JP2002346377A - 熱プラズマによるセラミック又は金属の球状粉末の製造方法および装置 - Google Patents
熱プラズマによるセラミック又は金属の球状粉末の製造方法および装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 熱プラズマによりセラミック又は金属の球状
粉末の真球に近い形状の球状粉末を得る。 【解決手段】 原料粉末３を高周波熱プラズマ１１によ
り加熱溶融して球状化し、この溶融粒子を内壁に冷却水
を流し噴霧ノズル４６から冷却水を噴霧した冷却塔３１
内を落下させて冷却してセラミック又は金属の球状粉末
４を製造する。
粉末の真球に近い形状の球状粉末を得る。 【解決手段】 原料粉末３を高周波熱プラズマ１１によ
り加熱溶融して球状化し、この溶融粒子を内壁に冷却水
を流し噴霧ノズル４６から冷却水を噴霧した冷却塔３１
内を落下させて冷却してセラミック又は金属の球状粉末
４を製造する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックや金属
などの高融点材料の球状の粉末を製造する製造方法およ
び製造装置に関するものである。
などの高融点材料の球状の粉末を製造する製造方法およ
び製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】金属などの粉末の製造方法としては、水
アトマイズ法、ガスアトマイズ法、回転電極法、酸素火
炎法など多くの方法が用いられている。
アトマイズ法、ガスアトマイズ法、回転電極法、酸素火
炎法など多くの方法が用いられている。
【０００３】しかし、これらの方法で得られる粉末は偏
平や角張った形状などをなし、球状の粉末を製造するの
は困難である。
平や角張った形状などをなし、球状の粉末を製造するの
は困難である。
【０００４】そこで、金属などの粉末を粉末状態のまま
溶融球状化する方法が採用された。とくに高融点の材料
を不純物の混入がなく球状化する方法として熱プラズマ
による溶融球状化が行われるようになった（特開平６−
２５７１７号公報など）。
溶融球状化する方法が採用された。とくに高融点の材料
を不純物の混入がなく球状化する方法として熱プラズマ
による溶融球状化が行われるようになった（特開平６−
２５７１７号公報など）。
【０００５】この方法は、金属などの粉末を粉末状態で
熱プラズマにより溶融して表面張力により球状化させ、
ガスや空気雰囲気の冷却塔で落下中に冷却させて球状粉
末を得るものである。
熱プラズマにより溶融して表面張力により球状化させ、
ガスや空気雰囲気の冷却塔で落下中に冷却させて球状粉
末を得るものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
気体雰囲気の冷却塔では、溶融球状化した粒子が冷却塔
で落下中に相互結合したり、完全に凝固しない状態で冷
却塔の壁や底部に当たって粒子が偏平になるなど、完全
な球状が得られないという問題点があった。とくに、作
業性を増すためにプラズマ能力や装置が大型化した製造
装置ではこの傾向が大きくなる。
気体雰囲気の冷却塔では、溶融球状化した粒子が冷却塔
で落下中に相互結合したり、完全に凝固しない状態で冷
却塔の壁や底部に当たって粒子が偏平になるなど、完全
な球状が得られないという問題点があった。とくに、作
業性を増すためにプラズマ能力や装置が大型化した製造
装置ではこの傾向が大きくなる。
【０００７】そこで本発明は、上記問題点を解決して、
大型の装置においても真球に近い完全な球状の粉末が得
られる熱プラズマによるセラミック又は金属の球状粉末
の製造方法と装置を提供することを目的とする。
大型の装置においても真球に近い完全な球状の粉末が得
られる熱プラズマによるセラミック又は金属の球状粉末
の製造方法と装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の熱プラズマによるセラミック又は金属の球
状粉末の製造方法は、セラミック又は金属の原料粉末を
高周波熱プラズマにより加熱溶融して球状化し、該球状
の溶融粒子を水噴霧雰囲気を通過させて冷却することに
より球状粉末を得ることを特徴とするものである。
に、本発明の熱プラズマによるセラミック又は金属の球
状粉末の製造方法は、セラミック又は金属の原料粉末を
高周波熱プラズマにより加熱溶融して球状化し、該球状
の溶融粒子を水噴霧雰囲気を通過させて冷却することに
より球状粉末を得ることを特徴とするものである。
【０００９】すなわち、本発明の球状粉末の製造方法
は、熱プラズマにより溶融球状化した粒子が落下中に水
噴霧により冷却されて球状の状態で冷却凝固するので、
従来方法のように粒子が溶融状態で冷却塔の壁や底部に
接して偏平に変形したり、粒子同志が接触して相互結合
するなどのことがない。これにより安定して均一な真球
に近い球状粉末が得られる。また、セラミック又は金属
の原料粉末をプラズマフレームで粉末粒子のまま加熱溶
融して急冷するので、原料粉末の粒度を変えることによ
り自由に所用の粒径の成品粉末が得られる。
は、熱プラズマにより溶融球状化した粒子が落下中に水
噴霧により冷却されて球状の状態で冷却凝固するので、
従来方法のように粒子が溶融状態で冷却塔の壁や底部に
接して偏平に変形したり、粒子同志が接触して相互結合
するなどのことがない。これにより安定して均一な真球
に近い球状粉末が得られる。また、セラミック又は金属
の原料粉末をプラズマフレームで粉末粒子のまま加熱溶
融して急冷するので、原料粉末の粒度を変えることによ
り自由に所用の粒径の成品粉末が得られる。
【００１０】本発明の球状粉末の製造方法は、粉末状態
で溶融して球状化するので、所要粒度の成品粉末を得る
ためには原料粉末の粒度が重要である。そのために前記
セラミック又は金属の原料粉末について、所望の化合物
の粉末原料や所望の粒径の粉末原料が入手困難の場合に
は、セラミック又は金属を焼結したブロックを粉砕して
所定粒度に分級して原料粉末にすることが望ましい。こ
うすれば簡易に原料の粒度を任意に調製することができ
るので、原料粒度を選ぶことにより所用の粒度の成品粉
末が得られる。
で溶融して球状化するので、所要粒度の成品粉末を得る
ためには原料粉末の粒度が重要である。そのために前記
セラミック又は金属の原料粉末について、所望の化合物
の粉末原料や所望の粒径の粉末原料が入手困難の場合に
は、セラミック又は金属を焼結したブロックを粉砕して
所定粒度に分級して原料粉末にすることが望ましい。こ
うすれば簡易に原料の粒度を任意に調製することができ
るので、原料粒度を選ぶことにより所用の粒度の成品粉
末が得られる。
【００１１】あるいは、前記セラミック又は金属の原料
粉末は、セラミック又は金属の粉末を造粒機により所定
粒度に造粒した粉末であることが望ましい。こうすれ
ば、市販の原料粉を使用して熱を加えないで任意の粒度
の原料粉末が得られる。
粉末は、セラミック又は金属の粉末を造粒機により所定
粒度に造粒した粉末であることが望ましい。こうすれ
ば、市販の原料粉を使用して熱を加えないで任意の粒度
の原料粉末が得られる。
【００１２】本発明の熱プラズマによるセラミック又は
金属の球状粉末の製造装置は、原料粉末を加熱溶融する
プラズマトーチと、該プラズマのフレームに原料粉末を
供給する原料供給手段と、該プラズマフレームにより加
熱溶融されて球状化した溶融粒子を冷却して回収する冷
却塔とを備え、該冷却塔に該冷却塔内を通過する前記溶
融粒子を水噴霧により冷却する噴霧冷却手段が設けられ
たことを特徴とするものである。
金属の球状粉末の製造装置は、原料粉末を加熱溶融する
プラズマトーチと、該プラズマのフレームに原料粉末を
供給する原料供給手段と、該プラズマフレームにより加
熱溶融されて球状化した溶融粒子を冷却して回収する冷
却塔とを備え、該冷却塔に該冷却塔内を通過する前記溶
融粒子を水噴霧により冷却する噴霧冷却手段が設けられ
たことを特徴とするものである。
【００１３】すなわち、本発明の球状粉末の製造装置
は、原料粉末粒子がプラズマフレームにより加熱溶融さ
れて表面張力により球状化し、この溶融球状粒子が冷却
塔内を落下しながら冷却される際に水噴霧により冷却さ
れるものである。溶融粒子が気体中で冷却される従来の
装置の場合には、プラズマの能力が大きくなってプラズ
マの溶解熱量が増加すると、溶融粒子が完全冷却しない
うちに、反応塔の側壁や底部に当たって球形が偏平に変
形したり他の粒子と相互結合するするという問題点があ
った。本発明の装置によれば、溶融粒子は冷却塔内を落
下中に水噴霧で完全冷却されて凝固するので、上記の従
来の問題点が解消し真球に近い形の球状粉末が得られ
る。
は、原料粉末粒子がプラズマフレームにより加熱溶融さ
れて表面張力により球状化し、この溶融球状粒子が冷却
塔内を落下しながら冷却される際に水噴霧により冷却さ
れるものである。溶融粒子が気体中で冷却される従来の
装置の場合には、プラズマの能力が大きくなってプラズ
マの溶解熱量が増加すると、溶融粒子が完全冷却しない
うちに、反応塔の側壁や底部に当たって球形が偏平に変
形したり他の粒子と相互結合するするという問題点があ
った。本発明の装置によれば、溶融粒子は冷却塔内を落
下中に水噴霧で完全冷却されて凝固するので、上記の従
来の問題点が解消し真球に近い形の球状粉末が得られ
る。
【００１４】前記製造装置には、前記溶融粒子が前記冷
却塔の内壁に接する前に冷却凝固するように、前記冷却
塔の内壁に冷却水を流す壁冷却手段が設けられることが
望ましい。こうすれば、冷却塔の内壁に当たる溶融粒子
が冷却水により冷却凝固した後に内壁に当たるので、球
形が変形することがない。
却塔の内壁に接する前に冷却凝固するように、前記冷却
塔の内壁に冷却水を流す壁冷却手段が設けられることが
望ましい。こうすれば、冷却塔の内壁に当たる溶融粒子
が冷却水により冷却凝固した後に内壁に当たるので、球
形が変形することがない。
【００１５】前記壁冷却手段は、前記プラズマトーチと
前記冷却塔の接続部近傍の開口部の内側に設けられた水
ガイドリングと前記冷却塔の開口部との隙間から前記冷
却塔の内壁に沿わせて冷却水を流すようになっているこ
とにより、簡易に内壁の冷却が達成できる。
前記冷却塔の接続部近傍の開口部の内側に設けられた水
ガイドリングと前記冷却塔の開口部との隙間から前記冷
却塔の内壁に沿わせて冷却水を流すようになっているこ
とにより、簡易に内壁の冷却が達成できる。
【００１６】さらに、本発明の球状粉末の製造装置は、
球状化して冷却された球状粒子を冷却水と共にスラリ状
にして回収する回収手段を備えることにより連続操業が
容易になり装置の生産性を上げることができる。
球状化して冷却された球状粒子を冷却水と共にスラリ状
にして回収する回収手段を備えることにより連続操業が
容易になり装置の生産性を上げることができる。
【００１７】なお、ここで冷却水というのは、必ずしも
水に限定するものでなく、他の冷却液の使用も可能であ
る。
水に限定するものでなく、他の冷却液の使用も可能であ
る。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の一実施形態
について具体的に説明する。図１は本発明の熱プラズマ
によるセラミック又は金属の球状粉末の製造装置の全体
の構成図、図２はその主要部の正面断面図、図３は図２
の側面断面図、図４は冷却塔の内壁に冷却水を流す壁冷
却手段の拡大図である。
について具体的に説明する。図１は本発明の熱プラズマ
によるセラミック又は金属の球状粉末の製造装置の全体
の構成図、図２はその主要部の正面断面図、図３は図２
の側面断面図、図４は冷却塔の内壁に冷却水を流す壁冷
却手段の拡大図である。
【００１９】これらの図に基づき、まず本発明の製造装
置の全体構成について説明する。本発明の製造装置はプ
ラズマトーチ１１、原料供給手段２１、冷却塔３１、壁
冷却手段４１、噴霧冷却手段４４および回収手段４７に
より構成されている。
置の全体構成について説明する。本発明の製造装置はプ
ラズマトーチ１１、原料供給手段２１、冷却塔３１、壁
冷却手段４１、噴霧冷却手段４４および回収手段４７に
より構成されている。
【００２０】全体の流れを説明すると、原料供給手段２
１からプラズマトーチ１１に供給された原料粉末は、プ
ラズマフレームにより加熱溶解されて球状化し冷却塔３
１内に落下する。溶融した球状粉末は冷却塔３１内で落
下中に壁冷却手段４１、噴霧冷却手段４４により冷却さ
れ、冷却塔下部の粉末溜３３に蓄積する。粉末溜３３に
蓄積した球状粉末は冷却水と一緒に回収管４８を通って
回収水槽５０に入り、ここで回収され乾燥される。これ
により回収手段４７が構成される。
１からプラズマトーチ１１に供給された原料粉末は、プ
ラズマフレームにより加熱溶解されて球状化し冷却塔３
１内に落下する。溶融した球状粉末は冷却塔３１内で落
下中に壁冷却手段４１、噴霧冷却手段４４により冷却さ
れ、冷却塔下部の粉末溜３３に蓄積する。粉末溜３３に
蓄積した球状粉末は冷却水と一緒に回収管４８を通って
回収水槽５０に入り、ここで回収され乾燥される。これ
により回収手段４７が構成される。
【００２１】以下、図２から図４を用いて個々の部分に
ついて詳細説明する。プラズマトーチ１１は水冷される
二重管構造の石英管１２の外周に高周波誘導コイル１７
が巻かれ、高周波電源４０から端子１７ａ及び１７ｂを
介して高周波電流が付加される。石英管１２の上部には
コアガス供給管１３、シースガス供給管１４が設けられ
ガスボンベ１５からＡｒガスが供給される。これらのガ
ス供給管の周囲は水冷トーチヘッド１６により、石英管
１２の下部は水冷ジャケット１８により冷却されてい
る。
ついて詳細説明する。プラズマトーチ１１は水冷される
二重管構造の石英管１２の外周に高周波誘導コイル１７
が巻かれ、高周波電源４０から端子１７ａ及び１７ｂを
介して高周波電流が付加される。石英管１２の上部には
コアガス供給管１３、シースガス供給管１４が設けられ
ガスボンベ１５からＡｒガスが供給される。これらのガ
ス供給管の周囲は水冷トーチヘッド１６により、石英管
１２の下部は水冷ジャケット１８により冷却されてい
る。
【００２２】冷却塔３１は横型の円筒形をなし、円筒部
３２の両側に側蓋３５が設けられ、円筒部３２の上側に
開口部３４が設けられている。開口部３４に接続フラン
ジ２５が連結され、接続フランジ２５の上部にプラズマ
トーチ１１の下部の水冷ジャケット１８が固定されて、
プラズマトーチ１１が冷却塔３１上に搭載される。
３２の両側に側蓋３５が設けられ、円筒部３２の上側に
開口部３４が設けられている。開口部３４に接続フラン
ジ２５が連結され、接続フランジ２５の上部にプラズマ
トーチ１１の下部の水冷ジャケット１８が固定されて、
プラズマトーチ１１が冷却塔３１上に搭載される。
【００２３】冷却手段は壁冷却手段４１と噴霧冷却手段
４４の２系統からなる。壁冷却手段４１は、詳細を図４
に示すように接続フランジ２５のプラズマ接続部２６の
内周に嵌装された水ガイドフランジ４３からなり、配管
４２から供給される冷却水がプラズマ接続部２６の内周
と水ガイドフランジ４３の外周との隙間４３ａから流出
し、接続フランジ２５の内周から冷却塔円筒部３２の内
壁を伝って流れるようになっている。
４４の２系統からなる。壁冷却手段４１は、詳細を図４
に示すように接続フランジ２５のプラズマ接続部２６の
内周に嵌装された水ガイドフランジ４３からなり、配管
４２から供給される冷却水がプラズマ接続部２６の内周
と水ガイドフランジ４３の外周との隙間４３ａから流出
し、接続フランジ２５の内周から冷却塔円筒部３２の内
壁を伝って流れるようになっている。
【００２４】噴霧冷却手段４４は図３に示すように、冷
却塔３１の両側の側蓋３５の覗窓３９の位置に噴射ノズ
ル４６ａ，４６ｂが設けられ、配管４５ａ，４５ｂから
供給された冷却水が冷却塔内に噴霧されて溶融粒子を冷
却する。
却塔３１の両側の側蓋３５の覗窓３９の位置に噴射ノズ
ル４６ａ，４６ｂが設けられ、配管４５ａ，４５ｂから
供給された冷却水が冷却塔内に噴霧されて溶融粒子を冷
却する。
【００２５】円筒部３２の下部には粉末溜３３が設けら
れ、回収管４８を介して回収水槽５０に接続されてい
る。粉末溜３３に溜まった球状粉末を冷却水と一緒に回
収水槽５０に流れ込ませ、ここで球状粉末を回収するよ
うになっている。
れ、回収管４８を介して回収水槽５０に接続されてい
る。粉末溜３３に溜まった球状粉末を冷却水と一緒に回
収水槽５０に流れ込ませ、ここで球状粉末を回収するよ
うになっている。
【００２６】回収水槽５０の冷却水はポンプ５１により
循環され、浄化装置５２を通過して清浄にされた後、配
管５３を介して前記壁冷却手段４１、噴霧冷却手段４４
の配管４２、４５ａ，４５ｂに送られる。浄化装置５２
の詳細は省略する。
循環され、浄化装置５２を通過して清浄にされた後、配
管５３を介して前記壁冷却手段４１、噴霧冷却手段４４
の配管４２、４５ａ，４５ｂに送られる。浄化装置５２
の詳細は省略する。
【００２７】冷却塔３１内のガスは、プラズマ着火前の
ガス置換のために円筒部３２の側面に接続された排気ポ
ンプ３８により排気される。
ガス置換のために円筒部３２の側面に接続された排気ポ
ンプ３８により排気される。
【００２８】原料供給手段２１は、原料ホッパ２２と原
料供給管２３と原料供給ノズル２４からなり、原料供給
ノズル２４からプラズマトーチ１１に原料粉末が供給さ
れる。原料ホッパ２２には、反応ガス供給管１９から分
岐されたキャリアガス管２０が接続され、ガスにより原
料粉末を送給する。
料供給管２３と原料供給ノズル２４からなり、原料供給
ノズル２４からプラズマトーチ１１に原料粉末が供給さ
れる。原料ホッパ２２には、反応ガス供給管１９から分
岐されたキャリアガス管２０が接続され、ガスにより原
料粉末を送給する。
【００２９】以下、上記構成の球状粉末の製造装置を用
いて球状粉末を製造する動作について説明する。本発明
の方法は原料粉末を粉末の状態で溶融して球状化するも
のであるから、所定の球径の球状粉末を得るには、まず
球径の揃った原料粉末を調製しなければならない。市販
のセラミック又は金属の粉末は粒径が一定しないので、
所定の粒度の球状粉末を得るために粒径を揃えた原料粉
末を調製する必要がある。
いて球状粉末を製造する動作について説明する。本発明
の方法は原料粉末を粉末の状態で溶融して球状化するも
のであるから、所定の球径の球状粉末を得るには、まず
球径の揃った原料粉末を調製しなければならない。市販
のセラミック又は金属の粉末は粒径が一定しないので、
所定の粒度の球状粉末を得るために粒径を揃えた原料粉
末を調製する必要がある。
【００３０】この粒径調製の一方法として、原料を溶解
したインゴットを粉砕分級して粒度を揃える方法があ
る。本実施形態では、市販粉末を焼結して、この焼結し
たブロックを粉砕分級して粒度を揃えて原料粉末を調製
した。本焼結方法によれば複合化合物の球状粒子の製造
も可能になる。
したインゴットを粉砕分級して粒度を揃える方法があ
る。本実施形態では、市販粉末を焼結して、この焼結し
たブロックを粉砕分級して粒度を揃えて原料粉末を調製
した。本焼結方法によれば複合化合物の球状粒子の製造
も可能になる。
【００３１】また本発明の他の方法として、市販粉末又
は上記方法で製造した粉末を造粒機により所定の径に造
粒して原料粉末を調製する方法がある。この方法によれ
ば、容易に所用の球径の粉末を得ることができ、熱を使
用しないので一層エネルギが少なくて済む。このときバ
インダを使用するが、球状化処理前に電気炉などで脱脂
処理を行う。
は上記方法で製造した粉末を造粒機により所定の径に造
粒して原料粉末を調製する方法がある。この方法によれ
ば、容易に所用の球径の粉末を得ることができ、熱を使
用しないので一層エネルギが少なくて済む。このときバ
インダを使用するが、球状化処理前に電気炉などで脱脂
処理を行う。
【００３２】上記により調製した所定の粒径の原料粉末
を、本発明の装置を用いて以下のようにして球状粉末を
得る。まず、プラズマトーチ１１のコアガス供給管１
３、シースガス供給管１４からＡｒガスを流入しながら
高周波誘導コイル１７に高周波電力を掛けると、石英管
１２内に図の鎖線で示すプラズマ２が発生し石英管１２
の下部側から噴出する。
を、本発明の装置を用いて以下のようにして球状粉末を
得る。まず、プラズマトーチ１１のコアガス供給管１
３、シースガス供給管１４からＡｒガスを流入しながら
高周波誘導コイル１７に高周波電力を掛けると、石英管
１２内に図の鎖線で示すプラズマ２が発生し石英管１２
の下部側から噴出する。
【００３３】キャリアガス供給管２０のＡｒガスによ
り、原料ホッパ２２の原料粉末３を原料供給管２３を介
して原料供給ノズル２４からプラズマフレーム２に供給
する。すると、原料粉末は粉末のままプラズマフレーム
により加熱溶融されて球状になり、この球状溶融粒子が
冷却塔３１内に落下する。
り、原料ホッパ２２の原料粉末３を原料供給管２３を介
して原料供給ノズル２４からプラズマフレーム２に供給
する。すると、原料粉末は粉末のままプラズマフレーム
により加熱溶融されて球状になり、この球状溶融粒子が
冷却塔３１内に落下する。
【００３４】このとき、冷却塔３１内には噴射ノズル４
６から冷却水が噴射されているので、溶融粒子は下部の
粉末溜３３に落下するまでに冷却凝固しており、粒子が
底に当たっても球形が変形することがない。また、接続
フランジ２５と水ガイドフランジ４３との隙間４３ａか
ら流出した冷却水が冷却塔の内面を伝って流れているの
で、冷却塔の壁面に当たる溶融粒子も冷却凝固しており
球形が変形することがない。
６から冷却水が噴射されているので、溶融粒子は下部の
粉末溜３３に落下するまでに冷却凝固しており、粒子が
底に当たっても球形が変形することがない。また、接続
フランジ２５と水ガイドフランジ４３との隙間４３ａか
ら流出した冷却水が冷却塔の内面を伝って流れているの
で、冷却塔の壁面に当たる溶融粒子も冷却凝固しており
球形が変形することがない。
【００３５】粉末溜３３に溜まった球状粉末は冷却水と
一緒に回収水槽５０に流れる。この動作中も溶解球状化
の作業は継続される。球状化した成品粉末は回収水槽５
０から取り出され、乾燥して成品粉末にされる。
一緒に回収水槽５０に流れる。この動作中も溶解球状化
の作業は継続される。球状化した成品粉末は回収水槽５
０から取り出され、乾燥して成品粉末にされる。
【００３６】このように、本発明の製造方法および装置
によれば、溶解作業を継続しながら成品粉末の回収がで
きるので、連続操業が可能で作業効率が上がる。
によれば、溶解作業を継続しながら成品粉末の回収がで
きるので、連続操業が可能で作業効率が上がる。
【００３７】前述のように、本発明の方法によれば、原
料粉末の粒度を選択することにより任意の粒度の球状化
した粉末が得られ、溶解された粒子は球状化後に水冷に
より急冷されて完全冷却された後に冷却塔に接するの
で、球状形が変形したり、他の粒子と相互結合して異形
になるようなことがなく、綺麗な揃った球形の粉末が得
られる。
料粉末の粒度を選択することにより任意の粒度の球状化
した粉末が得られ、溶解された粒子は球状化後に水冷に
より急冷されて完全冷却された後に冷却塔に接するの
で、球状形が変形したり、他の粒子と相互結合して異形
になるようなことがなく、綺麗な揃った球形の粉末が得
られる。
【００３８】［実施例１］実施例１は、Ａｌ2 Ｏ3 につ
いて、造粒機により粒径を揃えて造粒する実験と、その
造粒したＡｌ2 Ｏ3 の原料粉末を用いて、本発明の方法
と従来の乾式雰囲気で冷却する方法とにより球状化する
比較実験を行った。
いて、造粒機により粒径を揃えて造粒する実験と、その
造粒したＡｌ2 Ｏ3 の原料粉末を用いて、本発明の方法
と従来の乾式雰囲気で冷却する方法とにより球状化する
比較実験を行った。
【００３９】まず、Ａｌ2 Ｏ3 の素材粉末にバインダを
添加して造粒機により造粒し、この造粒粉末を加熱して
脱脂し、約２５０μｍの粒径に造粒したものを原料粉末
とした。図５は造粒前の素材粉末の形状、図６は造粒し
た原料粉末の形状のＳＥＭによる写真を示す。図６に見
られるように造粒した原料粉末は約０．２ｍｍの揃った
球形をしている。このように、粗形の素材粉末を造粒機
により造粒して原料粉末を作製することにより、所要の
粒径の成品粉末を得るための任意の粒径の原料粉末を容
易に得ることができた。
添加して造粒機により造粒し、この造粒粉末を加熱して
脱脂し、約２５０μｍの粒径に造粒したものを原料粉末
とした。図５は造粒前の素材粉末の形状、図６は造粒し
た原料粉末の形状のＳＥＭによる写真を示す。図６に見
られるように造粒した原料粉末は約０．２ｍｍの揃った
球形をしている。このように、粗形の素材粉末を造粒機
により造粒して原料粉末を作製することにより、所要の
粒径の成品粉末を得るための任意の粒径の原料粉末を容
易に得ることができた。
【００４０】次に、この造粒機により造粒した図６に示
す原料粉末を用いて、本発明の製造方法と従来方法とに
ついて球状化の比較実験した。
す原料粉末を用いて、本発明の製造方法と従来方法とに
ついて球状化の比較実験した。
【００４１】上記の原料粉末を原料ホッパー２２に装入
し、下記のプラズマ条件で加熱して溶融球状化した。加
熱の条件は、４ＭＨｚ，入力１５０ｋＷでＡｒ，Ｏ2 ガ
スをそれぞれ３０ｌ／ｍｉｎ，１００ｌ／ｍｉｎ流し
た。
し、下記のプラズマ条件で加熱して溶融球状化した。加
熱の条件は、４ＭＨｚ，入力１５０ｋＷでＡｒ，Ｏ2 ガ
スをそれぞれ３０ｌ／ｍｉｎ，１００ｌ／ｍｉｎ流し
た。
【００４２】その結果を図７、図８に示す。図７は従来
の方法により球状化した粉末の形状、図８は本発明方法
により球状化した粉末の形状のＳＥＭによる写真を示
す。前記図６の原料粉末をプラズマにより溶解球状化し
た成品粉末は図７及び８に見られるようにほぼ同じ大き
さの球形をしている。しかし、図７の従来方法の球状化
粉末には楕円形に変形した粒子や複数の粒子が相互結合
した粗形粒子が存在する。これに対し図８の本発明方法
では綺麗に揃った真球状の球状粉末が得られている。
の方法により球状化した粉末の形状、図８は本発明方法
により球状化した粉末の形状のＳＥＭによる写真を示
す。前記図６の原料粉末をプラズマにより溶解球状化し
た成品粉末は図７及び８に見られるようにほぼ同じ大き
さの球形をしている。しかし、図７の従来方法の球状化
粉末には楕円形に変形した粒子や複数の粒子が相互結合
した粗形粒子が存在する。これに対し図８の本発明方法
では綺麗に揃った真球状の球状粉末が得られている。
【００４３】このように、従来方法で粒子が楕円形に変
形するのは、溶融した粒子が完全に凝固する前に冷却塔
の壁や底部に衝突するからである。また、粒子が粗形に
なるのは、落下中の粒子が凝固する前に他の溶解した状
態の粒子と接触して相互結合するからである。これに対
して、本発明方法によれば真円球状の球状化粉末が得ら
れるが、これは落下中の粒子が水噴霧による冷却により
少なくとも表面が完全に凝固してから底部に達し、また
冷却塔の壁部を伝って冷却水が流されているので、溶融
状態の粒子も壁に当たる前に冷却凝固するからである。
そのため球状化した粒子が変形することがない。
形するのは、溶融した粒子が完全に凝固する前に冷却塔
の壁や底部に衝突するからである。また、粒子が粗形に
なるのは、落下中の粒子が凝固する前に他の溶解した状
態の粒子と接触して相互結合するからである。これに対
して、本発明方法によれば真円球状の球状化粉末が得ら
れるが、これは落下中の粒子が水噴霧による冷却により
少なくとも表面が完全に凝固してから底部に達し、また
冷却塔の壁部を伝って冷却水が流されているので、溶融
状態の粒子も壁に当たる前に冷却凝固するからである。
そのため球状化した粒子が変形することがない。
【００４４】［実施例２］実施例２は、焼結したブロッ
クを粉砕して分級した原料粉末を用いて球状化した実験
結果である。すなわち、Ａｌ2 Ｏ3 の粉末を焼結し、こ
の焼結ブロックを粉砕して約４００μｍの粒径に分級し
て原料粉末を作製した。この原料粉末を実施例１と同条
件のプラズマで加熱して溶融球状化した。実験結果を図
９および図１０に示す。
クを粉砕して分級した原料粉末を用いて球状化した実験
結果である。すなわち、Ａｌ2 Ｏ3 の粉末を焼結し、こ
の焼結ブロックを粉砕して約４００μｍの粒径に分級し
て原料粉末を作製した。この原料粉末を実施例１と同条
件のプラズマで加熱して溶融球状化した。実験結果を図
９および図１０に示す。
【００４５】図９は原料粉末の形状、図１０は溶融球状
化した球状粒子の形状を示すＳＥＭ写真である。。図９
の原料粉末は４００μｍ前後の大きさも形状も揃わない
粗形粒であるが、図１０の造粒後は３００〜５００μｍ
の揃った真球に近い球状粉末が得られ、本発明の効果が
認められた。
化した球状粒子の形状を示すＳＥＭ写真である。。図９
の原料粉末は４００μｍ前後の大きさも形状も揃わない
粗形粒であるが、図１０の造粒後は３００〜５００μｍ
の揃った真球に近い球状粉末が得られ、本発明の効果が
認められた。
【００４６】以上述べたように、本発明実施形態の熱プ
ラズマによるセラミック又は金属の球状粉末の製造方法
および装置は、高周波熱プラズマにより溶融球状化させ
た溶融粒子を、水噴霧により冷却して球状粉末を得るの
で、溶融状態の粒子が冷却塔の壁や底部に接することが
なく、球形が偏平に変形するなどのことがなく安定して
均一な真球に近い球状粉末が得られる。
ラズマによるセラミック又は金属の球状粉末の製造方法
および装置は、高周波熱プラズマにより溶融球状化させ
た溶融粒子を、水噴霧により冷却して球状粉末を得るの
で、溶融状態の粒子が冷却塔の壁や底部に接することが
なく、球形が偏平に変形するなどのことがなく安定して
均一な真球に近い球状粉末が得られる。
【００４７】また、原料粉末を粉末粒子のままプラズマ
フレームで加熱溶融して急冷するので、原料粉末の粒度
を変えることにより自由に所要の粒径の球状粉末が得ら
れる。
フレームで加熱溶融して急冷するので、原料粉末の粒度
を変えることにより自由に所要の粒径の球状粉末が得ら
れる。
【００４８】このセラミック又は金属の原料粉末は、焼
結したブロックを粉砕して所定粒度に分級した粉末か、
造粒機により所定粒度に造粒した粉末を用いることによ
り、所要の大きさの球状粉末が容易に得られ、かつ省エ
ネルギが達成できる。
結したブロックを粉砕して所定粒度に分級した粉末か、
造粒機により所定粒度に造粒した粉末を用いることによ
り、所要の大きさの球状粉末が容易に得られ、かつ省エ
ネルギが達成できる。
【００４９】また、本発明の球状粉末の製造装置は、冷
却塔に溶融粒子を水噴霧により冷却する噴霧冷却手段と
冷却塔の内壁に冷却水を流す壁冷却手段とが設けられて
おり、溶融粒子は冷却塔内を落下中に完全に凝固し、ま
た冷却凝固した後に内壁に当たるので球形が変形するこ
とがない。
却塔に溶融粒子を水噴霧により冷却する噴霧冷却手段と
冷却塔の内壁に冷却水を流す壁冷却手段とが設けられて
おり、溶融粒子は冷却塔内を落下中に完全に凝固し、ま
た冷却凝固した後に内壁に当たるので球形が変形するこ
とがない。
【００５０】また、球状化した粒子を、冷却水と共にス
ラリ状にして回収する回収手段を備えるので、連続操業
ができ、装置の効率を上げることができる。
ラリ状にして回収する回収手段を備えるので、連続操業
ができ、装置の効率を上げることができる。
【００５１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の熱プラズ
マによる球状粉末の製造方法および装置によれば、セラ
ミック又は金属の所要の粒径を有する真球に近い球状粉
末が連続して得られるので、粉末成形部品などへの応用
の道が拡大する。
マによる球状粉末の製造方法および装置によれば、セラ
ミック又は金属の所要の粒径を有する真球に近い球状粉
末が連続して得られるので、粉末成形部品などへの応用
の道が拡大する。
【図１】本発明実施形態の球状粉末の製造装置の全体構
成を示す図である。
成を示す図である。
【図２】本発明実施形態の球状粉末の製造装置の主要部
の正面断面図である。
の正面断面図である。
【図３】図２の側面断面図である。
【図４】本発明実施形態の壁冷却手段の詳細断面図であ
る。
る。
【図５】実施例１のＡｌ2 Ｏ3 の造粒前の素材粉末の形
状を示す写真である。
状を示す写真である。
【図６】実施例１のＡｌ2 Ｏ3 の造粒後の原料粉末の形
状を示す写真である。
状を示す写真である。
【図７】実施例１のＡｌ2 Ｏ3 原料粉末を従来方法で球
状化した成品粉末の形状を示す写真である。
状化した成品粉末の形状を示す写真である。
【図８】実施例１のＡｌ2 Ｏ3 原料粉末を本発明方法で
球状化した成品粉末の形状を示す写真である。
球状化した成品粉末の形状を示す写真である。
【図９】実施例２のＡｌ2 Ｏ3 の焼結ブロックを粉砕分
級した原料粉末の形状を示す写真である。
級した原料粉末の形状を示す写真である。
【図１０】実施例２のＡｌ2 Ｏ3 原料粉末を本発明方法
により球状化した成品粉末の形状を示す写真である。
により球状化した成品粉末の形状を示す写真である。
１ 球状化装置、２ プラズマフレーム、３ 原料粉
末、４ 成品粉末、１１プラズマトーチ、１２ 石英
管、１３ コアガス供給管、１４ シースガス供給管、
１５ ガスボンベ、１６ トーチヘッド、１７ 高周波
誘導コイル、１８水冷ジャケット、１９ 反応ガス供給
管、２０ キャリアガス管、２１ 原料供給手段、２２
原料ホッパ、２３ 原料供給管、２４ 原料供給ノズ
ル、２５接続フランジ、２６ プラズマ接続部、３１
冷却塔、３２ 円筒部、３３粉末溜、３４ 開口部、３
５ 側蓋、３８ エアポンプ、３９ 覗窓、４０ 高周
波電源、４１ 壁冷却手段、４２ 配管、４３ 水ガイ
ドリング、４４ 噴霧冷却手段、４５ 配管、４６ 噴
霧ノズル、４７ 回収手段、４８ 回収管、５０ 回収
水槽、５１ ポンプ、５２ 浄化装置、５３ 配管、
末、４ 成品粉末、１１プラズマトーチ、１２ 石英
管、１３ コアガス供給管、１４ シースガス供給管、
１５ ガスボンベ、１６ トーチヘッド、１７ 高周波
誘導コイル、１８水冷ジャケット、１９ 反応ガス供給
管、２０ キャリアガス管、２１ 原料供給手段、２２
原料ホッパ、２３ 原料供給管、２４ 原料供給ノズ
ル、２５接続フランジ、２６ プラズマ接続部、３１
冷却塔、３２ 円筒部、３３粉末溜、３４ 開口部、３
５ 側蓋、３８ エアポンプ、３９ 覗窓、４０ 高周
波電源、４１ 壁冷却手段、４２ 配管、４３ 水ガイ
ドリング、４４ 噴霧冷却手段、４５ 配管、４６ 噴
霧ノズル、４７ 回収手段、４８ 回収管、５０ 回収
水槽、５１ ポンプ、５２ 浄化装置、５３ 配管、
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２７Ｂ 14/08 Ｆ２７Ｂ 14/14 14/14 14/18 14/18 Ｃ０４Ｂ 35/00 Ａ (72)発明者 井上 好明 神奈川県平塚市田村5893高周波熱錬株式会 社内 (72)発明者 寺島 章 神奈川県平塚市田村5893高周波熱錬株式会 社内 Ｆターム(参考） 4G004 CA07 4G030 AA36 BA18 CA04 GA05 GA23 GA30 4G075 AA27 BB03 CA61 DA02 EB43 EC01 EC25 EE02 4K017 AA02 CA01 EB17 EB21 EF01 4K046 AA03 BA00 BA08 CA01 CA03 CD04 CE03 DA03
Claims (7)
- 【請求項１】 セラミック又は金属の原料粉末を高周波
熱プラズマにより加熱溶融して球状化し、該球状の溶融
粒子を水噴霧雰囲気を通過させて冷却することにより球
状粉末を得ることを特徴とする熱プラズマによるセラミ
ック又は金属の球状粉末の製造方法。 - 【請求項２】 前記セラミック又は金属の原料粉末は、
セラミック又は金属を焼結したブロックを粉砕して所定
粒度に分級した粉末であることを特徴とする請求項１に
記載の熱プラズマによるセラミック又は金属の球状粉末
の製造方法。 - 【請求項３】 前記セラミック又は金属の原料粉末は、
セラミック又は金属の粉末を造粒機により所定粒度に造
粒した粉末であることを特徴とする請求項１に記載の熱
プラズマによるセラミック又は金属の球状粉末の製造方
法。 - 【請求項４】 原料粉末を加熱溶融するプラズマトーチ
と、該プラズマフレームに原料粉末を供給する原料供給
手段と、該プラズマフレームにより加熱溶融されて球状
化した溶融粒子を冷却して回収する冷却塔とを備え、該
冷却塔に該冷却塔内を通過する前記溶融粒子を水噴霧に
より冷却する噴霧冷却手段が設けられたことを特徴とす
る熱プラズマによるセラミック又は金属の球状粉末の製
造装置。 - 【請求項５】 前記溶融粒子が前記冷却塔の内壁に接す
る前に冷却凝固するように、前記冷却塔の内壁に冷却水
を流す壁冷却手段が設けられたことを特徴とする請求項
４に記載の熱プラズマによるセラミック又は金属の球状
粉末の製造装置。 - 【請求項６】 前記壁冷却手段は、前記プラズマトーチ
と前記冷却塔の接続部近傍の開口部の内側に設けられた
水ガイドリングと前記冷却塔の開口部との隙間から前記
冷却塔の内壁に沿わせて冷却水を流すようになっている
ことを特徴とする請求項５に記載の熱プラズマによるセ
ラミック又は金属の球状粉末の製造装置。 - 【請求項７】 前記球状化して冷却された球状粒子を、
前記冷却水と共にスラリ状にして回収する回収手段を備
えたことを特徴とする請求項４から６に記載の熱プラズ
マによるセラミック又は金属の球状粉末の製造装置。
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|---|---|---|---|
| JP2001153651A JP4488651B2 (ja) | 2001-05-23 | 2001-05-23 | 熱プラズマによるセラミック又は金属の球状粉末の製造方法および装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001153651A JP4488651B2 (ja) | 2001-05-23 | 2001-05-23 | 熱プラズマによるセラミック又は金属の球状粉末の製造方法および装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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-
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- 2001-05-23 JP JP2001153651A patent/JP4488651B2/ja not_active Expired - Fee Related
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