JP2012201941A - 金属粉末製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造する金属粉末の組成によらず、微細で粒径の揃った高品質の金属粉末を安定して製造可能な金属粉末製造装置を提供すること。
【解決手段】金属粉末製造装置１は、溶融金属９０を貯留する貯留部２と、その下方に設けられたアトマイズ用のノズル３と、を有している。また、貯留部２は、溶融金属９０を一時的に貯留する貯留部容器２１と、この貯留部容器２１の下面に接続された貯留部筒状部材２２と、を有しており、さらに、この貯留部筒状部材２２の外側を覆うように、貯留部筒状部材２２から離間して設けられた保護管２３を有している。貯留部容器２１内に貯留された溶融金属９０は、貯留部筒状部材２２の内部を経て、ノズル３へと供給される。保護管２３は、貯留部筒状部材２２に空気の流れが当たって溶融金属９０の温度が低下してしまうのを抑制する。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属粉末製造装置に関するものである。

従来、金属粉末を製造するには、溶融金属をアトマイズ法により粉末化する金属粉末製造装置（アトマイザー）が用いられている。この金属粉末製造装置として、特許文献１には、溶融金属を保持する容器と、容器から流下させた溶融金属を通過させるオリフィスおよびオリフィスを通過する溶融金属に対して流体ジェットを噴射するスリットを備えたノズルと、を有する装置が開示されている。この装置では、流体ジェットに伴ってオリフィスを高速で通過する気体の作用により、容器から流下させた溶融金属を分裂させ、さらにこれを流体ジェットに衝突させることでより細かくすることにより、微細な金属粉末を製造することができる。

また、特許文献２には、溶融金属を保持する容器の下方に設けられ、容器から流下させた溶融金属を前記ノズルまで導くための筒状部材を備えた金属粉末製造装置が開示されている。溶融金属は、この筒状部材の内部を通ってノズル近傍で吐出される。
ところが、製造する金属粉末の組成によっては、溶融金属が固化する速度が速い場合がある。溶融金属の固化が進むと、筒状部材の内部を経由している際に溶融金属の粘度が高くなり、その後の分裂が不十分になる。また、固化した溶融金属によって前記筒状部材が閉塞してしまい、それ以上、金属粉末を製造することができないこともある。

特許第３８５８２７５号公報 特開２００７−２４７０５４号公報

本発明の目的は、製造する金属粉末の組成によらず、微細で粒径の揃った高品質の金属粉末を安定して製造可能な金属粉末製造装置を提供することにある。

上記目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の金属粉末製造装置は、溶融金属を貯留する貯留部と、
前記貯留部の下方に設けられ、前記貯留部から流下した溶融金属が通過可能な流路と、前記流路の下端部に開口し、前記流路内に向けて流体を噴射するスリットと、を備えるノズルと、
前記貯留部と前記ノズルとの間に設けられ、前記貯留部に貯留された溶融金属を下端から前記流路に向けて供給する筒状部材と、を有し、
前記筒状部材の外側を覆うように、前記筒状部材から離間して設けられた保護管を有していることを特徴とする。
これにより、製造する金属粉末の組成によらず、微細で粒径の揃った高品質の金属粉末を安定して製造可能な金属粉末製造装置が得られる。

本発明の金属粉末製造装置では、前記保護管は、その下端が、前記筒状部材の下端より上方に位置するよう配置されていることが好ましい。
これにより、保護管の下端が、流路に生起される空気の流れを妨げることが防止される。これにより、微細で粒径の揃った高品質の金属粉末を安定して製造することができる。
本発明の金属粉末製造装置では、前記筒状部材と前記保護管との隙間は、その上端において閉じており、下端では開いていることが好ましい。
これにより、流路に生起される空気の流れに伴って、隙間内の圧力が低下する。その結果、隙間内が減圧状態に維持され、隙間の断熱性を大幅に高めることができるので、溶融金属の粘度上昇を抑制することができる。

本発明の金属粉末製造装置では、前記筒状部材および前記保護管は、それぞれの上端が前記貯留部の下面に接するよう配置されていることが好ましい。
これにより、貯留部内に貯留された溶融金属を、外気に触れさせることなくノズルに導くことができ、かつ、その間の溶融金属の温度低下を確実に抑制することができる。
本発明の金属粉末製造装置では、前記保護管は、ステンレス鋼またはチタン合金で構成されていることが好ましい。
これらの材料は熱伝導性が高いことから、例えば保護管が貯留部の下面に接している場合、貯留部の高い温度が保護管に伝達され易くなり、溶融金属の温度低下を確実に抑制することができる。

本発明の金属粉末製造装置では、前記筒状部材は、セラミックス材料で構成されていることが好ましい。
セラミックス材料は熱伝導性が低いことから、貯留部筒状部材は、外部の温度低下の影響を受け難く、それゆえ、溶融金属の温度低下を抑制し得るものとなる。
本発明の金属粉末製造装置では、前記筒状部材の下端および前記保護管の下端は、それぞれ前記流路の途中に位置するよう配置されており、
前記保護管の下端と前記流路の内壁面との最短距離をＬ１とし、前記筒状部材の下端と前記流路の内壁面との最短距離をＬ２としたとき、Ｌ１≧Ｌ２の関係を満足することが好ましい。
これにより、流路の下方に向かうほど圧力が低下することとなり、隙間の断熱性をより高めることができる。
本発明の金属粉末製造装置では、前記筒状部材と前記保護管との隙間の距離は、１ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることが好ましい。
これにより、隙間の断熱性を確実に高めることができる。

本発明の金属粉末製造装置の実施形態を模式的に示す縦断面図である。 図１の部分詳細図である。

以下、本発明の金属粉末製造装置について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
＜金属粉末製造装置＞
まず、本発明の金属粉末製造装置の実施形態について説明する。
図１は、本発明の金属粉末製造装置の実施形態を模式的に示す縦断面図、図２は、図１の部分詳細図である。

図１に示す金属粉末製造装置１は、溶融金属９０をアトマイズ法により粉末化し、これを固化させて金属粉末を得るのに用いられる装置である。この金属粉末製造装置１は、供給部６と、その下方に設けられた貯留部（タンディシュ）２と、貯留部２の下方に設けられたノズル３と、を有している。また、貯留部２は、溶融金属９０を一時的に貯留する貯留部容器２１と、この貯留部容器２１の下面に接続された貯留部筒状部材２２と、を有しており、さらに、この貯留部筒状部材２２の外側を覆うように、貯留部筒状部材２２から離間して設けられた保護管２３を有している。貯留部容器２１内に貯留された溶融金属９０は、貯留部筒状部材２２の内部を経て、ノズル３へと供給される。
ここで、上記のような保護管２３を設けたことにより、貯留部筒状部材２２の内部を溶融金属９０が経由する際に、溶融金属９０の温度低下が抑制される。その結果、溶融金属９０が固化する速度を抑えることができ、良好な条件で溶融金属９０を粉末化することができる。

以下、各部の構成について説明する。
（供給部）
図１に示す供給部６は、有底筒状をなす供給部容器６１と、この供給部容器６１の下面に接続された供給部筒状部材６２と、を有している。このうち、供給部容器６１内には、製造しようとする金属粉末の原材料を溶融した溶融金属９０が一時的に貯留される。また、供給部容器６１の底部の中央には、底部を貫通する開口６１１が設けられている。前述した供給部筒状部材６２は、その中空部と前記開口６１１とが重なるように、前記供給部容器６１の下面に接続されている。したがって、供給部容器６１内に貯留された溶融金属９０は、開口６１１と供給部筒状部材６２とを介して下方に流下し、続いて貯留部２に貯留される。

また、供給部容器６１は、図示しない蓋を有していてもよい。蓋を被せることにより、貯留された溶融金属９０が大気と接触し難くなるため、溶融金属９０の酸化、温度低下等を抑制することができる。
さらに、蓋を被せることにより、供給部容器６１内を加圧することもできる。この場合、溶融金属９０は自重による流下速度よりも速い速度で吐出されることになるため、加圧力を適宜調整することにより、溶融金属９０の単位時間当たりの供給量を制御することができる。

供給部容器６１および供給部筒状部材６２の構成材料は、溶融金属９０との接触で変形、溶融等しない材料であれば、いかなる材料であってもよく、例えば、耐熱鋼のような鉄系材料、タングステン系材料、モリブデン系材料のような各種金属材料、アルミナ、ジルコニアのような各種セラミックス材料、グラファイトのような各種炭素材料等が挙げられ、これらの複合材料であるアルミナ・グラファイト材料等も用いられる。

（貯留部）
図１に示す貯留部（タンディシュ）２は、有底筒状をなす貯留部容器２１と、この貯留部容器２１の下面に接続された貯留部筒状部材２２と、を有している。このうち、貯留部容器２１は、供給部６から供給された溶融金属９０を受け、これを一時的に貯留する。また、貯留部容器２１の底部の中央には、底部を貫通する開口２１１が設けられている。前述した貯留部筒状部材２２は、その中空部と前記開口２１１とが重なるように、前記貯留部容器２１の下面に接続されている。
したがって、貯留部容器２１内に貯留された溶融金属９０は、開口２１１と貯留部筒状部材２２とを介して、下方に流下する。
貯留部容器２１および貯留部筒状部材２２の構成材料は、供給部容器６１および供給部筒状部材６２の構成材料と同様である。

（ノズル）
図１に示すノズル３は、ノズル本体３０と、ノズル本体３０に設けられ、貯留部２から流下してきた溶融金属９０が通過する流路３１と、流路３１内に向けて流体を噴射するスリット３２と、ノズル本体３０の下面に設けられたカバー７と、を有している。流体としては、例えば、水が用いられる。
図１に示すノズル本体３０は、例えば円柱状をなしており、その軸線と貯留部２から流下する溶融金属９０の流下経路とが一致するよう配置されている。

ノズル本体３０には、その軸線に沿って貫通するよう形成された流路３１と、流路３１の下端近傍に開口するよう形成されたスリット３２とが設けられている。
流路３１は、鉛直方向にノズル本体３０を貫通する貫通孔であり、貫通孔の内径は連続的に変化している。具体的には、流路３１は、その内径が流路３１の上端部において最も大きく、そこから下方に向かって連続的に減少するよう構成されている。その結果、この領域における流路３１の内壁面は、滑らかな曲面になっている。そして、流路３１の中間付近において、流路３１の内径が最も小さくなっており、そこから下方に向かっては再び連続的に増加している。

また、ノズル本体３０に形成されたスリット３２には、ノズル本体３０内に配された導入路３２１が接続されている。導入路３２１は、ノズル３の外部に設けられた流体の供給源（図示せず）とスリット３２とを接続するものであり、供給源から供給された流体は、導入路３２１およびスリット３２を介して流路３１に向けて噴射される。
なお、導入路３２１は、その一部の縦断面形状がくさび状をなしている。このような形状であれば、導入路３２１に導入された流体が、くさび状の部分においてその流速を徐々に高めることができる。このため、くさび状の部分をスリット３２の直前に配置することにより、スリット３２からは高速の流体を安定して噴射することができる。また、流体は加圧された状態で導入路３２１に供給されるので、ノズル本体３０には十分な耐圧性が求められる。

スリット３２は、流路３１の内壁面の全周にわたって開口している。このため、このような形状のスリット３２から噴射された流体は、図１に示すような円錐状の流体ジェット３３を形成する。
このようなノズル本体３０の構成材料は、供給部容器６１および供給部筒状部材６２の構成材料と同様であってもよいが、金属材料が好ましい。これにより、耐熱性と流体に加わる耐圧性とを両立するノズル本体３０が得られる。

また、カバー７は、円筒状をなしており、その軸線と流路３１の軸線とが一致するように設けられている。ノズル本体３０の下方にカバー７を設けることにより、落下する金属粉末の飛散を防止することができ、金属粉末を効率よく回収することができる。
また、カバー７は、ノズル本体３０の下面に気密的に接続されているのが好ましい。これにより、カバー７内に外気が流入するのを防止することができる。その結果、溶融金属９０が粉末化され、固化して金属粉末が生成される際に、溶融金属９０が外気と接触して、金属粉末が酸化、変質してしまうのを防止することができる。

（金属粉末製造方法）
次に、金属粉末製造装置１を用いて金属粉末を製造する方法について説明する。
まず、供給部容器６１内に溶融金属９０を貯留する。貯留された溶融金属９０は、供給部筒状部材６２を介して下方の貯留部容器２１内に流下する。
貯留部容器２１内に流下した溶融金属９０は、貯留部容器２１内に貯留されるとともに、貯留部筒状部材２２を介して下方のノズル３に向かって流下する。

この際、ノズル３のスリット３２から高速の流体を噴射し、流体ジェット３３を形成する。流体ジェット３３が形成されると、それに伴って流路３１の上方から下方に向かう空気の流れＧが生起される。この空気の流れＧにより、流路３１内の圧力が低下する。
この状態にある流路３１に貯留部筒状部材２２から流下した溶融金属９０が到達すると、流路３１内の圧力低下により溶融金属９０が分裂（一次分裂）する。これは、溶融金属９０が密集しようとする力よりも、周囲の減圧力が上回ることにより生じるものである。この一次分裂により、溶融金属９０は多数の液滴９１となる。

なお、この際、貯留部筒状部材２２の下端が、流路３１の内径が最小になる箇所かそれよりやや上方に位置するよう貯留部筒状部材２２が配置されるのが好ましい。このように配置すると、貯留部筒状部材２２の下端近傍、またはそこから吐出した溶融金属９０がやや降下した位置における圧力が特に低くなるため、その位置で一次分裂させることができ、一次分裂において溶融金属９０を特に細かく分裂させることができる。その結果、最終的に、特に微細な金属粉末を製造することができる。

一次分裂により生じた液滴９１は、続いて流体ジェット３３に衝突する。流体ジェット３３との衝突に伴う衝撃により、液滴９１はさらに細かく分裂（二次分裂）する。それとともに、二次分裂した液滴９１は、流体ジェット３３が有する大きな熱容量により、急速に冷却する。その結果、液滴９１の温度は融点を下回り、固化に至る。以上のようにして金属粉末が得られる。

（保護管）
また、本実施形態に係る貯留部２は、さらに、貯留部筒状部材２２の外側を覆うように、貯留部筒状部材２２から離間して向けられた保護管２３を有している。
前述したように、金属粉末を製造する際には、ノズル３のスリット３２から高速の流体が噴射され、流体ジェット３３が形成されるとともに、流路３１内を下方に向かって流れる空気の流れＧが生起されるため、保護管２３がない場合、貯留部筒状部材２２の外表面はこの空気の流れＧに直接曝されることとなる。こうなると、貯留部筒状部材２２の温度が急速に低下し、それに伴って貯留部筒状部材２２内を流下している溶融金属９０の温度が奪われるとともに、溶融金属９０の粘度が上昇する。その結果、上記一次分裂において溶融金属９０は微細な液滴９１に分裂し難くなる。さらに、液滴９１が二次分裂を迎えたときにも、微細な液滴に分裂することが困難になり、その結果、微細な金属粉末を製造することが妨げられる。

これに対し、本発明では、貯留部筒状部材２２の外側を覆う保護管２３を設けたことにより、貯留部筒状部材２２の外表面は空気の流れＧから保護される。また、保護管２３は、貯留部筒状部材２２との間に隙間２４を介して配置されている。このため、この隙間２４が断熱層となり、たとえ保護管２３の温度が低下したとしても、その温度低下が貯留部筒状部材２２側へ及ぶのを防止することができる。その結果、溶融金属９０の粘度上昇を抑制し、微細で粒径の揃った金属粉末を確実に製造することが可能になる。

また、貯留部筒状部材２２と保護管２３との隙間２４は、その上端において閉じており、下端では開いている（開放端になっている）。前述したように、流路３１には空気の流れＧによる圧力低下が生じている。特に、貯留部筒状部材２２の下端近傍や保護管２３の下端近傍は、空気の流れＧの風下側にあたるため、この圧力低下が顕著である。そこで、隙間２４の下端が開いていると、この圧力低下に伴って隙間２４内の圧力も低下する。その結果、流体ジェット３３が形成されている間、隙間２４内は減圧状態に維持される。これにより、隙間２４の断熱性を大幅に高めることができ、上述したような効果がより顕著なものとなる。

また、隙間２４内の圧力は、ノズル３のサイズや流体ジェット３３の流速等に応じて異なるものの、一例として１ｋＰａ以上９５ｋＰａ以下程度であるのが好ましく、１０ｋＰａ以上９０ｋＰａ以下程度であるのがより好ましい。隙間２４内の圧力が前記範囲内であれば、その断熱性は必要かつ十分なものとなる。
なお、この圧力範囲については、流路３１内のうち、貯留部筒状部材２２の下端近傍における圧力も同様の範囲になる。

また、保護管２３が上記のような構成になっていると、保護管２３を貯留部筒状部材２２の外側に取り付けたり、取り外したりする作業が容易になる。すなわち、保護管２３の内部に貯留部筒状部材２２を差し込むように配置し、上端において固定するだけで保護管２３を容易に取り付けることができる。
なお、貯留部筒状部材２２の形状は、筒状であれば特に限定されないものの、その底面の外周形状としては、真円、楕円のような円形、三角形、四角形、五角形、六角形のような多角形等が挙げられる。このうち、底面の外周形状は略真円であるのが好ましい。これにより、仮に貯留部筒状部材２２が冷却されたとしても、その冷却が均一になり易いため、溶融金属９０の温度低下も均一になる。その結果、製造される金属粉末の粒径もより均一になる。

これと同様、保護管２３の形状も、筒状であれば特に限定されず、その底面の外周形状としては前述のような形状が挙げられるが、略真円であるのが好ましい。これにより、保護管２３の冷却が均一になり易く、それに伴う貯留部筒状部材２２および溶融金属９０の温度低下も均一になる。
また、保護管２３が円筒状であれば、流路３１内に生起される空気の流れＧが、この保護管２３によって妨げられ難くなる。その結果、流路３１内において確実に圧力低下を生じさせることができる。

なお、隙間２４の距離（隙間の厚さ）は、特に限定されないが、１ｍｍ以上２０ｍｍ以下程度であるのが好ましく、１．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下程度であるのがより好ましい。隙間２４の距離を前記範囲内とすることにより、隙間２４の断熱性を確実に高めることができる。すなわち、隙間２４の距離が前記下限値を下回る場合、隙間２４の圧力を十分に下げることはできるが、その距離を均一に維持することが難しくなり、断熱性が不均一になるおそれがある。一方、隙間２４の距離が前記上限値を上回る場合、隙間２４の圧力を十分に下げることができず、断熱性が不十分になるおそれがある。

また、保護管２３の厚さ（肉厚）も、特に限定されないが、一例として０．３ｍｍ以上３ｍｍ以下であるのが好ましく、０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下であるのがより好ましい。
さらに、保護管２３の長さは、一例として、５ｃｍ以上１００ｃｍ以下であるのが好ましく、１０ｃｍ以上５０ｃｍ以下であるのがより好ましい。
また、保護管２３の下端２３１は、貯留部筒状部材２２の下端２２１より下方に位置していてもよいが、図２に示すように下端２２１より上方に位置しているのが好ましい。保護管２３をこのように配置したことにより、保護管２３の下端２３１が、流路３１に生起される空気の流れＧを妨げることが防止される。これは、保護管２３を上記のように配置することで、保護管２３の下端２３１と貯留部筒状部材２２の下端２２１とが、空気の流れＧと同様の方向に沿って並ぶこととなり、その結果、空気の流れＧが下端２３１の影響を受け難くなるためであると推察される。

この際、保護管２３の下端２３１と貯留部筒状部材２２の下端２２１との離間距離は、ノズル３のサイズ等に応じて適宜設定されるものの、一例として、１ｃｍ以上２０ｃｍ以下であるのが好ましく、２ｃｍ以上１５ｃｍ以下であるのがより好ましい。
また、図２に示す流路３１は、その上端において内径が最も大きく、下方に向かうにつれて内径が徐々に小さくなるよう構成されている。

このとき、保護管２３の下端２３１と流路３１の内壁面との離間距離をＬ１とし、貯留部筒状部材２２の下端２２１と流路３１の内壁面との離間距離をＬ２としたとき、Ｌ１とＬ２はＬ１≧Ｌ２の関係を満足するのが好ましい。これにより、流路３１の下方に向かうほど、前記離間距離が小さくなり、空気の流れＧの流速が速くなるため、その分、圧力をより低下させることができる。その結果、隙間２４の圧力をさらに低下させ、断熱性をより高めることができる。

一方、保護管２３の上端２３２および貯留部筒状部材２２の上端２２２は、それぞれ貯留部容器２１の下面から離れていてもよいが、接しているのが好ましい。これにより、貯留部容器２１内に貯留された溶融金属９０を、外気に触れさせることなくノズル３に導くことができ、かつ、その間の溶融金属９０の温度低下を確実に抑制することができる。また、貯留部筒状部材２２の下端近傍が減圧されることによって、貯留部容器２１内に貯留された溶融金属９０を吸い出すように流下させることができるようになるので、溶融金属９０の流下量を均一にすることができる。

このような保護管２３を構成する材料としては、特に限定されないものの、例えば、鉄、ステンレス鋼、炭素鋼のようなＦｅ系金属材料、アルミニウム、ジュラルミンのようなアルミニウム系金属材料、チタン、チタン合金のようなチタン系金属材料、マグネシウム合金のようなマグネシウム系金属材料、銅、真鍮のような銅系金属材料といった各種金属材料の他、各種セラミックス材料、各種ガラス材料、各種炭素材料等が挙げられる。

このうち、金属材料が好ましく用いられ、特にステンレス鋼またはチタン合金がより好ましく用いられる。これらの材料は、熱伝導性が高いことから、例えば図２に示すように保護管２３が貯留部容器２１の下面に接している場合、貯留部容器２１の高い温度が保護管２３に伝達され易くなる。その結果、保護管２３が空気の流れＧによって冷却されたとしても、それを補うようにまたはそれを上回るように保護管２３の温度を高めることができ、溶融金属９０の温度低下を確実に抑制することができる。

一方、貯留部筒状部材２２を構成する材料としては、特にセラミックス材料が好ましく用いられる。セラミックス材料は熱伝導性が低いことから、セラミックス材料で構成された貯留部筒状部材２２は、仮に隙間２４の温度が低下したとしても、その温度低下の影響を受け難いものとなる。
以上、金属粉末製造装置１について説明したが、保護管２３には図示しない加熱手段が設けられていてもよい。この加熱手段によって保護管２３を加熱することにより、溶融金属９０の温度低下をより確実に抑制することができる。

加熱手段としては、例えば、誘導加熱、抵抗加熱、マイクロ波加熱等の各種加熱原理を利用したものが挙げられる。
また、供給部６は、溶融金属９０を貯留部２に対して供給し得るものであれば、その他のもの（例えば、溶融炉等）で代替することもできる。
以上、本発明の金属粉末製造装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これらに限定されるものではなく、例えば、金属粉末製造装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
また、筒状部材と保護管との隙間の上端は開いていてもよく、下端は閉じていてもよい。
さらに、保護管は１つだけでなく、多重で設けられていてもよい。すなわち、保護管２３の外側に、さらに別の保護管を設けるようにしてもよい。

１．金属粉末の製造
（実施例１）
まず、ステンレス鋼ＳＵＳ３１６Ｌ（融点Ｔｍ：１４５０℃）を高周波誘導炉で溶融して溶融金属を得た。
次いで、得られた溶融金属を図１、２に示す金属粉末製造装置の供給部容器内に移した。そして、溶融金属を貯留部およびノズルへと流下させるとともに、ノズルのスリットから水ジェットを噴射することにより、溶融金属を粉末化した。これにより、金属粉末を得た。

なお、金属粉末製造装置の各部の構成は以下の通りである。
・流体ジェットの噴射圧力：１００ＭＰａ
・供給部容器の材質 ：アルミナ・グラファイト複合材料
・貯留部容器の材質 ：アルミナ・グラファイト複合材料
・貯留部筒状部材の材質 ：アルミナセラミックス
・供給部筒状部材の内径 ：５ｍｍ（円筒状）
・貯留部筒状部材の内径 ：５ｍｍ（円筒状）
・保護管の材質 ：チタン合金（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）
・保護管の厚さ（肉厚） ：０．５ｍｍ（円筒状）
・保護管の長さ ：３０ｃｍ
・保護管と貯留部筒状部材との隙間：１ｍｍ
・保護管の下端と貯留部筒状部材の下端との離間距離：３ｃｍ
・Ｌ１ ：５０ｍｍ
・Ｌ２ ：４５ｍｍ
・隙間内部の圧力 ：２４ｋＰａ
また、金属粉末製造装置における溶融金属の温度は以下の通りである。
・供給部容器に貯留された溶融金属の初期温度 ：１７２０℃

（実施例２）
保護管と貯留部筒状部材との隙間を２ｍｍに変更した以外は、実施例１と同様にして金属粉末を得た。なお、隙間内部の圧力は、２７ｋＰａであった。
（実施例３）
保護管と貯留部筒状部材との隙間を５ｍｍに変更した以外は、実施例１と同様にして金属粉末を得た。なお、隙間内部の圧力は、６１ｋＰａであった。

（実施例４）
保護管と貯留部筒状部材との隙間を１０ｍｍに変更した以外は、実施例１と同様にして金属粉末を得た。なお、隙間内部の圧力は、８２ｋＰａであった。
（実施例５）
保護管と貯留部筒状部材との隙間を１５ｍｍに変更した以外は、実施例１と同様にして金属粉末を得た。なお、隙間内部の圧力は、９３ｋＰａであった。

（実施例６）
保護管と貯留部筒状部材との隙間の下端も閉じるようにした以外は、実施例２と同様にして金属粉末を得た。なお、閉空間となった前記隙間内部の圧力は大気圧（１００ｋＰａ）とした。
（実施例７）
保護管の材質をチタン合金に代えてステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）に変更した以外は、実施例２と同様にして金属粉末を得た。なお、隙間内部の圧力は、３０ｋＰａであった。

（実施例８）
保護管の下端と貯留部筒状部材の下端との離間距離を０ｍｍに変更した以外は、実施例２と同様にして金属粉末を得た。なお、このとき、Ｌ１は４０ｍｍ、Ｌ２は４５ｍｍであった。また、隙間内部の圧力は、９４ｋＰａであった。
（実施例９）
保護管を横断面の外周形状が正方形である管体に変更した以外は、実施例１と同様にして金属粉末を得た。なお、隙間の距離は平均３ｍｍ、離間距離は２ｃｍ、隙間内部の圧力は４２ｋＰａであった。

（実施例１０）
溶融金属をアルミニウム（融点Ｔｍ：６６０℃）に変更した以外は、実施例２と同様にして金属粉末を得た。なお、隙間内部の圧力は、２７ｋＰａであった。また、溶融金属の初期温度を９００℃とした。
（実施例１１）
溶融金属をアルミニウム（融点Ｔｍ：６６０℃）に変更した以外は、実施例３と同様にして金属粉末を得た。なお、隙間内部の圧力は、６０ｋＰａであった。

（比較例１）
保護管を省略した以外は、実施例１と同様にして金属粉末を得た。
（比較例２）
保護管と貯留部筒状部材との隙間を０ｍｍに変更した以外は、実施例１と同様にして金属粉末を得た。なお、Ｌ１は５２ｍｍであった。

（比較例３）
保護管を省略した以外は、実施例１０と同様にして金属粉末を得た。
（比較例４）
保護管と貯留部筒状部材との隙間を０ｍｍに変更した以外は、実施例１０と同様にして金属粉末を得た。なお、Ｌ１は５２ｍｍであった。

２．金属粉末の評価
２．１．粒径の評価
各実施例および各比較例で得られた金属粉末について、レーザー回折式粒度分布測定装置により平均粒径および標準偏差を測定した。なお、平均粒径は、体積基準で累積量が５０％になるときの粒子径（μｍ）である。また、標準偏差は、次式で定義され、粒度分布の幅の目安となるものである。
（標準偏差）＝（ｄ８４％−ｄ１６％）／２

ただし、ｄ８４％は、体積基準で累積量が８４％になるときの粒子径（μｍ）であり、ｄ１６％は、体積基準で累積量が１６％になるときの粒子径（μｍ）である。
これらの結果を表１に示す。なお、実施例１〜９および比較例２で得られた金属粉末の標準偏差については、比較例１で得られた金属粉末の標準偏差を１としたときの相対値で示し、実施例１０、１１および比較例４で得られた金属粉末の標準偏差については、比較例３で得られた金属粉末の標準偏差を１としたときの相対値で示した。

表１に示すように、各実施例で得られた金属粉末は、各比較例で得られた金属粉末に比べて、粒径が小さく、粒径の揃った粉末であることが明らかとなった。
一方、各比較例で得られた金属粉末は、粒径を小さくすることができず、粒度分布も相対的に広かった。特に、溶融金属がＡｌの場合、その傾向が顕著であった。また、Ａｌの場合、比較例３では、途中で貯留部筒状部材が詰まってしまい、それ以上、金属粉末を製造することができなかった。

１……金属粉末製造装置 ２……貯留部 ２１……貯留部容器 ２１１……開口 ２２……貯留部筒状部材 ２２１……下端 ２２２……上端 ２３……保護管 ２３１……下端 ２３２……上端 ２４……隙間 ３……ノズル ３０……ノズル本体 ３１……流路 ３２……スリット ３２１……導入路 ３３……流体ジェット ６……供給部 ６１……供給部容器 ６１１……開口 ６２……供給部筒状部材 ７……カバー ９０……溶融金属 ９１……液滴 Ｇ……空気の流れ

Claims (8)

1. 溶融金属を貯留する貯留部と、
   前記貯留部の下方に設けられ、前記貯留部から流下した溶融金属が通過可能な流路と、前記流路の下端部に開口し、前記流路内に向けて流体を噴射するスリットと、を備えるノズルと、
   前記貯留部と前記ノズルとの間に設けられ、前記貯留部に貯留された溶融金属を下端から前記流路に向けて供給する筒状部材と、を有し、
   前記筒状部材の外側を覆うように、前記筒状部材から離間して設けられた保護管を有していることを特徴とする金属粉末製造装置。
2. 前記保護管は、その下端が、前記筒状部材の下端より上方に位置するよう配置されている請求項１に記載の金属粉末製造装置。
3. 前記筒状部材と前記保護管との隙間は、その上端において閉じており、下端では開いている請求項１または２に記載の金属粉末製造装置。
4. 前記筒状部材および前記保護管は、それぞれの上端が前記貯留部の下面に接するよう配置されている請求項１ないし３のいずれかに記載の金属粉末製造装置。
5. 前記保護管は、ステンレス鋼またはチタン合金で構成されている請求項１ないし４のいずれかに記載の金属粉末製造装置。
6. 前記筒状部材は、セラミックス材料で構成されている請求項１ないし５のいずれかに記載の金属粉末製造装置。
7. 前記筒状部材の下端および前記保護管の下端は、それぞれ前記流路の途中に位置するよう配置されており、
   前記保護管の下端と前記流路の内壁面との最短距離をＬ１とし、前記筒状部材の下端と前記流路の内壁面との最短距離をＬ２としたとき、Ｌ１≧Ｌ２の関係を満足する請求項１ないし６のいずれかに記載の金属粉末製造装置。
8. 前記筒状部材と前記保護管との隙間の距離は、１ｍｍ以上２０ｍｍ以下である請求項１ないし７のいずれかに記載の金属粉末製造装置。

Images