JPS62177107A - レーザ光線による微粉末の製造方法 - Google Patents
レーザ光線による微粉末の製造方法Info
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- JPS62177107A JPS62177107A JP61018979A JP1897986A JPS62177107A JP S62177107 A JPS62177107 A JP S62177107A JP 61018979 A JP61018979 A JP 61018979A JP 1897986 A JP1897986 A JP 1897986A JP S62177107 A JPS62177107 A JP S62177107A
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Landscapes
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
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。
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Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分！ｔ１
この発明は、各種ガスを用いて、レーザ光線で溶融させ
たワイヤから、金属粉末、金属の化合物粉末及び金属と
その化合物の複合組織を有する微粉末の製造法に関する
。本発明の８１！Ｉ造法による各種微粉末は、粉体粉末
関連分野の素材原料、食品工業分野の添加物等広い分野
で用いろことができろ。
たワイヤから、金属粉末、金属の化合物粉末及び金属と
その化合物の複合組織を有する微粉末の製造法に関する
。本発明の８１！Ｉ造法による各種微粉末は、粉体粉末
関連分野の素材原料、食品工業分野の添加物等広い分野
で用いろことができろ。
［従来の技術］
一般に粉体粉末冶金を中心とする各種工業分野において
使用されろ粉末の大きさは数ミクロンから数十ミクロン
のものが主流となっているが、近年ｒｒ ｎ能化、高性
能化等へのニーズに応えろものとして超微粉末が注目さ
れ始めた。更に、その他の分野でも超微粉末の利用が進
んでいろ状態である。超微粉末とは通常サブミクロン以
下の大きさの粉末のことを指している。粉末のＲｉ￥が
小さくなるに従って粉末を構成している全原子数に対す
る表面原子数の比が大さくなって、表面工Ｈルギが無視
できないほど大きくなる。このため元の素材にはない新
しい特性が得られるので、新素材開発のうちの一つのテ
ーマとして応用開発研究が盛ん；こ行われて−１ろ。従
来、各種の微粉末製造法が開発されているが、超微粉末
を含めた微粉末の製造は粍粒子の粉砕或いはイオン、原
子からの核形成と成長によるという原理によってなされ
ており、反応に要する時間が長く、また製造プロセスが
後難でその微粒子の生成速度及び粒子径の制御が極めて
困難であるという欠点があった。これらの欠点をレーザ
光綿を利用して解決する従来の方法にも、微粉末の粒子
直径の分市域が大で、粒子径が数μｍのものが多く、粒
子径が１μ■以下のものが少ないという問題がある。従
って、実用上要求されろ単分散粒子及び粒子径の制帥が
可能である効率の良い微粉末製造法の開発は、今後の重
要な研究開発課題である。
使用されろ粉末の大きさは数ミクロンから数十ミクロン
のものが主流となっているが、近年ｒｒ ｎ能化、高性
能化等へのニーズに応えろものとして超微粉末が注目さ
れ始めた。更に、その他の分野でも超微粉末の利用が進
んでいろ状態である。超微粉末とは通常サブミクロン以
下の大きさの粉末のことを指している。粉末のＲｉ￥が
小さくなるに従って粉末を構成している全原子数に対す
る表面原子数の比が大さくなって、表面工Ｈルギが無視
できないほど大きくなる。このため元の素材にはない新
しい特性が得られるので、新素材開発のうちの一つのテ
ーマとして応用開発研究が盛ん；こ行われて−１ろ。従
来、各種の微粉末製造法が開発されているが、超微粉末
を含めた微粉末の製造は粍粒子の粉砕或いはイオン、原
子からの核形成と成長によるという原理によってなされ
ており、反応に要する時間が長く、また製造プロセスが
後難でその微粒子の生成速度及び粒子径の制御が極めて
困難であるという欠点があった。これらの欠点をレーザ
光綿を利用して解決する従来の方法にも、微粉末の粒子
直径の分市域が大で、粒子径が数μｍのものが多く、粒
子径が１μ■以下のものが少ないという問題がある。従
って、実用上要求されろ単分散粒子及び粒子径の制帥が
可能である効率の良い微粉末製造法の開発は、今後の重
要な研究開発課題である。
［発明の目的］
本発明は、かかる実情に鑑みなされたものでああり、そ
の目的とするところは、実用的に優れた１１分Ｉ牧微扮
宋もしく１ま超微粉末あるいは複合知識をイｒ ｔろ微
粉末の簡便な製造装置を提供することにある。
の目的とするところは、実用的に優れた１１分Ｉ牧微扮
宋もしく１ま超微粉末あるいは複合知識をイｒ ｔろ微
粉末の簡便な製造装置を提供することにある。
［発明の構成］
この目的を達成するために本発明者等：ｔｆ！＋！ノ！
の組織形態をもつ微粒子を得るのに適した製造法につい
て鋭怠研究を重ねた結果、製造条件のうち最も重要であ
る素材の高温化が、高：ｒネルギ密度ビームであるレー
ザビームを用いろことにより可能であり、かつ雰囲気を
？ＪＪ！ｌ！！することによって、加熱され活性化され
た金属の化学反応を促進することができ、その目的を達
することを見出し、この知見に基ずいて本研究を完成す
るに至ったっすなわち、本発明の要旨は、レーザ光綿を
水冷しｔニパラボラミラーで収れんし、パラボラミラー
の一部に設けた穴より、上記レーザ光線の収れん部に向
けて金属ワイヤ及びガスを連続供給することにより、ω
属ワイヤの先端を円錐状に均一に溶融させながら、ワイ
ヤ先端から微粒子を放出させること、並びに、溶融され
た金属あるいは放出された；敞ｔ※トと上記ガスとの反
応によって、上記金属の化合物等の微粉末または、上記
金属とその化合物等とが屁合した複合微粉末を製造する
ことを特徴とする、レーザによる微粉末の製造装置に存
する。
の組織形態をもつ微粒子を得るのに適した製造法につい
て鋭怠研究を重ねた結果、製造条件のうち最も重要であ
る素材の高温化が、高：ｒネルギ密度ビームであるレー
ザビームを用いろことにより可能であり、かつ雰囲気を
？ＪＪ！ｌ！！することによって、加熱され活性化され
た金属の化学反応を促進することができ、その目的を達
することを見出し、この知見に基ずいて本研究を完成す
るに至ったっすなわち、本発明の要旨は、レーザ光綿を
水冷しｔニパラボラミラーで収れんし、パラボラミラー
の一部に設けた穴より、上記レーザ光線の収れん部に向
けて金属ワイヤ及びガスを連続供給することにより、ω
属ワイヤの先端を円錐状に均一に溶融させながら、ワイ
ヤ先端から微粒子を放出させること、並びに、溶融され
た金属あるいは放出された；敞ｔ※トと上記ガスとの反
応によって、上記金属の化合物等の微粉末または、上記
金属とその化合物等とが屁合した複合微粉末を製造する
ことを特徴とする、レーザによる微粉末の製造装置に存
する。
［発明の実施例１
第１図は、本発明のレーザによる微粉末の製造ＩＪｔ置
の概略図である。レーザ光線■ を水冷したパラボラミ
ラー■で収れんする。パラボラミラー■の一部に穴■
を設け、ガス■ を吹き出すノズルとする。穴■の中央
から金属ワイヤ■ を上記レーザ光線の収れん部に向け
て連続送給する。
の概略図である。レーザ光線■ を水冷したパラボラミ
ラー■で収れんする。パラボラミラー■の一部に穴■
を設け、ガス■ を吹き出すノズルとする。穴■の中央
から金属ワイヤ■ を上記レーザ光線の収れん部に向け
て連続送給する。
金属ワイヤ■は、レーザ光線の低エネルギ密度部から高
エネルギ密度部に向けて送給されろ間に、し−ザ光線に
ょて加熱され、先端部が溶融する。
エネルギ密度部に向けて送給されろ間に、し−ザ光線に
ょて加熱され、先端部が溶融する。
ガス■はワイヤ■に治って流すために、ワイヤ■の先端
部を後述するように、カ゛ス？Ａトはワイヤを円錐状に
削りながら、ワイヤ■の先端がらｊ８融金属を微粒子状
にして放出させろ。
部を後述するように、カ゛ス？Ａトはワイヤを円錐状に
削りながら、ワイヤ■の先端がらｊ８融金属を微粒子状
にして放出させろ。
図２はワイヤの先端部から微粒子状の溶融金属を放出さ
せている状態を校式的に描いたものであゐ。ワイヤ■
は、先端部のｌＲ１度が最も高く、図１パの穴■に近く
なるにつれて低ｉＶになる。また、ワイヤの外周部程高
温で、ワイヤの中心部に近くなる程ＭＵになる。その状
態で、ワイヤ■がハ伝導によって溶融しないような適切
なワイヤ送給速度を選べば、ワイヤ■の先端から微粒子
状の溶融金属を定常状態で放出させることができ、その
ときのワイヤ■の先端の形状は、理論的にはワイヤ■の
温度分布に第−義的に支配されろために、円錐状を呈す
る。図２において、ワイヤの４周部が溶融し始めろ部分
を、溶融開始部■ としである。また円錐状になったワ
イヤ先Ｚ１．＋の頂１．′、ξを８数粒子放出部■ と
しである。溶融開始部■から微粒子放出部■に至る円錐
細土に形成ざオ］ろ溶融金属は、ガス■の流れによって
、溶融開始部■から微粒子放出部■に向かって移動し、
微粒子放出部■から（敞粒子となって放出されろ。
せている状態を校式的に描いたものであゐ。ワイヤ■
は、先端部のｌＲ１度が最も高く、図１パの穴■に近く
なるにつれて低ｉＶになる。また、ワイヤの外周部程高
温で、ワイヤの中心部に近くなる程ＭＵになる。その状
態で、ワイヤ■がハ伝導によって溶融しないような適切
なワイヤ送給速度を選べば、ワイヤ■の先端から微粒子
状の溶融金属を定常状態で放出させることができ、その
ときのワイヤ■の先端の形状は、理論的にはワイヤ■の
温度分布に第−義的に支配されろために、円錐状を呈す
る。図２において、ワイヤの４周部が溶融し始めろ部分
を、溶融開始部■ としである。また円錐状になったワ
イヤ先Ｚ１．＋の頂１．′、ξを８数粒子放出部■ と
しである。溶融開始部■から微粒子放出部■に至る円錐
細土に形成ざオ］ろ溶融金属は、ガス■の流れによって
、溶融開始部■から微粒子放出部■に向かって移動し、
微粒子放出部■から（敞粒子となって放出されろ。
この方法によれば、レーザ光線の強さ、ワイヤ？そ、ワ
イヤ送り速度及びガス流を調整して溶融金属の量とその
移動速度が制■てきるので、徴ＩＱ了放出部から放出さ
れろ粒子を、一定の直径を有する単５）酸系のものにす
ることができろ。
イヤ送り速度及びガス流を調整して溶融金属の量とその
移動速度が制■てきるので、徴ＩＱ了放出部から放出さ
れろ粒子を、一定の直径を有する単５）酸系のものにす
ることができろ。
上記レーザ光線の出力４ｋｌ！で上記ワイヤとして直１
￥０９１１Ｉｌのチタンワイヤを、上記ガスとしてアル
ゴンを用いた場合、１分間に６０ｍ ｇのチタンワイヤ
をｉｆｆ ＋１４ｊ！させろことができ、得られｔニチ
クンの微粉末は球状を呈し、それらの微粒子の直径分布
は、１μ１１〜５μｍのものが４５％、１μｍ以下のも
のが５０９６であった。上記チタンワイヤと上記ガスと
して窒素を用いた場合、窒化チタンの微粉末が得られ、
特に、窒素雰囲気のチャンバ内で得た微粉末は純度１０
０％の窒化チタンの球状微粉末であった。上記チタンワ
イヤと上記ガスとして窒素とアルゴンの混合ガスを用い
た場合に得られる微粉末の組織は、窒化チタンと金属チ
タンの混合したものであった。同様にして上記チタンワ
イヤと上記ガスとして酸素及びメタンを用いた場合、そ
れぞれ、酸化チタン及び炭化チタンの微粉末が得ら１１
を二。
￥０９１１Ｉｌのチタンワイヤを、上記ガスとしてアル
ゴンを用いた場合、１分間に６０ｍ ｇのチタンワイヤ
をｉｆｆ ＋１４ｊ！させろことができ、得られｔニチ
クンの微粉末は球状を呈し、それらの微粒子の直径分布
は、１μ１１〜５μｍのものが４５％、１μｍ以下のも
のが５０９６であった。上記チタンワイヤと上記ガスと
して窒素を用いた場合、窒化チタンの微粉末が得られ、
特に、窒素雰囲気のチャンバ内で得た微粉末は純度１０
０％の窒化チタンの球状微粉末であった。上記チタンワ
イヤと上記ガスとして窒素とアルゴンの混合ガスを用い
た場合に得られる微粉末の組織は、窒化チタンと金属チ
タンの混合したものであった。同様にして上記チタンワ
イヤと上記ガスとして酸素及びメタンを用いた場合、そ
れぞれ、酸化チタン及び炭化チタンの微粉末が得ら１１
を二。
［発明の効果］
上述の通り、本発明のレーデによろ微粉末の？、′ＪＴ
ｉ装置に上れば、各種素材のワイヤを使って、粒子（呈
のそろった微粉末をａ便にかつ長兄に製造することがで
きろ。さらに本発明の製造装トこよれば、現在その製造
が困難とされている度数の成分を有する微粉末の製造も
容易に行うことができろ、。
ｉ装置に上れば、各種素材のワイヤを使って、粒子（呈
のそろった微粉末をａ便にかつ長兄に製造することがで
きろ。さらに本発明の製造装トこよれば、現在その製造
が困難とされている度数の成分を有する微粉末の製造も
容易に行うことができろ、。
第１図は、本光明のレーザによる（急粉末の・製造装置
についての概略説明図である。 図面において■はレーザ光線、■は水冷したパラボラミ
ラー、■はパラボラミラーに設けた穴、■はガス、■は
ワイヤである。 第２図は、定常状態におけろワイヤ先端部の形状及び微
粒子の放出の状態を示す模式図である。 ■はガス流、■はワイヤ、■は溶融開始部、■は微粒子
放出部、■は溶融されて放出された微粒子を示す。
についての概略説明図である。 図面において■はレーザ光線、■は水冷したパラボラミ
ラー、■はパラボラミラーに設けた穴、■はガス、■は
ワイヤである。 第２図は、定常状態におけろワイヤ先端部の形状及び微
粒子の放出の状態を示す模式図である。 ■はガス流、■はワイヤ、■は溶融開始部、■は微粒子
放出部、■は溶融されて放出された微粒子を示す。
Claims (2)
- （１）レーザ光線をパラボラミラーで収れんし、レーザ
光線の焦点に向けて、上記ミラーに設けた穴からワイヤ
を送給するとともに、ワイヤと同軸にガスを流し、レー
ザ光線で溶融した上記のワイヤの先端部を上記ガスによ
って吹きとばすことによって、上記ワイヤの溶融部を細
粒化することを特徴とするレーザによる微粉末の製造装
置。 - （２）前項のガスの種類は、ワイヤと同じ成分の微粉末
を得ようとするときは還元性又は不活性ガスを、ワイヤ
の成分の化合物を微粉末として得ようとすうときはその
化合物を生成する反応性ガスをそれぞれ使用することを
特徴とする、特許請求の範囲第１項記載のレーザによる
微粉末の製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61018979A JPS62177107A (ja) | 1986-01-30 | 1986-01-30 | レーザ光線による微粉末の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61018979A JPS62177107A (ja) | 1986-01-30 | 1986-01-30 | レーザ光線による微粉末の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62177107A true JPS62177107A (ja) | 1987-08-04 |
| JPS6361364B2 JPS6361364B2 (ja) | 1988-11-29 |
Family
ID=11986737
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61018979A Granted JPS62177107A (ja) | 1986-01-30 | 1986-01-30 | レーザ光線による微粉末の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62177107A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017115406A1 (ja) | 2015-12-28 | 2017-07-06 | Dmg森精機株式会社 | 付加加工用ヘッド、加工機械および加工方法 |
| CN110976865A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-04-10 | 西安增材制造国家研究院有限公司 | 一种激光同轴送粉增材制造的凝固组织和成形应力调控方法 |
| US11135772B2 (en) | 2017-05-16 | 2021-10-05 | Dmg Mori Co., Ltd. | Additive-manufacturing head and manufacturing machine |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5156762A (ja) * | 1974-09-20 | 1976-05-18 | Caterpillar Tractor Co | Kairyosaretashugotaizairyono seizohohooyobi sochi |
-
1986
- 1986-01-30 JP JP61018979A patent/JPS62177107A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5156762A (ja) * | 1974-09-20 | 1976-05-18 | Caterpillar Tractor Co | Kairyosaretashugotaizairyono seizohohooyobi sochi |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017115406A1 (ja) | 2015-12-28 | 2017-07-06 | Dmg森精機株式会社 | 付加加工用ヘッド、加工機械および加工方法 |
| US11173662B2 (en) | 2015-12-28 | 2021-11-16 | Dmg Mori Co., Ltd. | Additive-manufacturing head, manufacturing machine, and manufacturing method |
| US11135772B2 (en) | 2017-05-16 | 2021-10-05 | Dmg Mori Co., Ltd. | Additive-manufacturing head and manufacturing machine |
| CN110976865A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-04-10 | 西安增材制造国家研究院有限公司 | 一种激光同轴送粉增材制造的凝固组织和成形应力调控方法 |
| CN110976865B (zh) * | 2019-12-19 | 2022-08-12 | 西安增材制造国家研究院有限公司 | 一种激光同轴送粉增材制造的凝固组织和成形应力调控方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6361364B2 (ja) | 1988-11-29 |
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