JPS6152308A - 金属粉の製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、航空機部品のニアネットシエイグ成形用およ
び繊維強化金属系複合材用素材、ちるいはコンピュータ
制御素子、磁気記録テープなどを製造する際のイオン・
スパッタリング用ターゲット素材、その他に使用される
活性金属微粉末を製造するための金属粉の製造方法に関
するものである。

〔従来の技術〕

上記分野に使用されるチタンなどの金属粉は、高純度の
且つ汚染されていない球の微粉末としてつくられる必要
があり、これらの要請に応えるため従来より種種の製造
方法が提案されている０ 第５図は回転電極式粉末製造方法と称するもので、アル
ゴンなどの不活性ガスを封入した密閉容器（α、）内に
、金属粉の原料であり且つ消耗電極として機能する金属
棒（ｂｌ）とタングステン製非消耗電極（ｃ）とを各端
面が相互に向い合うように水平に配置し、金属棒（ｂり
を駆動用モータ（ｄ）を用いて高速回転しながら（矢印
ｅ）、給電装置（７）（７′）を介して各電極に通電し
、金属棒（ｂ、）と非消耗電極（ｃ）の対向する端面間
にアーク（ｙ）を発生させて金属棒（ｂ、）を溶融し、
溶融してできた液滴（Ａ）を高速回転する金属棒（ｂｌ
）の遠心力を利用して飛散させ（矢印ｉ）、飛行中に放
熱して固形化した金属粉を密閉容器（α１）底部に設け
た図示しない開口から取り出すようになっている。

しかし、この方法は製品の純度、清浄性、微細な結晶組
織が得られる利点がある反面、■粉末の粒径が大きい（
８０〜６００μｍ）、■金属棒（消耗電極）の取換に時
間を要し生産性が低い、■高速回転する金属棒への給電
構造に故障が生じやすい、などの問題点がある。

第４図に電子ビーム溶解法を示す。この方法は、密閉し
た真空容器（（社）内に金属粉の原料である金属棒（ｂ
２）を吊シ下げ、低速度で回転させながら（矢印ｊ）、
この金属棒（−に電子銃（＆）などを用いて電子ビーム
などを放射し、溶融した金属棒（細から滴下した液滴（
Ｊ）を高速旋回する（矢印ｍ）円板状のるつは（ｆＬ）
で受は止め、旋回するるつは（ｎ）の遠心力を利用して
液滴を飛散させ（矢印ｐ）、飛行中に冷却、固化させる
。

しかし、この方法は回転電極式と同様、はぼ要求仕様に
適合する製品を製造し得る反面、■粉末の粒径が大きい
、■電子銃などの設備費が高価で且つ保守に手間がかか
るなどの欠点がある。

また、別の製造方法として、比較的蒸気圧が高いクロー
ム（Ｃｒ）、アルミニウム（ＡＬ）などに対し適用され
る真空蒸発法があるｏしかし、この方法によると極めて
細かい粒径の粉末を製造できる反面、生産性が低い他、
得られた製品の取扱いに難点がある。

また、さらに別の製造方法として、金属の溶液または溶
融塩から金属粉末を析出させる電気化学的方法がある。

しかし、この方法は一般的に生産性が低く、生産速度を
高めると粒度が粗く不純物含有量が増大する欠点がある
他、合金粉末を製造するのが兼かしいという問題点がめ
る０ 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明は、前述の問題点に鑑みてなしたもので、高度の
設備、熟練した技術を用いることなく、しかも生産性を
向上し得る金属粉の製造方法を提供せんとするものであ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するための本発明の金属粉の製造方法
は、第１図および第２図に示すように、不活性ガスを封
入した密閉構造の容器（１）内に、粉末化すべき二本の
金属棒（５１（５）を該金属棒（５）（５）の端面（２
１（２）が相互に向い合うようにほぼ水平に配置し、前
記金属棒（５）　（５１を緩やかな速度で相互に反対方
向に回転させながら前記端面（２）　（２）間にアーク
（３）を発生させ、アーク熱によって溶融した金属の液
滴（４）をアーク発生部の下方に配置した水冷式双ロー
ル（１１（１’Ｊ上に落下させ、該ロール（１’Ｊ　Ｑ
ｌを用いて前記液滴（４）を冷却、固化、押圧して金属
の薄片（６）をつくり、該薄片（６）をミル（９）を用
いて微細に粉砕するものである。

〔作　　用〕

次に本発明の作用を第１図および第２図を参照して説明
する。粉末化すべき二本の金属棒（５）（５）で消耗電
極を構成したので電極交換頻度が少なく、従って生産性
が向上する。金属棒（５１（５１は低速度で回転するの
で電極加工精度が緩やかになり、電極残材（掴み代）を
溶接継ぎ足して再使用できる。金属の薄片（６）として
ミル（９）に投入するので粉砕効率が良い。金属棒（５
１（５）の溶融用電源として一般の溶接用交流電源を使
用できるので設備費が低減する。すべての工程を不活性
雰囲気内で処理するので酸素および窒素など不純物の含
有量の少ない活性金属粉を製造することができる。ミル
内の粉砕工程を不活性ガス雰囲気内で行うことにより、
汚染のない清浄な金属粉を製造することができる。

〔実　施　例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。第１
図および第２図は本発明の方法を実施するための装置の
一実施例を示すもので、本装置の主要部は、アルゴンな
どの不活性ガスを封入した密閉構造の容器（１）と、こ
の容器（１）内に配置され相互に向い合った端面（２）
　（２１間にアーク（３）を発生し、このアーク熱によ
って溶融した端面部から溶融金属の液滴（４）を下方に
滴下する二本の金属棒（５１（５１と、前記容器（１）
の内部に且つ前記アーク発生部の直下に配置され前記金
属棒（５）（５）端面部から滴下した液滴を冷却、固化
、押圧し、金属の薄片（６）をつくる水冷式双ロール装
置（力と、この金属の薄片（６）を微細に粉砕して金属
粉（８）にするボールミル（９）などからなる。

金属棒（５１（５１は、粉末化すべき合金を丸棒に形成
したもので、消耗電極式真空アーク炉、電子ビーム溶解
炉、プラズマアーク溶解炉などを用いて溶製したインゴ
ットを鍛伸、皮むき加工などして製作され、本装置にお
いては図示のごとくほぼ水平に且つ一直線上に向い合っ
て配置され消耗電極を形成する。

各金属棒（５１（５１は、いずれもチャン２００１．回
転軸（１２を介して回転駆動装置０りおよび給電装置α
ａに連結されており、これらの装置は一括してテーブル
（１９上に搭載され、このテーブルαつは、金属棒（５
）　（５］相互間に適性なアークを発生させ且つ維持す
るため図示しない制御装置によって前後進動作する（矢
印デ）。なお、回転軸ａ’ａ　ａ’ａが容器（１）を貫
通する部分にはシール装置ａηαηが設けられている。

水冷式双ロール装置（７）は、容器（１）の側壁ａ８ａ
ｍに回転自在に支承され、図示しない回転駆動装置によ
って回転する二本の水冷式ロールαｌ（［１などからな
り、このロール（１１（１１はほぼ水平に且つロールギ
ャップ８が適正値になるように相互に接近して配置され
ている。

容器（１）のほぼ下半部、すなわちロール収納室（イ）
の裾の部分は傾斜した側壁（２２）によって下すぼまり
に形成され、その底部にパルプ（ハ）が取り付けられ、
さらにこのパルプ（ハ）のフランジｃ！すに、パルプ（
２５１を有するポット（イ）または運搬用容器が着脱自
在に取り付けられている。なお、金属棒（５）（５）が
消耗した際の電極新換作業を容易に行うため、容器（１
）の上半部を形成するアーク発生室（５）とロール収納
室−との間に図示しない仕切弁を設け、また、アーク発
生室（５）の頂部に操作用兼金属棒装入用作業孔＠（ハ
）を設ける次に本装置の取扱いおよび作動について説明
する。図示し彦い真空排気装置およびガス導入装置によ
って容器（１）内を真空にしたのち、アルゴンまたはヘ
リウムなどの不活性ガスを容器（１）内に封入し、回転
駆動装置０国を用いて金属棒（５）（５）を相互に反対
方向に緩やかな速度で回転しく矢印ｔ）、図示しない駆
動装置によりロールα１（１９を回転しく矢印ｕ）、結
電装置α（イ）より所定の電力を供給し、金属棒の端面
（２）　（２）間にアーク（３）を発生させる。

金属棒（５）　（５１先端部は、このアーク熱によって
溶融し、溶融金属は液滴（４）となってロールα９上に
落下し、ロール（１１（１１間の通過する間に冷却、固
化、押圧されて金属の薄片（６）となり、容器底部に向
って落下しく矢印ν）、ポット（イ）内に集積される。

ポット０ｅ内に収容された薄片（６）は、パルプ（２５
）を閉めた状態で適宜の方法を用いて運搬され（矢印ｖ
）、不活性ガスを封入したボールミル（９）内に投入さ
れ（矢印ｗ）、ここで微細な金属粉（８）に粉砕される
。

アーク発生電力、アークギャップ、アーク発生部とロー
ル中心ｆｌａｘまでの距離、ロール周速を適宜選定する
ことによって薄片（６）の性状を非晶質から結晶質に到
る広い範囲内で調整することができ、また、使用目的に
応じて広範囲に亘る粒径（１０μｍ〜２００μｍ）の金
属粉を製造することができる。溶融、薄片化、粉砕の各
工程がすべて不活性ガス中で行われるので、高純度の清
浄な金属粉が入手できる。

なお、電極交換の際は、アーク発生室（２７）とロール
収納室艶聞を図示しない仕切弁で分離し、作業孔（ハ）
を利用Ｉ〜て電極の新換作業を行うことにより、容器（
１）内への空気、有害ガスの侵入を最小限に抑止するこ
とができる。

なお、本発明は前述の実施例にのみ限定されるものでは
なく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種種の
変更を加え得ることは勿論である。

〔発明の効果〕

以上に述べたごとく本発明の金属粉の製造方法は次の優
れた効果を発揮する。

（１）粉末化すべき二本の金属棒で消耗電極を構成した
ので電極交換頻度が少なく、従って生産性が向上する。

（１１）金属棒は低速度で回転するので電極加工精度が
緩やかになり、電極残材（掴み代）を溶接継ぎ足しして
再使用できる。

（ｉｉｉ）　　金属棒から一旦金属の薄片をつくり、こ
の薄片をミルに投入するので粉砕効率が良く粒径の小さ
い粉末を得ることができる。

（１■）　　金属棒の溶融用熱源として一般の溶接用交
流電源を使用できるので、設備費を低減することができ
る。

（Ｖ）　　溶融、薄片化、粉砕の全工程が不活性ガス雰
囲気内で実行できるので高純度の金属粉を製造すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の方法を実施する装置の一
例を示し第１図は一部切断側面図、第２図は第１図にお
ける■−■方向からの一部切断矢視図、第３図および第
４図はいずれも従来の金属粉製造装置の説明図である。 図中、（１）は容器、（２）は端面、（３）はアーク、
（４）は液滴、（５）は金属棒、（６）は薄片、（９）
はボールミル、（１！Ｊはロールを示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）不活性ガスを封入した密閉構造の容器内に、粉末化
   すべき二本の金属棒を該金属棒の端面が相互に向い合う
   ようにほぼ水平に配置し、前記金属棒を緩やかな速度で
   相互に反対方向に回転させながら前記端面間にアークを
   発生させ、該アークにより溶融した金属の液滴をアーク
   発生部の下方に配置した水平式双ロール上に落下させ、
   前記液滴を冷却、固化、押圧して金属の薄片をつくり、
   該薄片をミルを用いて微細に粉砕することを特徴とする
   金属粉の製造方法。