JPH01225704A - 粉末の品質を改良する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は金属粉末またはレラミツク粉末の品質の改良に
係り、そして特にそれらの粒子形状、比表面積、多孔性
及び吸収ガス含量の改良に係る。

従来技術、Ｊ３よび発明が解決しようとする課題この種
の粉末の改良は様々の方式で達成され得る。第１に、そ
のような改良は粉末が実際に生産される時点において達
成され４１６゜このことはインゴットを溶融して噴霧す
ることによって生産される粉末に特に適用される。粉末
の品質を改Ｉｎするためのもう一つの手段は、粉末が形
成された後にそれを焙焼することから成る。ｈ１後に、
溶接トーチ処理も粉末の品質を改良するためにしばしば
使用されている。

これらの処理は粉末がその冷却間に成長するおそれと、
ガスを吸収りるＪ３それとを生じさせる可能性があると
いう欠点を有する。また、溶接（・−チ処即の間、粉末
を構成する粒子がＨいに融着する−３それが存在する。

さらにまた、流動床処理粉末の化学的特性を改良するた
めのある種の技術は極度に高費用を要する。

本発明の目的は、ｎａ記記入欠点除去することを可能に
するように粉末の品質を改良するとともに、粉末使用の
間における反応性を増進さＵ゛たそして化学的に純化さ
れ且つ改善された球状粒子を生産づる装置を提供するこ
と（゛ある。

課題を達成するための手段および作用 この目的を達成するために、少なくとも１回の焼入れ及
び焼戻し処理を使用して粒子の物理的及び化学的特性を
修正することによって、粒子から構成される粉末の品質
を改善する方法が使用される。この方法はまた次の２過
程、即ち処理さるべき粉末を極めて高い温度に急上昇さ
［て粉末粒子の非平衡状態を誘起させるように反応し得
るプラズマ中に粉末を通１とともに、その直後に低温流
体の噴霧によって形成される冷却円錐（円錐上の帯域）
内に１１１１記粉末粒子を通してそれらが依然として非
平衡状態にある間にそれらに瞬間焼入れを施りことを含
む過程、によって構成される。

この方法は次のように要約される幾つかの利点、即ち使
用時における粉末の効率を向上させる粒子のすぐれたス
フ」−ロイド（回転楕円体）化、粉末の粒度の改善及び
粒子内部に包含゛されるガス及び不純物の除去による粉
末の純化、を提供する。

この方法は数種の粒イ刈法に従って粉末粒子を回収する
ための過程によって完成される。この方法の様々の実施
例に従えば、低温流体はアルゴンまたは液体ヘリウムで
あり得る。

この方法のいくつかの修Ｉ［形式に従えば、プラズマは
粉末中の処理さるべき粒子と不純物とに基づいて形成さ
れるＵ合物の形式で牛じ１；ｌる。

本発明の主目的は前記方法を実施するための装置を提供
することである。該装置は、プラズマ及び粉末を収容す
る投射トーチと、低温流体を拡散するための複数の低温
液体噴霧拡散器であって投射トーチの出口の配列される
ものとを内部に配置される投射用封入室を本質的に有す
る。さらに、前記装置はプラズマ発生器、低温液体官本
及び投射トーチを制御するコンソール（制御ｌ）を使用
する。そのような装置の主要な利点の一つは、本明細書
の冒頭にＪ３いて言及された方法を使用りる場合とは異
なって、任意の時点にａ３いて前記装置が停止または始
動され得ることである。

粉末を回収するため、本発明に基づく装置は、重い粒子
の重力回収のために投射用封入室の出口に配置される第
１のポットと、重力落下する平均′Ｘ１法にされた粒子
から空気流によって駆動される極微細粒子を分離するた
めの部分真空号イクロンダスト捕集器とを有する。

さらに、温度制御装置を投射用封入室の内部に配置する
ことが可能である。

粒子のおおよその変位方向に対し垂直である平面に対し
て少し傾斜して位置される３個の低温液体哨霧拡散器が
使用されることが好ましい。

本発明とその各種の技術的特性は添イ・１図面を参照し
て以下記づる説明を検討づることからより容易に理解さ
れるであろう。

本発明に基づく原理は、二つの急冷及び硬化処理を施す
ことによって、粉末を構成する粒子の化学的及び物理的
特性を修正して粉末の品質を改良することから成る。前
記原理は、これをより具体的に記述すると、反応し得る
プラズマ中に処理されるべき粉末を通り過程を有する。

これによって、粉末は極めて高い温度に急ト胃せしめら
れる。例えば、この上昇温度は約１／１０００秒間にわ
たって約２０．０００°であり１ノる。これに続いて粒
子・の部分的揮発が生じ、粒子は非平衡状態になる。

急冷硬化部ら焼入れはプラズマ内の粉末粒子の通路の出
口にＪＵＧプる低温流体の霧化によって達成される。こ
の焼入れ硬化は約１／　１０００秒間にわたって行われ
る。依然として非平衡状態にある粒子の前記焼入れ硬化
は斯くのごとく瞬間的である。

プラズマ通過を通じて達成される急激な温度上界は、粒
子が溶融してそれが含有し得る不純物が除去されること
を可能にする。これら不純物はおそらく吸収ガス、酸化
物または揮発性または固体不純物から発りる。この加熱
方法はまた使用されるプラズマの組成に従って恐らく何
らかの化学反応を誘発することを可能にする。低温流体
を使用する冷却によって行われる前記急速焼入れ操作は
、粉末粒子の新規特性がプラズマの通路出口においＣ確
立されることを可能にする。

実施例 第１図はプラズマと粉末とを収容する投射１−−ヂ４及
び該投射トーチ４の出口に配列される複数の低温液体噴
霧拡散器６が内部に配置された投射用封入室２を概ねそ
の中央に示す。これら主要要素については復で詳細に説
明する。

本発明に基づく装置及び原理を完成するように、いくつ
かの粒子寸法に従って粉末を回収することによってそれ
らを分類するとともにそれらからダストを除く手段が設
りられる。このため、最大重量粒子を重力によって回収
するための第１のポット１６が投射用封入室２の出口１
４に配置される。

の軌道に対して投射用封入室２の出口１４の下方に回収
用の前記ポット１６を固定的に配置づることによって、
最大重量粒子を重力によって回収することが可能である
。回収は、投射用封入室２の出口１４の侵に配置される
ナイフロンダスト捕集器１２によつ（も行われ得る。１
ナイクロンダスト捕集′ａ１２は縦回転する空気の流れ
によって部分真空を誘発し、かくしてり゛イクロンダス
ト捕集器１２の頂部において最軽１ｕ粒子を投射し、そ
して最大重量粒子が重力の作用によって落下する傾向を
生じる。第２のポット１８が最大重量粒子を回収するよ
うに（」イクロンダスト捕集器１２の下方に配ＩＮされ
る。回収管２０　ｂ＜最微細粒子を回収するためにリイ
クロンダスト捕集器１２の１０部に配置される。この回
収管２０はイの内部の空気の流れの速度の測定を可能に
づるピト・−管２２を右りる。

前記装置を完成するために、投射トーチ４及びプラズマ
発生器を制御するコンソｉル１０が使用される。さらに
、低温液体を収容する第１の容器２６及び処理さるべき
粉末を収容する第２の容器２４を設置することが必要で
ある。

投射トーチ４は対（ｔｗｉｎ）分配器によって材料を供
給され、プラズマ発生器は恐らく粉末の流量及びガスの
流量の調節を可能にする“プラズマテクニック”制御コ
ンソールを備えた“プラズマテクニック″発生器であり
得る。低温液体スプレー拡ｉＢＢ！６は゛エマニ１／４
“°“拡散器”であり得る。

第２図は投射トーチ４に対する低温液体噴霧拡散器６の
位置をより明瞭に図示する。３１１Ｎの拡散器が使用さ
れる場合、拡散器は投射トーチ４を出発する粉末粒子の
軌道を示す軸線Ｘｘ′を中心として互いに対して１２０
°の角度を成す位置に配列される。図示実施例の大きさ
の等級を付与づ−るため、噴霧拡散器６は軸線ｘＸ′に
沿って投射トーチ４から約１００ａｓ＋の距１ｌＩＩｄ
に位置される。それらは軸線Ｘｘ′から等距離のところ
に配置される。

それらは軸線ＸＸ′に対して垂直の平面に対し約１０°
程度の角度傾斜して配置されることが好ましい。この傾
斜は噴霧拡散器６が粉末粒子の前進に対し前方へ傾斜さ
れるように選ばれる。可能な各種実施例によれば、この
角度は５−６０°の範囲で異なり得る。

また、投射用封入室２の内側の周囲温度を一＋１ｔＩｌ
ｌする装置２８を使用することが可能である。

処理さるべき様々の粒子及びそれらに包含される不純物
に従って、プラズマ混合物を調節することが可能である
。従って、温度の急激な上品に加えて、プラズマに、よ
って同じ運転間に部分的酸化または炭化を、または付加
的化学反応をすらも、生じさせることが可能である。

本発明に基づく原理の主要な利点の一つは、粉末魔を構
成する粒子のすぐれた回転楕円体が達成されることであ
る。このことは、いずれも粉末が焼結に使用されるとき
橿めで重要である熱伝達及び運！ｅ吊伝達の改善を可能
にするとともに、粉末の注入性を向上させる。優れた°
回転楕円体化が達成されることによって、各粒子【、Ｌ
事実上最小限の比表面積を有する。

本発明のもう一つの利点はこのようにして処理された粉
末の粒度の改善叩ら粒子寸法の均一性の向上である。

一方、また、本発明は粒子内の吸収ガスまたは粒子が含
む酸化物または不純物の除去を可能にづる。かくして、
これら粒子が異物の存在に起因する爆発を生じる危険性
は茗しく減少される。

かつまた、処理された粉末の焼結時において、蒸発−凝
縮流磯構が改善される。

本発明の方法は、また、アモルファス粉末即ち何らの結
晶組織をも右しない粉末を１ｒＩることを可能にする。

さらに、また、プラズマの反応性を利用して特別の化学
的特性を有する粉末を得ることが可能である。

以上、本文において説明された装置はその使用において
極度に容易゛Ｃある。何故ならばそれ（よ投射トーチ及
び低温液体噴霧拡散器の作用の調節と制御とを要づるに
過ぎず、これらの制御手段（よ統合され得るからである
。本装置はプラズマ加熱手段と低温冷却液手段とを使用
するから、はとんど何らの準備を必要とすることなしに
頻繁な停止と始動との遂行を可能にする。オペレータは
自らが選択する任意の時点において前記装置を停止また
は始動させ得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づく装置を側面図を以て示し、第２
図は本発明に阜づく装置で使用される投射トーチ及び低
温液体噴霧拡散器をより詳細４１斜視図を以て示１゜ 唇噛→云２・・・・・・投射用封入室、４・・・・・・
投射トー（チ、６・・・・・・低温液体噴霧拡散器、１
２・・・・・・サイクロンダスト捕集器、１６．１８・
・・・・・ポット、２０・・・・・・回収管、２２・・
・・・・ビ１−−管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）処理さるべき粉末を極めて高い温度に急上昇させ
   て粉末粒子の非平衡状態を誘起させるように反応し得る
   プラズマ中に粉末粒子を通すとともに、その直後に低温
   流体の噴霧によつて形成される冷却円錐内に前記粉末粒
   子を通してそれらが依然として非平衡状態に在る間に瞬
   間焼入れを該粉末粒子に施すことを含む２過程によつて
   粒子の化学的及び物理的特性を修正することによつて粒
   子から構成される粉末の品質を改良する装置において、
   プラズマ及び粉末を収容する投射トーチと、低温流体を
   拡散するための複数の低温液体噴霧拡散器であつて投射
   トーチの出口に配列されるものとを内部に配置される投
   射用封入室を有することを特徴とする粉末の品質を改良
   する装置。 （２）特許請求の範囲第１項記載の粉末の品質を改良す
   る装置において、投射トーチを制御するためのコンソー
   ル、プラズマ発生器、処理されるべき粉末を収容する第
   １の容器及び低温流体を収容する第２の容器を有するこ
   とを特徴とする粉末の品質を改良する装置。（３）特許
   請求の範囲第２項記載の粉末の品質を改良する装置にお
   いて、重い粒子を重力によつて回収するため投射用封入
   室の一出口に配置された第１のポットと、第２のポット
   内に重力の作用を通じて落下する平均寸法にされた粒子
   から、回収管内に空気の流れによつて駆動される微細粒
   子を、部分真空によつて分離するためのサイクロンダス
   ト捕集器とを有することを特徴とする粉末の品質を改良
   する装置。 （４）特許請求の範囲第１項から第３項の何れか一つの
   項に記載される粉末の品質を改良する装置において、投
   射用封入室の内部温度を制御する装置を有することを特
   徴とする粉末の品質を改良する装置。 （５）特許請求の範囲第１項から第４項の何れか一つの
   項に記載される粉末の品質を改良する装置において、低
   温液体噴霧拡散器がその個数において少なくとも３個で
   ありそして互いに対し１２０°の角度を成して配列され
   且つ粉末粒子のおおよその変位方向に対して垂直である
   平面に対し一定の傾斜角度を成すことを特徴とする粉末
   の品質を改良する装置。