JP3511082B2 - 金属微細粉末の製造法 - Google Patents
金属微細粉末の製造法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この出願の発明は、金属微細
粉末の製造法に関するものである。さらに詳しくは、こ
の出願の発明は、粉末冶金のための粉末粒子として有用
な、緻密で、しかも粒度が揃った、ミクロンオーダーの
活性金属粉末を製造することのできる、新しい方法に関
するものである。
粉末の製造法に関するものである。さらに詳しくは、こ
の出願の発明は、粉末冶金のための粉末粒子として有用
な、緻密で、しかも粒度が揃った、ミクロンオーダーの
活性金属粉末を製造することのできる、新しい方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】従来、粉末冶金法等に用いる
活性な金属粉末を製造するには、ガス噴霧法、遠心噴霧
法や回転電極法などで製造されているが、溶湯を粉末化
する媒体にガスを用いるガス噴霧法では、粉末化の際、
ガスジェットが効率よく集中できず、ガス圧を高圧にし
ても平均粒子径が数１０ミクロン程度しか細かくならな
い。また、粒度分布の幅が広い。ガス噴霧法の一つであ
る超音波ガス噴霧法では、生成された粉末中には内部に
ガスが混入した粉末が生成される場合がある。一方、遠
心噴霧法や回転電極法では溶湯を制御することで、緻密
で、しかも粒度を揃えることが可能であるが、粒子径が
ガス噴霧法で得られる平均粒子径よりさらに粗く、微粒
化することが難しいという問題がある。
活性な金属粉末を製造するには、ガス噴霧法、遠心噴霧
法や回転電極法などで製造されているが、溶湯を粉末化
する媒体にガスを用いるガス噴霧法では、粉末化の際、
ガスジェットが効率よく集中できず、ガス圧を高圧にし
ても平均粒子径が数１０ミクロン程度しか細かくならな
い。また、粒度分布の幅が広い。ガス噴霧法の一つであ
る超音波ガス噴霧法では、生成された粉末中には内部に
ガスが混入した粉末が生成される場合がある。一方、遠
心噴霧法や回転電極法では溶湯を制御することで、緻密
で、しかも粒度を揃えることが可能であるが、粒子径が
ガス噴霧法で得られる平均粒子径よりさらに粗く、微粒
化することが難しいという問題がある。
【０００３】そこでこの出願の発明は、以上のような従
来技術の問題点を解消し、ガス混入等がなく、緻密で、
粉末の粒度分布が狭く、しかもミクロンオーダーにまで
微細化することのできる、新しい金属粉末の製造方法を
提供することを目的としている。
来技術の問題点を解消し、ガス混入等がなく、緻密で、
粉末の粒度分布が狭く、しかもミクロンオーダーにまで
微細化することのできる、新しい金属粉末の製造方法を
提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この出願の発明は、上記
の課題を解決するものとして、対象とする金属の融点以
上の温度に表面温度が保たれた遠心盤上に溶融金属の液
滴を噴霧して吹きつけて厚み１００ミクロンメートル以
下の液滴溶融金属膜を生成させ、この溶融金属膜を遠心
盤の高速回転により飛散させることにより微細粉末を得
ることを特徴とする金属微粉末の製造法を提供する。
の課題を解決するものとして、対象とする金属の融点以
上の温度に表面温度が保たれた遠心盤上に溶融金属の液
滴を噴霧して吹きつけて厚み１００ミクロンメートル以
下の液滴溶融金属膜を生成させ、この溶融金属膜を遠心
盤の高速回転により飛散させることにより微細粉末を得
ることを特徴とする金属微粉末の製造法を提供する。
【０００５】また、この出願の発明は、厚み１０ミクロ
ンメートル以下の液滴溶融金属膜を生成させる上記の製
造法とともに、ガス噴霧により液滴を遠心盤上に吹き付
ける上記の製造法等もその態様として提供する。
ンメートル以下の液滴溶融金属膜を生成させる上記の製
造法とともに、ガス噴霧により液滴を遠心盤上に吹き付
ける上記の製造法等もその態様として提供する。
【０００６】
【発明の実施の形態】上記のとおり、この出願の発明で
は、まず、各種の金属（なお、合金もこの「金属」の一
つである）を溶融し、この溶融金属をいったんガス噴霧
法等により、好適には数１０〜数１００ミクロン代ので
きるだけ均一な融滴に分散させ、目的物質の融点以上の
温度に表面が保持された遠心盤上全面に、直接ガス噴霧
流等を用いて吹き付け、遠心盤上に安定な金属溶融膜を
形成する。次いで、この溶融膜を、遠心盤の高速回転に
より飛散させることによりミクロンオーダーのより微細
な粉末を得る。これにより、活性で粒子形状が制御さ
れ、緻密でしかも粒度の揃った活性な金属微細粉末を製
造する。
は、まず、各種の金属（なお、合金もこの「金属」の一
つである）を溶融し、この溶融金属をいったんガス噴霧
法等により、好適には数１０〜数１００ミクロン代ので
きるだけ均一な融滴に分散させ、目的物質の融点以上の
温度に表面が保持された遠心盤上全面に、直接ガス噴霧
流等を用いて吹き付け、遠心盤上に安定な金属溶融膜を
形成する。次いで、この溶融膜を、遠心盤の高速回転に
より飛散させることによりミクロンオーダーのより微細
な粉末を得る。これにより、活性で粒子形状が制御さ
れ、緻密でしかも粒度の揃った活性な金属微細粉末を製
造する。
【０００７】従来のガス噴霧法では平均粒子径が１０ミ
クロン以下の粉末を製造することは困難とされてきた。
また、超音波ガス噴霧法では平均粒子径が１０ミクロン
以下の粉末を製造することは可能であるが、生成された
粉末中には生成過程において粉末中にガスが入り込み中
空の粉末が多く製造されるケースがある。一方、遠心噴
霧法や回転電極法では緻密でしかも粒子径を揃えること
は容易であるが、ガス噴霧法のように粒子径を小さくす
ることが困難とされている。
クロン以下の粉末を製造することは困難とされてきた。
また、超音波ガス噴霧法では平均粒子径が１０ミクロン
以下の粉末を製造することは可能であるが、生成された
粉末中には生成過程において粉末中にガスが入り込み中
空の粉末が多く製造されるケースがある。一方、遠心噴
霧法や回転電極法では緻密でしかも粒子径を揃えること
は容易であるが、ガス噴霧法のように粒子径を小さくす
ることが困難とされている。
【０００８】これに対し、この出願の前記発明ではガス
噴霧法などにより数１０〜数１００ミクロン代の均一な
溶滴に分散させ、目的物質の融点以上の温度に表面が保
持された遠心盤上全面に、直接ガス噴霧流を用いて吹き
付け、遠心盤上に安定な薄い溶融膜を生成させ、高速回
転により飛散させることにより、ミクロンオーダーのよ
り微細な、緻密で粒径の揃った金属粉末を得ることがで
きる。
噴霧法などにより数１０〜数１００ミクロン代の均一な
溶滴に分散させ、目的物質の融点以上の温度に表面が保
持された遠心盤上全面に、直接ガス噴霧流を用いて吹き
付け、遠心盤上に安定な薄い溶融膜を生成させ、高速回
転により飛散させることにより、ミクロンオーダーのよ
り微細な、緻密で粒径の揃った金属粉末を得ることがで
きる。
【０００９】添付した図面の図１は、この発明の方法の
概要を例示したものであるが、たとえばこの図に示した
ように、溶融した金属（１）は、ノズル（２）より、た
とえばＮ2（窒素）、Ａｒ（アルゴン）等の不活性ガス
を用いたガス噴霧により液滴（３）として噴霧され、耐
熱金属、カーボン、セラミックス等からなる遠心盤
（４）上に吹き付けられる。この時のガス圧、使用ガス
の種類、ノズルの径等の条件については、溶融金属の種
類やその性質、生成させる液滴の大きさ等を考慮して適
当に定められる。
概要を例示したものであるが、たとえばこの図に示した
ように、溶融した金属（１）は、ノズル（２）より、た
とえばＮ2（窒素）、Ａｒ（アルゴン）等の不活性ガス
を用いたガス噴霧により液滴（３）として噴霧され、耐
熱金属、カーボン、セラミックス等からなる遠心盤
（４）上に吹き付けられる。この時のガス圧、使用ガス
の種類、ノズルの径等の条件については、溶融金属の種
類やその性質、生成させる液滴の大きさ等を考慮して適
当に定められる。
【００１０】一般的には、前記不活性ガスを用いる場合
には、たとえばガス圧２０ｋｇ／ｃｍ2以下等の条件が
考慮される。これらの条件は、液滴（３）が、数１０〜
数１００ミクロンメートルとなるように調整される。
には、たとえばガス圧２０ｋｇ／ｃｍ2以下等の条件が
考慮される。これらの条件は、液滴（３）が、数１０〜
数１００ミクロンメートルとなるように調整される。
【００１１】生成されて吹き付けられた液滴（３）は、
好ましくは、遠心盤（４）上において数ミクロンの溶融
膜（５）を生成するようにし、この液滴由来の溶融膜
（５）から、遠心盤（４）の回転により微細粒子（６）
を生成させて、微細粉末を得る。そのための前記ガス圧
や、溶融金属の供給割合、遠心盤の回転速度、その温
度、さらには、ノズル（２）の端部から遠心盤までの距
離等が定められる。
好ましくは、遠心盤（４）上において数ミクロンの溶融
膜（５）を生成するようにし、この液滴由来の溶融膜
（５）から、遠心盤（４）の回転により微細粒子（６）
を生成させて、微細粉末を得る。そのための前記ガス圧
や、溶融金属の供給割合、遠心盤の回転速度、その温
度、さらには、ノズル（２）の端部から遠心盤までの距
離等が定められる。
【００１２】遠心盤（４）については、たとえば図２に
も例示したように、平板状のもの（Ａ）でもよいし、溶
融金属の種類によっては、微細粉末を得るために傘型円
錐状のもの（Ｂ）等を用いてもよい。これらの形状につ
いては、ノズル（２）の孔径、その広き角度、ガス圧
力、さらにはノズル先端からの距離、溶融金属の性質等
を考慮して選ぶことができる。
も例示したように、平板状のもの（Ａ）でもよいし、溶
融金属の種類によっては、微細粉末を得るために傘型円
錐状のもの（Ｂ）等を用いてもよい。これらの形状につ
いては、ノズル（２）の孔径、その広き角度、ガス圧
力、さらにはノズル先端からの距離、溶融金属の性質等
を考慮して選ぶことができる。
【００１３】ただ、いずれの場合にも、この発明におい
て欠かせないことは、溶融金属（１）の液滴（３）を遠
心盤（４）上に吹き付けて金属の液滴溶融膜（５）を生
成させることと、この溶融膜（５）から遠心力により分
散して粉末化することである。
て欠かせないことは、溶融金属（１）の液滴（３）を遠
心盤（４）上に吹き付けて金属の液滴溶融膜（５）を生
成させることと、この溶融膜（５）から遠心力により分
散して粉末化することである。
【００１４】液滴由来の溶融膜（５）については、厚み
が薄いほど好ましく、たとえば１００ミクロンメートル
以下、さらには１０ミクロンメートル以下にまで薄くす
るのが適当である。そしてこの溶融膜（５）の生成に際
しては、液滴（３）は遠心盤（４）に対して吹き付ける
ことが欠かせない。このため、以上のように、ガスを用
いての噴霧という手段を採用してもよいし、溶融金属に
対してピストンやガスにより圧力を加えて押し出し等に
より液滴を微細化して噴霧するようにしてもよい。た
だ、溶融金属の活性化の観点からは、不活性ガス噴霧に
よる液滴（３）の生成という手段が推奨される。
が薄いほど好ましく、たとえば１００ミクロンメートル
以下、さらには１０ミクロンメートル以下にまで薄くす
るのが適当である。そしてこの溶融膜（５）の生成に際
しては、液滴（３）は遠心盤（４）に対して吹き付ける
ことが欠かせない。このため、以上のように、ガスを用
いての噴霧という手段を採用してもよいし、溶融金属に
対してピストンやガスにより圧力を加えて押し出し等に
より液滴を微細化して噴霧するようにしてもよい。た
だ、溶融金属の活性化の観点からは、不活性ガス噴霧に
よる液滴（３）の生成という手段が推奨される。
【００１５】もちろん、粉末の製造のためのチャンバー
内は、活性金属を取扱うことから、不活性ガス雰囲気と
することが適当である。また、図１における微細粒子
は、冷却して固体金属粒子となるが、この冷却のための
手段が、従来のアトマイズ法を参照しつつ適宜に構成さ
れてよいことは言うまでもない。
内は、活性金属を取扱うことから、不活性ガス雰囲気と
することが適当である。また、図１における微細粒子
は、冷却して固体金属粒子となるが、この冷却のための
手段が、従来のアトマイズ法を参照しつつ適宜に構成さ
れてよいことは言うまでもない。
【００１６】従来法との対比して角度、この発明の特徴
を強調すると以下のとおりである。
を強調すると以下のとおりである。
【００１７】従来のガス噴霧法ではガス圧力を高くして
も噴霧ノズルから噴射されると同時にガスが膨張するた
め溶湯へのエネルギー集中ができず、活性金属粉末の粒
子径を微細化することが難しく現状では平均粒子径で数
十ミクロンが限界とされている。また、ガスジェットの
粉化エネルギーによって溶湯を粉化させているため、粒
度分布の幅が広く、粒度を制御することが困難とされて
いる。一方、遠心噴霧法は溶湯を高速回転させた遠心盤
に自由落下させて遠心盤の回転により粉末を製造する手
法で、遠心盤上で形成された溶湯の膜厚が遠心力によっ
て飛散されるため粒子径がガス噴霧法よりさらに大きい
粒子径しか望めない。
も噴霧ノズルから噴射されると同時にガスが膨張するた
め溶湯へのエネルギー集中ができず、活性金属粉末の粒
子径を微細化することが難しく現状では平均粒子径で数
十ミクロンが限界とされている。また、ガスジェットの
粉化エネルギーによって溶湯を粉化させているため、粒
度分布の幅が広く、粒度を制御することが困難とされて
いる。一方、遠心噴霧法は溶湯を高速回転させた遠心盤
に自由落下させて遠心盤の回転により粉末を製造する手
法で、遠心盤上で形成された溶湯の膜厚が遠心力によっ
て飛散されるため粒子径がガス噴霧法よりさらに大きい
粒子径しか望めない。
【００１８】これに対して、この発明では、以上の方法
を採用することによって、ミクロンオーダーの微細粒子
を、粒度が揃った、緻密なものとして製造することを可
能としているのである。
を採用することによって、ミクロンオーダーの微細粒子
を、粒度が揃った、緻密なものとして製造することを可
能としているのである。
【００１９】そこで以下、実施例を示し、さらに詳しく
この発明を説明する。
この発明を説明する。
【００２０】
【実施例】図１の装置構成において、溶湯には純Ａｌを
用い、溶湯温度を９５０℃一定とした。この溶湯は３ｍ
ｍ径の溶湯ノズルからガス圧力を６ｋｇ／ｃｍ2と一定
とした４０度角のコニカルジェットを構成するＮ2ガス
ジェット内部に自由落下させて微少溶湯として遠心盤上
に吹き付ける。遠心盤にはステンレス鋼で、図２（Ａ）
のように直径５０ｍｍφの円盤状のものを用いて、回転
速度を１００００ｒｐｍ一定として行った。その後、粒
度分布を測定し、ガス噴霧のみの粒度分布と比較した。
その結果を図３に示す。ガス噴霧法だけで作製した粉末
の粒度分布は粒度の粗い側、すなわち、７４μｍを超え
て１０５μｍまでの粒径範囲にピークが存在している
が、ガス噴霧と遠心粉末とからなるこの発明の、 ＜１＞ノズル先端からの距離 １００ｍｍ ＜２＞ノズル先端からの距離 ２００ｍｍ の各々の場合については、この発明で作製した粉末の粒
度分布は粗い粉末が少なくなり細かい粉末、すなわち４
５μｍアンダーのものが増加し、粒度分布のピーク値が
細かい側に移行していることが確認される。
用い、溶湯温度を９５０℃一定とした。この溶湯は３ｍ
ｍ径の溶湯ノズルからガス圧力を６ｋｇ／ｃｍ2と一定
とした４０度角のコニカルジェットを構成するＮ2ガス
ジェット内部に自由落下させて微少溶湯として遠心盤上
に吹き付ける。遠心盤にはステンレス鋼で、図２（Ａ）
のように直径５０ｍｍφの円盤状のものを用いて、回転
速度を１００００ｒｐｍ一定として行った。その後、粒
度分布を測定し、ガス噴霧のみの粒度分布と比較した。
その結果を図３に示す。ガス噴霧法だけで作製した粉末
の粒度分布は粒度の粗い側、すなわち、７４μｍを超え
て１０５μｍまでの粒径範囲にピークが存在している
が、ガス噴霧と遠心粉末とからなるこの発明の、 ＜１＞ノズル先端からの距離 １００ｍｍ ＜２＞ノズル先端からの距離 ２００ｍｍ の各々の場合については、この発明で作製した粉末の粒
度分布は粗い粉末が少なくなり細かい粉末、すなわち４
５μｍアンダーのものが増加し、粒度分布のピーク値が
細かい側に移行していることが確認される。
【００２１】４５μｍ以下の粉末の粒度分布（ｗｔ％）
の構成は、次のようであることも確認された。
の構成は、次のようであることも確認された。
【００２２】
３２〜４０μｍ １０．２％
２５〜３２μｍ ３２．９％
２０〜２５μｍ ３０．９％
１６〜２０μｍ １７．５％
１３〜１６μｍ ５．２％
その他 ３．３％
【００２３】
【発明の効果】従来の活性金属粉末製造法では平均粒子
径が数１０ミクロン以下とすることは難しく、また、粉
末粒度を制御することは困難とされてきた。また、粉末
を微細化させる手法ではガスが混入した粉末が生成され
ていた。しかし、この発明では従来法よりさらに微細で
緻密な活性金属粉末を作製できるため、焼結性に優れ、
微細組織でしかも内部に欠陥がない焼結体が得られる。
また、粒度分布を制御することができるため射出成形用
粉末として大いに利用され、粉末冶金全般のニーズに答
えられる。
径が数１０ミクロン以下とすることは難しく、また、粉
末粒度を制御することは困難とされてきた。また、粉末
を微細化させる手法ではガスが混入した粉末が生成され
ていた。しかし、この発明では従来法よりさらに微細で
緻密な活性金属粉末を作製できるため、焼結性に優れ、
微細組織でしかも内部に欠陥がない焼結体が得られる。
また、粒度分布を制御することができるため射出成形用
粉末として大いに利用され、粉末冶金全般のニーズに答
えられる。
【００２４】作製された活性な微細金属粉末を用いるこ
とで、ＣＩＰ・ＨＩＰや押出し成形などせずに圧縮成形
−焼結だけで粉末冶金製品を製造することが可能となる
ため、粉末冶金製品の原料粉末として社会・経済の発展
に大きな影響を与えることが期待できる。
とで、ＣＩＰ・ＨＩＰや押出し成形などせずに圧縮成形
−焼結だけで粉末冶金製品を製造することが可能となる
ため、粉末冶金製品の原料粉末として社会・経済の発展
に大きな影響を与えることが期待できる。
【図１】この発明の方法の概要を示した図である。
【図２】（Ａ）（Ｂ）は、各々、遠心盤を例示した側面
図である。
図である。
【図３】実施例としての粒度分布を示した図である。１
は、従来のガス噴霧法によるものである。２、３は、こ
の発明によるものである。縦軸は収率（重量％）を示し
ている。
は、従来のガス噴霧法によるものである。２、３は、こ
の発明によるものである。縦軸は収率（重量％）を示し
ている。
１ 溶融金属
２ ガス噴霧ノズル
３ 液滴
４ 遠心盤
５ 溶融膜
６ 微細粒子
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B22F 9/00
Claims (3)
- 【請求項１】 対象とする金属の融点以上の温度に表面
温度が保たれた遠心盤上に溶融金属の液滴を噴霧して吹
きつけて厚み１００ミクロンメートル以下の溶融金属膜
を生成させ、この溶融金属膜を遠心盤の高速回転により
飛散させることにより微細粉末を得ることを特徴とする
金属微粉末の製造法。 - 【請求項２】 厚み１０ミクロンメートル以下の溶融金
属膜を生成させる請求項１の製造法。 - 【請求項３】 ガス噴霧により溶融金属の液滴を遠心盤
上に吹き付ける請求項１の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25697297A JP3511082B2 (ja) | 1997-09-22 | 1997-09-22 | 金属微細粉末の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25697297A JP3511082B2 (ja) | 1997-09-22 | 1997-09-22 | 金属微細粉末の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1192804A JPH1192804A (ja) | 1999-04-06 |
| JP3511082B2 true JP3511082B2 (ja) | 2004-03-29 |
Family
ID=17299940
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25697297A Expired - Lifetime JP3511082B2 (ja) | 1997-09-22 | 1997-09-22 | 金属微細粉末の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3511082B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009155716A (ja) * | 2007-12-28 | 2009-07-16 | Topy Ind Ltd | アトマイズ装置および方法 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103071803A (zh) * | 2013-02-27 | 2013-05-01 | 葫芦岛锌业股份有限公司 | 一种制备电镀用锌粒的设备及方法 |
| JP6228604B2 (ja) | 2013-06-11 | 2017-11-08 | 住友ゴム工業株式会社 | 非空気式タイヤ |
| CN111097917B (zh) | 2018-10-26 | 2022-11-08 | 松下知识产权经营株式会社 | 金属微粒的制作方法及金属微粒的制作装置 |
| US11554417B2 (en) | 2019-11-12 | 2023-01-17 | GM Global Technology Operations LLC | Article for producing ultra-fine powders and method of manufacture thereof |
| CN113909483B (zh) * | 2021-10-13 | 2023-10-31 | 浙江亚通新材料股份有限公司 | 一种球形银铜钛活性钎料粉末的制备方法及其制备装置 |
-
1997
- 1997-09-22 JP JP25697297A patent/JP3511082B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009155716A (ja) * | 2007-12-28 | 2009-07-16 | Topy Ind Ltd | アトマイズ装置および方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1192804A (ja) | 1999-04-06 |
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