JP2597261B2

JP2597261B2 - 金属から粉末を製造する装置

Info

Publication number: JP2597261B2
Application number: JP4018599A
Authority: JP
Inventors: ミヒャエルホフマン; ノーベルトルードヴィッヒ
Original assignee: Leybold AG
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1991-01-25
Filing date: 1992-01-07
Publication date: 1997-04-02
Anticipated expiration: 2012-04-02
Also published as: JPH0565508A; DE4102101C2; DE4102101A1; US5284329A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特許請求の範囲の請求
項１に記載する、金属から粉末を製造する装置に関す
る。

【０００２】

【従来技術】粉末状態の金属は、種々の目的で用いられ
ている。たとえば、金属粉末を焼結することによって成
形部品を製造する。溶融、合金化、鋳造、切削、非切削
成形を含む、粉末金属を用いない他のあらゆる方法を用
いることが技術的に非常に難しくかつ大きな費用がかか
る場合には、粉末状の金属で材料や加工片を製造するこ
とが行われている。粉末冶金処理法は、本質的に、３つ
のステップに区分し得る。すなわち、粉末の製造と、処
理・分類と、最終製品の輪郭に近いプリフォームを形成
する圧縮である。

【０００３】粉末の製造は、材料の物理的、化学的特性
の関数である。もろい金属は他の方法で粉砕できるし、
延性のある金属も処理でき、粉末を形成することはでき
る。原則として、溶融可能な金属は、ガスまたは水の噴
流で溶融物を分散させ、化学的に、たとえば、電着、気
体相での揮発性金属化合物の熱分解、金属酸化物あるい
は金属塩溶液の還元その他の方法で処理して粉末を形成
する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ばらばらにしようとし
ている金属棒を正のＤＣ電圧電位のところに、負電位の
リング電極に対向して配置する、反応性および耐火性金
属の急冷粉末を浮遊ゾーン製造する方法は公知である(D
E-P-3528 169)。この金属棒の下端は中間周波こいるに
よって溶融させられ、溶融した正電荷の金属滴は負リン
グ電極を通して案内され、後続の高周波こいるによって
さらに過加熱され、分散が容易となるように粘度を低下
させられる。分散そのものは、続く環状のノズルを通し
て生じる。この方法の欠点は、中間周波数と高周波数を
必要とすることにある。

【０００５】さらに、材料系の当該金属成分を予め合金
化したものを所望の濃度比率で溶融し、こうして得た溶
融物から、急速固化技術を用いて中間製品を生成する超
電導セラミックの製造法が知られている(DE 38 21 127
A1) 。ここでは、溶融物は化学的に均質となる温度とさ
れる。次いで、この温度になった溶融物は不活性ガスで
粉末へ分散させられ、その後、この粉末が酸素雰囲気中
で徐冷され、酸化粉末が生成される。この溶融物は、融
解炉内で普通の方法で製造される。

【０００６】最後に、誘導コイルによって棒状の材料を
融解する方法、装置であって、誘導コイルあるいはディ
スク・コイルの軸線方向寸法をその半径方向寸法の数分
の１とした方法装置が知られている(DE 34 33 458 A1)
。ここでは、この誘導コイルは、棒の直径よりも小さ
い開口を有し、棒の下端がその前面を誘導コイル上方ほ
ぼ一定の軸線方向距離のところにあるように保持され
る。この公知の方法あるいは装置の範囲は、非常に均質
な部分に溶融物を棒下端から溶出させ、これを常に同じ
下向きの経路に案内することにある。このために、棒下
端は、常に誘導コイル上方に配置され、その中には配置
されない。それ故、この融解方法は非常にゆっくりであ
る。

【０００７】したがって、本発明は、融解過程を加速す
ると共に、溶融金属の簡単で効果的な分散を行えるよう
にすることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的は、棒材と、該
棒材の下端から物質を溶解し、異なった直径の少なくと
も２つの巻き線を有し、小さい方の直径の巻き線が大き
い方の直径の巻き線よりも前記棒材の上部より離れてい
る誘導コイルと、溶解した物質を分散させる分散装置
と、ばらばらになった物質を収集する容器とを備えた、
誘導コイルによって溶解し得る物質から粉末を製造する
装置において、ａ）２つの隣り合ったコイル巻き線の横
断面中心点を通って延びる直線が、特に、棒材の軸線に
対して直角に延びる水平線に対して、２０°と９０°の
間の傾斜角αを有し、ｂ）前記棒材を配置した第１のチ
ャンバおよびばらばらになった物質を受け取る第２のチ
ャンバが、開口の周囲に環状のギャップを有する環状ノ
ズルを有する隔壁を介して互いに分離しており、ｃ）前
記第１のチャンバ内を前記第２のチャンバ内よりも高い
ガス圧力とする手段を設けたことを特徴とする装置によ
って達成される。

【０００９】

【実施例】本発明の実施例を、以下、添付図面を参照し
ながらさらに詳しく説明する。

【００１０】図１において、ここには、本発明による装
置１が示してあり、この装置は、上方融解チャンバ２と
下方分散チャンバ３とを包含する。これらのチャンバ
２、３は、隔壁４によって互いに分離されており、この
隔壁には、環状ノズル５が設けてある。この環状のノズ
ル５には、融解チャンバ２と分散チャンバ３とを互いに
連絡する開口６が設けてあり、その下方には、ばらばら
になった、すなわち、微粉砕された金属８を受け入れる
収集容器７が設置してある。この収集容器は、組み合わ
せ弁９を介して分散チャンバから分離してもよい。環状
ノズル５の上方には、誘導コイル１０が配置してあり、
この誘導コイルには、融解チャンバ２の外側に設置した
高周波発生器１３から接続ライン１１、１２を通して電
気エネルギが供給される。誘導コイル１０は円錐形とな
っており、その中に、融解しようとしている棒状材料１
５の先端１４が挿入される。加工片の先端を硬化させる
円錐形のコイル、インダクタは、たとえば、「Radio Men
tor」 1949 年、第 6巻、第289 頁、第８図(CH-A-443 57
4)に記載されていて公知である。棒状材料１５は支持棒
１６に連結してあり、この支持棒は継手１７を介して回
転駆動装置１８と連結している。この回転駆動装置１８
は、垂直方向に移動できるようにキャリッジ１９に連結
してあり、このキャリッジは、融解チャンバ２の天井２
１に止めた移動装置２０と連結している。融解チャンバ
２の側壁には、観察窓２３を備えたドア２２が設けてあ
る。さらに、融解チャンバ２は、分配弁２４を備え、こ
の分配弁はガス管路２５に接続している。分散チャンバ
３にも同様に分配弁２６が設けてあり、これもガス管路
２７に接続している。

【００１１】弁２４を経て、ガスは融解チャンバ２に導
入され、弁２６を経て、ガスは分散チャンバ３から運び
出される。

【００１２】棒状材料１５を融解し、分散させる過程は
次のようになっている。

【００１３】まず、棒状材料１５、たとえば、チタン棒
を上昇させたまま、誘導コイル１０に高周波発生器１３
から電気エネルギを供給し、このとき、誘導コイル内に
強い高周波フィールドが発生し、この中へ、棒状材料１
５をキャリッジ１９によって加工させ、このとき、矢印
３８の方向へ軽く回転させる。こうして、棒状材料１５
の下端部が融解され、誘導コイル１０の高周波フィール
ドの電磁圧力によって絞られて噴流２８となり、これが
開口６を通して分散チャンバ３内へ侵入する。この噴流
２８の動きと、重力の作用の下に、融解チャンバ２と分
散チャンバ３の間に圧力差が生じる。この圧力差の勾配
は上方から下方へ向かうものである。圧力差の勾配によ
る加速により、噴流２８の分散効果が達成され、それは
環状ノズル５を通してさらに増大する。この環状ノズル
５は、環状チャンバ２９からのガスを噴流２８に外から
内側に向かってを吹き付ける。ここで、溶解材料は非常
に細かく分散させられ、たとえば、4.5 g/cm² の密度の
材料で、20 kg/hrの処理量の場合、50μのd₅₀ が達成さ
れる。この細かい粉末は容器７に集められ、容器７がい
っぱいになったならば、組み合わせ弁９を通して分散チ
ャンバ３から分離される。容器は、流動化のための空気
を使う分散ユニットなしで、取り外すことができる。棒
状材料１５の下降過程と融解過程は窓２３を通して観察
できる。

【００１４】図２において、棒状材料１５を融解し、分
散させる領域はが拡大して示してある。ここでわかるよ
うに、誘導コイル１０は、４つの巻き線３０、３１、３
２、３３からなり、これらの巻き線は上下に重ねられて
円錐形となっている。この形状は、傾斜平面３４に近似
して較正してあり、この傾斜平面は、水平方向の直線３
５と角αをなす。この角は、好ましくは、２０°と９０
°の間である。誘導コイル１０に最も近い場所で、した
がって、巻き線３０のところで、コイルの直径は２０ｍ
ｍであると好ましい。

【００１５】図２に示す巻き線３１は、正しくは、傾斜
平面３４にはなく、コイルは、幾分双曲線形状となって
おり、これは特に融解作用にとっては望ましい。

【００１６】環状ノズル５は、外側ハウジング３６を有
し、この中に、環状の溝形部材３７が嵌め込んであり、
この溝形部材そのものがノズルの機能を果たす。

【００１７】

【発明の効果】本発明で達成される利点は、特に、金属
棒の端に円錐形の溶出面を創ることによって、溶出面が
全体的に拡大され、高い溶出率を得ることができるとい
うことにある。さらに、溶出面を所与の圧力の別個のチ
ャンバ内で分散装置のすぐ上に配置することによって、
金属の簡単で効果的な微粉砕を行える。融解に用いる金
属棒は鋳造したものでもプレス加工したものでもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】溶融金属の分散を行う装置を示す。

【図２】融解、分散領域の拡大図である。

【符号の説明】

２融解チャンバ３分散チャンバ４隔壁５環状ノズル６開口７収集容器８ばらばらになった金属９組み合わせ弁１０誘導コイル１１、１２接続ライン１３高周波発生器１５棒状材料１６支持棒１７継手１８回転駆動装置１９キャリッジ２０移動装置２２ドア２３観察窓２４、２６分配弁２５ガス管路２７ガス管路２８噴流２９環状チャンバ３０、３１、３２、３３巻き線３４傾斜平面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ルードヴィッヒノーベルトドイツ連邦共和国ニーデルンベルクＤ−8751 ノルトリンク５エー (56)参考文献特開平３−180432（ＪＰ，Ａ) 特開平３−107404（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−253306（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−229402（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】棒材と、該棒材の下端から物質を溶解
し、異なった直径の少なくとも２つの巻き線を有し、小
さい方の直径の巻き線が大きい方の直径の巻き線よりも
前記棒材の上部より前記棒材の軸線方向に離れている誘
導コイルと、溶解した物質を分散させる分散装置と、ば
らばらになった物質を収集する容器とを備えた、誘導コ
イルによって溶解し得る物質から粉末を製造する装置に
おいて、ａ）２つの隣り合ったコイル巻き線の横断面中心点を通
って延びる直線が、棒材の軸線に対して直角に延びる水
平線に対して、２０゜と９０゜の間の傾斜角αを有し、ｂ）前記棒材および前記誘導コイルを配置した第１のチ
ャンバおよびばらばらになった物質を受け取る第２のチ
ャンバが、開口の周囲に環状のギャップを有する環状ノ
ズルを有する隔壁を介して互いに分離しており、ｃ）前記第１のチャンバ内を前記第２のチャンバ内より
も高いガス圧力とする手段を設けたことを特徴とする装
置。
【請求項２】誘導コイルが仮想円錐面上に配置した２
つないし８つの巻き線を有することを特徴とする請求項
１に記載の装置。
【請求項３】誘導コイルの最下方の巻き線の直径が２
０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】最上方の巻き線の直径が棒材の直径より
も大きいことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】棒材をその軸線方向へ移動させる棒材用
駆動装置が設けてあることを特徴とする請求項１に記載
の装置。
【請求項６】棒材をその長手軸線まわりに回転させる
棒材用駆動装置が設けてあることを特徴とする請求項１
に記載の装置。
【請求項７】前記第１のチャンバがガス供給管路を有
することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】前記第２のチャンバがガス排出口を有す
ることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項９】誘導コイルの巻き線が双曲線面上に配置
してあることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１０】溶解した物質を分散させる位置が溶解
位置から最大で１００ｍｍのところにあることを特徴と
する請求項１に記載の装置。
【請求項１１】融解作業中棒材をその下端が、最下巻
き線の領域に達するまで誘導コイル内に入れる手段を有
することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１２】誘導加熱時に棒材の円錐形に延びる点
の最下点が誘導コイルの最下巻き線の領域にあり、円錐
部の端部、すなわち、棒材がその正常直径を有する部分
の端部が誘導コイルの最上巻き線の領域にあることを特
徴とする請求項１１に記載の装置。