JPH06228612A - ほぼ等しい直径の金属小球を製造するための方法及び装置 - Google Patents

ほぼ等しい直径の金属小球を製造するための方法及び装置

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JPH06228612A
JPH06228612A JP5315073A JP31507393A JPH06228612A JP H06228612 A JPH06228612 A JP H06228612A JP 5315073 A JP5315073 A JP 5315073A JP 31507393 A JP31507393 A JP 31507393A JP H06228612 A JPH06228612 A JP H06228612A
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nozzle
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、少なくともほぼ等しい直径の少な
くともほぼ球形状の粒を製造するための方法及び装置に
関し、その生産性を向上させることを目的とする。 【構成】 液体状金属の連続的な流れには、局部的に圧
力振動が作用し、それにより、断面積のくびれが、この
流れに、その長手方向に互いに離されて形成され、この
くびれが流れの切断をもたらし、液体状金属の表面張力
のために球形状を採る流れの切断部分が、液体状金属を
凝固するために冷却される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、少なくともほぼ等しい
直径の少なくともほぼ球形状の金属粒を製造するための
方法に関する。
【０００２】さらに、本発明は、液体状又は溶融金属を
形成するための溶融装置を有し、この種の球形状粒を製
造するための装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】しばしば金属合金から形成され、少なく
ともほぼ等しい直径のほぼ球形状の金属粒は、特に、粉
末冶金又は冷却装置用の熱交換器技術等の複数の利用技
術を必要とする。溶融金属からこの種の粒を製造するた
めの多くの方法が公知であり、例えば、液体状金属の粒
を、重力に逆らって流れる気体流上に液体状金属を切り
落とすことによって形成し、次に、この粒が液体状金属
の表面張力のために球形状を採って凝固する。もう一つ
の方法において、液体状金属が回転板上にしずく状に落
とされる。この板の動作及びしずく状の金属の慣性力の
ために、回転板上の液体状金属のしずくは外方向に向か
って転がり、それにより、凝固するまで表面を滑らかに
冷却され、球形状とされる。しかしながら、この方法で
は多くてもわずかな要求しか満足されない。
【０００４】最後に、その長手軸線回りに回転する電極
の電弧の陰極点から液体状金属のしずくを飛ばすことに
よって対応する金属から可能な限り球形状の金属粒を製
造することが公知である。
【０００５】しかしながら、これら全ての方法は共通の
欠点を有している。すなわち、各方法で製造されるしず
く形状又は多くの場合ほぼ球形状の金属粒の直径が広範
囲に広がることである。公知の方法でほぼ等しい直径の
粒を得るためには、所望範囲内の直径を有する球形状の
粒は、各方法により製造される一まとまりの粒から相当
する機構によって処理されなければならない。しかしな
がら、これにより得られる生産性は許容可能な直径範囲
の大きさに関しての要求に依存する比較的低いものであ
り、多くの場合において、製造される一まとまりの粒の
５％より少なく、これは、特に、多量のしずく形状又は
ほぼ球形状の粒が必要とされる時に、高価となり、非常
な問題となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、少なくともほぼ等しい直径の粒の公知の方法より高
い生産性が実現されるように前述した種類の方法を改良
することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この目的は、圧力振動が
液体状金属の連続的な流れに局部的に作用し、断面積の
くびれがこの流れにその長手方向に互いに離されて形成
され、この結果、流れが切断され、液体状金属の表面張
力のために球形状を採る流れの切断部分が液体状金属を
凝固させるために冷却される本発明により達成される。
【０００８】この流れに局部的に作用する圧力振動のた
めに、すなわち、液体状金属が流れる本質的に不動の領
域内で作用される流れのために、表面波又は表面張力波
が、流れの表面に起こる。こうして、断面積のくびれ
が、流れにその長手方向に互いに離れて形成される。こ
れらのくびれは、不安定であり、従って、流れが切断さ
れるまで、さらにくびれることをもたらす。この方法で
製造される少なくともほぼ球形状の金属粒は、公知の方
法で達成可能なものより、かなり小さなばらつきの範囲
を有する。
【０００９】本発明による方法を実行するために、液体
状金属の連続的な流れには、流れ方向に対して本質的に
半径方向又は本質的に軸線方向に伝わる圧力振動が作用
し、それにより、局限可能な、すなわち、流れの本質的
に不動部分に限定可能な放射作用が、有効に機能するこ
とがわかる。
【００１０】特許請求の範囲に記載した方法で先決され
た大きさのほぼ球形状の金属粒を製造するために、流れ
の断面積、圧力振動の周波数、及び流れにおける液体状
金属の流速は、製造される粒の所望の大きさの関数とし
て選択されることが、本発明により提案される。所望の
粒直径よりわずかに小さな流れの直径を選択し、流れが
半径方向に作用される時には、流速と所望の粒直径との
比の範囲内に大きさで流れに作用する圧力振動の周波数
を選択することが有利である。
【００１１】本発明による方法を実行する時、流れにお
ける液体状金属の流速が、流れに作用する圧力振動の周
波数の関数として、従って、流れに関しての表面張力波
の伝播速度の関数として選択されることがさらに好まし
い。もし、流速が、流れの表面に起こる表面張力波の伝
播速度と比較して高いように選択されるならば、液体状
金属が圧力振動によって流れにもたらされる断面積のく
びれを通り流れ、これらのくびれは、この部分において
液体状金属の流速が増加する結果として圧力が低下する
ために、不安定となり、本発明による流れの切断が結果
として生じる。
【００１２】流れ方向に対して本質的に半径方向に伝わ
る圧力振動が、流れにおける断面積のくびれを形成する
ために使用される時、流れが複数方向からの半径方向及
び同位相の圧力振動によって作用されることが好まし
い。この好適な方法の理想的な境界線的ケースの変更
は、流れが、流れ方向の半径方向に移動し、流れと同心
に延在する波の前面を有する圧力振動によって作用され
ることを意味する。この場合において、圧力振動によっ
てもたらされる断面積のくびれは、流れの長手軸線に関
して回転対称である。
【００１３】この方法は、好ましくは、圧力振動が流れ
を取り囲む雰囲気ガスを振動させ、次に流れに作用する
ように実行される。もし、金属の純度において大きな要
求があるならば、不活性ガス雰囲気中でこの方法を実行
することが提案可能である。
【００１４】特に好適な方法の変更により、圧力振動は
流れを形成するノズル機構に伝達され、次に流れに直接
作用する。この方法において、液体状金属の流れを、あ
る場合において望まれる真空中にも排出可能である。
【００１５】液体状金属の球形状の切断部分は、基本的
に固体金属球を形成するための任意の方法で冷却可能で
ある。しかしながら、液体状金属の球形状の切断部分が
雰囲気ガス中を自由落下することによって冷却されるこ
とが有利であることがわかる。移動する雰囲気ガスによ
って、特に移動する雰囲気ガス内の自由落下によって球
形状の切断部分を冷却することは、このために必要な空
間が不動雰囲気ガス内の自由落下に必要な空間より小さ
いために、さらに有利であることが理解される。
【００１６】二つの前述した方法の変更の代わりに、又
はそれに加えて、冷却を促進するために、必要ならば、
その垂直軸線回りに回転する板部材上に落下させる切断
部分の凝固が提案される。この場合において、はじき返
される切断部分が、回転板部材上に配置されたカバー、
特に、不動のカバーによって板部材とカバーとの間の範
囲に制限されることが、好都合であることは理解され
る。
【００１７】本発明のさらなる目的は、前述した種類の
装置を改良することであり、この改良により、装置で製
造可能な球形状粒の直径のばらつきの幅を従来より小さ
くすることが可能となり、特に、この装置は本発明によ
る方法を実行するために利用可能である。
【００１８】このさらなる目的は、液体状金属の流れを
形成するためのノズル機構と、流れにその長手方向に互
いに離して断面積のくびれを形成するために流れに局部
的に作用する圧力振動を発生するための機器とを具備す
る装置によって本発明により達成される。
【００１９】圧力振動は、一般的に、球状、すなわち全
ての方向に広がるが、流れに局部的に作用する圧力振動
を発生するために、流れに非常に接近させて発生機器を
配置するか、又は圧力振動のための伝達媒体を設けるこ
とが可能であり、それにより、圧力振動が流れに向か
い、制限され本質的に不動部分内でこの流れに作用す
る。しかしながら、本発明による装置の有利な実施例
は、ノズル機構が圧力振動のための保護外郭内に配置さ
れ開口するノズルを有し、この外郭が、流れのための通
路を形成し、流れに局部的に作用するように圧力振動の
ための伝達点として機能する開口部を有し、この振動が
流れ方向に対して本質的に半径方向に伝わる。
【００２０】可能な限り均一な、すなわち、流れの長手
軸線に対して回転対称な断面積のくびれを形成するため
に、特に、流れ方向と同心に配置された複数の伝達点が
圧力振動のために設けられ、これを通して流れ方向に対
して本質的に半径方向に伝わる同位相の圧力振動が複数
方向からこの流れに作用することが好都合である。
【００２１】さらに、圧力振動を発生するための機器に
とって、複数の圧力振動発生器を具備することが有利で
あると考えられる。
【００２２】圧力振動が液体状金属の流れに作用可能な
ように流れ方向に対して軸線方向に伝わるために、本発
明による装置は、ノズル機構が流れのための通路を形成
する波ガイド内に配置され開口するノズルを有し、圧力
振動を発生するための機器が、流れ方向に発せられるよ
うに、ノズル側において波ガイド近傍に配置され、ノズ
ル機構と反対側端部において開口する波ガイドの発生機
器からこの端部までの長さが、圧力振動の半波長の整数
倍であるように作られることが提案される。このよう
に、発生した圧力振動の定常波部分を、流れに局部的に
作用する波ガイド、すなわち、上述の波ガイド長さ内に
形成させることができる。
【００２３】基本的に、ノズル機構の反対側におけるこ
の波ガイドの端部から波ガイドに圧力振動を伝達し、ノ
ズル側の波ガイドの部分、いわゆる固定端部を形成する
ことも考慮されており、それにより、上述の波ガイドの
大きさが、使用される圧力振動の波長の四分の一の整数
倍となっているはずである。本発明による装置のこの実
施例において、圧力振動を発生するための機器は、それ
が、流れ又は波ガイドから流出する流れの切断部分の排
出を邪魔しないように配置される。
【００２４】圧力振動を発生させるための機器は、圧力
室装置により形成することができ、これは、例えば、小
さな開口部を介してノズル側において波ガイド近傍に連
結され、拡声器隔膜又はピエゾクリスタルを具備するも
のとすることができる。
【００２５】さらに、この装置は、機器により発生され
る圧力振動が雰囲気ガスを介して流れに伝達可能である
ように作られる。しかしながら、作業が真空中で行われ
なければならない時に、圧力振動を発生する機器は、圧
力振動がノズル機構に伝達されるのに適し、圧力振動が
ノズル機構を介して液体状金属の流れに直接作用するよ
うに、ノズル機構と相互作用するように作られることが
考慮され、また好都合である。
【００２６】本発明のさらなる利点、特徴、及び詳細
は、以下の記述と、球形状の金属粒を製造するための本
発明による装置の三つの好適な実施例を示す図面とか
ら、明らかになる。
【００２７】
【実施例】図１の概略図からよく理解されるように、ほ
ぼ等しい直径の球形状金属粒を製造するための本発明に
よる装置は、溶融装置２と共に、液体状金属の流れ６を
形成するために溶融装置２に連結されたノズル機構４を
具備する。ノズル機構４のノズル８は、圧力振動のため
の筒状保護外郭１０内に開口するように配置されてい
る。ノズル機構４及びノズル８は、液体状金属の流れが
ノズル８から垂直方向下側に流れるように配置されてい
る。保護外郭１０は、この流れ方向と同心状に垂直方向
に延在するように配置され、この流れ方向に対して本質
的に半径方向に伝わる圧力振動を伝達するための伝達点
として機能する複数の矩形状開口部１２を有している。
これらの圧力振動を発生するための複数の機器１４は、
そのうちの一つだけが図示されており、矩形状開口部１
２と同じ高さに発するように、流れ方向に対して半径方
向に配置されている。この機器１４によって、適当な周
波数及び振幅の圧力振動は、特に空気のような適当な媒
体によって保護外郭１０の内部に伝達され、液体状金属
の流れ６に作用し、それにより、流れの断面積変化が起
こり、これは流れが切断されるまで、流れのさらなるく
びれをもたらす。液体状金属の表面張力のために球形状
を採る流れの切断部分１６は、それらを取り囲む雰囲気
ガスを通り自由落下して保護外郭１０から排出され、こ
れにより、その垂直軸線回りに回転する板部材１７上に
しずく状で落下する。この時点で、球形状を採る部分１
６は冷却され、それにより、液体状金属が凝固する。板
部材１７上に配置されるカバー１８によって、板部材１
７からはじき返る部分１６は、板部材１７とカバー１８
との間の範囲に制限される。
【００２８】図２に示す本発明による装置の実施例は、
圧力振動を発生するための機器２０が、この機器２０に
よって発生される圧力振動がノズル機構４’に伝達さ
れ、次にノズル８’に伝わり、次に液体状金属の流れ
６’に直接作用するように、ノズル機構４’に接続され
ることにおいて、前述の実施例と異なっている。
【００２９】この場合において、保護外郭１０に相当す
る装置は必要とされない。ノズル８’を介して流れ６’
へ作用するために、前述の実施例における雰囲気ガスに
代えて真空で作業することが可能となる。
【００３０】本発明による装置の第三の実施例は、流れ
方向に対して軸線方向に伝わる圧力振動を発生するため
の圧力室機器３０を具備している。これらの圧力振動
は、伝達点として機能する開口部３２を介して流れ方向
に波ガイド３４内で伝達される。この波ガイドは筒形状
を有し、ノズル機構４”の反対側の筒端部３６は開放さ
れている。流れ方向に対して軸線方向に伝わる圧力振動
によって定常波を形成するために、圧力振動が伝達され
る開口部３２からその開放端部３６に達する波ガイド３
４の長さは、伝達圧力振動の半波長の正数倍であり、そ
れにより、流れ６”に作用する定常波部分が形成され、
こらが本発明による流れの切断をもたらす。
【図面の簡単な説明】
【図１】流れ方向に対して半径方向に伝わる圧力振動を
発生するための機器を有する本発明による装置の第一実
施例を示す図である。
【図２】圧力振動を発生するための機器が装置のノズル
機構と相互作用する本発明による装置の第二実施例を示
す図である。
【図３】流れ方向に対して軸線方向に伝わる圧力振動を
発生するための機器を有する本発明による装置の第三実
施例を示す図である。
【符号の説明】
４…ノズル機構 ６…液体状金属の流れ １４…圧力振動を発生するための機器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ゴットフリート シュナイダー ドイツ連邦共和国，70567 シュトゥット ガルト，ザルツェッケルシュトラーセ 168

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくともほぼ等しい直径の少なくとも
    ほぼ球形状の金属の粒を製造するための方法であって、
    液体状金属の連続的な流れには、局部的に圧力振動が作
    用し、それにより、断面積のくびれが、前記流れに、そ
    の長手方向に互いに離されて形成され、前記くびれが前
    記流れの切断をもたらし、液体状金属の表面張力のため
    に球形状を採る前記流れの切断部分が、液体状金属を凝
    固するために冷却されることを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 前記流れは、その流れ方向に対して本質
    的に半径方向に伝わる圧力振動によって作用されること
    を特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記流れは、その流れ方向に対して本質
    的に半径方向に伝わる同位相の圧力振動によって複数方
    向から作用されることを特徴とする請求項２に記載の方
    法。
  4. 【請求項４】 前記流れは、その流れ方向に対して本質
    的に軸線方向に伝わる圧力振動によって作用されること
    を特徴とする請求項１に記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記流れの断面積、圧力振動の周波数、
    及び前記流れにおける液体状金属の流速は、製造される
    粒の所望の大きさの関数として選択されることを特徴と
    する請求項１から４のいずれかに記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記流れにおける液体状金属の流速は、
    前記流れに作用する圧力振動の周波数の関数として選択
    されることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記
    載の方法。
  7. 【請求項７】 前記圧力振動は、前記流れを取り囲む雰
    囲気ガスを振動させ、次に、この振動が前記流れに作用
    することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載
    の方法。
  8. 【請求項８】 前記圧力振動は、前記流れを形成するノ
    ズル機構に伝達され、前記流れに直接作用することを特
    徴とする請求項１から６のいずれかに記載の方法。
  9. 【請求項９】 液体状金属の球形状の切断部分は、雰囲
    気ガス内を自由落下することによって冷却されることを
    特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の方法。
  10. 【請求項１０】 液体状金属の球形状の切断部分は、移
    動する雰囲気ガスによって冷却されることを特徴とする
    請求項９に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記切断部分の冷却及び凝固は、その
    垂直軸線回りに回転する板部材上にそれを落下させるこ
    とによって促進されることを特徴とする請求項１から１
    ０のいずれかに記載の方法。
  12. 【請求項１２】 回転する板部材からはじき返される切
    断部分は、回転する板部材上に配置されたカバーによっ
    て前記板部材と前記カバーとの間の範囲に制限されるこ
    とを特徴とする請求項１１に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 液体状金属を形成するための溶融装置
    を有し、少なくともほぼ等しい直径の少なくともほぼ球
    形状の金属粒を製造するための装置であって、液体状金
    属の流れ（６）を形成するためのノズル機構（４）と、
    前記流れ（６）にその長手方向に互いに離されて断面積
    くびれを形成するために、流れ（６）に局部的に作用す
    る圧力振動を発生するための機器（１４）、とを具備す
    ることを特徴とする装置。
  14. 【請求項１４】 ノズル機構（４）は、圧力振動のため
    の保護外郭（１０）内に配置され開口するノズルを有
    し、前記外郭が、前記流れの通路を形成し、流れ（６）
    に局部的に作用するように、圧力振動の伝達点（１２）
    として機能する開口部を有し、前記振動が前記流れの方
    向に対して本質的に半径方向に伝わることを特徴とする
    請求項１３に記載の装置。
  15. 【請求項１５】 複数の伝達点（１２）が圧力振動のた
    めに設けられ、前記伝達点は、複数方向から前記流れに
    作用するように、流れ（６）の方向に対して本質的に半
    径方向に伝わる同位相の圧力振動を可能にすることを特
    徴とする請求項１３又は１４に記載の装置。
  16. 【請求項１６】 ノズル機構（４”）は、流れ（６”）
    のための通路を形成する波ガイド（３４）内に配置され
    開口するノズルを有し、圧力振動を発生するための機器
    （３０）は、流れ方向に発するようにノズル側において
    波ガイド（３４）の近傍に配置され、前記ノズル機構
    （４”）の反対側端部（３６）において開口する波ガイ
    ド（３４）の前記機器（３０）からこの端部（３６）ま
    での長さは、圧力振動の半波長の整数倍となっているこ
    とを特徴とする請求項１３に記載の装置。
  17. 【請求項１７】 圧力振動を発生するための機器（２
    ０）は、圧力振動がノズル機構（４’）に伝達されるの
    に適し、圧力振動がノズル機構（４’）を介して液体状
    金属の流れ（６’）に直接作用するように、ノズル機構
    （４’）と相互作用するように作られていることを特徴
    とする請求項１３から１６のいずれかに記載の装置。
JP5315073A 1992-12-17 1993-12-15 ほぼ等しい直径の金属小球を製造するための方法及び装置 Expired - Lifetime JP2582223B2 (ja)

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