JP2577173B2 - 金属微粉末の製造方法及び装置 - Google Patents

金属微粉末の製造方法及び装置

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JP2577173B2
JP2577173B2 JP5005577A JP557793A JP2577173B2 JP 2577173 B2 JP2577173 B2 JP 2577173B2 JP 5005577 A JP5005577 A JP 5005577A JP 557793 A JP557793 A JP 557793A JP 2577173 B2 JP2577173 B2 JP 2577173B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は溶融金属から金属微粉
末を製造する方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】溶融金属から金属微粉末を製造する方法
の1つとして、従来、超音波振動を利用するものがあ
る。
【0003】超音波振動を利用する場合は、超音波ホー
ン上に、小さな液滴又は薄膜状の一定量の溶融金属を供
給して、加湿器等における水を霧化する場合と同様に、
超音波振動によって金属微粉末を得るものである。
【0004】溶融金属の液滴を超音波ホーン上に滴下さ
せる例としては、例えば特開昭61−159501号公
報に開示される超音波による金属粉末の製造方法及び装
置がある。
【0005】又、超音波ホーン上に薄膜状の溶融金属を
供給するものとして、例えば特開昭63−105907
号公報に開示される超音波による金属粉製造方法及び製
造装置がある。
【0006】前者の場合は、ノズルから、溶融金属が超
音波ホーン上に供給され、又、後者の場合は、溶融金属
を収容した容器底面を貫いて下方から超音波ホーンを突
出させ、溶融金属の液面近傍で超音波ホーンを上下動さ
せ、このとき、超音波ホーン上に一定量の溶融金属膜を
形成した後、振動により金属微粉末を得るようにしてい
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】得られる金属微粉末の
粒径をできるだけ小さくするためには、当然滴下される
溶融金属の液滴の直径を小さくしなければならないが、
前記特開昭61−159501号公報の方法及び装置の
場合、例えば、超音波ホーン上に滴下する溶融金属の液
滴の直径を1.0mm以下にするためには、溶融金属を滴
下させるためのノズルの内径を0.1mm以下にする必要
がある。
【0008】しかしながら、溶融金属を滴下するための
ノズルの内径を小さくすると、溶融金属がノズル内に穴
詰まりを生じ、効率良く溶融金属を滴下させることがで
きず、単位時間当りの液滴の滴下量が少なくなって生産
性が低下してしまうという問題点がある。
【0009】又、生産性を向上させるためにノズル径を
大きくすると、液滴の直径が大きくなってしまい、粒径
の小さな金属微粉末を得ることができない。
【0010】又、前記特開昭63−105907号公報
の方法及び装置の場合は、一旦超音波ホーン上に一定量
の溶融金属膜を形成しなければならないので、超音波ホ
ーンの先端を溶融金属内から上方に露出させた後、再度
溶融金属内に浸漬するというサイクルを行わなければな
らず、金属微粉末の製造を連続的に行うことができない
と共に、容器内における液面近傍の溶融金属を利用する
ために、表面酸化物が混入し易く、得られた金属微粉末
の品質が低下し易く、更に、超音波ホーンと溶融金属容
器底面とのシールが困難であるという問題点がある。
【0011】更に、上記いずれの方法及び装置において
も、金属微粉末製造の歩留り及び生産性が低く、効率良
く金属微粉末を作ることができないという問題点があ
る。
【0012】この発明は上記で示した従来の問題点に鑑
みて成されたものであって、粒径の小さな金属微粉末
を、歩留り及び生産性良く製造することができる方法及
び装置を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】この発明は、溶融金属を
ノズルから滴下させて固化することにより微粉末とする
金属微粉末の製造方法において、前記ノズル滴下口内径
を0.05〜1mmとすると共に、該ノズルをその軸方向
に振動させることにより、該ノズル内先端の溶融金属を
振り出し、且つ、該ノズルから振り出された溶融金属滴
を、斜めに配置された超音波ホーンの加振面に衝突させ
ことにより、上記目的を達成するものである。
【0014】又、請求項2の発明は、滴下口の内径が
0.05〜1mmとされ、供給される溶融金属を前記滴下
口から滴下させるノズルと、このノズルを滴下口の軸方
向に振動させる加振手段と、加振面が前記ノズルの滴下
口に臨んで、且つ、その滴下方向に対して傾斜して配置
され、滴下された溶融金属を、前記加振面により噴霧放
出させる超音波ホーンと、前記噴霧放出されて固化され
た金属を回収する回収手段と、を有してなる金属微粉末
の製造装置により、上記目的を達成するものである。
【0015】
【0016】
【作用及び効果】請求項1の方法発明によれば、溶融金
属を滴下させるノズルをその軸方向に振動させるので、
ノズル内の溶融金属が振動によって強制的に振り出さ
れ、従って、ノズルの滴下口内径を0.05〜1mmと、
従来と比較して非常に小さくしても、溶融金属が穴詰ま
りを生じたりすることなく、円滑にノズルから滴下され
る。従って、滴下する溶融金属の直径が1mm以下の大き
さとなり、この粒径の小さな溶融金属が、更に、傾斜し
て配置された超音波ホーンに衝突することによって更に
小さな微粉末にされ、且つ生成された金属微粉末が超音
波ホーンの加振面に残留しないので、連続的且つ効率良
く粒径の小さな金属微粉末を得ることができる。
【0017】請求項2の装置発明によれば、滴下口の内
径が0.05〜1mmと非常に小さいノズルから溶融金属
を、加振手段によって強制的に振り出し、このノズルか
ら振り出される粒径の小さな溶融金属が、傾斜して配置
された超音波ホーンに衝突することによって更に小さな
微粉末にされ、これを落下中に固化させて、回収手段に
よって金属微粉末として回収でき、連続的に効率良く、
且つ歩留り良く、粒径の小さな金属微粉末を製造するこ
とができる。又、生成された金属微粉末が超音波ホーン
の加振面に残留しないので、これによっても、連続的且
つ効率良く粒径の小さな金属微粉末を得ることができ
【0018】
【0019】
【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。
【0020】この実施例に係る金属微粉末製造装置10
は、溶融金属槽12内の溶融金属14を、溶融金属滴下
ノズル16により、噴霧室18内に滴下して冷却固化さ
せる際に、該溶融金属滴下ノズル16を、加振器20に
より、溶融金属滴下方向(ノズル軸方向)に振動させ
て、該溶融金属滴下ノズル16内の溶融金属を振り出す
ようにしたものである。
【0021】前記噴霧室18内には、溶融金属滴下ノズ
ル16の下方位置に超音波ホーン22とその加振面22
Aが鉛直方向に対して約45°傾斜して配置されてい
る。
【0022】前記溶融金属滴下ノズル16の上端は、可
撓性パイプ24を介してサイホン26の一端に接続さ
れ、このサイホン26の他端は、フィルタ28を介して
前記溶融金属槽12内の液面よりも下方位置に開口され
ている。
【0023】前記溶融金属槽12の上部はカバー12A
によって被われ、又、該溶融金属槽12内に地金を供給
するための地金自動供給機30は、カバー30Aによっ
て被われ、これらカバー12A及び30Aによって、溶
融金属槽12内及び地金自動供給機30は、外部から隔
絶して被われている。
【0024】前記溶融金属槽12のカバー12A内に
は、バルブ12B、12Cを介して不活性ガスが循環さ
れるようになっている。又、前記地金自動供給機30の
カバー30A内にも、バルブ30Bを介して、不活性ガ
スが循環されるようになっている。
【0025】図1の符号32は溶融金属槽12を囲んで
配置され、内部の金属を加熱するための加熱ヒータ、3
4は溶融金属槽12内の溶融金属14の温度を計測する
ための熱電対温度計、36は溶融金属槽12内の溶融金
属14の液面レベルを検出するためのレベルセンサをそ
れぞれ示す。
【0026】前記超音波ホーン22は、超音波発振子3
8における振動ロッド38Aの先端に取り付けられ、該
振動ロッド38Aは、前記噴霧室18の側壁に設けられ
たシール40を貫通して配置されている。図の符号38
Bは超音波ホーン22、特に、加振面22Aを加熱する
ための加熱ヒータを示す。
【0027】前記噴霧室18の下端は、金属微粉末取出
しバルブ42を介して、分級室44が接続され、噴霧室
18内で形成された金属微粉末を該分級室44内に回収
できるようにされている。
【0028】前記噴霧室18には、バルブ18A、18
B、18Cを介して、不活性ガスが循環されるようにな
っている。又、前記分級室44も、バルブ44A及び4
4Bを介して不活性ガスが循環されるようになってい
る。
【0029】ここで、前記溶融金属滴下ノズル16の滴
下口内径は、0.05〜1.0mmとされ、前記加振器2
0によるノズル軸方向の振動は、振動周波数が1000
〜10000Hz 、望ましくは1000〜5000Hz
であって、振幅は0.1〜3mmとされている。
【0030】上記のような状態で、溶融金属槽12内の
溶融金属を、溶融金属滴下ノズル16から滴下しつつ、
加振器20によって、該溶融金属滴下ノズル16をその
軸線方向に振動させると内径が小さくて流通抵抗が大き
い溶融金属滴下ノズル16内の溶融金属も、溶融金属滴
下方向の振動によって強制的に溶融金属滴下ノズル16
先端から振り出されることになる。
【0031】即ち、細い溶融金属粒を加振器20による
振動に合せて小さな、細粒化された金属液滴(以下一次
液滴)となり、前記超音波ホーン22上に落下されるこ
とになる。
【0032】超音波ホーン22では、細粒化された一次
液滴を、該超音波ホーンの振動によって更に細かくし
て、90μ以下の均一な粒子径の金属微粉末として跳ね
返す。
【0033】超音波ホーン22の加振面22Aで跳ね返
され、粒子化された溶融金属は落下途中で冷却固化さ
れ、金属微粉末となって、噴霧室18の底部に溜められ
る、これを、金属微粉末取出しバルブ42を開くことに
よって分級室44内に回収する。
【0034】ここで、溶融金属滴下ノズル16の内径が
小さくて、従来の自然落下であれば穴詰まりや、滴下量
の低下が生じるものであっても、この実施例では、溶融
金属滴下ノズル16がその軸方向に強制的に振動され、
従って、内部の溶融金属が強制的に振り出されるので、
穴詰まりや滴下量の低下がない。
【0035】なお、前記溶融金属槽12、地金自動供給
機30、噴霧室18及び分級室44内に循環される不活
性ガスは、アルゴンあるいは窒素等とする。
【0036】前記超音波ホーン22の加振面22Aは、
滴下されてくる一次液滴に対して45°傾斜されている
ので、該加振面22Aに衝突して微細化された溶融金属
粒は、加振面22A上に滞ることなく、噴霧室18の下
方に落下する。従って、加振面22Aで反射された溶融
金属粒が上方から滴下してくる溶融金属と接触して大径
の粒子となることが防止され、又加振面22A上に溜ま
った金属粒子を除去したりする必要がない。
【0037】なお、上記実施例において、加振器20に
よって溶融金属滴下ノズル16に与えられる振動を吸収
するために、該溶融金属滴下ノズル16の上端が可撓性
パイプ24を介してサイホン26に接続されているが、
本発明はこれに限定されるものでなく、他の振動吸収手
段によって、振動によるサイホン26の破損を防止する
ようにしてもよい。例えば、図3に示されるように、ば
ね46によってサイホン26と一体となった溶融金属滴
下ノズル16を、カバー12A内に弾力的に吊り下げる
ようにしてもよい。更に、サイホン26を、フロートに
より、溶融金属14上に浮上させるようにしてもよい。
【0038】なお、上記実施例は、加振器20によって
振動される溶融金属滴下ノズル16によって一次液滴を
作り、これを更に超音波ホーン22によって微粒子化す
るものであるが、例えば、前記溶融金属滴下ノズル16
の周辺に磁界を発生させたり、パルス状の電流を流した
り、電磁力を作用させたりすることによって、溶融金属
滴下ノズル16内の溶融金属の流れを収縮させ、更に細
かい一次液滴を発生するようにしてもよい。
【0039】本発明の実験によれば、図1の実施例装置
を用いて、溶融金属14を、錫が63%、鉛が37%の
共晶はんだとし、溶融金属14の温度を350℃、超音
波ホーン22を加熱するための加熱ヒータの温度を25
0℃、加振器20の振動数を1500Hz 、溶融金属滴
下ノズル16の内径を1.0mm、超音波ホーン22はチ
タン合金であって、周波数20KHz にて振動させ、且
つ全振幅を20μとし、更に、循環させる不活性ガスに
はアルゴンガスを用いてゲージ圧力0.5Kg/cm2
した場合、溶融金属滴下ノズル16から滴下される一次
液滴の直径は、0.9mmであり、更に得られたはんだ合
金の微粉末の粒度分布は、次の表1に示される通りであ
った。なお、得られたはんだ合金微粉末は球状で、粒子
の表面酸化がなく、微粉末の生成量は約12Kg /時間
であった。
【0040】
【表1】
【0041】更に、他の実験では、超音波ホーン22の
振動周波数を40KHz 、溶融金属滴下ノズル16の内
径を0.3mm、他の条件は前記と同様とした場合、得ら
れた一次液滴の直径は約0.3mmであり、更に最終的な
はんだ微粉末の粒度分布は、次の表2のようであった。
【0042】
【表2】
【0043】この実験においても、得られたはんだ合金
微粉末は球状で、粒子の表面酸化がなく、微粉末の生成
量は約10Kg /時間であった。
【0044】上記の本発明装置の実験と比較するための
比較実験では、溶融金属滴下ノズル16の内径を0.3
mm、加振器20による振動を与えることなく、他の条件
を同一とした場合、得られた一次液滴の直径は約3.5
mmであり、最終的なはんだ合金粉末の粒度分布は次の表
3のようであった。又、この表のように、直径90μ以
下のはんだ合金粉末が少なく、しかも、箔状の粗大粒子
を多く含んでいた。
【0045】
【表3】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る金属微粉末製造装置の実施例を示
す略示断面図
【図2】同実施例装置の要部を拡大して示す略示断面図
【図3】他の実施例の要部を拡大して示す図2と同様の
断面図
【符号の説明】
10…金属微粉末製造装置 12…溶融金属槽 14…溶融金属 16…溶融金属滴下ノズル 18…噴霧室 20…加振器 22…超音波ホーン 22A…加振面 24…可撓性パイプ 30…地金自動供給機 44…分級室
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−110604(JP,A) 特開 昭61−159501(JP,A) 特開 平1−246307(JP,A) 特開 昭54−68764(JP,A) 特公 平1−35881(JP,B2)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】溶融金属をノズルから滴下させて固化する
    ことにより微粉末とする金属微粉末の製造方法におい
    て、前記ノズル滴下口内径を0.05〜1mmとすると共
    に、該ノズルをその軸方向に振動させることにより、該
    ノズル内先端の溶融金属を振り出し、且つ、該ノズルか
    ら振り出された溶融金属滴を、斜めに配置された超音波
    ホーンの加振面に衝突させることを特徴とする金属微粉
    末の製造方法。
  2. 【請求項2】滴下口の内径が0.05〜1mmとされ、供
    給される溶融金属を前記滴下口から滴下させるノズル
    と、このノズルを滴下口の軸方向に振動させる加振手段
    、加振面が前記ノズルの滴下口に臨んで、且つ、その
    滴下方向に対して傾斜して配置され、滴下された溶融金
    属を、前記加振面により噴霧放出させる超音波ホーン
    と、前記噴霧放出されて固化された金属を回収する回収
    手段と、を有してなる金属微粉末の製造装置。
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