JPS6274006A - 金属微粉末の製造方法 - 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、機械構造用部品、電磁波シールド材、電磁気
部品、電池電極等の粉末冶金材料として優れた性能を示
す金属微粉末の製造方法に関し、殊にアトマイズ法を基
本とし比較的低い流体噴射圧で極めて微細な金属粉末を
得ることのできる方法に関するものである。

［従来の技術］ 現在実用化されている代表的な金属微粉末の製法として
はカーボニル法、電解法、酸化物還元法、アトマイズ法
が挙げられ、殊にアトマイズ法は高生産性のもとて比較
的粒径のそろった金属微粉末を容易に製造し得る他、単
体金属粉のみならず合金粉でも容易に製造し得るといっ
た特徴を有しているところから、金属粉末を製造する方
法の主流となっている。即ちアトマイズ法とは、ノズル
を通して流下される溶融金属に高圧流体（水、水蒸気、
油、空気その他のガス等）を吹付けて溶融金属を噴霧化
し、これを冷却室又は水中に吹込んで凝固させる方法で
あり、前述の特徴に加えて、′ＩＭ続生産に適しており
且つ吹付は流体の圧力調整によって粒径を容易にコント
ロールし得るといった利点も有している。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが現在のアトマイズ技術では、例えば４０ｇ、ｍ
程度以下の金属微粉末を得ることは容易でない、即ち金
属粉末を微細化する為の最も一般的な手段は、前述の如
く流体噴射圧を高める方法であり、こうした観点から超
高圧水アトマイズ法や超高圧ガスアトマイズ法等が提案
されているが、これら超高圧流体を用いる方法１ハ場合
は１没備の耐圧強度を保障側るという観・、５、から操
作圧力に自ずと制限がある為、−１９妃の様な方法を採
用したとしても例えば４０Ｂｍ程度以Ｆといった微細な
金属粉末を安定１２で製造するこ、トはできない。殊に
最近の電子光学機器をは［２めとする各種機器のホヤ化
、高精度化は急速に進んでおり、こうした凹情に適合す
る機器部品を粉末冶金法によって製造する為には非常に
微細な金属粉末を使用しなければならないので、この様
な金属微粉末をアトマイズ法によって効率的に′！Ｊ潰
し得る技術の確立が待たれている。

本発明はこうした状況に着［］シてなされたものであっ
て、その目的は、例えば４０ｇｍ程度以丁どいった微細
な金属粉末をアトマイズ法によって容易に製造すること
のできる技術を提供しようとするものである。

［問題点を解決する為のＬ段］ １；記の目的を達成し得た本発明の構成はアトマイズ法
により金属微粉末を製造するに当たり、噴射ｌな体とし
て、目的とする金属微粉末と間挿Ｊ７１ｙ〈は該金属微
粉末への混入が１．１容される金１．ル微粉末を含むｎ
へ合汝１体を使用するところに要旨を右−邊るものであ
る。

「作用］ アトマ・イズ法においでは噴射流体の圧力？、ｔδめる
ことにｊ、り金属粉末を微細化し得ろことは先に説明ｌ
、た通りであるが、こうした傾向が得られるのは、噴射
流体の圧力を高める【ごつれて溶融金属噴霧性の運動エ
ネルψ−が増大し、ぞわに伴って霧滴が微細化される為
と考にられる、ちなみに第３図は、従来の高圧水７トマ
イズ法を採用した種々の一１′験データ及び公知文献よ
り、噴霧媒体（木）の圧力と得られる金属粉末のモ均粒
径との関係を整理して示したグラフであり、得られる金
属粉末のｆ均粒径と水圧の間には反比例関係が認められ
る。

一般にジェットの連動エネルギー（Ｅ）Ｉ′！”）記（
１）式によって求めることができ。

Ｅ＝１／２　ｓＱ＊ｖ２　　（Ｊ／ｓｅ＋−）　　−（
１）Ｑ：吐出されるジェット流体の！ａ（Ｋｇ／ｓｅｃ
　） Ｖニジエツト流体の速度（ｍ　／　ｓｅｅ　）また噴射
ノズルにおける背圧（Ｐ：Ｋｇ／ｅ■２）と流体速度（
ｖ　：　ｍ／ｓｅｃ　）の間にはＦ記（２）式の関係が
ある。

Ｃ：定数 従って噴霧媒体となる流体の圧力を高めるとジェット流
体の速度が上がり、ジェットの運動エネルギーが増大し
て微細な金属粉末を得ることができる。しかし流体の圧
力を過度に高めることは設備の高級化を招き、且つ設備
寿命を短縮させることになる為、流体圧を過度に高める
ことは得策と言えない。

そこで流体圧を過度に高めることなくジェットの連動エ
ネルギーを増大し、それによって金属粉末を微細化し得
る様な方策を開発すべく種々研究を行なった。その結果
、噴霧媒体中に、製造しようとする金属粉末と同種の金
属粉末及び／又は当該金属粉末中に＆ｉ人しても悪影響
を及ぼすことのない（即ち″Ｌ′Ｊ該金属粉末への混入
が許容される）金属粉末を混入させて噴射すれば、ジェ
ーｌトの連動エネルギーが飛躍的に高められ、流体圧を
それほど高めなくとも金属粉末を著しく微細化し得るこ
とをつきとめた。

即ちジェット媒体の密度をρ＋　　（Ｋｇ／ｍ３）　、
該媒体中へ混入される金属粉末の密俄をｐ２（Ｋｇｌｌ
）とし、シｒ、、ト全体、媒体及び金属粉末の名体積／
ＪＱ　沿を夫々Ｖｏ　　、　Ｖｌ　　、　Ｖ２　　（ｍ
’／ｓｅｃ　）とすると、下記（３）式が成立する。

Ｖｏ　＝Ｖ＋　　＋Ｖ；１　　　　　　　　　　、、。

（３）ノズルから噴射することのできるジェットの体積
はノズルの口径等により決まってくるので、回−・のノ
ズルから媒体のみを噴出させる場合と、金属粉末との混
合媒体を噴出させる場合における各ジ１　”／トの質量
ＩＱ；ａ：Ｑ＋　　、　Ｑ２　　（Ｋｇ／ｓｅｅ　）は
ド記（４）、（５）式の通りとなり、 Ｑ＋　＝ｐ＋　Ｖｏ　＝ｐ＋　Ｖｔ　＋ｐ＋　Ｖ２−（
４）Ｑ７＝ρｌ　Ｖｌ　　＋ｐ２　Ｖ２　　　　　　　
・・・（５）同−の圧力で噴霧した場合における両者の
圧動エネルギー差（ΔＥ）を、前記（１）式を総合して
求めると、下記（６）式の通りとなる。

ΔＥ＝１／２　＠　Ｖ２　Ｃｐ２−ｐ＋　）　　ＩＩＶ
２・・・（６） 即ち本発明によれば、噴霧媒体中に高密度の金属微粉末
を混入させ同時に噴出させることによりジェットの運動
エネルギーが高められ、その上昇に応じて製品金属粉末
を微細化することが可能となる。尚噴霧媒体中へ混入さ
せる金属微粉末としては、目的とする金属微粉末と同種
若しくは当該金属微粉末中へ混入しても実害を与えるこ
とのない異種の金属微粉末を使用することができ、これ
らの金属微粉末はアトマイズ法により製造したもの、に
限らず、カーボニル法、電解法、還元法等により得た金
属微粉末を使用してもよい、また本発明で噴霧媒体とし
て使用される流体の種類も特に制限がなく、水、水落気
、油、空気、窒素ガス等、従来から７トマイズ用の噴霧
媒体として使用されているすべての流体を使用すること
ができ［実施例］ 第１図は本発明の実施例を示す概略フロー図であり、図
中１は水タンク、２はモータ、３は高圧ポンプ、４は金
属粉末、５は金属溶解炉、６はタンディツシュ、７はア
トマイズノズル、８はアトマイズチャンバーを夫々示す
。

この方法は、噴霧媒体である水に金属微粉末４を混入し
て噴出させる点を除けば従来の水アトマイズ法と木質的
に異なるものではなく、操業も従来法とほぼ同様にして
行なわれる。即ち金属材料は溶解炉５で成分調整した後
、タンディツシュ６から直径数■程度の細流状態でアト
マイズチャンバー８方向へ流下される。一方噴霧媒体た
る木は木夕／りｌから、モータ２により駆動される高圧
ポンプ３へ導入され、高圧ライン９から７トマイズノズ
ル７へ送られ当該ノズル７から溶融金属流Ｍに向けて噴
射されるが、本発明では高圧ライン９の途中で高圧水に
適量の金属微粉末４を混入し、これらの混合物を７トマ
イズノズル７から噴射させる。その結果溶融金属Ｍは、
水の噴射によって生ずる水ジェツトの集合位置で霧状に
微細化されるが、本発明では前述の如く高圧水に適量の
金属微粉末４が混入されており、噴射ジェットの連動エ
ネルギーが高められているので、単なる高圧水を使った
従来例に比べて溶融金属Ｍは著しく微細化される。霧状
に微細化された溶融金属はアトマイズチャンバー８で冷
却凝固したのち、下部の排出口から水と共に連続的若し
くは間欠的に抜きだされ、図示する如く脱水工程、乾燥
工程、分級工程を順次経由した後製品として取り出され
る。

第２図は上記の方法に準じて金属微粉末の製造実験を行
なったデータ（アトマイズ圧力と粉末粒度の関係）を示
したものであり、Ａは水だけを用いた場合、Ｂは木に質
１ｊ、比１０％の金属微粉末を混入させた場合の各実験
データを示している。但し溶融金属としては鉄系合金を
使用し、又高圧水へ混入させる金属微粉末としてはカー
ボニル法により製造した同種の金属微粉末（粒径５〜１
０ルｍ）を用いた。

第２図からも明らかな様に、水のみを用いたアトマイズ
法ではアトマイズ圧力の上昇に伴う粉末粒度微細化勾配
がやや緩慢であるばかりでなく、全体的に粉末粒度が大
きいのに対し、金属微粉末を混入させると圧力上昇に伴
う粉末粒度微細化勾配が急激となり、且つ全体的に粉末
粒度が細かくなっている６例えばｌ　ＯＯＫｇ／　ｃｔ
ｓ２の７トマイズ圧力の場合で比較してみると、前記Ａ
（従来法）では粉末粒径が約５０ルｍであるのに対し、
前記Ｂ及びＣ（本発明法）では何れも約２０ｐｍであり
、同一圧力に設定した場合に得られる金属微粉末の粒径
を１／２以下に微細化し得ることが分かる。

尚第２図からもＯｊｌらかな様に、水へ混入させる金属
微粉末の量が多い程製品金属粉末の粒径は小さくなる傾
向が見られるが、金属粉末の配合量を多くシ過ぎると噴
霧媒体としての流動性が低下し安定したジェットが形成
されなくなることもあるので、金属粉末の配合量は３０
重着％以下、より好ましくは２０屯域％以Ｆに抑えるの
がよい。金属粉末の配合１青の下限は特に存在せず、極
く少量でもそれなりの微細化効果が発揮されるが、本発
明で一応の目標として定めたｒ４０ｐｍ以下の金属微粉
末を得る」という目的を確実に達成する為には３重量％
程度以上の金属−微粉末を配合することが望まれる。

水（噴霧媒体）に対する金属微粉末の混入位置はどこで
もよいが１本発明では相当高い操作圧力が採用されると
ころから金属微粉末混入後の配管・機器は相当摩耗する
ので、こうした摩耗を極力防止する為には金属微粉末の
混入位とを７トマイズノズル７に極力近い位置に設定す
るのがよく、またアトマイズノズル７は耐摩耗性の優れ
た素材を用いて作製すべきである。

本発明は例えば上記の様に構成されるが、その最大の特
徴は、噴霧媒体中に金属微粉末を混入させてジェットの
運動エネルギーを増大し、それにより比較的低い操作圧
力でも微細な金属粉末が得られる様にしたところに存在
するものであって、こうした特徴を発揮し得る限り噴霧
媒体の種類や操作圧、金属微粉末の種類や粒径、配合、
ｒｌ等、史にはアトマイズ装置の具体的構成等は心安に
応じて任意に変更することができ、それらはすべて未発
ｌ！ｌｌの技術的範囲に包含ぎれる。

［発明の効果］ 未発り１は以」−の様に構成されており、比較的低い操
作圧を採用した場合でも例えば４０ｇｍ以下といった非
常に微細な金属粉末を簡単に製造することができる。し
かも設備及び操作性の点から見た場合、基本的には従来
のアトマイズ装置に金属微粉末供給部を設けて同様の処
理を行なうだけでよく、設備的負担が軽全である他処理
も極めて簡単であるといった多くの特徴を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す概略フロー図、第２図は
本発明を採用した場合のアトマイズ圧力と粉末粒径の関
係を示すグラフ、第３図は従来のアトマイズ法における
アトマイズ圧力と粉末粒径の関係を示すグラフである。 １・・・水タンク　　　　　　２・・・モータ３・・・
高圧ポンプ　　　　４・・・金属微粉末５・・・溶解炉
　　　　　　６・・・タンディッシュア・・・ア）−Ｔ
ｈイズノズル ８・・・アトマイズチャンバー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. アトマイズ法により金属微粉末を製造するに当たり、噴
   射流体として、目的とする金属微粉末と同種若しくは該
   金属微粉末への混入が許容される金属微粉末を含む混合
   流体を使用することを特徴とする金属微粉末の製造方法
   。