JPH0428762B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えば、メツキ浴中の金属イオン減
少分の補給用として、あるいは、シヨツトブラス
ト等の表面処理用等に用いられる均一な球状の金
属粒を製造する球状金属粒の製造方法及び装置に
関する。

［従来の技術］ 従来の球状金属粒の製造方法及び装置は、第４
図に示されるように、溶融金属容器１に収容され
た溶融金属２を溶融金属滴下用ノズル３の通路３
ａを通じて、冷却媒体容器４に収容された冷却水
等の冷却媒体５に滴下して凝固させるもので、前
記ノズル３の通路３ａは出口に近づくにしたがつ
てその断面積が小さくなるように形成されてお
り、前記溶融金属２の温度、溶融金属の深さ、あ
るいは、前記ノズル３の出口３ｂの径ｄ０及び前
記ノズルの先端部と前記冷却媒体５の液面との距
離ｌ０等を適宜選定し、これにより、前記溶融金
属２の滴下量及び滴下状態を最適状態に調整して
前記冷却媒体５中で凝固した金属粒が均一な球状
になるようにしている（例えば、特開昭57−
192205号公報参照）。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが、上述の従来例は前記溶融金属２の温
度、あるいは、前記ノズル３の出口３ｂの径ｄ０
及び前記ノズルの先端部と前記冷却媒体５の液面
との距離ｌ０等の各条件の選定が難しく、かつ、
試行錯誤の結果みつかつた最適条件から少しでも
違う条件になると、得られる金属粒が針状、破砕
状、花びら状もしくは偏平状となつて均一な球状
の金属性が得られなくなるという欠点があつた。

本発明は、上述の欠点を除去した球状金属粒の
製造方法及び装置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明に係る球状金属粒の製造方法は、溶融金
属をまず断面積の小さい第１の通路を通過させ、
しかる後、前記第１の通路よりも断面積の大きい
第２の通路を通過させて滴下するようにしたもの
であり、また本発明に係る球状金属粒の製造装置
は、溶融金属滴下用ノズルの溶融金属流通通路
が、前記容器の内部側に位置する第１の通路と溶
融金属の出口側に位置する第２の通路とを含み、
前記第１の通路の断面積が前記第２の通路の断面
積より小さく形成されてなるようにしたものであ
り、これにより、多少の条件が相違しても常に安
定して均一な球状金属粒が得られるようにしたも
のであつて、 具体的には、 (1) 溶液金属を冷却媒体に滴下して凝固させるこ
とにより、球状の金属粒を製造する球状金属粒
の製造方法において、 前記溶融金属をまず断面積の小さい第１の通
路を通過させ、しかる後、前記第１の通路より
も断面積の大きい第２の通路を通過させて滴下
するようにしたことを特徴とする構成、 (2) 溶融金属を収容する容器と、該容器の下部に
設けられた前記溶融金属滴下用ノズルとを有
し、該滴下用ノズルから該ノズルを下方に用意
された冷却媒体に前記容器に収容された溶融金
属を滴下して凝固させることにより、球状の金
属粒を製造する球状金属粒の製造装置におい
て、 前記溶融金属滴下用ノズルの溶融金属流通通
路が、前記容器の内部側に位置する第１の通路
と溶融金属の出口側に位置する第２の通路とを
有し、前記第１の通路の断面積が前記第２の通
路の断面積より小さく形成されてなることを特
徴とした構成、 をそれぞれ有する。

［作用］ 上述の構成において、前記溶融金属の種類、得
ようとする球状金属の径等に応じて前記第１の通
路及び第２の通路の断面積を適宜選定し、これら
通路を通じて前記溶融金属を冷却媒体に滴下する
ことにより、球状金属粒を得ることができる。

この場合、前記溶融金属はまず断面積の小さい
第１の通路を通過し、しかる後、断面積の大きい
第２の通路を通過して滴下する。このため、ま
ず、単位時間に滴下できる溶融金属の量は前記第
１の通路により規制される。しかも、この第１の
通路を流通する溶融金属の粘性が水等に比較して
著しく大きく、かつ、前記第１の通路の断面積が
十分に小さいため、その流量はほぼ第１の通路の
断面積の大きさだけに左右され、例えば、溶融金
属の深さ等の他の要因が多少変動してもほとんど
変化しない。したがつて、前記溶融金属は安定し
た比較的小さい流量を維持しつつ連続した流れと
なつて前記第１の通路を流通して前記断面積の大
きい第２の通路に至る。こうして第２の通路に至
つた溶融金属によつて該第２の通路が満たされる
と、この溶融金属は、前記第２の通路の先端出口
部から外方に向かつて球状に突出し始め、前記第
１の通路からの溶融金属の供給に応じてその球径
をしだいに大きくしていき、該溶液金属の比重、
粘性もしくは表面張力等の因子に応じた一定の大
きさとなつたときに分離して滴下し、前記冷却媒
体中で凝固して球状金属粒となる。これにより、
ほぼ完全な球形をなし、かつ、極めて均一な粒径
を有した球状金属粒を安定して得ることができ
る。

［実施例］ 第１図は本発明に係る球状金属粒の製造装置の
一実施例を示す部分断面図である。

以下、第１図を参照しながら、本発明に係る球
状金属粒の製造方法の一実施例及び本発明に係る
球状金属粒の製造装置の一実施例を説明する。

第１図において、符号１０は容器であり、この
容器１０内には亜鉛、カドミウム、金、銀、銅も
しくはこれらの金属を一種又は二種以上含有した
合金（例えば、ダイカスト用亜鉛合金塊２種とし
て用いられる以下の組成を有するもの等がある。

組成；Al：3.9〜4.3％、Mg：0.003〜0.06％、
Cu：0.03％以下、Cd：0.002％以下、Pb：0.003％
以下、Fe：0.075％以下、Sn：0.001％以下、Zn
残部）等の溶融金属２０が収容されているととも
に、該容器１０の底部にはセラミツク等の保温性
にすぐれかつ溶融金属に対し漏れ性の悪い材料で
構成された溶融金属滴下用ノズル３０が取り付け
られている。このノズル３０には、前記容器の内
部側に位置する第１の通路３０ａと、該第１の通
路に連通して設けられ、溶融金属の出口側に位置
する第２の通路３０ｂとが設けられている。この
場合、前記第１の通路３０ａの径ｄ１よりも第２
の通路の径ｄ２が大とされ、したがつて、前記第
１の通路３０ａの断面積が前記第２の通路３０ｂ
の断面積より小さく形成されている。この場合、
通常の条件では前記ノズル３０の通路の径を１mm
以下とすると、例えば溶融金属が亜鉛である場合
には自然滴下（重力による滴下）が困難になり、
一方、３mm以上とすると均一な球形の金属粒が得
られ難くなることが実験的に確認されている。こ
のため、例えば、ｄ１＝１mmとした場合、ｄ２＝
2.5mmとされる。なお、このとき、前記第１の通
路３０ａ及び第２の通路３０ｂの長さはそれぞれ
20mm及び105mmに選定される。そして、前記ノズ
ル３０の先端部から距離ｌ（通常ｌ＝30mm以内程
度、好ましくは、10〜20mmとされる）をおいてそ
の液面が位置するように冷却媒体たる冷却水５０
（水温80℃以下、好ましくは35℃以下とする。80
℃を越えると得られる金属粒が偏平になるおそれ
がある）が配置される。したがつて、前記溶融金
属はまず断面積の小さい第１の通路３０ａを通過
し、しかる後、断面積の大きい第２の通路３０ｂ
を通過して滴下する。これにより、前述した作用
により、均一な球形の金属粒を安定して得ること
ができる。なお、この場合、前記冷却媒体とし
て、例えば、塩類を溶解し、粘性、密度もしくは
表面張力等を調節した溶液を用いることで、冷却
媒体中に滴下した溶融金属の変型のおそれをさら
に小さくすることができるが、その場合には、水
洗の工程が必要となるとともに、前記実施例にあ
つては、冷却媒体として水（例えば、水道水）が
用いても常に均一な球形の金属粒が得られること
が確認されている。

第２図は本発明に係る球状金属粒の製造装置の
他の実施例を示す部分断面図である。

この実施例にあつては、前記一実施例と異なる
点は、融点金属滴下用ノズルのみである。すなわ
ち、図において、溶融金属滴下用ノズル３１は、
溶融金属側から図中下方に向かつて形成された比
較的大径を有する第１の孔部３２と、この第１の
孔部３２とテーパ部３３を通じて連通され、外部
に開口する比較的径（ｄ２）の小さい第２の孔部
３１ｂと、前記第１の孔部３２に挿入されかつ該
第１の孔部３２の内径より僅かに小さい外径を有
するとともにその先端部がテーパ状に形成された
調節棒３４とを有する構成とされている。すなわ
ち、このノズルにあつては、第１の通路は、前記
第１の孔部３２と前記調節棒３４との間に形成さ
れる間隙部３１ａ（前記第１の孔部３２のテーパ
部３３と前記調節棒３４の先端テーパ部との間に
形成される間隙部を含む）によつて構成され、ま
た、第２の通路は前記第２の孔部３１ｂによつて
構成されるものである。なお、第３図は前記第２
図における溶融金属滴下用ノズル３１の斜視図で
ある。

この実施例にあつては、前記一実施例と同様の
利点を有する外に、前記調節棒３４を図中矢印ｐ
で示すように、上下に移動することにより前記第
２の通路を構成する間隙部３１ａの大きさを調節
して溶融金属の種類に応じてその滴下量を自由に
調節できるようになつており、これにより、溶融
金属の種類に応じてノズルを交換する等の手間を
省くことを可能にするといる利点を有している。

次に、本発明者等は上述の各実施例の方法及び
装置を用いて実際に球状金属粒の製造を行つたの
でその結果の一部が掲げる。

製造例 １ この例では、前記第１図に示される一実施例の
装置を用い、溶融金属としてZn：99.99％の亜鉛
地金を溶融した溶湯を容器１０に注湯し、これを
500℃に加熱保持し、これをノズルから滴下して
製造した。その他の製造条件は以下の通りであ
る。

溶融金属滴下用ノズル 材質……セラミツク 第１及び第２の通路の径 d1＝１mm d2＝2.5mm 冷却媒体 種類……水道水 温度……35℃ 滴下距離ｌ＝15mm 滴下量……15〜20Kg／時間 これにより、直径が４〜６mmの球状金属粒が約
90％の収率で得られた。この場合の粒度分布の詳
細は以下の通りである。

直径６mm以上……3.0％ 〃 ４〜６mm……90.2％ 〃 ３〜４mm……5.2％ 〃 ２〜３mm……1.5％ 〃 ２mm以下……0.1％ 製造例 ２ この例は、溶融金属として、Al：4.0％、Mg：
0.04％、Zn：残部という組成を有するダイカスト
用亜鉛合金を用い、これを480℃に維持した点を
除いて前記製造例１と同一の条件で製造したもの
である。得られた球状金属粒の粒度分布は以下の
通りであつた。

直径６mm以上……5.2％ 〃 ４〜６mm……83.1％ 〃 ３〜４mm……9.3％ 〃 ２〜３mm……2.2％ 〃 ２mm以下……0.2％ 製造例 ３ この例は、前記第２図に示される他の実施例の
装置を用い、調節棒３４としてステンレス製の棒
を用いるとともに、第２の通路としての第２の孔
部３１ｂの径ｄ２＝２mmに設定して滴下量を前記
調節棒３４によつて15Kg／時間に調節して製造を
行つたものである。なおその他の条件は前記製造
例１と同じである。これにより、得られた球状金
属粒の粒度分布は以下の通りであつた。

直径６mm以上……3.1％ 〃 ４〜６mm……94.8％ 〃 ３〜４mm……2.0％ 〃 ２〜３mm……0.1％ 〃 ２mm以下……0.0％ 製造例 ４ この例は、溶融金属として、Cd：99.99％のカ
ドミウム地金を用い、これを400℃に維持した点
を除いて前記製造例３と同一の条件で製造したも
のである。得られた球状金属粒の粒度分布は以下
の通りであつた。

直径６mm以上……2.8％ 〃 ４〜６mm……93.6％ 〃 ３〜４mm……3.4％ 〃 ２〜３mm……0.2％ 〃 ２mm以下……0.0％ （比較例） なお、本発明者等は、前記第４図に示される従
来例の装置を用い、その他の条件を前記製造例３
と同じにし、前記ノズル３の出口部３ｂの径ｄ０
を何種類か変えて若干の製造実験を試みたが、前
記製造例３と製造条件の制御精度（温度、溶融金
属の深さ等の条件）を同じ程度にしている限り、
ほとんど球状の金属粒を得ることはできなかつ
た。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明は、溶融金属をま
ず断面積の小さい第１の通路を通過させ、しかる
後、前記第１の通路よりも断面積の大きい第２の
通路を通過させて滴下するようにしたものであ
り、これにより、常に安定して均一な球状金属粒
が得られるようにしたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の係る球状金属粒の製造装置の
一実施例を示す部分断面図、第２図は本発明に係
る球状金属粒の製造装置の他の実施例を示す部分
断面図、第３図は前記第２図における溶融金属滴
下用ノズル３１の斜視図、第４図は従来の球状金
属粒の製造装置を示す図である。 １０……容器、２０……溶融金属、３０……溶
融金属滴下用ノズル、３０ａ……第１の通路、３
０ｂ……第２の通路、５０……冷却用媒体たる冷
却水。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 溶融金属を冷却媒体に滴下して凝固させるこ
   とにより、球状の金属粒を製造する球状金属粒の
   製造方法において、 前記溶融金属をまず断面積の小さい第１の通路
   を通過させ、しかる後、前記第１の通路よりも断
   面積の大きい第２の通路を通過させて滴下するよ
   うにしたことを特徴とする球状金属粒の製造方
   法。 ２ 溶融金属を収容する容器と、該容器の下部に
   設けられた前記溶融金属滴下用ノズルとを有し、
   該溶融金属滴下用ノズルから該ノズルの下方に用
   意された冷却媒体に前記容器に収容された溶融金
   属を滴下して凝固させることにより、球状の金属
   粒を製造する球状金属粒の製造装置において、 前記溶融金属滴下用ノズルの溶融金属流通通路
   が、前記容器の内部側に位置する第１の通路と溶
   融金属の出口側に位置する第２の通路とを有し、
   前記第１の通路の断面積が前記第２の通路の断面
   積より小さく形成されてなることを特徴とした球
   状金属粒の製造装置。