JPH03162507A - 金属粉末製造方法 - Google Patents

金属粉末製造方法

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JPH03162507A
JPH03162507A JP30283289A JP30283289A JPH03162507A JP H03162507 A JPH03162507 A JP H03162507A JP 30283289 A JP30283289 A JP 30283289A JP 30283289 A JP30283289 A JP 30283289A JP H03162507 A JPH03162507 A JP H03162507A
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JP
Japan
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nozzle
molten metal
hole
metal powder
melt
Prior art date
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Pending
Application number
JP30283289A
Other languages
English (en)
Inventor
Katsuji Kusaka
草加 勝司
Akira Horata
亮 洞田
Nobuhiko Wada
和田 伸彦
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Daido Steel Co Ltd
Original Assignee
Daido Steel Co Ltd
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Publication date
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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〕 本発明は狭い粒度分布を有しかつなるべく真球状をなす
ような金属粉末を製造する方法に関するものである。
〔従来の技術〕
従来、金属粉末を製造する方法としては,金属もしくは
合金の醜体をノズルの孔から流下させると共に水を噴霧
する水噴霧法、水に代えてガスを噴霧するガス噴霧法,
該融体をノズルの孔から回転ディスク上に流下させて、
その際に遠心力を及ぼす遠心噴霧法等がある. 〔発明が解決しようとする課題〕 上記水噴霧法やガス噴霧法にあってはノズルの孔から流
下する該融体に不確定な水あるいはガスのせん断力を及
ぼして粉末化するために粉末の粒度分布が広くなる。遠
心噴霧法や振動法では上記水噴霧法やガス噴霧法よりは
粉末の粒度分布が狭くなるが、例えばエレクトロニクス
回路形或に使用するハンダ粉末等の特殊な用途では更に
狭い粒度分布と小さい粒径とを有する金属粉末が要求さ
れる。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は上記従来の課題を解決するための手段として、
金属もしくは合金の融体をノズルの孔から重力もしくは
差圧力の作用下に滴下または流下させつ>凝固させる金
属粉末製造方法において,該融体に振動を及ぼす金属粉
末製造方法を提供するものである。
以下に本発明を詳しく説明する. 本発明においてはノズルの孔から金属もしくは合金の醜
体を滴下または流下させるに際して、該融体に振動を及
ぼすことによって金属粉末を製造する方法が提供される
。
本発明に使用されるノズルとしては金属、セラミックス
,合或樹脂等が材料として用いられるが、セラミックス
、弗素樹脂等の金属もしくは合金の融体との濡れ性が悪
い材料を用いることが望ましい.何となればこのような
材料を選択することによって融体がノズル孔から出た所
で、該孔周縁に付着することにより生ずる融体粒子の形
状が歪むことが防止されるからである。
該醜体に振動を及ぼす手段としては下記の4つの手段が
ある。
〔1〕融体容器および/またはノズルに振動を与える手
段 融体をノズルから滴下または流下させるには、通常第1
図に示すように醜体(3)を充填するための容器(23
)の底部にノズル(21)を取付けた装置が用いられる
が、該容器(23)自体に振動源を連絡して振動を与え
るか,該容器(23)中に充填した融体(3)に振動子
を浸して振動を与えるか,あるいはノズル(2l)に振
動源を連絡して振動を与える.〔2〕 ノズル形状によ
る手段 第2図に示すようにノズル(1)の孔(2)の先端部分
(2)Aの径dをそれ以外のところの径Dよりも細くす
ると,中心を流れる醜体(3)の流れAはノズル(1)
の孔(2)軸に沿い、周縁,即ち孔(2)の内壁近傍を
流れる融体(3)の流れBはノズル(1)の孔(2)の
径を細くされた先端部分(2)Aによって中心方向に指
向せしめられる。更にそれによって醜体(3)の流れA
と流れBとには流速に差が生ずる。このような融体(3
)の流れAと流れBとの流れ方向および流速の差によっ
て融体流の軸方向および径方向に定常波を発生させるこ
とが出来る.即ち径方向にはnλ=πd(こ\にnは定
数、λは波長)なる定常波が発生し,軸方向にはZ=a
−cosωt(こ\にaは正の整数である)の定常波が
発生し、該定常波の波動伝搬速度VはFフフに比例する
(こへにσは表面張力、ρは融体の密度である)。
なお,該定常波の波長λはVが小さくなる程小さくなり
,aはσ/ρが小さくなる程大きくなる。
融体流から該融体粒子を形或させるために大きく関与す
るのは径方向の定常波よりも軸方向の定常波であり,し
たがって第l図のノズル形状を選択することにより上記
軸方向の定常波が発生してノズル(1)の孔(2)から
流下する棒状の融体流が整粒された球状の融体粒子に分
離する。
(3)  (2)の手段に更に振動を付加する手段上記
第2図に示す形状のノズル(1)の孔(2)から流出す
る融体流には上記したようにノズル形状に帰因する軸方
向の定常波が発生するが、上記したように該定常波の波
長λはVに比例し一定には決らないので、更に該ノズル
に軸方向即ち融体流に平行な振動を及ぼすことによって
強制的に軸方向の定常波を発生させる。このような強制
的な軸方向の定常波により棒状の融体流が該定常波の波
長もしくは波長の整数倍で剪断されて整粒された球状の
醜体粒子となる。
〔4〕ノズル内に電流を流す手段 第3図に示すようにノズル(11)の先端部(11)A
を導電性セラミックスまたは金属のような導電性材料で
構成し、本体(11)B部分を導電性セラミックスまた
は導電性プラスチックスのような導電性材料で構或して
,該ノズル(1l)の上部と下部(先端部(11)A)
との間に周期的に電流を流すと、ノズル(11)の孔(
12)内を流れる融体(3)中に流れる電流と、それに
よってつくられる磁場との相互作用によって、該融体流
に周期的なくびれが生じ(ピンチ効果)、更に融体流の
抵抗により発熱が起こり、このような相乗作用によって
ノズル(11)の孔(12)から流下する融体流の速度
が変化し、軸方向に振巾の大きい波が発生する。したが
って電流を周期的に流す場合の周波数と、ノズル(11
)の孔(l2)の径とを適正に調整することによって整
粒された球状の融体粒子が得られる6 〔作用〕 ノズルの孔から金属もしくは合金の融体を重力もしくは
差圧力の作用下に滴下または流下させるとともに融体に
振動を与える。ノズルの孔から滴下させる場合には振動
により融体がノズルの孔の周縁に広く付着する前に粒子
として強制的に分離される.またノズルの孔から融体を
流下させる場合には棒状の融体流が形或されるが、この
ような棒状の融体流は主に表面張力、更にこれに従とし
て粘性,慣性、重力エネルギー等の作用により分離され
て融体粒子となる。該棒状の融体流の先端部の円柱状部
分に着目し,該円柱状部分が2つの球状融体粒子に分離
する場合、融体粒子が形或される条件は表面張力のみを
考えれば(2つの球状融体粒子の表面積)×(円柱状部
分の表面積)の条件が満足されることである。具体的に
云えば例えば円柱状部分の長さ氾,直径dとするとα〉
3.5dの場合には直径D=1.7〜工.8dの二つの
球状融体粒子に分離する。上記理論は静的エネルギーの
みが及ぼされて分離する場合であるが、本発明では融体
流に平行な定常波を該融体流に及ぼすことにより、上記
分離を容易にしかつ粒度分布が狭く真球に近い形状の粒
子が得られるようにする. 本発明においては更にノズルの孔から滴下された融体粒
子または流下された融体流が分離して生じた融体粒子は
落下する際に周囲の気体との衝突によりその真球形状を
変形させてしまうおそれがある。そこで周囲の気体と落
下する融体粒子の相対速度を出来るだけ小さくして,望
ましくは0にすれば融体粒子は周囲の気体によって外力
を及ぼされず,真球形状を維持しつ\凝固する.〔発明
の効果〕 したがって本発明においては極めて簡単な手段で略真球
状でかつ粒度分布の狭く、粒径の小さい金属粉末が製造
される。
〔実施例〕
以下実施例により更に詳細に説明する。
実施例上 第4図に本実施例に用いる装置を示す。図において、(
23)は金属もしくは合金の融体(3)を充填する容器
であり、該容器(23)の底部にはジルコニアを材料と
するノズル(2l)が取付けられ,該ノズル(2l)の
孔(22)の径は30μでその内面は平滑にされている
。該容器(23)内には縦振動板(24)が挿入せられ
、該縦振動板(24)はピエゾ素子(25)を介して発
振器(26)に接続されている。更に該ノズル(21)
には横振動を与えるためにピエゾ素子(25)Aを介し
て発振器(26)Aが接続されている。また該容器(2
3)の上部には加圧のためのアルゴンガス径路(27)
が連絡しており、該径路(27)にはバルブ(27)A
が介在している。
上記容器(23)内に融点160℃のBi添加ハンダの
醜体(3)を充填してアルゴンガス径路(27)のパル
ブ(27)Aを開いてアルゴンガスを該容器(23)内
に導入して0.3kgf/cdに加圧しつ\、該融体(
3)をノズル(21)の孔(22)から滴下させた。こ
の際に第1表に示す方向、周波数、振巾を有する振動を
発振器(26)からピエゾ素子(25)を介して縦振動
板(24)に与え、または発振器(26)Aからピエゾ
素子(25)Aを介してノズル(21)に横振動を与え
た.このようにして製造された金属粉末の平均粒径,第 1 表 ?■:平均粒径±20%の歩留りをみた.傘.:長径/
短径の値をとった. f:周波数   a:振巾 第l表にみるように縦振動および/または横振動を融体
に及ぼした試験No.1〜1lの粉末は振動を及ぼさな
い試験No. 1. 2の粉末に比して粒径の小さい、
かつ粒度分布の狭いものとなる。
実施例2 実施例1と同様に第4図に示す装置を用いアルゴンガス
の加圧力を第2表に示すように増大させることによって
ノズル(2l)の孔(22)からBi添加ハンダの融体
を流下させつ\、第2表に示すような周波数,振巾の縦
振動を与えた。このようにして製造された金属粉末の平
均粒径,粒度分布、球状度を第2表に示す6 第 2 表 第2表にみるように縦振動を与えつ\融体を流下させて
得られる試験No.13〜27の粉末は振動を及ぼさな
い試験No.28の粉末に比して平均粒径が小さく、か
つ粒度分布も狭い. 実施例3 第3図に示すノズル(11)(孔径30μ)から加圧3
kgf/dにてBi添加ハンダの融体(3)を流下させ
つへ、第3表に示すような周波数およびアンペアの電流
をノズル(1l)の上部と下部との間に流した.このよ
うにして製造された金属粉末の平均粒径、粒度分布,お
よび球状度を第3表に示す。
第 3 表 第3表をみるとノズル(l1)の上部と下部との間に周
期的な電流を流すことにより、平均粒径の小さい、また
粒度分布の狭い粉末が得られ、特に電流の周波数が20
0KHz以上では真球に近い形状で粒径が小さく,かつ
粒度分布も狭い粉末が得られる. 実施例4 本実施例に用いられる装置を第5図に示す。
図において、(33)は融体の容器であり、底部に第2
図に示すノズル(11)(孔径30μ)が取付けられて
おり、該容器(33)は噴霧室(31)の上部に挿着さ
れいいる。そして該容器(33)と噴震室(3l)の上
部にはアルゴンガスの供給路(34), (35)が夫
々連絡し,該供給路(34) . (35)には夫々バ
ルブ(34)A,(35)Aが取付けられている.該噴
霧室(31)はノズル(11)から流下される融体のジ
ェット流から分離される融体粒子の落下速度と、噴霧室
(3l)の上部から供給路(32)を介して供給される
アルゴンガスの流速とが一致するように下部に行くにつ
れ径が縮小するテーパー形状にされ、下端には粉末の受
け容器(36)が連絡している。更に該受け容器(36
)の下端にはバルブ(37)Aを介して粉末の備蓄室(
37)が連絡し、側部にはサイクロン分級器(38)が
連絡している。該サイクロン分級器(38)はサイクロ
ン(38)Aと、該サイクロン(38)Aにバルブ(3
8)Cを介して連絡する受け容器(3+1)Bとからな
る。また噴霧室(31)の上部にはアルゴンガスの多孔
分散板(39)が取付けられている。
上記装置ににおいて実施例lと同様なBi添加ハンダの
融体を容器(33)に充填し,第4表に示すような周波
数およびアンペアの電流をノズル(1l)の上部と下部
との間に流すとともに該融体を流下させて粉末を製造す
る。この場合、バルブ(34)A,(35)Aを開いて
容器(33)と噴霧室(31)とに夫々アルゴンガスを
送通し、容器(33)内を3kgf/adに加圧してノ
ズル(l1)からの融体(3)の流下速度および噴霧室
(3l)内のアルゴンガスの流下速度を調節して、アル
ゴンガスの流下速度を該融体流から分離する融体粒子の
落下速度と等しくさせる.即ちアルゴンガスの流速Vは
噴霧室(31)のテーパー形状により加速せられるが、
その加速の度合をVg+v『i]一となるように該テー
パー形状を設定する。こ\にVgは融体流の速度、gは
重力定数(9 8 0 dyne/ gr)、αはノズ
ル(1)Aからの落下距離である。
第 4 表 第4表をみるとアルゴンガスを送通した試験No.36
〜39の粉末はアルゴンガスを置換したのみの試験No
.40〜43に比して真球形状により近い形状になり、
またり粒径も若干小さくなり、かつ粒度分布も若干狭く
なる6
【図面の簡単な説明】
第l図は融体の滴下または流下装置の説明図、第2図は
ノズルの孔の先端部の径をそれ以外のところより細くし
たノズルの断面図、第3図は上部と下部との間に周期的
な電流を流すためのノズルの先端部断面図,第4図は実
施例1に用いられる装置の説明図,第5図は実施例3に
用いられる装置の説明図である. 図中、(1), (11), (21)・・・・・ノズ
ル、(2) , (11) , (21)・・・・・ノ
ズルの孔、(25) , (25)A・・・・・ピエゾ
素子、(26),(26)A・・・・・発振器力 3 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、金属もしくは合金の融体をノズルの孔から重力もし
    くは差圧力の作用下に滴下もしくは流下させつゝ凝固さ
    せる金属粉末製造方法において、該融体に振動を及ぼす
    ことを特徴とする金属粉末製造方法 2、該振動は該融体が充填されている容器もしくは該融
    体が滴下または流下されるノズルに及ぼされる特許請求
    の範囲1に記載の金属粉末製造方法 3、該金属もしくは合金の融体をノズルの孔から滴下ま
    たは流下させるに際し、該融体の粒子と周囲気体との相
    対速度を小さくして融体粒子を真球状に凝固させること
    を特徴とする特許請求の範囲1に記載の金属粉末製造方
    法 4、金属もしくは合金の融体をノズルの孔から重力もし
    くは差圧力の作用下に流下させつゝ凝固させる金属粉末
    製造方法において、該融体流に平行な定常波を及ぼすこ
    とを特徴とする金属粉末製造方法 5、ノズルの孔の先端部分の径をそれ以外のところより
    細くすることによって該融体流に平行な定常波を発生さ
    せる特許請求の範囲4に記載の金属粉末製造方法 6、該定常波はノズルの上部と下部との間に周期的な電
    流を流すことによって発生せられる特許請求の範囲4に
    記載の金属粉末製造方法 7、該金属もしくは合金の融体をノズルの孔から流下さ
    せるに際し、該融体の粒子と周囲気体との相対速度を小
    さくして融体粒子を真球状に凝固させることを特徴とす
    る特許請求の範囲4に記載の金属粉末製造方法
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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