JPS5834525B2 - 金属粒状化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、融点の高い金属の粉を、大きさや特性が調節
できる細かい小球の形に作る製造に関する。

回転電極を用いた粉末化方法により金属粉を得る方法は
知られている。

この方法により、粉にすべき合金で作られた円筒形の又
はほぼ円筒形の回転電極は、その軸のまわりを回転せし
められる。

この軸は水平又は垂直である。

例えば電気アークのような細い加熱源は電極の自由端（
他端は固定されそれへ給電されている）に生じる。

遠心力が溶解金属を小滴の形状にする。この小滴はその
自由進路を進む間に凝固しそして冷える。

一般的に、粉による汚染を防止するために、そのような
装置は金属に対して中性である大気で満たされている囲
いか、真空の囲いの中に配置されている。

この装置により、合金鋼、ニッケル合金、コバルト合金
、チタン合金、べＩＪ ＩＪウム、ニオブ、タングステ
ン合金等の融点が高くそして非常に反応性な金属の粉を
得ることが出来る。

このような方法を用いた公知の装置は、回転電極の回転
軸に対して直角な面に固定した加熱源を具備している。

加熱は回転電極の回転軸に沿って又は外部に僅かにずれ
て行われる。

このような配置においては、回転電極の直径は数センチ
メートルに制限される。

例数なら比較的大きな直径の電極を点状に加熱すると隔
解個処は局限され電極を局所的に彫りすぎることＳなる
からである。

このような直径の制限により以下のような不利がもたら
される。

一回転電極取付装置が囲いの内部に在る合理的な配置の
場合、回転電極の長さは囲いの寸法により決められるが
、この回転電極はその断面が小さいため比較的軽い。

従って、各作業により得られる粉の重さも大変制限され
る。

（直径４ＣｒｆＬのニッケル合金電極は扉当り１０ｋｇ
の質量を有する）一回転電極取付装置が囲いの外側に在
る場合、回転電極の長さは増大され得る。

そのかわりに、周囲空気と囲いとの間の漏密接ぎ目が回
転電極に接してこすれるので、電極棒の全長を完全に真
直ぐにする必要がある。

更に、電極支持装置は、回転電極の送入により回転電極
の消耗が補償されるように動かなければならない。

得られる粉の粒度は次式と回転電極の特性とから決定さ
れる。

ｄ ＝ ｋ ＪＥ Ｘ ここでｄはｐ ｈｖ
” 得られた粉の粒の直径で単位はミクロン、ｈは回転電極
の１分当りの回転速度、Ｒは回転電極の半径で直径はセ
ンナメートル、ｒは液状合金の表面張力で単位はｅｒｇ
／ｃｒＩＬ、 ｐは液状金属の密度で単位は９／ｃｕｔ
、には１６５Ｘ１０５の近似値定数である。

このように、所定粒度の粉（例えば２００μのニッケル
合金の粉）を得る為に直径の小さい電極は６０００及至
１２０００回転／分の回転速度を必要とするが、これは
解決に費用がかかる工学上の問題（漏密接ぎ目、軸承）
を提供する。

本発明の目的は、費用のかかる複雑な技術を必要としな
い直径の大きな回転電極を用いることにより、合理的な
大きさの囲いで、粉を得ることを可能にすることである
。

この目的のための本発明の装置は、粉にすべき合金から
出来ており、自軸のまわりを回転する電極を熱するため
の細い加熱源を少なくとも１個用いることにより融解に
よって金属粉を作る装置であって、電極の消耗を補償す
るために電極の軸と平行に移動する細い加熱源が回転円
筒軸に垂直な面内でも移動し、従って加熱源の回転電極
の上の衝突点の移動がこの回転電極の末端面全体を包み
粉末化される金属の消耗面を一定速度で進行させるよう
に回転電極の回転も考慮に入れである。

本発明の特徴の１つは、細い加熱源が１つの場合、回転
電極の末端面の半径長たけこの加熱源が移動することで
ある。

本発明の特徴の１つは、回転電極から放逐されるまた温
かい粉粒が囲いの壁に固くくっつくことがないように放
出粉粒が壁となす角度が１０°と６０°との間、好まし
くは４５°になるように装置を入れる囲いが作られてい
ることである。

本発明の第１の変形として、粉末化用囲いが粉にされる
金属に対して中性なガスで満たされているなら、細い加
熱源装置は粉にすべき金属と非消耗性電極との間で生じ
る電気アークでもよいし、プラズマトーチでもよい。

非消耗性電極すなわちプラズマトーチは、回転電極の回
転軸と平行な垂直軸に固定されており、そしてこの回転
軸に対して少なくとも回転電極の半径の半分たけ位置を
ずらせている。

非消耗性電極すなわちプラズマトーチは、電気アーク又
はプラズマが回転電極の消耗面の中心に届くように、そ
して回転電極の軸の回転後は面の端に届くように回転お
よび移動可能なアームを介して垂直軸に固定されている
。

回転電極の消耗を補償するために回転電極の回転軸に平
行に行なわれる非消耗性電極すなわちプラズマトーチの
移動は、平行軸の移動により達成される。

本発明の第２の変形として、粉末化用囲いが真空にされ
た時、加熱は電子銃によって行なう事が出来る。

この電子銃は第１の変形においてと同じように垂直軸に
固定されたアームに固定することも出来るし、もつと簡
単に固定させることも出来る。

後の場合において、回転電極の消耗の補償は電子銃の集
束の進行の変化によって行うことが出来る。

回転電極を規則正しく消耗させるための、回転電極の半
径方向にわたる電子束の衝撃点の移動は、電子束の偏向
により行うことが出来る。

電子束の集束の変化および偏向は電子銃の上の普通の電
磁装置により行なわれる。

本発明の第３の変形として、保持されている細い加熱源
装置が前例のように電気アーク又はプラズマトーチであ
る時、別々の電力供給をする為に２つの非消耗性電極、
又は２つのプラズマトーチを用いることが出来る。

加熱源の２つの頭部を１つの軸に固定した１つのアーム
に固定せしめることも出来る。

これらの２つの頭部は回転電極の同一半径上でこの回転
電極の判径の１７３と回転電極の半径長との間、好まし
くは半径長のほぼｌ／２の距離たけ離れている。

この２つの加熱頭部を、別々の２つの軸に固定した別々
の２つのアームに固定することも出来る、軸およびアー
ムの配置、およびそれらの運動の制限は、２つの加熱頭
部が接触し得ることなく回転電極の前部の表面の全体が
掃引されるように、行なわれる。

本発明がよく理解されるように、金属粉製造の為の本発
明装置の２つの実施例を以下に叙述するが、本発明はこ
れらに制限されるものではない。

第１の実施例においては上記した本発明の第１の変形と
同様、加熱手段は電気アークである。

第１図はこの第１実施例の粉末化用囲いの縦断面図であ
る。

回転電極１はこの回転電極に作られている柄３を介して
心棒２に固定されている。

心棒２は、駆動軸４および垂直中間軸５を介して、１０
００乃至３０００回転／回転速変速度で動く電動機６に
接続されている。

青銅円盤および石墨の摩擦部システム７が電気ケーブル
８を介して軸４を直流発電機（図示せず）に電気的に接
続することを許容している。

回転電極１は壁の冷やしであるスリーブ９を介して、囲
い１３の内の適当な高さまで運ばれる。

粉をとり入れる容器１２を囲い１３の円錐形の下方部分
の中央に置くことが出来るように、回転電極１は囲い１
３の軸に対して僅かにずれた位置に在る。

囲い１３は、冷却不可能な僅かの場所（丸窓、フランジ
、漏密通路）を除いては完全に冷却される。

囲い１３の上方部分１１は粉末にする作業に役立つ熱線
および紫外線から適当に保護されている２つの丸窓１４
および１５を含んでいる。

囲い１３のこの上方部分にははめ輪１６があり、このは
め輪１６は、オリフィス１８の助けにより中性の空気を
囲いの中に満たす前にこの囲いをからにするための第２
の真空ポンプに接続しているオリフィス１７につながっ
ている。

電気アークは回転電極１の上面１９と非消耗電極２０と
の間で発生する。

冷却水と電流とが冷却ケーブル２１を通って入って来る
がこの冷却ケーブル２１は電気ケーブル２２を通って直
流発電機につながる前に、囲いから電気絶縁された漏密
通路を通ってはめ輪１６を横断している。

非消耗電極２０の頭部は垂直軸２４と接続されている水
平アーム２３に機械的に接続されているが電気的には絶
縁されている。

この垂直軸２４は漏密通路を通って囲いの上方部分１１
を横切っておりそして囲いの外部に置かれた２個の装置
２５および２６を介して移動運動又は回転運動を与える
ことが出来る。

直径約２．５ｍ高さ約２７７１のこのような装置は直径
１００乃至３００ｍｍ高さが２０ｍと７０ｃｍの間の回
転電極を粉にすることが出来る。

例えば、第１図の装置を用いて毎秒２４センチメートル
の加熱源の自由端面における移動速度１２０ｍｍ直径の
ニッケル合金の電極、３０００回転／回転速度では次の
粒径分布が得られた。

〈６３０μ ９８．５％ 〈５００μ ９３．３％ 〈３１５μ ２１％ 〈２５０μ １４．７％ 制限するものとしてではなく例として本書に挙げられて
おり、前述した第３の変形と一致する第２の実施例にお
いては、別々の２つの加熱頭部が準備され、この２つの
頭部は決して接触しない。

第２図はこのような実施例の平面図である。

消耗回転電極２７は、別々の２つのアーム３０および３
１に配置された２つの加熱頭部２８および２９の下に置
かれており、そして円運動をするように駆動されている
。

その結果、溶解すべき電極２７の前部表面の全部が２つ
の加熱頭部によって走査されるがこれらの加熱頭部は接
触することが出来ない。

第３ａ 、３ｂ図を参照して回転電極２７の自由端面に
対し加熱頭部２８がどのような軌跡を画くかを説明する
。

第３ａ図に示すように反時計方向に回転する金属電極の
自由端面の縁からその中心に向って進む加熱頭部は、第
３ｂ図に示すように次第に半径が縮少していき中心に向
って収斂していくらせん形を画き、それにより回転電極
の自由端面を均一に溶融させる。

均等の方法の使用を考えると同様、本発明の範囲から逸
脱することなく細部を変形および改良することも勿論可
能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の第１の実施例の縦断面図、ｉ 第
２図は本発明装置の第２の実施例の平面図である。 第３ａ図および第３ｂ図は回転電極の自由端面上に加熱
頭部が画く移動軌跡を示す。 図において１，２７は回転電極、２は心棒、３は回転電
極１の軸、４は駆動軸、６は電動機、１２ン は容器、
１３は囲い、２０は電極、２３ 、３０ 。 ３１はアーム、２８．２９は加熱頭部をそれぞれ示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 縦軸に垂直な自由端面を有する金属体を取付ける取
   付台； この取付台を回転させるモーフ； 前記の自由端面の中心と縁との間で前記の金属体の回転
   周期よりも小さい周期で少なくとも一つの加熱点を往復
   動させる加熱装置；及び 前記の金属体の消耗を補償するため前記の金属体の縦軸
   と平行に前記の加熱点と前記の自由端面とを接近させる
   送り手段 を備え、前記の金属体の回転と前記の加熱点の往復動と
   が前記の金属体の自由端面を均一に溶融させ、溶融した
   金属を遠心力により飛散させ、粒状化することを特徴と
   する金属粒状化装置。