JPS60221507A - 金属粉末の製造方法及び装置 - Google Patents

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】 発明の目的 （産業上の利用分野） この発明は、金属溶湯を上昇管から噴霧して金属粉末を
作る方法及び装置に関する。

（従来技術及びその問題点） 金属製品、とくに複雑な形状のものを作る場合、その原
料として金属粉末は重要である。この金属粉末を作るた
め、各種の方法及び装置が提案されている。しかし従来
の方法及び装置は、複雑で高価である。更に多くのエネ
ルギーを必要とする。しかも一定品質の金属粉末を得る
ことができない。

この方法及び装置としてＤＥ−ＡＳ１２８５０９８に記
載されたものがあり、これは第１にざ−ルペン、ボール
ベアリング用の小金属ボールを作るためのものである。

この従来方法は垂直な吸上げパイプ又は上昇管を金属溶
湯に浸漬し、その垂直軸の回りに回転させる方法である
。そして上昇管又は吸上げパイプの溝内を上昇する金属
溶湯を、上昇管の上端にある中央の吸上げ・母イブ溝の
流路から略円局方向外側に広がるように放射する。この
ことにより、溶湯から固化小滴が同時に形成される。

（発明で解決しようとする技術的課題）この発明の目的
は、高品質でかつ品質が一定の金属粉末を簡単な構造、
簡便な方法、しかもエネルギー消費の少ない方法で作る
ことができる金属粉末の製造方法及び装置を得んとする
ものである。

発明の構成 、そしてこの゛目的は請求範囲第１項に記載された方法
及び請求範囲第６項に記載された装置によって解決され
る。

この発明によれば、金属粉末をまず金属又は金属合金溶
湯から作り、全ての工程を閉じた雰囲気、好ましくは不
活性ガス、とくにアルゴン中で行なう。この発明で作ら
れる金属粉末は、最も均質であり、その均質性は組成や
組織だけでなく、金属粒子の形や寸法にまで及ぶ。

この発明は、好ましくは、金属溶湯をガス、好ましくは
不活性ガスと混合し、同時に金属泡を形成しこれが不活
性加圧ガスで粉状化室内に「吹上げられ」あるいは微細
金属小滴（一部は中空のままである）に分割されるのが
よい。不活性加圧ガス、好ましくはアルゴンを同時に供
給して金属小滴を粉状化室から口金、好ましくは流れの
方向に収束する口金を介して、閉じた大空間室内、即ち
収集容器方向に加圧する。そこでいわゆる金属小滴の２
次分離又は分散が生じ、より微細で十分固化した粒子が
生じる。２次分離中、現存する中空又はくりぬかれた金
属小滴がはじける。更に金属小滴は収束する口金内での
大きな加速により実際に引き裂かれる。大空間室又は収
集室中の圧力は上流の粉状化室よりもかなり小さいので
、微細でかつ完全に固化された金属粉末が形成される。

この金属粉末は、最も安定性＆要する製品を作るのに使
用される。

従ってこの発明は、空洞のない金属粒子を形成できる。

なお、ここで「金属」とは、金属合金、とくにステンレ
ス鋼や超合金を含む。

この発明の実施態様によれば、更に別の効果を生じる。

とくに請求の範囲４項及び５項の方法につき述べる。金
属粒子は、外部からの加圧ガス流により粉状化室から大
空間室又は収集室への流路内で大きな加速を受ける。こ
れは請求範囲７項で示された収束するように狭くなった
口金による加速と同様である。両方の方法を併用するこ
ともでき、これにより、外部からの「加速流」により所
望の２次分散量に応じて流路の領域における加速を調節
することができる。

粉状化室から収集室への流路の外部加圧ガス流は、流路
の周囲と壁面に略平行な個所とで均一な強度となる流れ
であることが好ましい。更に使用加圧ガスは好ましくは
不活性ガス、とくにアルゴンガスがよい。

（実施例） 以下本発明を図示する実施例にもとづいて説明する。

金属又は金属合金溶湯を保持する溶融ポット３を、閉じ
た容器２内に配置する。この容器２は、全周が気密性を
有し、安定した支持体上に設置されている。溶融ポット
３上には、上昇管７が容器２から外に導かれている。溶
融ポット３は油圧又は油・空圧あるいは機械的な駆動手
段により、容器２内において上昇管７が金属溶湯に浸漬
するレベルまで上昇可能である。持上げ手段５は持上げ
台４に結合し、この持上げ台４上に溶融ポット３が保持
されている。上昇管７は金属溶湯に面する下端をキャッ
グ状カバー７ａで閉じており、このカバー７＆は上昇管
７を金属溶湯に浸漬した時に破壊されるものである。

溶融熱生成手段６は、溶融ポット３に取付けられている
。ここに示した実施例では公知の構造の誘導コイルで、
容器２から電気端子（プラグタイグの接続子２４）を突
出している。ガス加圧パイプ１１は、容器２内に開口し
ている。その開口端を符号１２で示す。ガス、とくにア
ルゴンの如き不活性ガスをガス加圧バイア°１１から容
器内に導き容器内に内圧を作る。このことにより、上昇
管を金属溶湯中に浸漬した際、金属溶湯を上昇管７内で
加圧する。容器２内部のガス圧は金属溶湯の自由表面に
作用する。容器２は圧力解放弁１９を備え、許容できな
い高圧が容器内に生じるのを防止している。

上昇管７は容器２のカバー内にあるスリーブ１４を通っ
て容器２から外部に出ている。スリーブノ４の内径は上
昇管７の外径よりも大きく、上昇管７とスリーブ１４間
に形成された環状空隙を環状シール２ノにより容器２の
内部からシールし、環状シール２２により外部からシー
ルしている。ガス加圧バイア’７．９は環状空隙内に開
口している。不活性ガス、好ましくはアルゴンは、ガス
加圧パイプ、現状空隙２３、上昇管７の）９１ｓを通っ
て、上昇管内に上昇した金属溶湯（容器２の内部の高圧
ガスにより上昇する）と混合される。金属溶湯は金属油
として上昇管を出る。環状空隙２３はガス安定化ゾーン
として機能する。

いわゆる粉状化室８を、容器２の外にある上昇管７上端
に取付ける。不活性ガス、たとえばアルゴンを開孔１８
を通して粉状化室内に高圧で吹付けることができる。粉
状化室８は環状空隙Ｊ６に囲まれており、この環状空隙
ノロは上昇管７の上部と同様に外部から密封されている
。

ガス加圧パイプノアは環状空隙１６に開口しており、こ
の環状空隙１６は環状空隙２３と同様、ガス安定化ゾー
ンとして働いている。ガス加圧パイプｌｌ、１３．１７
は、それぞれガス圧調節弁２０を備え、これらパイプか
ら導かれるガス圧をそれぞれ調節することができる。非
活性又は不活性加圧ガスを粉状化室８に導くとと忙より
、金属油を噴霧又は分散して、比較的大容積で一部空洞
のある金属小滴を得る。粉状化室８に導入した加圧ガス
は、同時に収束するように狭くなった流路９から大空間
室内すなわち低圧空間、つまり閉じた収集容器１０に金
属小滴を吹付ける。そして同時に、微細で十分固化した
金属粉末を形成する。流路９が収束する構造であるので
ガスが加速され、金属小滴が粉状化室８から収集容器３
０内に流れる。このことは基本的に重大である。上述の
如く、この加速は外部からの環状の流れによってもなさ
れる。

流路９の加速により、生じる大きな加速力が金属小滴に
実際に作用して金属小滴を破壊し、極めて微細な金属粉
末を作る。

この実施例で示す収束するように狭くした流路９は、水
平レベルに対して斜め上方に約４５゜の角度で傾いてい
る。流路９の軸方向は粉状化室８の軸方向と一致してい
る。収束するように狭くした流路９は変換可能な口金と
して設計することもできる。この方法により、選択され
たガス圧や使用された合金に関係なく、対応する口金内
に挿入することにより、収束程度を適宜選択できる。流
路９内の加速を外部からの環状流によっておこなった場
合、環状流によって加速の程度を変えることができる。

従って両方の方法、即ち外部からの環状流及び収束する
口金を適用するのが好ましい。外部の環状流を調節でき
る場合、口金の取替は不用である。

また口金を回転可能に取付けて、それぞれ最適角度αを
調節できるようにしてもよい。

上述の装置で金属粉末を作るには、金属溶湯を入れた溶
融ポット３を持上げ台４上に配置し、誘導コイル６内部
に設ける。誘導コイル６は溶融ポット３内の金属を溶融
状態に保持する。次いで容器２を気密に閉じてからガス
加圧ｉｊイブ１ノ及び開孔１２を通してアルゴンを満す
。次いで持上げ手段５で持上げ台４を上昇させ、溶湯を
入れた溶融ポット３を上昇させて、上昇管７の下端が金
属溶湯に漬浸するようにする。このことによりカバーキ
ャップ７ａをこわす。容器２内部のガス圧は溶湯の自由
表面に作用してこれが上昇管７を通って上方に押圧され
るようにする。同時に、アルゴンの如き非反応ガスはガ
ス加圧ｉ４イプノ３、環状空隙２３及び上昇管７の上部
にある孔１５を通って上昇した溶湯と混合される。この
ことにより金属油が形成される。金属油は粉状化室８に
入り、ここでは粉状化ガスが開孔１８から吹込まれ、こ
のことにより噴霧化又は分散がなされて金属油が金属小
滴となる。粉状化室８内に吹込まれたガスは、収束する
ように狭くなりた流路９を通って収集容器１０に入る金
属小滴に吹付ける。そして同時に微細で十分固化した金
属粒子を形成する。中空状あるいはくりぬかれた金属小
滴が粉状化室８内で形成されても、これらは流路９中で
破壊され、金属小滴の空洞内外における部分圧力差によ
って微細金属粒子に分解する、収集容器１０は外部に対
して気密である。

上述の如く、収束するように狭くなった流路は、微細な
噴霧化を行なうのに全く基本的に重要な構造である。又
流路が収束するので、ガスの消費量を比較的少なくする
ことができる。

従って流路９を収束するように狭くすることにより、粉
状化室８で形成された金属小滴を２次的に分別する。こ
れは、流路９内の金属小滴に作用する加速及び加速力に
よる、そしてこれは収束するように狭くなった流路９内
に生じる部分圧力差により、中空金属小滴が破壊され、
更に分解される。更にガス消費量が、比較的低くなる。

流路８の収束は粉状化室８の圧力と金属小滴の加速とと
もにその結果生じる破壊力によってきまる。収束の度合
は粉状化される金属（金属又／、１合ω及び所望の粒子
寸法による。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示す断面図である。 ｌ・・・笠色　２・・・容器、３・・・溶融ポット、４
・・・持上げ台、５・・・持上げ手段、６・・・溶融熱
生成手段、７・・・上昇管、７＆・・・カバー、８・・
・粉状化室、９・・・流路、１０・・・収集容器、１１
・・・ガス加圧パイプ、１２・・・ガス加圧パイプの開
口端、１３・・・ガス加圧パイプ、）４・・・スリーブ
、１５・・・孔、１６・・・環状空隙、１７・・・ガス
加圧パイプ、１８・・・開孔、Ｊ９・・・安全弁、２０
・・・ガス圧調節弁、２１・・・環状、シール、２２・
・・環状シール、２３・・・環状空隙、２”４・・・プ
ラグタイプの接続子。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属溶湯を上昇管から噴霧して金属粉末を製造す
   る際、 ａ、金属溶湯をガス、好ましくは不活性ガスと混合する
   工程と、 ｂ、ガスと混合した金属溶湯を加圧ガス、好ましくは不
   活性ガスで加圧して、一部中空た金属小滴を形成する工
   程と、 Ｃ１同時にこの加圧ガスで金属小滴を高速又は加速する
   ように大空間室内に吹付けて、微細な固体金属粉末を形
   成する工程と、を具備したことを特徴とする金属粉末の
   製造方法。
2. （２）金属溶湯にガス、特に不活性ガス、好ましくはア
   ルゴンを混合して、同時に金属泡を形成する特許請求の
   範囲第１項記載の方法。
3. （３）金属小滴を、収束するように狭くなった流路から
   大空間室に吹付け、これと同時に微細金属粉末を形成す
   る特許請求の範囲第１項又は第２項記載の方法。
4. （４）金属小滴を外部からの圧力ガス流で大空間室、方
   向に加速して、同時に微細金属粉末を形成する特許請求
   の範囲第１項又は第２項記載の方法。
5. （５）金属小滴を水平レベルに対して斜め上方に角度約
   １０〜８０’、とくに約４０〜５０°で大空間室に吹付
   けて、同時に微細金属粉末を製造する特許請求の範囲第
   ３項又は第４項記載の方法。
6. （６）ａ、溶融ポット（３）を囲む容器（２）と、ｂ、
   溶融ポット（３）の上方に設けられ容器（２）の外へ導
   出されている上昇管（７）と、 Ｃ６溶融ポット（３）を容器（２）内℃持ち上げる手段
   及び／又は上昇管（７）を下げて上昇管（７）を金属溶
   湯に浸漬せしめる手段と、 ｄ、容器（２）内に開口しここから非活性又は不活性ガ
   スを容器（２）内に導き、同時に容器内を加圧して浸漬
   した上昇管（７）内部の金属を上方に加圧するガス加圧
   ・母イブ（７７）（Ｊ、？）と、 ｅ、上昇管（７）内に開口し、ここを通って不活性ガス
   、好ましくはアルゴンガスを上昇管内に上昇した金属溶
   湯に混合し、同時にとくに金属泡を形成するガス加圧パ
   イプ（１３）（１４）（）　５　）　と、 ｆ、上昇管（７）の上端に結合した粉状化室（８）であ
   って、この内に更にガス加圧バイア’（７７）（）８）
   が開口しここを通ってガス、好ましくは不活性ガスが高
   圧で吹かれるようにした粉状化室と、 ｇ、粉状化室（８）に結合された収集容器（）Ｏ）であ
   って、粉状化室（８）から収集容器への流路（９）が金
   属粒子を加速する手段を備えている収集容器とを共流し
   た金属粉末の製造装置。
7. （７）粉状化室（８）から収集容器（ＪＯ）への流路（
   ９）は、収束する形態である特許請求の範囲第６項記載
   の金属粉末の製造装置。
8. （８）粉状化室（８）から収集容器（Ｊ（７）への流路
   （９）内へ孔が開口し、これら孔は流路（９）の周囲に
   均一に分布し、これら孔から加圧ガス流が収集容器（Ｊ
   Ｏ）方向に吹き、流路内の金属粒子を加速する特許請求
   の範囲第６項又は第７項記載の金属粉末の製造装置。
9. （９）金属溶湯で破壊可能なカバー（キャップ７ａ）を
   金属溶湯に面した上昇管（７）の下端に配置した特許請
   求の範囲第６項記載の金属粉末の製造装置。 ０Ｑ　粉状化室（８）から収集容器（１０）への流路（
   ９）は、水平レベルに対して斜め上方に角度１０〜８０
   °、特に４０〜５０°傾いている特許請求の範囲第６項
   又は第８項記載の金属粉末の製造装置。 αη　ガス加圧パイプ（１１）（Ｊ３）（Ｊ７）は、そ
   れぞれガス加圧調節弁（２０）を備えている特許請求の
   範囲第６項記載の金属粉末の製造装置。 ０才　容器（２）は圧力解放弁（１９）等を備えている
   特許請求の範囲第６項記載の金属粉末の製造装置。