JPH02236208A

JPH02236208A - 金属微粉末の製造方法及びその装置

Info

Publication number: JPH02236208A
Application number: JP5369589A
Authority: JP
Inventors: Toshio Ishii; 俊夫石井; Hitoshi Oishi; 均大石; Shigeru Furuya; 古屋　茂
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1989-03-08
Filing date: 1989-03-08
Publication date: 1990-09-19

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、金属微粉末の製造方法及びその装置に関する
。

［従来の技術〕従来、超音波振動を用いて金属微粉末を製造する及びそ
の装置として、例えば、特開昭５８−１１０６０４号、
特開昭６１−２９５３０６号が開示されている。これら
の従来技術について、図面を参照しながら説明する。第
３図（Ａ）．（Ｂ｝は、いずれも円錐状の共振器５１に
その上方から溶融金属５２を流下させるもので、共振器
５１の超音波振動により霧化された溶融金属５２は微小
粒子５３となり、冷却ガス供給管５４から噴出される冷
却ガス５５により冷却されて金属微粉末が製造される。

第４図は溶融金属６２に共振器６１を浸漬させるもので
、これから発生する超音波振動により溶融金属６２の表
面から微小の金属粒子６３が発生し、これが不活性雰囲
気に保持されたチャンバー６４内で冷却ガス導入口６５
から導入される冷却ガスにより冷却され、金属微粉末が
製造される。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、上述のような従来技術は次のような問題
点がある。

■共振器に流下または浸漬される溶融金属の温度は一般
に高いので、溶融金属が共振器に接触すると、前記共振
器に含まれる合金元素または不純物が溶融金属に混入し
、高純度の金属微粉末が得られない。

■溶融金属の温度に耐えるため、耐熱性のあるセラミッ
クス材料を使用すると、振動特性が悪く、所望の振動が
得られない。

■共振器上に形成される溶融金属の膜厚の変動は、直接
製造される金属微粉末のバラツキとなるが、前記膜厚の
制御が困難である。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、高純度
の金属微粉末を容易に製造することができる金属微粉末
の製造方法及びその装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段〕本発明は、金属材料を溶融させて金属融液を作る工程と
、該金属融液の表面に対して直交する法線から６０°以
内の入射角で入射させた超音波を集束させて該金属融液
を微小液滴に霧化させる工程と、該微小液滴を冷却凝固
させる工程とを具備することを特徴とする金属微粉末の
製造方法である。

また、本発明は、金属材料を保持する保持体と、該保持
体に隣設され前記金属材料を加熱して金属融液を作る加
熱手段と、所定の超音波を発生する超音波発生手段と、
該超音波発生手段と前記保持体間に設けられ前記超音波
を前記金属融液の表面に対して直交する法線から６０・
以内Ｏ入射角で入射させた超音波を集束させて該金属融
液を微小液滴に霧化させる集束手段と、該微小液滴を冷
却する冷却手段とを具備することを特徴とする金属微粉
末の製造装置である。

ここで、加熱手段は、金属材料を容易に溶融して金属融
液にすることができるものであればよい。

二のようなものとして、例えば、ヒーター　ラジアント
チューブ、レーザー等が挙げられる。

また、金属材料の加熱溶融は、保持体である容器内に金
属材料を入れて容器を加熱して金属材料全体を溶融する
か、あるいは、金属の板、ロッド、ワイヤ等を保持体で
保持し、これらの先端部のみを加熱して行う。したがっ
て、保持体は、第２図（Ａ）に示すような冷間ルツボ３
０や同図ＣＢ）に示すような容器３１、あるいは金属の
板、ロッド、ワイヤ等を直接保持するものを包含するも
のである。

超音波発生手段は、集束によって金属融液を微小液滴に
霧化できるエネルギーを持つ超音波を発生できるもので
あればよい。このようなものとして、通常の高周波電源
を使用する超音波発生装置が挙げられる。

また、超音波の集束手段は、金属融液表面で超音波が集
中してエネルギーを高くするものを用いる。この場合、
超音波を一点又は一線に集束させるものが好ましい。さ
らに、金属微粉末化させる際の操作時に、一点集束型と
一線集束型の集束手段を組合わせて用いてもよい。

超音波の入射角を金属融液の表面に対して直交する法線
から６０°以下としたのは、６０″を超えると金属融液
を霧化させるための超音波エネルギーが得られなくなる
ためである。金属微粉末の回収効率を良くするために入
射角を４５″にすることが好ましい。

［作　用］本発明にかかる金属微粉末の製造方法及びその装置によ
れば、超音波を発生させて、その超音波の位相を揃えて
金属融液表面に集束させる。そして、この超音波のエネ
ルギーによって金属融液を微小液滴に霧化させている。

したがって、超音波の共振器が金属融液と非接触である
ため、霧化される金属融液へ不純物を混入させず、高純
度の微粒子を製造できると共に、共振器の寿命を延ばす
ことができる。

また、超音波集束手段を金属融液の表面に対して直交−
＃．６法線カ、９６０’ウ内電入射角−，！い射。

せたるように設置しているので、霧化した微小液滴を一
定方向に飛散させて効率良く回収すると共に微小液滴が
不規則な方向に飛散して装置に付着するのを防止できる
。

［実施例］以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。なお、本発明の製造方法の説明は、実施例の装置の作
用の説明をもってその説明とする。

第１図は、本発明の一実施例の構成を示す説明図である
。

図中１０は、溶融金属を保持しておく保持容器である。

この保持容器１０の外側には、金属材料を溶融するため
のヒーター１１が設置されていて、保持容器１０内には
金属融液１２が保持されている。この保持容器１０及び
ヒーター１１が不活性ガス雰囲気に保持されたチャンバ
ー１３の下方に設けられている。チャンバー１３の上方
には、超音波発生器１が金属融液１２の表面に対して直
交する法線から３０″傾けて設けられている。超音波発
生装置１は、高周波電源１４、高周波の振動子１５、高
周波の振幅拡大器１６、チャンバー１３内と連通して設
けられた共振器１７、及びこの共振器１７を囲むように
設けられた超音波を集束のための放射方向変換器１８と
で構成されている。

ここで、共振器１７の材質は、チタン合金又はアルミニ
ウム合金であることが好ましい。また、放射方向変換器
１８は、共振器１７の振動子側と反振動子側で互いに逆
位相であるため、この逆位相の放射音波を金属融液表面
で同位ｉ口で重ねることができるように設置されている
。また、放射方向変換器１８は、効率良く音波を金属融
液の表面に到達させるために、その反射而を放物線型に
設定されている。

また、チャンバー１３内と連通して冷却ガスを供給する
装置１９が設けられている。この装置１９は、圧力検出
器２０と、これに基づく圧力調整弁２１と、チャンバー
１３内に冷却ガスを流入させる圧縮機２２とを有してい
る。さらに、チャンバー１３には、製造された金属微粉
末を回収するための回収器２３が接続されている。

次いで、このように構成された金属微粉末の製造装置の
作用について説明する。

まず、高周波電源１４によって超音波振動子１５を振動
させて振動子１５に連結している共振器１７を振動させ
る。この超音波の周波数を適当に選択することによって
、金属微粉末の粒径を変えることができる。共振器１７
の振動によって雰囲気ガスを媒体にして超音波が放射さ
れる，この放射超音波は、金属融液１２の表面で超音波
を同位相にして重ねるように設置された放射方向変換器
１８で金属融液１２の表面に対して直交する法線から３
０″の入射角度を持って金属融液１２の表面に集束され
る。集束超音波が金属融液１２の表面に作用すると、金
属融液１２の表面にキャビラリー波ができ、これが表面
張力に打ち勝って金属融液１２の表面から微小液摘２４
を飛上がらせる。飛上がった微小液滴２４は冷却ガスに
よって冷却凝固される。この場合、超音波を金属融液１
２の表面に対して直交する法線から３０″傾けて入射さ
せているので、霧化した微小液滴は回収器２３の方向、
即ち冷却ガスの流れ方向に飛散って効率良く回収される
。また、微小液滴が不規則に飛散って装置に付着するの
を防止できる。このようにして、金属微粒子を得ること
ができる。

次に、本発明の効果を確認するために行った実験例につ
いて説明する。

実験例１第１図に示した装置を用いて、アルゴンガス雰囲気を絶
対圧力でｌｋｇ／ｃぜに保ち、周波数を２０ＫＨｚに設
定した共振器を振動させて、片振幅で約１２ミクロンの
振動を行わせたところ、金属融液の表面近傍で１７２ｄ
Ｂの音圧レベルの超音波が得られた。共振器としてはチ
タン合金を用い、溶融金属としてアルミニウム合金を用
いた。このアルミニウム合金融液表面にこの超音波を作
用させた。

得られたアルミニウム合金粉末は、粒径４０〜１００ミ
クロン、平均粒径７０ミクロンで球状の粒子が得られた
。粒子表面の酸化や、不純物元素の混入はまったくなく
、極めて高純度の金属微粉末が得られた。なお、粒子の
生成量は約８５０グラム／時間であった。

実験例２第１図に示した装置を用いて、アルゴンガス雰囲気を絶
対圧力でｌｋｇ／ｃｉに保ち、周波数を１００ＫＨｚに
設定した共振器を振動させて、片振幅で約１６ミクロン
の振動を行わせたところ、金属融液の表面近傍で１７０
ｄＢの音圧レベルの超音波が得られた。共振器としては
チタン合金を用い、溶融金属としてアルミニウム合金を
用いた。

そして、このアルミニウム合金融液表面にこの超音波を
作用させた。

得られたアルミニウム合金粉末は、粒径３０〜５０ミク
ロン、平均粒径４０ミクロンで球状の粒子が得られた。

粒子表面の酸化や、不純物元素の混入はまったくなく、
極めて高純度の金属微粉末が得られた。なお、粒子の生
成量は約６００グラム／時間であった。

［発明の効果］以上説明した如く、本発明にかかる金属微粉末の製造方
法及びその装置によれば、高純度の金属微粉末を容易に
且つ効率良く製造することができるものである。

【図面の簡単な説明】第１図は、本発明の一実施例の金属微粉末の製造装置の
構成を示す説明図、第２図（Ａ）は、冷間ルツボの説明
図、第２図（Ｂ）は、金属材料の保持容器の説明図、第
３図（Ａ）．（Ｂ）は、溶融金属を共振器に流下させる
従来の金属微粒子製造技術を示す説明図、第４図は、共
振器を溶融金属に浸漬する従来の金属微粒子製造技術を
示す説明図である。１０・・・保持容器、１１・・・ヒーター　１２・・・
金属融液、１３・・・チャンバー　１４・・・高周波電
源、１５・・・娠動子、１６・・・振幅拡大器、１７・
・・共振器、１８・・・放射方向変換器、１９・・・冷
却ガス供給装置、２０・・・圧力検出器、２１・・・圧
力調整弁、２２・・・圧縮機、２３・・・回収器、２４
・・・微小液滴。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）金属材料を溶融させて金属融液を作る工程と、該
金属融液の表面に対して直交する法線から６０°以内の
入射角で入射させた超音波を集束させて該金属融液を微
小液滴に霧化させる工程と、該微小液滴を冷却凝固させ
る工程とを具備することを特徴とする金属微粉末の製造
方法。
（２）金属材料を保持する保持体と、該保持体に隣設さ
れ前記金属材料を加熱して金属融液を作る加熱手段と、
所定の超音波を発生する超音波発生手段と、該超音波発
生手段と前記保持体間に設けられ前記超音波を前記金属
融液の表面に対して直交する法線から６０°以内の入射
角で入射させた超音波を集束させて該金属融液を微小液
滴に霧化させる集束手段と、該微小液滴を冷却する冷却
手段とを具備することを特徴とする金属微粉末の製造装
置。