JPS60215702A - 金属微粉末製造方法 - 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、流下する金属溶湯流に流体を吹き付けて金属
全粉末を製造する方法、いわゆる金属アトマイズ法に関
し、金属溶湯流に不活性液化がスの高圧液流ジェットを
噴き付けることにより、金属粉末を酸化することなく、
しかもその粉末純度と微粒化度をきわめて高（できるも
のを提供する。

従来、多用されている金属アトマイズ法としては、窒素
ガス等の不活性ガスを金属溶湯流に噴き付けて金属粉末
を製造するガス７トマイズ法があるが、次の諸点で問題
がある。

（１）　気体は密度が小さく、流下する金属溶湯流に付
与する運動量を大きくとれないため、当該溶湯流に対す
る粉砕力が小さくなり、溶湯を微細溶滴にまで細粒化す
ることができず、得られる金属粉末の粒度は粗く、また
、蔓の表面は平滑なものが多い。

（２）気体は、それ自体の密度が小さく、金属溶湯流よ
り奪うことができる熱量は少ないので冷却能力に乏しい
。

従って、微細化された溶滴の凝固、粉砕を促進しようと
すれば、アトマイズ時に温度上昇した不活性ガスを７ト
マイズタンク外に取り出して別途冷却処理を施したのち
、再びタンク内に戻す必要があるため、アトマイＸ装置
全体の機構が複雑になるとともに、タンク内の余剰不活
性ガスを排出してしまうために粉末製造コストの上昇を
来たしていた。

（３）気体は圧縮性流体であるので、気体ジェットはそ
の進行に伴い、ジェットの厚みが増し、スプレィ７オー
ムの円錐形の内部へ気体ジェットの流入が起こり、金属
溶湯流が冷却、凝固して円環状のアトマイズノズルを詰
まらせる問題があった。

（４）アトマイズ粉末の需要増加に伴い、アトマイザ−
が大型化すると、アトマイズガスの使用量も増大するが
、ガス供給源としてガスボンベの配置スペースを大幅に
とられることになる。

また、一方、上記ガスアトマイズ法に対し、金属溶湯流
に水流ジェットを噴き付けて金属粉末を製造する水アト
マイズ法があるが、溶湯金属に衝突するものは水であっ
て金属表面に酸化被膜を発生し、溶滴の微粉幹化を妨げ
るのみならず、金属粉末の純度を著しく低下させてしま
う。

本発明は、上記がスアトマイズ法のもつ諸欠点を克服し
、しかも、水マトアイズ法が本質的にもつ金属の酸化を
なくすことを目的として提案されたものであって、この
目的を達するために、アトマイザ−に接続した圧送容器
に不活性ガスを貯留するとともに、当該液化ガスより低
沸点の移送用ガス全圧送容器に圧入し、液化ガスを高圧
状態で７トマイザーに具備するアトマイズノズルに導き
、アトマイザ−内ゼ落下する金属溶湯流に液化ガスの液
流ジェットを噴き付けて、金属溶湯流を冷却粉砕し、微
細な金属粉末を製造する方法に関する。

ここで用いる不活性液化ガスとしては、希ガス構造をと
る物質、或いは、化学反応、例えば、酸化・還元反応等
を起こさない安定な液状物質であり、且つ、アトマイズ
ノズルを目詰まりさせないものが好ましく、具体的には
液化窒素、液化アルゴン等が好ましい。

また、液化ガスを圧送容器から７トマイズノズルまで供
給する移送用ガスとしては、液化ガスを加圧状態にする
ためにガス状を維持する必要があり、従ってその沸点は
必然的に液化ガスのそれより低いものでなければならず
（移送用ガスの方が高沸点であれば、これより低沸点の
液化ガスに接触すると、液化ガス温が移送用ガスの沸点
以下のため、ガスの液化が起こり液化ガスを加圧するこ
とができなくなる）、この要件を満たす液化ガス・移送
用ガスの組合せなら、任意の物質を選択できるが、具体
的には、液化ガスとして液化窒素を選択すれば、移送用
ガスとしてはヘリウムガスが良好であり、また、液化ガ
スとして液化アルゴンを選択すれば、移送用ガスとして
は窒素ガス又はヘリウムガスが適している； 尚、移送用ガスを液化ガスと同一物質にする場合には、
液化ガスとの界面近傍の移送用ガスが冷却されて液化し
てしまうばかりでなく、液化ガスを加圧するには移送用
ガスを高圧状態で圧送容器に供給せねばならず、この高
圧のため移送用ガスは凝縮して加圧状態を保持すること
ができないので、全体として同一物質は好ましくなく、
液化ガスと異なる物質を移送用ガスとして使用しなけれ
ばならない。

そこで、上記方法によってもたらされる本発明の効果を
述べると、金属アトマイズ手段となる噴射液化ガスは不
活性であるので、金属溶湯流に接触してもこれを酸化す
ることがなく、酸化被膜が金属粉を覆って、その純度を
落とすことを防止し、金属粉の品質をきわめて高くでき
る。

また、密度の大きい液化ガスが液流となって金属溶湯流
に衝突し、当該溶湯流に付与される運動量を大たくでき
るので、その粉砕力を強力にして、金属粉を所望の微粒
子にまで細粉化できる。

そのうえ、水アトマイズ法では水の蒸発熱は大外いが、
水自体の温度は液化ガス、例えば液化窒素、液化アルゴ
ン等に比してその液温が高いので、金属溶湯流から奪う
熱量を天外くできない。

これに対し、液化ガスはそれ自体の温度がきわめて低く
、金属溶湯流から大量の熱量を奪うことがで終る一方、
ガスアトマイズ法に比しても衝突の際に金属溶湯流から
蒸発熱を奪って気化することがで外るので、液化がスア
トマイズ法では全体の冷却能力を大きくできる。

従って、液流ジェットの大きな粉砕力で金属溶渦流を微
細溶滴化すると同時に、液流のもつ大きな冷却能力で、
この溶滴を凝固、粉砕するので、金属粉は良好に微粉化
され、ポーラスな表面をもった活性な粉末を得ることが
できる。

さらに、移送用ガス全圧送容器に圧入することで、アト
マイズ流体たる液化ガスをアトマイザ−に高圧状態で供
給することがでとるので、水アトマイズ法のように、水
をコンプレッサーでアトマイザ−に圧入供給する手間を
要せず、簡単、迅速な移送を実現でき、しかも移送に要
するエネルギーコストを低減できる。

しかも、液流ジェットはガスに比して粘性か天外いので
、円錐状に整ったスプレィ７オームをつくり出すことが
でき、スプレィ７オームの内方に液流が乱れ飛ぶことが
なく、アトマイズノズルの目詰まりをなくせる。

また、密度の大きい液化ガスはボンベへの収容容積を小
さくでき、配置スペースをとらないので、アトマイザ−
の大型化、ひいてはアトマイズ粉末の需要増大にも対処
できる。

す、下、本発明を実施する装置を図面に基いて説明する
。

図面は、金属粉末製造装置の系統図であって、当該製造
装置は二基のアトマイザ−１、圧送装置２、液化窒素供
給源３及びヘリウムガス供給源４から構成される。

」二記液化窒素供給源３は、可搬式の液化窒素シリング
−３ａを集合供給台に並列状に大筒配列し、各々に送液
槽６及びその上・下流側に手元弁体７を設け、各単独又
は全数同時に液化窒素を供給可能に構成する。

そして、各液化窒素シリング−５を圧送容器２の下端に
液送ラインＡを介して接続し、その中途部に液化窒素大
切弁８を設ける。

また、ヘリウムガス供給源４は、可搬式ヘリウム組容器
１０とヘリウム手元弁１１から成り、当該容器１０を圧
送容器２の上端に気送ラインＣを介して接続し、その中
途部にボール弁１２を設けて、急速なガス供給の制止を
容易にしている。

上記圧送容器２は、液化窒素の貯留と移送用へリウムガ
スの加圧による液化窒素に圧送操作を行なう容器であっ
て、上部寄りにガス抜きラインＤ及びその下方にガス排
出ラインＥを各々接続し、ガス抜きラインＤには容器内
の圧力を示す気圧計１３及びガス弁１４を、また、ガス
排出ラインＥにはガス弁１５を接続する。

また、圧送容器２の上部と下部上り液輸ラインＦを導出
して液位計１６に接続し、容器内の液化窒素の液位を確
認できるようにしである。

上記圧送容器２は、その下端を二基の７トマイザー１に
液送ラインＢで並列状に接続し、弁体２７及びボール弁
１７を介して液化窒素の供給を瞬時に遮断できるように
しである。

また、上記液送ラインＢと前記気送ラインＣのボール弁
１２の上流側をパージラインＧで接続し、弁体１８を介
装する。

そして、液送ラインＡ及びＢに亘って分岐ラインＨを並
列状に走らせ、弁体１９を介装する。

上記アトマイザ−１は、タンク本体２０の上方にタンデ
ィツシュ２１を搭載し、下方に集粉容器２２を配置した
もので、タンディ・ンシュ２１１こ溶融金属を貯留し、
その底部に明けた溶湯ノズル２３よりわずかに離れた位
置に円環状のアトマイズノズル５を固定し、溶湯ノズル
２３より流下する金属溶湯流２４を７トマイズノズルよ
り噴き出す液化窒素で微細溶滴下するとともに、凝固粉
砕し、微粉化した金属粉２５を集粉容器２２で受けるの
である。

尚、アトマイザ−１は、二基設置しており、上流側の弁
体２６を切換えることによりアトマイザ−の個別又は全
部稼動を選択できる。

しかも、循環ラインＪを各７トマイザーに設けて、液化
窒素の再利用を図ってνする。また、符号　。

２７は、溶湯ノズル調整棒である。

以下、ここで、上記金属粉末製造装置の取扱手順を述べ
る。

（１）前処理として装置内に封じ込められて１・る不純
ガスや水分等を除去するためにパージ繰作を行なう。

即ち、へ１功ム手元弁１１より下流の気送うインＣ、ガ
ス抜きラインＤ及びガス排出ラインＥを全開し、また、
パージラインＧ及び弁体２７より下流の液送ラインＢを
微開したのち、液化窒素入切弁８を開いて、上記諸ライ
ン及び圧送容器２内に液化窒素を流して水分等を除去す
る。

また、一方、ボール弁１２以下の気送ラインｃ、ｌｆス
抜きラインＤ、ガス排出ラインＥ及び液送ラインＢを微
開したのち、ヘリウム手元弁１１を全開して、上記諸ラ
イン及び圧送容器２内の不純ガスをヘリウムガスで清掃
除去する。

（２）圧送容器２への液化窒素の充填繰作を行なう。

即ち、液送ラインＡ及びガス抜きラインＤを開き、各液
化窒素シリンダ３ａを順次切換えて液化窒素を圧送容器
２に移送し、液位計１６の観察により液位が略３分の２
に達すれば、液送ラインＢ及び分岐ラインＨに液化窒素
を流通してこの二つのラインを予冷する。

その後、ガス排出ラインＥより液化窒素が噴出すれば、
液送ラインＡ及びガス抜きラインＤを閉じて圧送容器へ
の充填を完了する。

（３）液化窒素のアトマイザ−への圧入繰作を行う。

即ち、ヘリウム気送ラインＣを全開し、気圧計１３が所
定圧力に達するまでヘリウムガスを圧送容器２に供給す
る。その後、ボール弁１７を全開し、ボール弁１２で調
整しながら液化窒素を略１７０ｋｇ／ｃｍ２で液送ライ
ンＢに圧入し、アトマイザ−１に供給する。

斯くして円環状の７トマイズノズル５から噴き出した液
化窒素の液流ジェットは、タンディッ、シュ２１より流
下する金属溶湯流に高速で衝突し、これを微細溶滴化す
るとともに、冷却、粉砕し、微細金属粉末を生成せしめ
て下方の集粉装置２２に堆積させる。

尚、この場合、金属粉の粉砕をより確実にするために、
上記集粉装置を液化窒素貯留槽としても良い。

そして、所望のアトマイズ膳作を終了すると、液送ライ
ンＢ及び気送ラインＣを閉し、装置内にガス、液が無く
なれば全ての弁を閉じる。

尚、本発明は、液化ガスの高圧液流ジェットを金属溶湯
流に衝突させて金属粉末を製造する方法なので、アトマ
イザ−の形式、例えば、アトマイズノズル５ には特に限定されず、また、圧送容器の形状、当該容器
と液化ガス供給源、移送用ガス供給源及びアトマイザ−
との接続態様も種々選択可能である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明を実施するための金属粉末製造装置の系統
図である。 １・・・アトマイザ−１２・・・圧送容器、５・・・ア
トマイズノズル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、流下する金属溶湯流に流体を噴き付けて金属粉末を
   製造する方法において、アトマイザ−１に接続した圧送
   容器２に不活性の液化ガスを貯留するとともに、当該液
   化ガスより低沸点の移送用ガスを圧送容器２に圧入し、
   液化ガスを高圧状態でアトマイザ−１に具備するアトマ
   イズノズル５に導き、アトマイザ−１内を落下する金属
   溶湯流に液化ガスの液流ジェットを噴き付けて、金属溶
   湯流を冷却、粉砕し、微細なる金属粉末を製造すること
   を特徴とする金属微粉末製造方法