JP3178100B2 - 粉末製造装置 - Google Patents

粉末製造装置

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JP3178100B2 JP21940392A JP21940392A JP3178100B2 JP 3178100 B2 JP3178100 B2 JP 3178100B2 JP 21940392 A JP21940392 A JP 21940392A JP 21940392 A JP21940392 A JP 21940392A JP 3178100 B2 JP3178100 B2 JP 3178100B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、合金を含む各種金属や
金属間化合物の微粉末を製造するための回転ディスク型
粉末製造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】各種金属や金属間化合物の微粉末を製造
する手段として、回転ディスク法が周知である。回転デ
ィスク法は、高速回転するディスク上に金属または金属
間化合物の溶湯を滴下し、飛び散る飛沫を冷却して粉末
を得る方法であり、チタン合金や金属間化合物など高融
点材料の粉末製造にも適用できる利点を有する。
【0003】回転ディスク法を応用した装置としては、
従来より、 回転する金属製ディスクと、これに対向して配置さ
れた粉末化材料との間で放電することにより粉末化材料
を溶解し、生じた溶湯を回転ディスク上に滴下させて粉
末化する方法、 水冷される銅ディスク上に溶湯を滴下して粉末化す
る遠心アトマイズ法、などが公知である。
【0004】また、更なる改良案として、特開昭63−
230807号公報には、ディスク表面積の1/10を
粉末化すべき材料と同一材料で構成することにより粉末
の純度低下を防ぐ方法、特開昭58−91101号公報
にはセラミックス製の回転ディスクを用いるとともに被
粉末化材料の加熱とは別個の熱源を用いてディスク表面
を加熱する方法、特開昭59−133302号公報およ
び特開昭59−133303号公報には、製造すべき粉
末組成に近い材料で回転ディスクを形成する方法がそれ
ぞれ記載されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、回転ディス
クを水冷銅で形成した装置では、冷却された回転ディス
クの表面に粉末化材料が付着してスカルが発生し、この
スカルがある程度蓄積したのちその一部が飛散して回転
ディスクの重心が偏心し、回転バランスが悪化して装置
が破損したり、スカル量の増加による粉末製造の歩留ま
りが低下するなどの問題があった。
【0006】また、セラミックス製の回転ディスクを用
いた装置では、ディスクを構成するセラミックスが摩耗
または剥離して粉末中へ混入したり、金属溶湯との接触
によりディスクが熱破壊するなどの問題が発生し易い。
また、セラミックス製ディスクの表面を加熱するには、
前述のように材料溶解とは別系統の加熱手段を設置しな
ければならず、設備コストがかかるという問題を有して
いた。
【0007】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、ディスクから粉末への異物混入がなく、ディスク上
のスカル蓄積を防止でき、しかもディスク加熱のための
別電源が不要な粉末製造装置を提供することを課題とし
ている。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明に係る粉末製造装
置は、少なくとも表面部が製造すべき粉末と同材質で形
成された回転ディスクと、この回転ディスクを軸心回り
に回転させるディスク回転機構と、前記回転ディスクの
表面部と対向して配置された陰極と、この陰極を位置調
整可能に支持する陰極位置調整機構と、前記陰極と前記
回転ディスクとを結ぶ仮想線内にその先端を突入可能か
つ前記仮想線から後退可能に設けられた消耗陽極と、こ
の消耗陽極を進退させる消耗陽極進退機構と、前記陰極
にその陰極が接続されるとともに、前記消耗陽極および
前記回転ディスクにその陽極が接続されたプラズマ電源
とを具備することを特徴とする。
【0009】なお、前記回転ディスク上に付着するスカ
ルの厚さを検出するスカル厚測定センサーと、このスカ
測定センサーからの出力信号が規定値を超えた場合
に前記消耗陽極進退機構を作動させ前記消耗陽極を後退
させて回転ディスクへの通電量を増加させる制御機構と
をさらに具備していてもよい。
【0010】
【作用】本発明の粉末製造装置では、消耗陽極の位置を
制御することにより、陰極と消耗陽極、および陰極と回
転ディスク間の電流分配率を調整する。この調整によ
り、回転ディスク上にスカルが蓄積した場合には消耗陽
極を後退させ、回転ディスクへの電流分配率を増して固
着したスカルを再溶解させ、これを粉末化することが可
能であるから、粉末の収率が向上できるとともに、スカ
ル蓄積および一部脱落に起因する回転ディスクの回転バ
ランス悪化を防ぐことができ、長期に亙って安定して微
粉末を製造することができる。
【0011】また、回転ディスクの表層部を粉末化材料
と同一の材質で形成することにより、回転ディスク材料
の混入による粉末の純度低下が防止できるうえ、溶湯お
よび同一材料で形成された回転ディスクは濡れ性が良い
ため、溶湯が回転ディスク上に均一に広がり、粒度が揃
った粉末が製造可能である。
【0012】
【実施例】図1および図2はいずれも本発明に係る粉末
製造装置の一実施例を示し、図1はその電極加熱系の構
成、図2は消耗陽極の位置制御系の構成をそれぞれ示す
ブロック図である。
【0013】図中符号1は水平に配置された円盤または
円柱状の回転ディスクであり、その周囲は、粉末を受け
とめるための容器に包囲されている。回転ディスク1
は、少なくとも、溶湯と接触するその表層部が製造すべ
き粉末と同材質で形成されており、モーター2によって
高速回転される。回転ディスク1の上面と対向して、T
a等の高融点金属からなる棒状の陰極4が下向きかつ同
軸に配置され、プラズマ電源12の陰極に接続されてい
る。この陰極4は、電源電圧や溶解条件の変化などに対
応するため、位置制御機構6により上下および水平方向
へ位置調整可能に支持されている。
【0014】符号8は、粉末化すべき材料で形成された
棒状の消耗陽極であり、回転ディスク1と陰極4とを結
ぶ仮想線内に、その先端を斜め下方へ向けて突入可能か
つ前記仮想線から後退可能に設けられており、消耗陽極
進退機構10により進退駆動される。消耗電極進退機構
10としては、例えば図2に示すように傾斜面に沿って
前進後退可能な台車およびこの台車を進退させる駆動系
を有する機構などが使用可能である。
【0015】消耗陽極8および回転ディスク1は、共に
陰極4の外周に同軸に配置されたコイル14を介してプ
ラズマ電源12の陽極に接続されており、互いに同電位
とされている。コイル14はプラズマを集束する作用を
果たす。
【0016】一方、回転ディスク1の上面と対向して、
スカル厚測定センサー16が配置されている。このスカ
ル厚測定センサー16としては、例えばレーザーセンサ
ー等が使用可能であり、レーザー光をスカルに照射して
その反射光を検出することにより、センサー16とスカ
ル表面との距離を測定しその値からスカルの厚さを検出
する。スカル厚測定センサー16としては他の形式のセ
ンサーも使用可能であり、例えば回転ディスク1と、対
向配置した電極との間の静電容量を検出する静電容量
式、スカルによる磁界変化を検出する磁気式、回転ディ
スク1の重量または回転モーメントを検出する重量検出
式などいかなる形式のセンサーを使用しても良い。
【0017】スカル厚測定センサー16の出力は距離計
算手段18に伝達され、これによりスカルとセンサー1
6間の距離が算出される。算出結果は比較手段20に伝
達され、予め設定されていた基準離間距離と対比され、
この基準離間距離よりもスカル厚測定センサー16とス
カル表面との距離が小さければ(すなわちスカルが設定
値よりも厚ければ)陽極後退信号を出力する一方、基準
離間距離よりもスカル厚測定センサー16とスカル表面
との距離が大きければ(すなわちスカル厚さが許容範囲
内であれば)陽極前進信号を出力する。
【0018】比較手段20の出力は信号変換手段22を
経て進退制御機構24に伝達される。信号変換手段22
は、比較手段20の出力を進退制御機構24を制御する
ための信号に変換する。そして進退制御機構24は、消
耗陽極後退信号を受けると消耗陽極進退機構10を介し
て消耗陽極8を後退させ、陰極4と回転ディスク1間の
通電量を相対的に増大させ、回転ディスク1上に堆積し
たスカルを再溶解するようになっている。一方、陽極前
進信号を受けた場合には、回転ディスク1と陰極4とを
結ぶ仮想線内に、消耗陽極8の先端を突入する、あるい
は突入した状態を維持するように設定されている。
【0019】次に上記構成からなる粉末製造装置の使用
方法を説明する。まず、モーター2を作動させ回転ディ
スク1を回転させる。回転数は目的の粒度を得られる値
に設定する。次いで、消耗陽極8を後退させたうえ、プ
ラズマ電源12を作動させ、陰極4と回転ディスク1間
にプラズマを発生させる。こうして回転ディスク1をデ
ィスク表層材質(すなわち粉末化すべき材料)の融点直
下まで加熱したら、陰極4と回転ディスク1を結ぶ仮想
線内に消耗陽極8の先端を突入させる。すると、それま
で陰極4と回転ディスク1との間で生じていた溶解電流
が低下し、陰極4と消耗陽極8との間の溶解電流が増加
し、消耗陽極8の溶解が始まる。
【0020】消耗陽極8が溶解して生じた溶湯は、回転
ディスク1上に滴下し、回転ディスク1から与えられる
遠心力により周囲に飛散し、その飛行過程で冷却されて
粉末化されたうえ、図示しない容器に受けとめられる。
一方、回転ディスク1の表面には溶湯の一部が固着して
スカルが発生する。このスカルの厚さは、スカル厚測定
センサー16により検出され、距離計算手段18を経て
比較手段20により、規定値よりも厚いか否かが判定さ
れる。
【0021】規定値よりもスカルが薄ければ、消耗陽極
8の位置はそのまま突入位置に保たれる。しかし、規定
値よりもスカルが厚ければ、信号変換手段22および進
退制御機構24を経て、消耗陽極進退機構10が作動さ
れ、消耗陽極8が後退方向へ移動される。これにより、
回転ディスク1への通電量が増し、回転ディスク1が加
熱されてスカルが溶解し、溶解物が回転ディスク1の回
転につれ粉末化される。
【0022】こうしてスカルの厚さが規定値よりも薄く
なったら、比較手段20の出力が再び陽極突入信号に変
化し、消耗陽極8の先端は再び陰極4と回転ディスク1
の間に突き出される。これにより、再び消耗陽極8と陰
極4との間の通電量が増し、消耗陽極8が溶解して粉末
製造が続行される。
【0023】このような粉末製造装置によれば、消耗陽
極8の位置を制御することにより、陰極4と消耗陽極8
間、および陰極4と回転ディスク1間の電流分配率を調
整することができる。これにより、回転ディスク1上に
スカルが蓄積した場合には、消耗陽極8を後退させ、回
転ディスク1への電流分配率を増して、固着したスカル
を再溶解させ、これを粉末化することが可能であるか
ら、粉末の収率が向上できるとともに、スカル蓄積およ
び一部脱落に起因する回転ディスクの回転バランス悪化
を防ぐことができ、長期に亙って安定して微粉末を製造
することができる。
【0024】また、回転ディスク1の少なくとも表層部
が、被粉末化材料と同一の材質で形成されているから、
回転ディスク材料の混入による粉末の純度低下が防止で
きるうえ、溶湯と同一材料で形成された回転ディスク1
表面は、溶湯との濡れ性が良好であるから、溶湯が回転
ディスク1上に均一に広がり、粒度が揃った粉末が製造
可能である。
【0025】実際に、上記装置を作成して粉末製造実験
を行ったところ、従来型の回転ディスク法に比べ、スカ
ル発生量が大幅に減少し、投入溶湯量の90%以上が粉
末化された。また、製造された粉末の化学分析結果で
は、汚染による合金成分の変化などは全く見られなかっ
た。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る粉末
製造装置によれば、消耗陽極の位置を制御することによ
り、陰極と消耗陽極、陰極と回転ディスク間の電流分配
率を調整する。これにより、回転ディスク上にスカルが
蓄積した場合に消耗陽極を後退させ、回転ディスクへの
電流分配率を増して、固着したスカルを再溶解させ、こ
れを粉末化することが可能であるから、粉末の収率が向
上できるとともに、スカル蓄積および一部脱落に起因す
る回転ディスクの回転バランス悪化を防ぐことができ、
長期に亙って安定して微粉末を製造することができる。
【0027】また、回転ディスクの表層部を被粉末化材
料と同一の材質で形成することにより、回転ディスク材
料の混入による粉末の純度低下が防止できるうえ、溶湯
および同一材料で形成された回転ディスクとは濡れ性が
良いため、溶湯が回転ディスク上に均一に広がり、粒度
が揃った粉末が製造可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る粉末製造装置の一実施例の電極加
熱系の構成を示すブロック図である。
【図2】同実施例の消耗陽極の位置制御系の構成を示す
ブロック図である。
【符号の説明】
1 回転ディスク 2 モーター 4 陰極 6 位置制御機構 8 消耗陽極 10 消耗陽極進退機構 12 プラズマ電源 16 スカル厚測定センサー 20 比較手段 24 進退制御機構
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B22F 9/10 B22F 9/14

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも表面部が製造すべき粉末と同
    材質で形成された回転ディスクと、この回転ディスクを
    軸心回りに回転させるディスク回転機構と、前記回転デ
    ィスクの表面部と対向して配置された陰極と、この陰極
    を位置調整可能に支持する陰極位置調整機構と、前記陰
    極と前記回転ディスクとを結ぶ仮想線内にその先端を突
    入可能かつ前記仮想線から後退可能に設けられた消耗陽
    極と、この消耗陽極を進退させる消耗陽極進退機構と、
    前記陰極にその陰極が接続されるとともに、前記消耗陽
    および前記回転ディスクにその陽極が接続されたプラ
    ズマ電源とを具備することを特徴とする粉末製造装置。
  2. 【請求項2】 前記回転ディスク上に付着するスカルの
    厚さを検出するスカル厚測定センサーと、このスカル
    測定センサーからの出力信号が規定値を超えた場合に前
    記消耗陽極進退機構を作動させ前記消耗陽極を後退させ
    て回転ディスクへの通電量を増加させる制御機構とをさ
    らに具備することを特徴とする請求項1記載の粉末製造
    装置。
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EP4082979A4 (en) 2019-12-27 2023-01-18 Nichias Corporation INORGANIC FIBERS, INORGANIC FIBER PRODUCT, METHOD FOR MAKING AN INORGANIC FIBER PRODUCT, COMPOSITION FOR MAKING AN INORGANIC FIBER, AND METHOD FOR MAKING AN INORGANIC FIBER
RU2742125C1 (ru) * 2020-02-19 2021-02-02 Акционерное общество "Высокотехнологический научно-исследовательский институт неорганических материалов имени академика А.А. Бочвара" Устройство для получения металлических порошков методом центробежного распыления
DE102021214726A1 (de) 2021-12-20 2023-06-22 Brose Fahrzeugteile SE & Co. Kommanditgesellschaft, Coburg Baugruppe und Verfahren zur Zerstäubung einer Metallschmelze und Verfahren zur Herstellung einer Baugruppe

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