JPS60162705A - 金属超微粒子の製造法 - 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】 本発明はアークまたはプラズマジェットにより活性化し
た水素と溶融金属との反応による金属超微粒子の製造方
法の改良に関する。

本発明における溶融金属とは、溶融金属及び溶融合金を
総称する。以下、溶融金属と略記する。

本発明者らは、さきに、アークまたはプラズマジェット
により活性化された水素と溶融金属との反応を利用して
金属超微粒子を製造する方法を発明した。（特許第１１
４６１７０号及び特許［５６−２０２５６８号）。

これらの方法では、活性化された水素を含むアークまた
はプラズマジェットのフレーム及び溶融金属は静止状態
にあるため、金属超微粒子の製造時におけるアークまた
はフレームと溶融金属との接触界面面積はほぼ一定に保
たれる。

これらの方法で金属超微粒子の生成速度を増大させるた
めには、雰囲気水素濃度を増大するか、またはアークま
たはプラズマジェットのフレーム数を増加させる必要が
ある。

しかし、雰囲気水素濃度を増大させると７１５．アーク
またはプラズマジェットの安定維持を］困難とし、冒い
ては生産性が阻害される欠点が生ずる。またアークまた
はプラズマジェットの゛フレーム数を増加すると、それ
だけ所要電力を増大させることになりコスト高となる欠
点があった。

本発明はこれらの欠点をなくすべくなされたもので、そ
の目的は低電力で高能率に金属超微粒子を、容易に製造
する方法を提供することにある。

本発明者らは前記目的を達成すべく研究の結果該金属超
微粒子製造法における微粒子発生速度は該フレームと溶
融金属との接触界面の面積が大なる程微粒子の発生速度
が大となること。

また、この原因は、該アークまたはプラズマジェットの
フレーム中の活性化した水素の溶融金属中への溶解速度
が溶融金属からの該溶解水素の逃散速度より大であるた
め、該溶融金属の溶解水素の過飽和度が増大したためで
あることを知見した。

さらに、上記接触界面の面積を増大させる手段として、
該アークまたはプラズマジェットのフレームと溶融金属
との接触界面を相対的に移成したものである。

本発明において該フレームと溶融金属どの接触界面を相
対的に移動または接触界面に振動を与える方法としては
、該フレームに磁場を作用させ、フレームに回転あるい
は振動を与える方法、アーク放電用電極あるいはプラズ
マジェット発生用トーチを機械的に回転あるいは振動さ
せる方法、溶融金属を載置した溶解台を回転あるいは振
動させる方法、およびこれらの方法を組合せたものが有
効である。

アークまたはプラズマジェットのフレームに磁場を作用
する方法は、アーク放電用電極先端部周囲あるいはプラ
ズマジェット発生用トーチ先端部周囲若し、くけ金属溶
解台周囲に１ないし複数個の永久磁石または電磁コイル
あるいは電磁石を配置し、これにより発生する磁場を利
用することが効果的である。特にアーク放電用電極先端
部周辺あるいはプラズマジェット発生用トーチ先端部周
辺と金属溶解台局凹の両者に上記永久磁石または電磁石
あるいは電磁コイルを配置することがより有効である。

なお、装置の構造あるいは操作性などの点から、上記の
配置が困難である場合には、アークまたはプラズマジェ
ットのフレームに同様の作用を及はす範囲内で他の位置
に設置してもよい。

アーク放電用電極またはプラズマジェット発生用トーチ
を機械的に回転あるいは振動させ、該フレームと溶融金
属の接触界面の面積を拡大する方法は、該フレームと溶
融金属との接触界面が溶融金属上で円弧状あるいは往復
運動するように該電極あるいはトーチを作動させること
Ｋより達成される。また、溶融金属を載置した金属溶解
台の回転あるいは振動による該接触界面の面積拡大も上
記と同様に、該接触界面が溶融金属上で円弧状または往
復運動するように該溶解台を作動させるとよい。

なお、上記の電磁気的な回転あるいは振動と機械的な回
転あるいは振動を適宜組合せることにより、溶融金属上
の該接触界面の軌跡は遊星運動等の複雑な軌跡を得るこ
とができ、これらの場合にはより効果的に接触界面を拡
大できる。

また、該フレ、−ムの溶融金属上での接触界面の面積は
、上記フレームの回転半径あるいは振幅の大きさが大き
く、かつ回転速度あるいは振幅速度の大なる程大きくな
る。その回転半径あるいは振幅の幅は少くとも２ｍ１１
以上であることが好ましく、かつその周期は１出以上で
あることが望ましい。

本発明の方法を実施する装置を図面に基づいて説明する
と、第１図は磁場を用いる実施態様装置、第２図および
第３図は機械的手段による実施態様装置を示す。

第１図において、１はアーク、２は溶融金属である。こ
のアーク１に、電極３の先端周囲または金属溶解台４の
周囲に電磁石５を設置して磁場を作用させる。その磁場
の作用によりアーク１に偏向が生ずる。この磁場の発生
位置を順次移動させると、アーク１と溶融金属２の接触
、−“−′− に振動を与える。これによりアークｌと溶゛融金属２と
接触界面を拡大し得られる。９は密閉容器である。

第２図において、電極３をモーター６により回転させる
と、アーク１は溶融金属２の表面に円弧を描くように旋
回し、アーク１と溶融金属との接触界面は拡大される。

第３図において、溶融金属２を載置した金属溶解台４を
回転させる。アークｌと溶融金属２の接触界面の中心７
は、金属溶解台の回転中心８から所定の距離だけ離れた
位置にあり、この金属溶解台４の回転により、接触界面
は溶融金ｌＡ２上を円弧を描くように旋回し、接触界面
を拡大し得られる。

本発明の方法によると、金属超微粒子の生成速度を増大
するために従来法におけるように雰囲気水素濃度の増大
によるアークまたは１？−ズ〜ジ・・トの不安定を生ず
ることもなく、４たアークまたはプラズマジェク声フレ
ームの増大による所要電力の増大もなく、従来法に比べ
て同一電力における金属超微粒子の発生速度を増大し得
る優れた効果を奏し得られる。

実施例１ 金属として鉄を、雰囲気として５０％Ｈ２−Ａｒ（全圧
１気圧）を使用し、アーク電流２５０Ａ、アーク電圧３
０Ｖの条件で超微粒子の製造を行った。アークと溶融金
属との接触界面の拡大は、金属溶解台周囲に３個の電磁
石を設置し、磁場発生位置を順次移動させることによシ
、該接触界面を円弧状に旋回させて実施した。なお、旋
回の半径は約３鋼である。比較のために従来法（無旋回
）も実施した。結果は次の第１表に示す通りであった。

第、１表 実施例２ 金属としてニッケルを使用し、実施例１と同様にして超
微粒子の製造を行った。その結果は次の第２表に示す通
りであった。

第２表 実施例３ 金属を銅とし、実施例１と同様にして超微粒子の製造を
行った。その結果は次の第３表に示す通りであった。

実施例４ 金属を銀とし、実施例１と同様にして超微粒子の製造を
行った。その結果は次の第４表に示す通りであった。

実施例５ 金属として鉄を、雰囲気として５０％Ｈｚ　−Ａｒ（全
圧１気圧）を使用し、アーク電流３５０Ａ、アーク電圧
３０Ｖの条件で超微粒子の製造を行った。

アークと溶融金属との接触界面の拡大は、アーク放電用
電極を旋回させ、該接触界面を溶融金属上で円弧状に旋
回させて実施した。なお、旋回の半径は約５ｍである。

結果は次の第５表に示す通シであった。

実施例６ 金属として鉄を使用し、実施例５と同様の条件で超微粒
子の製造を行った。なお、アークと溶融金属との接触面
積の拡大は、溶融金属を載置した金属溶解台を回転させ
て行った。結果は次の第６表に示す通りである。

以上の各実施例における結果が示すように、本発明の方
法によると、従来法に比べて金属超微粒子の発生効率を
著しく向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の方法を実施する装置の実施態様図であシ
、第１図は磁場を用いる実施態様装置、第２図及び第３
図は機械的手段による実施態様装置を示す。 １：アーク　２：溶融金属 ３：アーク放電用電極　４：金属溶解台５：電磁石　６
：モーター 特許出願人　科学技術庁金属材料技術研究所長萼１回 舅２図 穿３咀

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 アークまたはプラズマジェットによシ活性化した水素と
   溶融金属との反応により金属超微粒子を製造する方法に
   おいて、該活性化した水素を含むアークまたはプラズマ
   ジェットのフレームと溶融金属との接触界面を移動また
   は振動させ、接触界面面積を拡大させるようにしたこと
   を特徴とする金属超微粒子の製造法。 アークまたはプラズマジェットのフレームに磁場を作用
   させ、該フレームと溶融金属との接触界面を移動・振動
   させる特許請求の範囲第１項記載の金属超微粒子の製造
   法。 アーク放電用電極またはプラズマジェット発生用トーチ
   を回転または振動させて、該アークまたはプラズマジェ
   ットのフレームと溶融金属との接触界面を移動・振動さ
   せる特許請求の範囲第１項記載の金属超微粒子の製造法
   。 溶融金属を載置する金属溶解台を回転または振動させ、
   アークまたはプラズマジェットのフレームと溶融金属と
   の接触界面を移動・振動させる特許請求の範囲第１項記
   載の金属超微粒子の製造法。