JPS6139371B2 - - Google Patents
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- JPS6139371B2 JPS6139371B2 JP1720284A JP1720284A JPS6139371B2 JP S6139371 B2 JPS6139371 B2 JP S6139371B2 JP 1720284 A JP1720284 A JP 1720284A JP 1720284 A JP1720284 A JP 1720284A JP S6139371 B2 JPS6139371 B2 JP S6139371B2
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- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
Description
本発明はアークまたはプラズマジエツトにより
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
ジエツ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1146170号及び特願昭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エツ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エツトのフレーム
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、アー
クまたはプラズマジエツトの安定維持を困難と
し、ひ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エツトのフレーム数
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つた。
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エツトのフ
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エツトのフレ
ームと溶融金属との接触界面を相対的に移動させ
るかまたは接触界面に振動を与えることが極めて
有効であることを見出し、本発明を完成したもの
である。
本発明において該フレームと溶融金属との接触
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エツト発生用ト
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エツトのフレームに磁
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エツト発生用トーチ先端部
周囲若しくは金属溶解台周囲に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
るいはプラズマジエツト発生用トーチ先端部周辺
と金属溶解台周囲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エツトのフレームに同様の
作用を及ぼ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エツト発生
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により達成さ
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、該フレー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２mm以上であることが好まし
く、かつその周期は１Hz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の接触界面は溶融金
属２上を旋回する。または電磁石５による磁場の
発生、消去を繰返すとアーク１に振動を与える。
これによりアーク１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１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、接触界面は溶融金属２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プラズマジエ
ツトの不安定を生ずることもなく、また、アーク
またはプラズマジエツトの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30Vの条件で超微粒子の製造を行つた。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り、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
mm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表に示す通りであつた。
The present invention relates to an improvement in a method for producing ultrafine metal particles by reacting hydrogen activated by an arc or plasma jet with molten metal. The molten metal in the present invention collectively refers to molten metal and molten alloy. Hereinafter, it will be abbreviated as molten metal. The present inventors have previously invented a method for producing ultrafine metal particles using a reaction between hydrogen activated by an arc or a plasma jet and molten metal. (Patent No. 1146170 and patent application No. 1983-202568)
issue). In these methods, the flame of the arc or plasma jet containing activated hydrogen and the molten metal are in a stationary state, so the contact interface area between the arc or flame and the molten metal during the production of ultrafine metal particles is almost constant. is maintained. In order to increase the production rate of ultrafine metal particles using these methods, it is necessary to increase the atmospheric hydrogen concentration or
Or the number of arc or plasma jet frames needs to be increased. However, increasing the atmospheric hydrogen concentration makes it difficult to maintain stability of the arc or plasma jet, resulting in the disadvantage that productivity is hindered.
In addition, increasing the number of frames of the arc or plasma jet increases the required power accordingly, resulting in an increase in cost. The present invention has been made to eliminate these drawbacks, and its purpose is to provide a method for easily producing ultrafine metal particles with low power and high efficiency. In order to achieve the above object, the present inventors conducted research and found that the rate of generation of fine particles in the method for producing ultrafine metal particles increases as the area of the contact interface between the frame and the molten metal increases. This is also due to the fact that the rate of dissolution of activated hydrogen in the flame of the arc or plasma jet into the molten metal is greater than the rate of escape of the dissolved hydrogen from the molten metal. It was found that this was due to an increase in the degree of supersaturation of hydrogen. Furthermore, as a means of increasing the area of the contact interface, it has been found that it is extremely effective to relatively move the contact interface between the flame of the arc or plasma jet and the molten metal, or to apply vibration to the contact interface. The heading completes the invention. In the present invention, the method of relatively moving the contact interface between the frame and the molten metal or applying vibration to the contact interface includes applying a magnetic field to the frame,
A method of rotating or vibrating a frame, a method of mechanically rotating or vibrating an electrode for arc discharge or a torch for generating plasma jet, a method of rotating or vibrating a melting table on which molten metal is placed, and methods of applying these methods. A combination is effective. A method of applying a magnetic field to the arc or plasma jet frame is to use one or more permanent magnets, electromagnetic coils, or electromagnets around the tip of the electrode for arc discharge, around the tip of the torch for generating plasma jet, or around the metal melting table. It is effective to place a magnetic field and utilize the magnetic field generated thereby. In particular, it is more effective to arrange the permanent magnets, electromagnets, or electromagnetic coils both around the tip of the electrode for arc discharge, around the tip of the torch for generating plasma jet, and around the metal melting table. If the above arrangement is difficult due to the structure or operability of the device, it may be placed at another location as long as the same effect is exerted on the arc or plasma jet frame. A method for expanding the area of the contact interface between the frame and molten metal by mechanically rotating or vibrating the electrode for arc discharge or the torch for generating plasma jet is to This is accomplished by operating the electrode or torch in an arcuate or reciprocating motion. Furthermore, the area of the contact interface can be expanded by rotating or vibrating the metal melting table on which the molten metal is placed, in the same way as above, by operating the melting table so that the contact interface moves in an arc or reciprocatingly on the molten metal. Good. By appropriately combining the above-mentioned electromagnetic rotation or vibration with mechanical rotation or vibration, the trajectory of the contact interface on the molten metal can obtain a complex trajectory such as planetary motion. The contact interface can be expanded more effectively. Further, the area of the contact interface of the frame on the molten metal increases as the rotation radius or amplitude of the frame increases and as the rotation speed or amplitude speed increases. The rotation radius or amplitude width is preferably at least 2 mm or more, and the period is preferably 1 Hz or more. An apparatus for carrying out the method of the present invention will be explained based on the drawings. FIG. 1 shows an embodiment of the apparatus using a magnetic field, and FIGS. 2 and 3 show an embodiment of the apparatus using mechanical means. In FIG. 1, 1 is an arc and 2 is a molten metal. An electromagnet 5 is installed around the tip of the electrode 3 or around the metal melting table 4 to apply a magnetic field to the arc 1. The arc 1 is deflected by the action of the magnetic field. When the generation position of this magnetic field is sequentially moved, the contact interface between the arc 1 and the molten metal 2 rotates on the molten metal 2. Alternatively, when the electromagnet 5 repeatedly generates and erases a magnetic field, the arc 1 is vibrated.
As a result, the contact interface between the arc 1 and the molten metal 2 can be expanded. 9 is a closed container. In FIG. 2, when the electrode 3 is rotated by the motor 6, the arc 1 turns to draw an arc on the surface of the molten metal 2, and the contact interface between the arc 1 and the molten metal is expanded. In FIG. 3, the metal melting table 4 on which the molten metal 2 is placed is rotated. The center 7 of the contact interface between the arc 1 and the molten metal 2 is located a predetermined distance away from the rotation center 8 of the metal melting table, and as the metal melting table 4 rotates, the contact interface forms a circular arc on the molten metal 2. The contact surface can be enlarged by rotating as if drawing . According to the method of the present invention, in order to increase the production rate of ultrafine metal particles, unlike conventional methods, instability of the arc or plasma jet due to an increase in atmospheric hydrogen concentration is not caused, and the arc or plasma jet is There is no increase in the required power due to an increase in the number of frames, and an excellent effect can be achieved in that the generation rate of ultrafine metal particles can be increased at the same power compared to the conventional method. Example 1 Iron as metal, 50% H 2 -Ar as atmosphere
(total pressure of 1 atm), ultrafine particles were produced under the conditions of arc current 250A and arc voltage 30V. The contact interface between the arc and the molten metal was expanded by installing three electromagnets around the metal melting table and sequentially moving the magnetic field generation position to rotate the contact interface in an arc shape. The turning radius is approximately 3
mm. For comparison, a conventional method (no rotation) was also carried out. The results were as shown in Table 1 below.
【表】
実施例 ２
金属としてニツケルを使用し、実施例１と同様
にして超微粒子の製造を行つた。その結果は次の
第２表に示す通りであつた。[Table] Example 2 Ultrafine particles were produced in the same manner as in Example 1 using nickel as the metal. The results were as shown in Table 2 below.
【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
の製造を行つた。その結果は次の第３表に示す通
りであつた。[Table] Example 3 Ultrafine particles were produced in the same manner as in Example 1, using copper as the metal. The results were as shown in Table 3 below.
【表】
実施例 ４
金属を銀とし、実施例１と同様にして超微粒子
の製造を行つた。その結果は次の第４表に示す通
りであつた。[Table] Example 4 Ultrafine particles were produced in the same manner as in Example 1, using silver as the metal. The results were as shown in Table 4 below.
【表】
実施例 ５
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350A、アー
ク電圧30Vの条件で超微粒子の製造を行つた。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
か約５mmである。結果は次の第５表に示す通りで
あつた。[Table] Example 5 Iron as metal, 50% H 2 -Ar as atmosphere
(total pressure of 1 atm), and ultrafine particles were produced under the conditions of an arc current of 350 A and an arc voltage of 30 V. The contact interface between the arc and the molten metal was expanded by rotating the arc discharge electrode and rotating the contact interface in an arc shape on the molten metal. The turning radius is approximately 5 mm. The results were as shown in Table 5 below.
【表】
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つた。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つた。結果は次の第６
表に示す通りである。[Table] Example 6 Ultrafine particles were produced under the same conditions as in Example 5 using iron as the metal. Note that the contact area between the arc and the molten metal was expanded by rotating the metal melting table on which the molten metal was placed. The result is the following 6th
As shown in the table.
【表】
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。[Table] As shown by the results of the above examples, according to the method of the present invention, the generation efficiency of ultrafine metal particles can be significantly improved compared to the conventional method.
図面は本発明の方法を実施する装置の実施態様
図であり、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、７：接触界面の中心、８：金属溶解台の回転
中心、９：密閉容器。
The drawings are diagrams of an embodiment of an apparatus for carrying out the method of the present invention, and FIG. 1 shows an embodiment of the apparatus using a magnetic field,
2 and 3 show an embodiment of the device by mechanical means. 1: Arc, 2: Molten metal, 3: Electrode for arc discharge, 4: Metal melting table, 5: Electromagnet, 6: Motor, 7: Center of contact interface, 8: Center of rotation of metal melting table, 9: Sealed container .
Claims (1)
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エツトのフレームと溶
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。 ２ アークまたはプラズマジエツトのフレームに
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。 ３ アーク放電用電極またはプラズマジエツト発
生用トーチを回転または振動させて、該アークま
たはプラズマジエツ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。 ４ 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エツトのフレ
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。[Claims] 1. A method for producing ultrafine metal particles by a reaction between hydrogen activated by an arc or a plasma jet and a molten metal, the flame of the arc or plasma jet containing the activated hydrogen and the molten metal. A method for producing ultrafine metal particles, characterized by moving or vibrating the contact interface with the metal to expand the contact interface area. 2. The method for producing ultrafine metal particles according to claim 1, wherein a magnetic field is applied to the flame of an arc or plasma jet to move and vibrate the contact interface between the flame and the molten metal. 3 The arc discharge electrode or the plasma jet generating torch is rotated or vibrated to move and vibrate the contact interface between the arc or plasma jet frame and the molten metal.
2. Method for producing ultrafine metal particles as described in . 4. The method for producing ultrafine metal particles according to claim 1, in which the metal melting table on which the molten metal is placed is rotated or vibrated to move and vibrate the contact interface between the arc or plasma jet frame and the molten metal. .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1720284A JPS60162705A (en) | 1984-02-03 | 1984-02-03 | Production of ultrafine metallic particles |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1720284A JPS60162705A (en) | 1984-02-03 | 1984-02-03 | Production of ultrafine metallic particles |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60162705A JPS60162705A (en) | 1985-08-24 |
| JPS6139371B2 true JPS6139371B2 (en) | 1986-09-03 |
Family
ID=11937346
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1720284A Granted JPS60162705A (en) | 1984-02-03 | 1984-02-03 | Production of ultrafine metallic particles |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60162705A (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2020186420A (en) * | 2019-05-10 | 2020-11-19 | 国立大学法人弘前大学 | Manufacturing method of electrode, and electrode |
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-
1984
- 1984-02-03 JP JP1720284A patent/JPS60162705A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60162705A (en) | 1985-08-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |