴を冷却する冷却手段とを具備することを特徴とする。 ここで、微小液滴に霧化されない残留した金属融液を回
収し、回収した該金属融液を金属融液流に加える金属融
液回収手段を具備することが好ましい。 加熱手段は、金属材料を容易に溶融して金属融液にする
ことができるものであればよい。このようなものとして
、例えば、ヒーター、ラジアントチューブ、レーザー等
が挙げられる。 超音波発生手段は、集束によって金属融液を微小液滴に
霧化できるエネルギーを持つ超音波を発生できるもので
あればよい。このようなものとして、通常の高周波電源
を使用する超音波発生装置が挙げられる。 保持容器は、金属融液を水平面に対して所定の角度を持
って傾斜した状態で流下させることができるものであれ
ばよい。このようなものとして、例えば、上面を開放し
た樋を備えた保持容器等がある。この場合、保持容器の
樋を伝わって流下する金属融液が凝固しないように樋に
ヒーター等を取付けて加熱してもよい。また、安定して
金属微粉末を製造するために、保持体中の金属融液の表
面の位置を検知して、その検知信号に基づいて金属融液
を流下させる量を制御してもよい。 また、金属融液流の水平面に対する角度は、5@以上で
あることが好ましい。これは、水平面に対する゛角度が
5°未満の場合は、金属融液の流下速度が小さく安定し
て金属融液流が得られず融液流の表面に確実に超音波を
集束させることができないためである。最も好ましい水
平面に対する角度は、25°である。 また、超音波の集束手段は、金属融液表面で超音波が集
中してエネルギーを高くするものを用いる。この場合、
超音波を一点又は−線に集束させるものが好ましい。さ
らに、金属微粉末化させる際の操作時に、−点集束型と
一線集束型の集束手段を組合わせて用いてもよく、これ
らを複数個取り付けてもよい。但し、この場合、金属融
液流表面で集束するように取り付ける。これは、−度微
粒化したものに超音波を集束させて更に微粒化させるこ
とが困難であること、及び、超音波の集束点が一定でな
くなり微粒化の効率が悪くなる不都合が生じるためであ
る。 また、超音波を集束する際に、金属融液流に対する超音
波の進行方向は、金属融液流に対して直交する直線を中
心に±45°の振れ角内であることが好ましい。しかし
て、金属融液流に対して直交する方向から超音波が進行
するのが特に好ましい。 金属融液回収手段は、微小液滴に霧化されない残留した
金属融液を回収し、回収した金属融液を金属融液流に加
えて、保持容器内の金属融液と共に再霧化させることが
できるものであればよい。 [作用] 本発明にかかる金属微粉末の製造方法及びその装置によ
れば、超音波を発生させて、その超音波の位相を揃えて
金属融液表面に集束させる。そして、この超音波のエネ
ルギーによって金属融液を微小液滴に霧化させている。 したがって、超音波の共振器が金属融液と非接触である
ため、霧化される金属融液へ不純物を混入させず、高純
度の微粒子を製造できると共に、共振器の寿命を延ばす
ことができる。また、金属融液を水平面に対して所定の
角度を持って傾斜した状態で流下させているので、安定
した金属融液流を得ることができ、これにより超音波の
集束エネルギーを最適値に容易に制御することができる
。すなわち、単位体積当りの超音波エネルギーの伝達量
を増大させて効率良く金属微粉末を製造することができ
る。また、金属融液に与え名水平面に対する角度を変化
させることにより、金属融液の流下速度が変化して、得
られる金属微粉末の生成量を制御することができる。 さらに、微小液滴に霧化されない残留した金属融液を回
収し、回収した金属融液を金属融液流に加えることによ
り、常に金属融液流を作ることができ、連続して効率よ
く金属微粉末を製造することができる。
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。なお、本発明の製造方法の説明は、実施例の装置の作
用の説明をもってその説明とする。 第1図は、本発明の一実施例の構成を示す説明図である
。 図中10は、溶融金属を保持しておく保持容器である。 この保持容器10の外側には、金属材料を溶融するため
の第1のヒーター11が設置されていて、保持容器−1
0内には金属融液12が保持されている。この保持容器
10は、不活性ガス雰囲気に保持されたチャンバー13
と連通ずるようにしてその上方に設けられている。また
、保持容器10の底部には金属融液12をチャンバー1
3内に流下させる樋14が設けられている。この樋14
と水平面との角度θは、25°とした。この角度θを変
化させることにより、樋14を流下する金属融液の流下
速度が変化し、得られる金属微粉末の生成量を制御する
ことができる。また、樋14を流下する金属融液12を
凝固させないようにf414の中央部の底部には第2の
ヒーター15が設けられている。チャンバー13内の樋
14の上方部分には、樋14に沿って流下している金属
融液12の表面に対して直角方向に超音波を進行させる
ようにして超音波発生器1が設けられている。超音波発
生器1は、チャンバー13の外側に設けられた高周波電
源16、及び高周波の振動子17、とζチャンバー13
内に設けられた共振器1つ、この共振器20を囲むよう
に設けられた超音波を集束させるための放射方向変換器
2oと、チャンバー13と放射方向変換器20を貫挿し
て振動子17と共振器19間に接続された振幅拡大器1
8とで構成されている。 ここで、共振器19の材質は、チタン合金又はアルミニ
ウム合金であることが好ましい。また、放射方向変換器
20は、共振器19の振動子側と反振動子側で互いに逆
位相であるため、この逆位相の放射音波を金属融液表面
で同位相で重ねることができるように設置されている。 また、放射方向変換器20は、効率良く音波を金属融液
の表面に到達させるために、その反射面を放物線型に設
定されている。 また、チャンバー13の側方の端部には、チャンバー1
3内と連通して冷却ガスを供給する装置21が設けられ
ている。この装置21は、圧力検出器22と、これに基
づく圧力調整弁23と、チャンバー13内に冷却ガスを
流入させる圧縮機24とを有している。さらに、チャン
バー13の他方端部には、製造された金属微粉末を回収
するための回収器25が接続されている。 次いで、このように構成された金属微粉末の製造装置の
作用について説明する。 まず、保持容器10に保持された金属融液12は、ヒー
ター11によって金属材料の融点以上の温度に保たれて
いる。しかして、金属融液12は、チャンバー13内か
ら水平面に対して25″の角度を持つ樋14内を流下す
る。この樋14内を流下する金属融液12は、樋14に
取付けられた第2のヒーターによって溶融状態を保持す
ることができ、安定して金属融液流を作ることができる
。 チャンバー13内は例えば、Arガス等の不活性ガスに
より不活性雰囲気に保持されている。これによって、流
下された金属融液12の酸化あるいはその他の化学反応
を防止している。 次に、高周波電源16によって超音波振動子17を振動
させて振動子17に連結している共振器19を振動させ
る。この超音波の周波数を適当に選択することによって
、金属微粉末の粒径を変えることができる。共振器19
の振動によって雰囲気ガスを媒体にして超音波が放射さ
れる。この放射超音波は、樋14内を流下する金属融液
12の表面で同位相にして重ねるようにして放射方向変
換器20で集束される。 このようにして、集束した超音波が金属融液12の表面
に作用すると、金属融液12の表面にキャピラリー波が
でき、これが表面張力に打ち勝って金属融液12の表面
から微小液滴26を飛散らせる。飛散った微小液滴26
は冷却ガスによって冷却凝固されると共に、冷却ガスの
流れにより回収器25に運ばれ回収される。このように
して、不純物のない清浄な金属微粒子を得ることができ
る。 次に、本発明の効果を確認するために行った実験例につ
いて説明する。 実験例 第1図に示した装置を用いて、アルゴンガス雰囲気を絶
対圧力で1kg/e−に保ち、周波数を20KHzに設
定した共振器を振動させて、片振幅で約12ミクロンの
振動を行わせたところ、流下状態の金属融液の表面近傍
で172dBの音圧レベルの超音波が得られた。なお、
保持容器は、水平面に対する傾斜角度が25″の樋を備
えたものを使用した。また、樋を流下する金属融液に集
束させる超音波の進行方向は、金属融液表面に対して直
角方向とした。共振器としてはチタン合金を用い、溶融
金属としてアルミニウム合金を用いた。このような特性
の超音波を樋内を流下するアルミニウム合金融液表面に
この超音波を作用させて微粉化した。 得られたアルミニウム合金粉末は、粒径40〜100ミ
クロン、平均粒径70ミクロンで球状の粒子であった。 また、粒子表面の酸化や、不純物元素の混入はまったく
なく、極めて高純度の金属微粉末であった。なお、例え
ば、ニッケルと亜鉛の合金微粉末をえることは、ニッケ
ルと亜鉛の融点が大幅に異なるため、従来の方法では不
可能であった。 しかし゛、本発明によれば、ニッケルと亜鉛の各金属を
、樋から分岐されたそれぞれの保持容器内に収容してお
くことにより、霧化する直前に機上で両溶融金属を混合
できるので、容易に達成できる。この結果、本発明では
、連続的な霧化処理により、複数種類の金属微粉末で構
成された傾斜機能材料も容品に製造できる。 [発明の効果] 以上説明した如く、本発明にかかる金属微粉末の製造方
法及びその装置によれば、高純度の金属微粉末を効率良
く且つ安定して、しかも容易に製造することができるも
のである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例の金属微粉末の製造装置の
構成を示す説明図、第2図(A)、(B)は、溶融金属
を共振器に流下させる従来の金属微粒子製造技術を示す
説明図、第3図は、共振器を溶融金属に浸漬する従来の
金属微粒子製造技術を示す説明図である。 10・・・保持容器、11・・・第1のヒーター 12
・・・金属融液、13・・・チャンバー 14・・・樋
、15・・第2のヒーター 16・・・高周波電源、1
7・・・振動子、18・・・振幅拡大器、19・・・共
振器、20・・・放射方向変換器、21・・・冷却ガス
供給装置、22・・・圧力検出器、23・・・圧力調整
弁、24・・・圧縮機、25・・・回収器、26・・・
微小液滴。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)金属材料を溶融させて金属融液を作る工程と、該
    金属融液を水平面に対して所定の角度を持って傾斜させ
    た状態で流下させて金属融液流を作る工程と、該金属融
    液流の表面に超音波を集束させて前記金属融液を微小液
    滴に霧化させる工程と、該微小液滴を冷却凝固させる工
    程とを具備することを特徴とする金属微粉末の製造方法
  2. (2)微小液滴に霧化されない残留した金属融液を回収
    し、回収した該金属融液を金属融液流に加える工程を具
    備する請求項1記載の金属微粉末の製造方法。
  3. (3)金属材料を溶融して金属融液を作る加熱手段と、
    該加熱手段に隣設され、該金属融液を水平面に対して所
    定の角度を持って傾斜させた状態で流下させる流下手段
    を備え、該金属融液を保持する保持体と、超音波を流下
    している前記金属融液の表面に集束させて該金属融液を
    微小液滴に霧化させる集束手段と、該微小液滴を冷却す
    る冷却手段とを具備することを特徴とする金属微粉末の
    製造装置。
  4. (4)微小液滴に霧化されない残留した金属融液を回収
    し、回収した該金属融液を金属融液流に加える金属融液
    回収手段を具備する請求項3記載の金属微粉末の製造装
    置。
JP20134789A 1989-03-31 1989-08-04 金属微粉末の製造方法及びその装置 Pending JPH0310005A (ja)

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JP1-78376 1989-03-31
JP7837689 1989-03-31
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5829404A (en) * 1995-10-31 1998-11-03 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Cylinder head for internal combustion engine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5829404A (en) * 1995-10-31 1998-11-03 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Cylinder head for internal combustion engine

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