JP2022096622A - Apparatus for manufacturing super fine powder for plasma arc atomizing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、粉末製造の技術分野に関し、より具体的に、プラズマアーク噴霧法超微細粉末製造装置に関する。 The present invention relates to a technical field of powder production, and more specifically to a plasma arc spraying method ultrafine powder production apparatus.
粉末は重要な産業原料として、自動車、国防、電子、冶金、航空宇宙等の分野で幅広く利用されている。粉末製造技術の改良、粉末加工、焼結工程の最適化が進むにつれて、高性能粉末の製造が必要となっている。 Powder is widely used as an important industrial raw material in fields such as automobiles, national defense, electronics, metallurgy, and aerospace. As the improvement of powder production technology, powder processing, and optimization of sintering process progress, the production of high-performance powder is required.
現在、大粒径粉末の製造に関し、産業界では噴霧法が一般的に使用されており、生産効率が高く、設備が簡単である等の利点がある。数多くの噴霧法において、水噴霧とガス噴霧法が最も幅広く用いられており、即ち、高圧ガスまたは高圧液体を使用し、高速で溶融金属流を衝突させ、急速に溶融金属を粉末にして噴出する技術である。噴霧法は約１００年前から開発され、噴霧ノズル構造を継続的に最適化し、噴霧媒体の流速と圧力、凝縮速度を増加させることにより、噴霧法は技術的に既に非常に成熟しており、製造された粉末の粒径が２０～３００μｍの範囲で分布している。しかし、その粒径分布は広く、小粒径粉末の割合は非常に低い。 Currently, regarding the production of large particle size powder, the spraying method is generally used in the industrial world, and has advantages such as high production efficiency and simple equipment. Of the many spraying methods, water spraying and gas spraying methods are the most widely used, i.e., using high pressure gas or high pressure liquid, colliding the molten metal stream at high speed and rapidly atomizing the molten metal and ejecting it. It's a technology. The spraying method has been developed for about 100 years, and by continuously optimizing the spray nozzle structure and increasing the flow velocity, pressure and condensation rate of the spraying medium, the spraying method is already very mature technically. The particle size of the produced powder is distributed in the range of 20 to 300 μm. However, its particle size distribution is wide and the proportion of small particle size powder is very low.
ナノ粉末を製造するために、気相法が一般的に用いられている。即ち、一定のエネルギーで固体を気化させ、化学反応や物理変化などを経てナノ粉末を生成する。この方法で製造されたナノ粉末の粒径は、１０～１００ｎｍに分布している。 The vapor phase method is commonly used to produce nanopowder. That is, a solid is vaporized with a constant energy, and nanopowder is produced through a chemical reaction or a physical change. The particle size of the nanopowder produced by this method is distributed in the range of 10 to 100 nm.
上記のように、既存の粉末製造技術で得られた粉末の粒径分布にはギャップがあり、１～２０μｍの超微細粉末を得ることは難しい。粉末成形の原理によれば、粉末がプレス成型される前に、異なる粒径の粒子を混合する必要がある。特に粉末中の粒子のサイズの比率を調整して、小さな粒子を大きな粒子の隙間に埋められるようにすることで、充填密度を向上させ、後続の粉末のプレスと焼結等を容易にすることが必要である。粉末の自由充填の基本理論によれば、粒径比が７：１である場合、完全に混合された粉末の充填密度が高い。そのため、粒径１～２０μｍの粉末を製造することが非常に重要であり、大量に製造し材料分野に応用できれば、材料の機械的性質や電気的性質を大幅に向上することができる。 As described above, there is a gap in the particle size distribution of the powder obtained by the existing powder manufacturing technique, and it is difficult to obtain an ultrafine powder of 1 to 20 μm. According to the principle of powder molding, it is necessary to mix particles of different particle sizes before the powder is press molded. In particular, by adjusting the ratio of the size of the particles in the powder so that the small particles can be buried in the gaps of the large particles, the packing density is improved and the subsequent pressing and sintering of the powder is facilitated. is required. According to the basic theory of free filling of powders, when the particle size ratio is 7: 1, the filling density of the completely mixed powder is high. Therefore, it is very important to produce a powder having a particle size of 1 to 20 μm, and if it can be mass-produced and applied to the material field, the mechanical and electrical properties of the material can be significantly improved.
従来技術では、超微細粉末を得るために、まず原料を極細フィラメントまたは大径粒子にした後、プラズマアークの高温を用いてフィラメント状原料を直接気化させ、さらに冷却する。 In the prior art, in order to obtain ultrafine powder, the raw material is first made into ultrafine filaments or large diameter particles, and then the filamentous raw material is directly vaporized using the high temperature of the plasma arc and further cooled.
また、特許文献１は、高融点金属の噴霧による粉末の製造方法を開示しており、原料を溶融した後に、加熱・保温装置を用いて溶融液を加熱・保温する。 Further, Patent Document 1 discloses a method for producing a powder by spraying a refractory metal, and after melting the raw material, heats and keeps the molten liquid using a heating and heat retaining device.
しかし、上記２つの方法はいずれもプラズマアークの高温を利用し、高温蒸発により得られた粉末の粒径はナノメートルレベルに達しているものの、１～２０μｍの粉末を大量生産することができない。また、前者の方法は、展延性が高く、線引き加工可能で、且つ沸点が低い金属または合金にしか適しておらず、供給量が制限されている。後者の方法は、製造コストが高い。そのため、従来技術は量産できない。 However, both of the above two methods utilize the high temperature of the plasma arc, and although the particle size of the powder obtained by high temperature evaporation reaches the nanometer level, it is not possible to mass-produce powder of 1 to 20 μm. Further, the former method is suitable only for metals or alloys having high malleability, drawability, and a low boiling point, and the supply amount is limited. The latter method is expensive to manufacture. Therefore, the conventional technique cannot be mass-produced.
本発明は、従来技術の問題点を解決するために、粒径１～２０μｍの超微細粉末の量産が可能となる、プラズマアーク噴霧法超微細粉末製造装置を提供することを目的としている。 An object of the present invention is to provide a plasma arc spraying method ultrafine powder manufacturing apparatus capable of mass production of ultrafine powder having a particle size of 1 to 20 μm in order to solve the problems of the prior art.
上記課題を解決するために、本発明は以下の構成となっている。
プラズマアーク噴霧法超微細粉末製造装置は、噴霧タンクを備え、前記噴霧タンクの頂部に溶解保温炉が配置され、前記溶解保温炉の底部に液送チューブが配置され、前記液送チューブは、前記溶解保温炉内の溶融液を液柱状に前記噴霧タンクに導入し、前記噴霧タンクに導入される際に液滴を形成し、プラズマ噴霧スプレーガンシステム、及び、前記プラズマ噴霧スプレーガンシステムの下端に位置する冷却ガス入口が、前記噴霧タンクの側壁に設置されており、前記プラズマ噴霧スプレーガンシステムの端部に、前記液滴に向かって前記液滴を加熱・破砕するプラズマアークが形成され、前記冷却ガス入口は、破砕された前記液滴を瞬時に冷却し、粉末を形成する。
In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration.
The plasma arc spraying method ultrafine powder manufacturing apparatus is provided with a spray tank, a melting and heat insulating furnace is arranged at the top of the spraying tank, a liquid feeding tube is arranged at the bottom of the melting and warming furnace, and the liquid feeding tube is the above. The molten liquid in the melting and heat insulating furnace is introduced into the spray tank in a liquid column shape, droplets are formed when the liquid is introduced into the spray tank, and the molten liquid is formed at the lower end of the plasma spray spray gun system and the plasma spray spray gun system. A located cooling gas inlet is installed on the side wall of the spray tank, and a plasma arc that heats and crushes the droplet toward the droplet is formed at the end of the plasma spray spray gun system. The cooling gas inlet instantly cools the crushed droplets to form a powder.
上記発明により、溶解保温炉における溶融液が液送チューブを通じて噴霧タンクに入ると、液送チューブ内に液柱が形成され、液送チューブから離れて噴霧タンクに入る際に液滴が形成される。プラズマ噴霧スプレーガンシステムで生成されたプラズマアークによって超微細液滴に粉砕されてから、冷却ガスによって冷却され、２０μｍ未満の粒径の超微細粉末が形成される。更に、プラズマアークの超音速と高温特性により、噴霧媒体の温度を大幅に上昇させると共に、噴霧媒体の運動エネルギーを増加させることで、噴霧の効率を改善し、粉末の平均粒径を減少させ、粉末の粒径分布を減少させる効果を奏する。当該プラズマアーク噴霧法超微細粉末製造装置は、粒径１～２０μｍの粉末の量産のギャップを埋めることができ、粉末製造分野での原材料の選択の拡大、および金属と非金属の超微細粉末の製造を実現することができる。 According to the above invention, when the molten liquid in the melting and heat insulating furnace enters the spray tank through the liquid feeding tube, a liquid column is formed in the liquid feeding tube, and droplets are formed when the molten liquid leaves the liquid feeding tube and enters the spray tank. .. It is crushed into ultrafine droplets by a plasma arc generated by a plasma spray spray gun system and then cooled by a cooling gas to form ultrafine powder having a particle size of less than 20 μm. Furthermore, the supersonic and high temperature characteristics of the plasma arc significantly raise the temperature of the spray medium and increase the kinetic energy of the spray medium to improve spray efficiency and reduce the average particle size of the powder. It has the effect of reducing the particle size distribution of the powder. The plasma arc spraying method ultrafine powder production equipment can fill the gap in mass production of powders with a particle size of 1 to 20 μm, expand the selection of raw materials in the powder production field, and expand the selection of raw materials for metal and non-metal ultrafine powders. Manufacturing can be realized.
好ましくは、粉末コレクター、及び、前記粉末コレクターの上端に配置され、２０μｍ未満の粒径を有する粉末を収集する布バッグコレクターが、前記噴霧タンクの下端に設置されている。 Preferably, a powder collector and a cloth bag collector arranged at the upper end of the powder collector and collecting powder having a particle size of less than 20 μm are installed at the lower end of the spray tank.
上記発明により、粉末コレクターは、重力で落下する大粒径の粒状粉末を回収し、粒径が２０μｍ未満のより小さな粉末は、布バッグコレクターにより回収され、超微細粉末の製造効率と精度をさらに向上させることができる。 According to the above invention, the powder collector collects the large particle size powder that falls due to gravity, and the smaller powder having a particle size of less than 20 μm is collected by the cloth bag collector, further improving the production efficiency and accuracy of the ultrafine powder. Can be improved.
好ましくは、前記冷却ガス入口は、冷却ガス循環入口であり、前記布バッグコレクターは前記冷却ガス循環入口と連通し、前記噴霧タンクと前記布バッグコレクターの間に冷却ガス循環出口が設けられ、前記布バッグコレクターと前記冷却ガス循環入口の間に高圧ガス循環システムが設けられる。 Preferably, the cooling gas inlet is a cooling gas circulation inlet, the cloth bag collector communicates with the cooling gas circulation inlet, and a cooling gas circulation outlet is provided between the spray tank and the cloth bag collector. A high pressure gas circulation system is provided between the cloth bag collector and the cooling gas circulation inlet.
上記発明により、高圧ガス循環システムは、噴霧タンク内の冷却ガスを循環させて、生産コストをさらに削減すると共に、冷却ガスにより粒径２０μｍ未満の粉末を噴霧タンクから取り出し、布バッグコレクターによって収集することで、粉末の収集効率を効果的に向上させる。 According to the above invention, the high pressure gas circulation system circulates the cooling gas in the spray tank to further reduce the production cost, and at the same time, the powder having a particle size of less than 20 μm is taken out from the spray tank by the cooling gas and collected by the cloth bag collector. This effectively improves the powder collection efficiency.
好ましくは、前記冷却ガス循環入口を２つ設置し、２つの前記冷却ガス循環入口は左右対称であり、前記高圧ガス循環システムに接続される。 Preferably, two cooling gas circulation inlets are installed, and the two cooling gas circulation inlets are symmetrical and connected to the high pressure gas circulation system.
上記発明により、粉砕された液滴が冷却作用により粉末になる効率を大幅に向上させ、得られる粉末を規則的な構造を有するようにすることができる。 According to the above invention, the efficiency with which the crushed droplets are turned into a powder by a cooling action can be greatly improved, and the obtained powder can have a regular structure.
好ましくは、液送チューブの外側に断熱材が設けられており、前記液送チューブの直径は１～２０ｍｍであり、前記断熱材の厚さは１０～２００ｍｍである。 Preferably, a heat insulating material is provided on the outside of the liquid feeding tube, the diameter of the liquid feeding tube is 1 to 20 mm, and the thickness of the heat insulating material is 10 to 200 mm.
上記発明により、液柱の温度と直径を安定に制御し、得られた粉末の品質を向上させる。 According to the above invention, the temperature and diameter of the liquid column are stably controlled, and the quality of the obtained powder is improved.
好ましくは、前記プラズマ噴霧スプレーガンシステムは少なくとも２つ設置され、前記噴霧タンクの周りに等間隔で円周方向に分布される。 Preferably, at least two plasma spray spray gun systems are installed and are evenly spaced and circumferentially distributed around the spray tank.
上記発明により、複数のプラズマ噴霧スプレーガンシステムは協働し、噴霧タンクに入る液滴をさらに加熱・粉砕し、得られた粉末の品質を大幅に向上させる。 According to the above invention, a plurality of plasma spray spray gun systems work together to further heat and crush the droplets entering the spray tank, greatly improving the quality of the obtained powder.
好ましくは、前記プラズマ噴霧スプレーガンシステムは２～８つ配置され、前記プラズマ噴霧スプレーガンシステムと前記噴霧タンクの側壁との角度は３０～９０°である。 Preferably, the plasma spray spray gun system is arranged in two to eight, and the angle between the plasma spray spray gun system and the side wall of the spray tank is 30 to 90 °.
上記発明により、複数のプラズマ噴霧スプレーガンシステムは協働し、噴霧タンクに入る液滴をさらに効果的に加熱・破砕し、得られた粉末の品質を大幅に向上させる。 According to the above invention, a plurality of plasma spray spray gun systems work together to more effectively heat and crush the droplets entering the spray tank, greatly improving the quality of the obtained powder.
好ましくは、前記プラズマ噴霧スプレーガンシステムのポートから前記液送チューブの底部までの距離は１ｍｍ以上であり、前記プラズマ噴霧スプレーガンシステムは、作動ガスとして窒素、水素、アルゴン、ヘリウム、または、水蒸気を用い、前記プラズマ噴霧スプレーガンシステムの出力は、５～１００ｋＷである。 Preferably, the distance from the port of the plasma spray spray gun system to the bottom of the liquid delivery tube is 1 mm or more, and the plasma spray spray gun system uses nitrogen, hydrogen, argon, helium, or water vapor as the working gas. The output of the plasma spray spray gun system used is 5 to 100 kW.
上記発明により、粒径１～２０μｍの超微細粉末が得られる。 According to the above invention, an ultrafine powder having a particle size of 1 to 20 μm can be obtained.
好ましくは、前記噴霧タンクの直径と高さの比率は１：１～８である。 Preferably, the diameter-to-height ratio of the spray tank is 1: 1-8.
上記発明により、上記プラズマアーク噴霧法超微細粉末製造装置は、粒径１～２０μｍの超微細粉末を量産することができる。 According to the above invention, the plasma arc spraying method ultrafine powder manufacturing apparatus can mass-produce ultrafine powder having a particle size of 1 to 20 μm.
好ましくは、前記液柱の温度は原料の融点よりも１００～１５００℃高く、前記高圧ガス循環システムにおける冷却ガスは、窒素、アルゴン、または、ヘリウムである。 Preferably, the temperature of the liquid column is 100 to 1500 ° C. higher than the melting point of the raw material, and the cooling gas in the high-pressure gas circulation system is nitrogen, argon, or helium.
上記発明により、上記プラズマアーク噴霧法超微細粉末製造装置は、粒径１～２０μｍの超微細粉末を量産することができる。 According to the above invention, the plasma arc spraying method ultrafine powder manufacturing apparatus can mass-produce ultrafine powder having a particle size of 1 to 20 μm.
本発明は、溶解保温炉により原料を溶融・保温し、原料の融点よりも１００～１５００℃高い温度に制御する。液送チューブが溶解保温炉における溶融液を噴霧タンクに導入した後に、プラズマ噴霧スプレーガンシステムが冷却ガス循環入口と協働することにより、粒径１～２０μｍの超微細粉末が得られ、粉末コレクターはより大きな粒径の粉末を収集すると共に、超微細粉末は冷却ガスにより、冷却ガス循環出口を通じて布バッグコレクターに入り、粉末製造の効率を大幅に向上させる。これにより、本発明のプラズマアーク噴霧法超微細粉末製造装置は、粒径１～２０μｍの超微細粉末を量産することができる。 In the present invention, the raw material is melted and kept warm by a melting and heat insulating furnace, and the temperature is controlled to be 100 to 1500 ° C. higher than the melting point of the raw material. After the liquid feeding tube introduces the molten liquid in the melting heat insulation furnace into the spray tank, the plasma spray spray gun system cooperates with the cooling gas circulation inlet to obtain ultrafine powder with a particle size of 1 to 20 μm, which is a powder collector. Collects powder with a larger particle size, and the ultrafine powder enters the cloth bag collector through the cooling gas circulation outlet by the cooling gas, greatly improving the efficiency of powder production. As a result, the plasma arc spraying method ultrafine powder production apparatus of the present invention can mass-produce ultrafine powder having a particle size of 1 to 20 μm.
以下、添付された図面を参照しながら本発明の好ましい実施例を説明するが、これらの図面は本発明の好ましい実施例を説明するものであり、本発明を限定するものではない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, but these drawings illustrate preferred embodiments of the present invention and do not limit the present invention.
本発明の技術案および利点をより明確にするため、以下に添付図面を参照しながら、本発明を詳細に説明する。 In order to further clarify the technical proposals and advantages of the present invention, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings below.
プラズマ噴霧スプレーガンシステム２は、プラズマアーク７を生成するプラズマアーク発生器、給水システム、電源システム、ガス供給システムを含み、霧化に必要なプラズマアーク７を生成する。プラズマアーク７により所望する粒径を有する粉末８を得るため、プラズマアーク７が溶融液を加熱・破砕する過程を効果的に制御する必要があり、また、溶融液に対する形状制御と温度制御も行い、粉末８の取得と回収を実現する。
The plasma spray
［実施例１］
図１に示すように、プラズマアーク噴霧法超微細粉末製造装置は噴霧タンク９を備える。噴霧タンク９の直径と高さの比率は１：２である。噴霧タンク９は、所望する粒径の粉末８を生産するのに用いられ、粒径１～２０μｍの粉末８を量産することを実現する。
[Example 1]
As shown in FIG. 1, the plasma arc spraying method ultrafine powder manufacturing apparatus includes a
なお、噴霧タンク９の頂部に溶解保温炉１が配置され、金属または非金属材料が溶解保温炉１内で溶融状態になり、保温された溶融液の温度は原料の融点より１００℃以上高い。エネルギーを節約し、所望する粒径の粉末８を得るため、溶融液の温度は原料の融点より１２０℃、２００℃、３００℃～１５００℃高くしてもよい。溶解保温炉１の底部には、液送チューブ３が配置されている。液送チューブ３は、溶解保温炉１内の溶融液を液柱状で噴霧タンク９に導入する。したがって、粒径１～２０μｍの粉末８を量産するために、液柱４の温度を原料の融点より１００～１５００℃高くする。液送チューブ３の外側には断熱材が設けられている。液送チューブ３の直径は１ｍｍであり、断熱材の厚さは２０ｍｍであり、これにより、液柱４の温度を安定に制御し、得られる粉末８の品質を向上させる。
A melting and heat insulating furnace 1 is arranged at the top of the
液柱４が液送チューブ３を介して噴霧管に導入される際に、液送チューブ３から離れた液柱４は液滴を形成し、第１の分散状態を呈する。 When the liquid column 4 is introduced into the spray tube via the liquid feeding tube 3, the liquid column 4 separated from the liquid feeding tube 3 forms droplets and exhibits the first dispersed state.
噴霧タンク９の側壁に、プラズマ噴霧スプレーガンシステム２とプラズマ噴霧スプレーガンシステム２の下端に位置する冷却ガス入口が設置される。プラズマ噴霧スプレーガンシステム２のポートから液送チューブ３の底部までの距離は１ｍｍである。プラズマ噴霧スプレーガンシステム２の端部に液滴に向かって液滴を加熱・破砕するためのプラズマアーク７が形成され、プラズマアーク７により加熱・破砕された液滴が第２の分散状態を呈する。
A cooling gas inlet located at the lower end of the plasma spray
第２の分散状態を呈する液滴は重力で落下する際に、冷却ガス入口からの冷却ガスによって冷却され、破砕され第２の分散状態を有する液滴は瞬時に冷却され、所望する粉末８が形成される。
When the droplet exhibiting the second dispersed state is dropped by gravity, it is cooled by the cooling gas from the cooling gas inlet and crushed, and the droplet having the second dispersed state is instantly cooled to obtain the desired
図１に示すように、噴霧タンク９に噴霧隔離層５が設けられ、プラズマ噴霧スプレーガンシステム２および液送チューブ３は噴霧隔離層５の上方に設置される。当該装置を操作する際に、溶解保温炉１によって溶融された溶融液が液送チューブ３を通じて噴霧タンク９に流入する際に、液送チューブ３内に液柱４が形成され、また、液送チューブ３から離れて噴霧タンク９に流入する際に液滴が形成され、さらに、プラズマ噴霧スプレーガンシステム２で生成されたプラズマアーク７によって超粉砕され、微細液滴になり、冷却ガスによって冷却され、粒径２０μｍ未満の超微細粉末８が形成される。また、プラズマアーク７の超音速と高温特性により、噴霧媒体の温度を大幅に上昇させると共に、噴霧媒体の運動エネルギーを増加させることで、噴霧の効率を改善し、粉末８の平均粒径を減少させ、粉末８の粒径分布を狭くする。当該プラズマアーク噴霧法超微細粉末製造装置は、粉末の製造において粒径１～２０μｍの粉末の量産のギャップを埋めることができ、粉末製造分野で原材料の選択範囲を拡大し、金属と非金属の超微細粉末を製造することができる。
As shown in FIG. 1, the
超微細粉末８の精度と製造効率をさらに向上させるため、噴霧タンク９の下端に、底部に位置する粉末コレクター１０と、粉末コレクター１０の上端に位置し、粒径２０μｍ未満の粉末８を収集する布バッグコレクター１２が設置されている。粉末コレクター１０は、より大きな粒径を有し、重力で落下する粒状粉末８を回収し、布バッグコレクター１２は、粒径２０μｍ未満のより小さな粉末８を回収する。このように、製造された粉末８のうち、大粒径の粉末８は粉末コレクター１０で収集し、小粒径の粉末８は布バッグコレクター１２で収集する。これにより、粉末８の分離が簡単で、量産に適している。
In order to further improve the accuracy and production efficiency of the
図１に示すように、冷却ガス入口は冷却ガス循環入口６であり、布バッグコレクター１２は冷却ガス循環入口６と連通し、噴霧タンク９と布バッグコレクター１２の間に冷却ガス循環出口１１が設けられる。また、布バッグコレクター１２と冷却ガス循環入口６の間に高圧ガス循環システム１３が設けられる。従って、高圧ガス循環システム１３は、噴霧タンク９内の冷却ガスを循環させて、生産コストをさらに削減すると共に、冷却ガスにより粒径２０μｍ未満の粉末８を噴霧タンク９から取り出し、布バッグコレクター１２によって収集することで、粉末８の収集効率を効果的に向上させる。
As shown in FIG. 1, the cooling gas inlet is a cooling
なお、冷却ガス循環入口６は２つ設置され、２つの冷却ガス循環入口６は左右対称であり、両方とも高圧ガス循環システム１３に接続される。これにより、粉砕された液滴が冷却作用により粉末８になる効率を大幅に向上させ、得られた粉末８を規則的な構造を有するようにすることができる。
Two cooling
粉末８の製造効果を大幅に向上させるために、少なくとも２つのプラズマ噴霧スプレーガンシステム２が設置され、噴霧タンク９の周りに等間隔で円周方向に分布される。これにより、複数のプラズマ噴霧スプレーガンシステム２は協働し、噴霧タンク９に入る液滴をさらに加熱・粉砕し、冷却ガスにより冷却されて粉末８を形成する際に、所望する粒径１～２０μｍの粉末８が得られる。プラズマ噴霧スプレーガンシステム２と噴霧タンク９の側壁との垂直角度は３０～９０°である。例えば、本実施例では、３０°である。プラズマ噴霧スプレーガンシステム２は２つあり、２つのプラズマ噴霧スプレーガンシステム２は協働し、噴霧タンク９に入る液滴をさらに効果的に加熱・粉砕する。
In order to significantly improve the production effect of the
なお、プラズマ噴霧スプレーガンシステム２は、作動ガスとして窒素、水素、アルゴン、ヘリウム、または、水蒸気を用いる。例えば、窒素を用いる。本実施例において、プラズマ噴霧スプレーガンシステム２の出力は５ｋＷである。高圧ガス循環システム１３における冷却ガスは、窒素、アルゴン、または、ヘリウムであり、そして、本実施例において、冷却ガスは窒素である。これにより、プラズマアーク噴霧法超微細粉末製造装置は、粒径１～２０μｍの超微細粉末８を量産することができる。
The plasma spray
［実施例２］
実施例２と実施例１との相違点は、実施例２では、プラズマ噴霧スプレーガンシステム２が５つ設置され、プラズマ噴霧スプレーガンシステム２と噴霧タンク９の側壁との垂直角度が６０°であることである。
[Example 2]
The difference between Example 2 and Example 1 is that in Example 2, five plasma spray
［実施例３］
実施例３と実施例１との相違点は、実施例３では、プラズマ噴霧スプレーガンシステム２は８つ設置され、プラズマ噴霧スプレーガンシステム２と噴霧タンク９の側壁との垂直角度が９０°であることである。
[Example 3]
The difference between Example 3 and Example 1 is that in Example 3, eight plasma spray
［実施例４］
実施例４と実施例１との相違点は、実施例４では、プラズマ噴霧スプレーガンシステム２が作動ガスとしてアルゴンを用い、プラズマ噴霧スプレーガンシステム２の出力が５０ｋＷであることである。
[Example 4]
The difference between Example 4 and Example 1 is that in Example 4, the plasma spray
［実施例５］
実施例５と実施例１との相違点は、実施例５では、プラズマ噴霧スプレーガンシステム２が作動ガスとしてヘリウムを用い、プラズマ噴霧スプレーガンシステム２の出力が１００ｋＷであることである。
[Example 5]
The difference between Example 5 and Example 1 is that in Example 5, the plasma spray
［実施例６］
実施例６と実施例１との相違点は、実施例６では、プラズマ噴霧スプレーガンシステム２のポートから液送チューブ３の底部までの距離が１０ｍｍであることである。
[Example 6]
The difference between Example 6 and Example 1 is that in Example 6, the distance from the port of the plasma spray
［実施例７］
実施例７と実施例１との相違点は、実施例７では、プラズマ噴霧スプレーガンシステム２のポートから液送チューブ３の底部までの距離が２０ｍｍであることである。
[Example 7]
The difference between Example 7 and Example 1 is that in Example 7, the distance from the port of the plasma spray
［実施例８］
実施例８と実施例１との相違点は、実施例８では、噴霧タンク９の直径と高さの比率が１：５であることである。
[Example 8]
The difference between Example 8 and Example 1 is that in Example 8, the ratio of the diameter to the height of the
［実施例９］
実施例９と実施例１との相違点は、実施例９では、噴霧タンク９の直径と高さの比率が１：８であることである。
[Example 9]
The difference between Example 9 and Example 1 is that in Example 9, the ratio of the diameter to the height of the
［実施例１０］
実施例１０と実施例１との相違点は、実施例１０では、液送チューブ３の直径が１０ｍｍであり、断熱材の厚さが１００ｍｍであることである。
[Example 10]
The difference between the tenth embodiment and the first embodiment is that in the tenth embodiment, the diameter of the liquid feeding tube 3 is 10 mm and the thickness of the heat insulating material is 100 mm.
［実施例１１］
実施例１１と実施例１との相違点は、実施例１１では、液送チューブ３の直径が２０ｍｍであり、断熱材の厚さが１５０ｍｍであることである。
[Example 11]
The difference between Example 11 and Example 1 is that in Example 11, the diameter of the liquid feeding tube 3 is 20 mm, and the thickness of the heat insulating material is 150 mm.
上記のように、本発明において、溶解保温炉１は原料の融点より１００～１５００℃高い温度で原料を溶融・保温し、液送チューブ３が溶解保温炉１における溶融液を噴霧タンクに導入した後に、プラズマ噴霧スプレーガンシステム２が冷却ガス循環入口６と協働することにより、粒径１～２０μｍの超微細粉末８が得られる。粉末コレクター１０はより大きな粒径を有する粉末８を収集すると共に、超微細粉末８は冷却ガスにより、冷却ガス循環出口１１に通じて布バッグコレクター１２に入り、粉末製造効率を大幅に向上させる。これにより、粒径１～２０μｍの超微細粉末８を量産することができる。
As described above, in the present invention, the melting heat insulating furnace 1 melts and keeps the raw material at a temperature 100 to 1500 ° C. higher than the melting point of the raw material, and the liquid feeding tube 3 introduces the molten liquid in the melting heat insulating furnace 1 into the spray tank. Later, the plasma spray
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。本発明の技術的思想に属する様々な実施例は本発明の保護範囲に属する。当業者は、本発明の技術的思想から逸脱しない範囲で、以上の実施例に対して行った変更または修正は、本発明の保護範囲に属する。 Although preferable examples of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these examples. Various examples belonging to the technical idea of the present invention belong to the scope of protection of the present invention. Modifications made to the above examples by those skilled in the art, to the extent that they do not deviate from the technical idea of the present invention, belong to the scope of protection of the present invention.
１ 溶解保温炉
２ プラズマ噴霧スプレーガンシステム
３ 液送チューブ
４ 液柱
５ 噴霧隔離層
６ 冷却ガス循環入口
７ プラズマアーク
８ 粉末
９ 噴霧タンク
１０ 粉末コレクター
１１ 冷却ガス循環出口
１２ 布バッグコレクター
１３ 高圧ガス循環システム
1 Melting
Claims (10)
前記噴霧タンクの頂部に溶解保温炉が配置され、
前記溶解保温炉の底部に液送チューブが配置され、
前記液送チューブは、前記溶解保温炉内の溶融液を液柱状に前記噴霧タンクに導入し、前記噴霧タンクに導入される際に液滴を形成し、
プラズマ噴霧スプレーガンシステム、及び、前記プラズマ噴霧スプレーガンシステムの下端に位置する冷却ガス入口が、前記噴霧タンクの側壁に設置されており、
前記プラズマ噴霧スプレーガンシステムの端部に、前記液滴に向かって前記液滴を加熱・破砕するプラズマアークが形成され、
前記冷却ガス入口は、破砕された前記液滴を瞬時に冷却し、粉末を形成することを特徴とする、プラズマアーク噴霧法超微細粉末製造装置。 Equipped with a spray tank,
A melting and heat insulating furnace is placed at the top of the spray tank.
A liquid feeding tube is placed at the bottom of the melting and heat insulating furnace.
In the liquid feeding tube, the molten liquid in the melting and heat insulating furnace is introduced into the spray tank in a liquid column shape, and droplets are formed when the molten liquid is introduced into the spray tank.
A plasma spray spray gun system and a cooling gas inlet located at the lower end of the plasma spray spray gun system are installed on the side wall of the spray tank.
At the end of the plasma spray spray gun system, a plasma arc is formed that heats and crushes the droplet toward the droplet.
The cooling gas inlet is a plasma arc spraying method ultrafine powder manufacturing apparatus, characterized in that the crushed droplets are instantly cooled to form a powder.
前記布バッグコレクターは前記冷却ガス循環入口と連通し、
前記噴霧タンクと前記布バッグコレクターの間に冷却ガス循環出口が設けられ、
前記布バッグコレクターと前記冷却ガス循環入口の間に高圧ガス循環システムが設けられることを特徴とする、請求項２に記載のプラズマアーク噴霧法超微細粉末製造装置。 The cooling gas inlet is a cooling gas circulation inlet.
The cloth bag collector communicates with the cooling gas circulation inlet and communicates with the cooling gas circulation inlet.
A cooling gas circulation outlet is provided between the spray tank and the cloth bag collector.
The plasma arc spraying method ultrafine powder manufacturing apparatus according to claim 2, wherein a high-pressure gas circulation system is provided between the cloth bag collector and the cooling gas circulation inlet.
２つの前記冷却ガス循環入口は左右対称であり、前記高圧ガス循環システムに接続されることを特徴とする、請求項３に記載のプラズマアーク噴霧法超微細粉末製造装置。 Two cooling gas circulation inlets are installed,
The plasma arc spraying method ultrafine powder manufacturing apparatus according to claim 3, wherein the two cooling gas circulation inlets are symmetrical and connected to the high pressure gas circulation system.
前記液送チューブの直径は１～２０ｍｍであり、
前記断熱材の厚さは１０～２００ｍｍであることを特徴とする、請求項１に記載のプラズマアーク噴霧法超微細粉末製造装置。 A heat insulating material is provided on the outside of the liquid feeding tube.
The diameter of the liquid feeding tube is 1 to 20 mm, and the diameter of the liquid feeding tube is 1 to 20 mm.
The plasma arc spraying method ultrafine powder manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the heat insulating material has a thickness of 10 to 200 mm.
前記プラズマ噴霧スプレーガンシステムと前記噴霧タンクの側壁との角度は３０～９０°であることを特徴とする、請求項６に記載のプラズマアーク噴霧法超微細粉末製造装置。 Two to eight plasma spray spray gun systems are arranged.
The plasma arc spraying method ultrafine powder manufacturing apparatus according to claim 6, wherein the angle between the plasma spray spray gun system and the side wall of the spray tank is 30 to 90 °.
前記プラズマ噴霧スプレーガンシステムは、作動ガスとして窒素、水素、アルゴン、ヘリウム、または、水蒸気を用い、
前記プラズマ噴霧スプレーガンシステムの出力は、５～１００ｋＷであることを特徴とする、請求項７に記載のプラズマアーク噴霧法超微細粉末製造装置。 The distance from the port of the plasma spray spray gun system to the bottom of the liquid delivery tube is 1 mm or more.
The plasma spray spray gun system uses nitrogen, hydrogen, argon, helium, or steam as the working gas.
The plasma arc spraying method ultrafine powder manufacturing apparatus according to claim 7, wherein the output of the plasma spray spray gun system is 5 to 100 kW.
前記高圧ガス循環システムにおける冷却ガスは、窒素、アルゴン、または、ヘリウムであることを特徴とする、請求項３に記載のプラズマアーク噴霧法超微細粉末製造装置。 The temperature of the liquid column is 100 to 1500 ° C. higher than the melting point of the raw material.
The plasma arc spraying method ultrafine powder manufacturing apparatus according to claim 3, wherein the cooling gas in the high-pressure gas circulation system is nitrogen, argon, or helium.
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