JPS60194003A - 金属微粒子製造法，並びに，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】 本発明は、ケース内において、上下の電極間での放電に
より溶融させた金属を下方の電極上に保持させ、非酸化
性ガスを前言１ケース内に供給し、溶融金属からの溶解
ガス放出に伴って溶融金属を微粒子化し、その金属微粒
子をガス輸送によって回収する金属微粒子製造法、並び
に、その製造法に使用する装置に関する。上記製造法及
び製造装置は、各種金属の粒径が５０μ以下の微粒子又
は１μ以下の超微粒子を製造するためのものでアシ、そ
のような金属微粒子、殊に金属超微粒子は、磁気的、光
学的、電気的及び熱電導的等の各種特性、さらには反応
性や焼結性等において、通常の金属塊とは全く異る優れ
た性質を示し、粉末冶金、磁性、触媒、耐熱、極低温、
溶接及び医療等の多様な分野において優れた材料として
利用でき、近年各方面で注目されている。

しかしながら、従来、連続的にかつ安定して人髪に金属
微粒子を製造できる方法及び装置が無く、工業的規模で
かつ採算の合う状態で金属微粒子を製造できる実用的方
法及び装置の開発が強く要望されている実情にある。

さらに詳述すると、従来のアーク式金属微粒子製造の方
法及び装置は、第８図に示すように、電源装置（３）に
接続された電極（’２ｍ）、（ｇｂ）間でのアーク放電
によって金属（４）を溶融させると共に、ホ：／　ヘ（
１９ｍ）からの不活性ガス及びボンベ（１９ｂ）からの
水素をケース（１）内に封入して、溶融金属（４）をそ
れに溶は込んだ過飽和な水素の放出に伴って微粒子化さ
せ、ガスによって送られてくる金属微粒子を捕集器（８
）で回収するバッチ方式でｓｂ、溶融金属（４）の泡立
ちや減量に伴って上方の電極（２ａ）と溶融金属（４）
との距離が変化し、放電が不安定になると共に、大量処
理ができない欠点があった。

本第１発明の目的は、上記実情に鑑みて、金属微粒子を
連続的にかつ大量に、さらには安定して製造できる方法
を提供することにある０本第１発明による製造法の特徴
手段は、非酸化性ガスを供給するように、かつ、溶解ガ
ス放出に伴って微粒子化した溶融金属をガス輸送で回収
するように構成したケース内において、下方の放電用電
極上の溶融金属保持位置に原料金′　属を補給すると共
に、上下の放電用電極間の電圧値又は電流値を測定して
、その測定値を設定範囲内に維持するように、上下電極
の間隔変更及び原料金属の補給量変更の少くとも一方を
行うことにアシ、その作用効果は次の通シである。

つまり、原料金属の補給によって、溶融金属の微粒子化
及び金属微粒子の回収を、長時間にわたって連続して行
えるように表っだ。

その上、放電用電極間の電圧測定値又は電流測定値を設
定範囲内に維持するように、電極間隔や原料金属補給量
を変更するから、溶解ガス放出に伴う溶融金属の緩やか
な泡立ち、あるいは、原料金属補給量と溶融金属微粒子
化量のアンバランス等が生じても、放電状態の大巾な変
化を十分に抑制でき、良好な金属溶融及び溶融金属微粒
子化を安定して継続できる。

その上、上方の電極と溶融金属の距離がほぼ一定に保た
れ、それらが接近しすぎることによる上方の電極の消耗
を効果的に抑制でき、殊に、高価なタングステン電極を
利用する場合に、経済的に有利である。

要約すれば、近年多くの産業分野で有用材料として注目
されている極めて粒径の小さい金属微粒子を、連続的に
かつ処理能力が飛躍的に増大した状態で、さらに安定し
て製造できる実用的価値の顕著な製造法を提供できるに
至ったのである。

本第２発明の目的は、上述の有用な本第１発明の製造法
を自動的に実施でき、しかも、原料金属補給及び放電安
定化のための構成を簡略化できる装置を提供する点にあ
る。

本第２発明の特徴構成は、上下一対の放電用電極をケー
ス内で相対向させて設け、下方の電極の上端面に溶融金
属保持部を形成し、非酸化性ガスの供給路をケースに接
続し、保持部の溶融金属からの溶解ガス放出によシ生成
される金属微粒子をガス輸送する回収路をケースに接続
した金属微粒子製造装置において、下方の電極が、駆動
装置によシ上方の電極に対して接近自在に取付けた原料
金属棒から成シ、両電極間の電圧測定値又は電流測定値
を設定範囲内に維持するように、駆動装置を自動的に操
作する制御器を設けたことにアシ、その作用効果は次の
通シである。

つまシ、下方の電極を原料金属棒として、制御器及び駆
動装置によシ、原料金属棒の上端に生成する溶融金属と
上方の電極との間隔をほぼ一定に維持させるのである。

したがって、原料金属の補給による金属微粒子の連続製
造を自動的に行え、かつ、放電距離安定化による良好な
金属微粒子製造及び上方電極の消耗抑制を確実に行える
ようになった。

その上、原料金属補給と放電距離安定化を１個の制御器
及び駆動装置によって行えるから、装置構成を簡単にで
き、全体をして、性能面、コスト面、補修面等のいずれ
においても優れた金属微粒子製造装置を提供できるよう
になった。

本第８発明の目的は、前述の有用な本第１発明の製造法
を自動的に実施でき、殊に、極めて大量の金属微粒子を
連続製造するに好適な装置を提供する点にある。

本第８発明の特徴構成は、上下一対の放電用電極をケー
ス内で相対向させて設け、下方の電極の上端面に溶融金
属保持部を形成し、非酸化性ガスの供給路をケースに接
続し、保持部の溶融金属からの溶解ガス放出によシ生成
される金属微粒子をガス輸送する回収路をケースに接続
した金属微粒子製造装置において、保持部にワイヤー状
原料金属を自動補給する装置を設け、両電極間の電圧測
定値又は電流測定値を設定範囲内に維持するように、自
動補給装置の補給量調節及び両電極の間隔変更の少くと
も一方を自動的に行う制御器を設けたことにｓｂ、その
作用効果は次の通シである。

つまシ、自動補給装置による原料金属補給により、金属
微粒子の連続製造を自動的に行え、また、制御器による
原料金属補給量調節や電極間隔変更によって、放電距離
を確実に安定化できる。したがって、良好な金属微粒子
製造を連続してかつ安定して、さらには自動的に行える
と共に、上方の電極の消耗を十分に抑制できる。

その上、補給される原料金属をワイヤー状にすることに
よって、極めて大量の原料金属を継続して補給すること
が実際面で可能となシ、金属微粒子の大量製造に好適な
装置を提供できた。

次に、本第１発明及び本第２発明の実施例を第１図によ
シ説明する。

水冷ジャケラ）　（ｌａ）を有するケース（１）内にお
いて、上方の放電用電極（２ａ）と原料金属棒から成る
下方の放電用電極（２ｂ）とを相対向させ、電源装置（
３）によシ両電極（２ｍ）、（ｇｂ）間でアーク放電さ
せて、下方の電極（２ｂ）の上端面に、その電極（２ｂ
）の溶融によシ生成した溶融金属（４）を保持させる。

給気装置（５）に接続した複数の供給路（ａｍ）ｔ（ａ
ｂ）ｔ（６ａ）、（ａａ）からケース（１）内に、水素
を含む非酸化性ガスを供給し、下方の電極（２ｂ）に保
持された溶融金属（４）に水素を溶解させ、溶融金属（
４）をそれからの溶解水素放出に伴って微粒子化し、金
属微粒子を、ガス輸送によって回収路（７）から固気分
離器（８）に送って回収する。

下方の電極（２ｂ）をケース（１）に対して上下摺動自
在に貫通させると共に、正逆転自在な電動モータ（９）
によシ上下動されるラックａＱに下方の電極（２ｂ）を
連動させ、両電極１（２畠）　、　（ｇｂ）間の電圧四
を設け、もって、金属微粒子化に伴って溶融金属（４）
の量が減少すれば、下方の電極（２ｂ）を自動的に上昇
させて、溶融金属保持位置に原料金属を補給し、また、
溶融金属（４）の泡立ち等によシ上方の電極（２ａ）と
溶融金属（４）の間隔が変化すれば、下方の電極（２ｂ
）を自動的に昇降させて、放電状態を安定させる。

下方の電極（２ｂ）を水冷式等の冷却ジャケット四で囲
んで、溶融金属（４）の保持部を形成し、また、回収路
（７）の入口側に設けた水冷式等の冷却ジャケット四に
よって、ガス輸送される金属微粒子のケース（１）等へ
の付着を防止する。

次に、本第１発明の別実施例及び本第８発明の実施例を
第２図により説明する。

水冷ジャケラ）　（１ｍ）を有するケース（１）内にお
いて、上方の放電用電極（２ａ）と下方の放電用電極（
２ｂ）とを相対向させ、下方の電極（２ｂ）の上端面に
凹入形成した保持部に、リールａ噂からのワイヤー状原
料金属（ト）を自動補給装置（ＩＱによって供給すると
共に、電源装置（３）により両電極（２ｍ）　。

（２ｂ）間でアーク放電させて、保持部に溶融金属（４
）を保持させる。給気装置（５）に接続した供給路（６
ｍ）ｔ（６ｂ）、（６（＋）ｌ（６ｄ）からケース（１
）内に、水素を含む非酸化性ガスを供給し、下方の電極
（２ｂ）に保持された溶融金属（４）に水素を溶解させ
、溶融金属（４）をそれからの溶解水素放出に伴って微
粒子化し、金属微粒子を、ガス輸送によって回収路（７
）から固気分離器（８）に送って回収する。

両電極（ｇａ）、（ｇｂ）間の電圧又は電流を測定して
、その測定値を設定範囲内に維持するように自動補給装
置（１１を自動操作する制御器Ｑηを設け、もって、金
属微粒子化に伴って溶融金属（４）の量が減少すれば、
保持部への原料金属−の補給量を自動的に増大させ、ま
た溶融金属（４）の泡立ち等によシ上方の電極（２ａ）
と溶融金属（４）の間隔が変化すれば、保持部への原料
金属−の補給量を自動的に増減させ′て、放電状態を安
定させる。

下方の電極（２ｂ）を水冷式等の冷却ジャケット　□轡
で熱から保護し、また、回収路（７）の入口側に設けた
水冷式等の冷却ジャケラ）（Ｌｌｌによって、ガス輸送
される金属微粒子のケース（１３等への付着を防止する
。

次に、別の実施例を示す。

対象とする金属材料は、鉄や各種非鉄金属の純金属、あ
るいは各種合金、さらには純金属や合金中に、例えば酸
素や窒素や炭素等の非金属元素あるいは例えば酸化物や
窒化物や炭化物等の非金属化合物を含ませたもの等、い
かなる種類でもよい。

水素含有の非酸化性ガスは、例えば、水素ガス、炭化水
素ガス、アンモニアガスの一種又は複数種と、アルゴン
やヘリウム等の不活性ガスの一種又は複数種を混合した
ガス、あるいは、常温では液体又は固体であるが、対象
とする金属材料の溶融温度では気体となるものであるが
、そのガスに代えて、水素ガスを単独で用いたシ、のも
のから適宜選択でき、要するに、金属を酸化せず、溶融
金属に溶解する非酸化性ガスであればよい。

本第１発明において、原料金属をケース（１）内の溶融
金属保持位置に補給するに、各種形式の補給構成を利用
でき、また、人為操作によって補給してもよい。そして
、両電極ＣＢ＆）、Ｃ２ｂ）間の電圧値又は電流値を測
定するに、各種形式の測定機器を利用でき、また、人為
的に測定値め読取シを行ってもよい。さらに、電圧測定
値又は電流測定値を設定範囲内に維持するに、両電極（
ｇｍ）、（ｇｂ）の間隔変更及び原料金属の補給量変更
の一方又は両方を行ってもよく、また、それら変更をい
かなる自動調節構成によっであるいは人為的に行っても
よい。

本第２発明において、下方の電極（２ｂ）の上端面に溶
融金属保持部を形成するだめの具体構造は適宜変更が可
能であシ、また、下方の電極（２ｂ）を上方の電極（２
ａ）に対して接近させるに、各種の電動式や流体圧式の
駆動装置＜９）　、　（１０を利用できる。そして、両
電極（Ｂｍ）、（２ｂ）間の電圧値支は電流値を測定し
て、その測定値を設定範囲内に維持するように、駆動装
置（９）　、　（ＩＩを自動操作する制御器（ロ）は、
その具体構成や制御方式、その他において適宜変更が可
能である。

本第８発明において、下方の電極（２ｂ）の上端面に溶
融金属保持部を形成するための具体構造は適宜変更が可
能であり、また、保持部にワイヤー状原料金属四を補給
する装置Ｍは、各種の電動式や流体圧式のものが利用で
きる。そして、電圧測定値又は電流測定値を設定範囲内
に維持するに、自動補給装置ＱＱの補給量調節及び両電
極（ｇａ）ｔ（ｇｂ）の間隔変更の一方又は両方を行う
ように構成してもよく、また、両電極（２ａ）　、　（
ｇｂ）間の電圧値又は電流値を測定して、その測定値を
設定範囲内に維持するように、自動操作する制御器αη
は、その具体構成や制御方式、その他において適宜変更
が可能である。

本第２発明及び本第８発明において、非酸化性ガスの供
給路（６ａ）ないしく６ｄ）は、設置数や配置、その他
において自由に変更できる。

本第１発明及び本第８発明において、両電極（２ｍ）、
（２ｂ）の間隔を変更するに、上方の電極（２ａ）を、
例えば第１図に示した下方の電極（２ｂ）に対すると同
様の駆動装置（９）　、　（１０により移動させてもよ
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例を示す概略図、第２図は１本
発明の別実施例を示す概略図である。 第８図は従来例の概略図である。 （１）・・・・・・ケース、（２ｍ）ｌ（２ｂ）・・・
・・・電極、（４）・・・・・・溶融金属、（６＆）な
いしく６ｄ）・・・・・・ガス供給路、（７）・・・・
・・回収路％　（９）　ｔ　（ＩＱ・・・・・・駆動装
置、（ロ）・・・・・・制御器、（へ）・・・・・・ワ
イヤー状原料金属、αＱ・・・・・・自動補給装置、α
η・・・・・・制御器。 代理人　弁理士　北　村　修

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■　ケース（１）内において、上下の電極（２ａ）、（
   ２ｂ）間での放電によシ溶融させた金属（４）を下方の
   電極（２ｂ）上に保持させ、非酸化性ガスを前記ケース
   （１）内に供給し、溶融金属（４）からの溶解ガス放出
   に伴って溶融金属（４）を微粒子化し、その金属微粒子
   をガス輸送によって回収する金属微粒子製造法であって
   、原料金属を前記流値を測定して、その測定値を設定範
   囲内に維持するように、前記両電極（２ｍ）、（２ｂ）
   の間隔変更及び前記原料金属の補給量変更の少くとも一
   方を行う金属微粒子製造法。 ■　上下一対の放電用電極（２ａ）、（２ｂ）　ｔケー
   ス（１）内で相対向させて設け、前記下方の電極（２ｂ
   ）の上端面に溶融金属保持部を形成し、非酸化性ガスの
   供給路（６ａ）ないしく６ｄ）を前記ケース（１）に接
   続し、前記保持部の溶融金属（４）からの溶解ガス放出
   によシ生成される金属微粒子をガス輸送する回収路（７
   ）を前記ケース（１）に接続した金属微粒子製造装置で
   あって、前記下方の電極（２ｂ）が、駆動装置（９）　
   、　ＱＩによシ前記上方の電極（２＆）に対して接近自
   在に取付けた原料金属棒から成シ、前記両電極（２ｍ）
   、（２ｂ）間の電圧測定値又は電流測定値を設定範囲内
   に維持するように、前記駆動装置（９）、αＱを自動的
   に操作する制御器（ロ）を設けである金属微粒子製造装
   置。 ■　上下一対の放電用電極（２ａ）、（２ｂ）をケース
   （１）内で相対向させて設け、前記下方の電極（２ｂ）
   の上端面に溶融金属保持部を形成し、非酸化性ガスの供
   給路（６ａ）ないしく６ｄ）を前記ケース（１）に接続
   し、前記保持部の溶融金属（４）からの溶解ガス放出に
   よシ生成される金属微粒子をガス輸送する回収路（７）
   を前記ケース（１）に接続した金属微粒子製造装置であ
   って、前記保持部にワイヤー状原料金属（ト）を自動補
   給する装置に）を設け、前記両電極Ｃ２＆）　、　（２
   ｂ）間の電圧測定値又は電流測定値を設定範囲内に維持
   するように、前記自動補給装置Ｑ・の補給量調節及び前
   記両電極（２ｍ）、（２ｂ）の間隔変更の少くとも一方
   を自動的に行う制御器αηを設けである金属微粒子製造
   装置。