JPS62280306A - 金属粒の製造方法及びその製造装置 - 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】 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野］ この発明は、球状又はそれに近い形状をなす金属粒の製
造方法及び製造装置に関し、特に、径が比較的小さい球
状の金属粒（直径が０．５〜３．０龍程度）を簡単な構
造の装置により効率良く多量に製造できるようにする。

〔従来の技術〕

従来の金属粒の製造方法としては、例えばアトマイズ法
が広く知られている。

すなわち、粒状に成形しようとする所望の金属を溶融炉
で溶融し、その溶融金属を細い孔から流下させると共に
、その流下中の金属流に、ノズルから噴出した空気その
他の気体若しくは水その他の液体を衝突させ、その衝突
エネルギで金属流を飛散させて多数の小さな溶滴を形成
すると共に、それ自体の表面張力で粒状化した溶滴を周
囲の雰囲気により冷却して凝固させることにより、比較
的小径の金属粒を製造していた。

〔従来技術の問題点〕

しかしながら、このような従来のアトマイズ法を用いた
金属粒の製造方法にあっては、所望の金属を溶融するた
めの溶融炉の運転に大掛かりな設備が必要であるばかり
でなく、前記金属粒を形成するためには、その金属の溶
融温度をその融点よりも相当程度高い温度に保持して金
属流の粘性を低く保つ必要があることから、装置が大型
なものとなって当該装置を設置するために広いスペース
が必要とされると共に、製造コストが高くなるという問
題点があった。しかも、空気等の衝突により飛散されて
形成される溶滴の大きさは、金属流の粘性、空気等の衝
突速度、周囲の雰囲気の温度等の多くの不確定な要素に
よって左右されることから、製造される金属粒の大きさ
が区々となり、粒度の均一な金属粒を製造することがで
きないという問題点もある。

この発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされた
ものであり、上記アトマイズ法を用いた金属粒の製造方
法とは別の方法により、且つ、簡単な構造の装置で比較
的小径の金属粒を効率良く且つ多量に製造できるように
することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段］ 上記問題点を解決するため、この出願は、水平に回転す
る熱伝導性の高い円盤上に金属小薄片を落下させ、当該
円盤上で前記金属小薄片を加熱して溶融し、その溶融金
属の溶滴を、当該溶滴自体の表面張力で球形又はそれに
近い形状に形成しつつ、円盤及び周囲の雰囲気により当
該溶滴から熱を奪い冷却して凝固させることを特徴とす
る金属粒の製造方法を特定発明として提供すると共に、
水平に回転する熱伝導性の高い円盤と、この円盤の上面
に金属小薄片を供給する供給装置と、前記円盤上に供給
された前記金属小薄片を加熱して溶融させる加熱装置と
、前記円盤上で当該円盤及び周囲の雰囲気により冷却さ
れて球形又はそれに近い形状に凝固した金属粒を当該円
盤上から剥離させる払拭装置と、を備えたことを特徴と
する金属粒の製造装置を併合発明として提供する。

（作用〕 而して、この発明では、液状をなす金属の溶滴にはそれ
自体の表面張力で球形になろうとする性質があることに
着目し、金属粒を製造しようとする金属材料の小薄片を
回転する円盤上で加熱して溶融し、その溶滴を、当該溶
滴自体の表面張力で球形又はそれに近い形状に形成しつ
つ、円盤の熱伝導作用、及び周囲の雰囲気により溶滴か
ら熱を奪い冷却して凝固させることにより、比較的小径
で形状及び大きさの均一な（粒度分布の狭い）金属粒を
連続して多量に製造できるようにする。

〔実施例〕

以下に、この発明を添付した図面に基づいて説明する。

第１図乃至第５図は、この発明の一実施例を示す図であ
る。

まず、構成を説明すると、第１〜３図に示す１は、銅等
の熱伝導性の高い材質によって形成された円盤であり、
この円盤１は回転軸２の上部に固定されていて、回転軸
２の図示しない下部に設けられた回転駆動装置（例えば
、電動モータ、減速機等を具えて構成される。）により
回転駆動される。円盤ｌの上面には、■字形をなす断面
形状が周方向に連続する環状の保持溝３が、回転軸２の
軸心線を中心として同心的に複数条設けられており、こ
れらの保持溝３内に金属小薄片４が保持される。

ここで、金属小薄片４とは、例えば、この出願人が先に
特許出願したもので特開昭６０−２０４６４７号に記載
されている片状金属チップを代表的なものとして挙げる
ことができるが、これに限定されるものではなく、例え
ば、円形金属チップや角形金属チップ等の比較的小さい
薄片形状のものを言うものとする。ここで挙げた一例と
しての片状金属チップは、第４図に示すように、全体と
して凹レンズのような形状をなしている。

さらに、円盤１の内部には図に現れない水路が形成され
ていると共に、その水路には図示しない冷却装置が接続
されていて、その冷却装置から供給される冷却水を水路
に流通させることにより、保持溝３内に保持された溶融
金属の熱を当該円盤１を介して奪い、周囲の雰囲気によ
る放熱効果と相まってその溶融金属を冷却して凝固させ
ることができる。

上記円盤１の上方には、第２図に示すように、当該円盤
１の上面に金属小薄片４を供給することができる供給装
置としての振動フィーダ５を配設している。この振動フ
ィーダ５は、前記保持溝３の数と同数の案内通路６ａを
有し且つそれらの案内通路６ａを各保持溝３に対向して
設置された振動板６と、この振動板６に振動を与えて金
属小薄片４を円盤１側に移動させる振動発生部と、振動
板６の他端に設けられ且つ多数の金属小薄片４を貯蔵す
ることができる貯蔵部と、振動板６上の金属小薄片４を
加熱して予熱を与える予熱部とから構成されている。

また、第１，２図に示す７は、円盤１上の金属小薄片４
を加熱して溶融するための加熱装置の一具体例を示すテ
ィグ（ＴＩＧ））−チであり、振動フィーダ５の金属小
薄片４供給部の前方に配設されている。ＴＩＧＩ−一千
７の中心部に設けたタングステン棒７ａは一方の電極を
、また、円盤１は他方の電極をなしていて、両電極間に
アークを飛ばし、イナートガス（例えばアルゴンガス）
の被包の下でアーク熱を利用して金属小薄片４を溶融す
るようにしている。この場合、ＴＩＧトーチ７のアーク
は、隣合う保持溝３，３間に形成された凸条の先端部に
飛ぶ性質があるため、第３図に示すように、凸条の先端
部には面取り用のアール（例えば０．２Ｒ）を設けるこ
とが好ましい。

さらに、８は、払拭装置の一具体例を示すワイパであり
、例えばステンレス線材をドラム状に束ねて形成され、
円盤１上で冷却されて凝固した金属粒をその回転力によ
り払拭して補集する。

次に、この発明の詳細な説明する。

円盤１の材質及び寸法諸元は第１表に示す通りであり、
純度９９．９％の銅で形成されている。

第１表 また、原料とした金属小薄片４は、前述した特開昭６０
−２０４６４７号の発明に基づいて生産された金属チッ
プを用いた。その金属チップはステンレスｆｊＡ　（Ｓ
　Ｕ　Ｓ　４４４　：　１８Ｃｒ−２Ｍｏ−Ｆｅ　）で
形成されていて、その直径は１．０〜２．０＋ｎ、最も
肉厚の厚い中心部分の厚みは０．１９〜０．２７ｍｍで
あり、金属チン１１個当たりの重量は１．０〜１．５　
ｍｇであった。そして、第２表に示した条件のもとに実
験を行った。

第２表 まず、金属小薄片４を振動フィーダ５の貯蔵部に３ｋｇ
蓄え、振動発生部で振動板６を振動させて円盤ｌ側に移
動させると共に、その移動中の金属小薄片４をプロパン
ガスを用いた予熱部で９００〜１０００　’Ｃに予熱し
、その予熱された金属小薄片４を円盤１上に逐次的に落
下させる。このとき、円盤１の回転数は４　ｒｐｍに設
定されており、落下してきた金属小薄片４は当該円盤１
の上面に設けた複数の保持溝３に夫々保持されて円盤１
と一体的に回転する。この場合、保持溝３の条数は２０
条、各保持溝３の寸法は、溝巾がｌｕ＋、深さは１゜２
　ｍｍであり、先端部にはＱ、２ｍｍのアールをとって
いる。

次に、円盤ｌと共に回転する金属小薄片４は、ＴｒＧト
ーチ７のアーク内に入って更に融点温度以上に加熱され
、溶融された１個乃至数個の金属小薄片４が凝集して１
個の溶滴が形成され、そのようにして形成された多数の
溶滴がそれ自体の表面張力により球形に変化する。この
場合、金属小薄片４が円盤１上に落ちる位置からアーク
中心までの距離は１５ｍｍであり、アーク内に入る時の
金属小薄片４の温度は６００〜ａｏｏ　’ｃであった。

また、アーク電流は、第５図に示すように、パルス電流
とヘース電流の時間比を５０：５０で繰り返されるよう
に通電する一方、アルゴンガスをイナートガスとして用
いた。

その後、アーク内から出た溶滴は、円盤１の高い熱伝導
性により熱を奪われると共に、周囲の雰囲気によっても
同様に熱を奪われ、その両者により冷却されて球形状態
のまま凝固される。これにより、金属材料による所望の
金属粒９が形成される。

続いて、凝固した金属粒９は円盤１と一体的に回転して
、その後方に位置するワイパ８の回転力により円盤ｌ上
から払拭されるので、それを補集する。

その実験の結果を第３表に示す。

第３算 かくして、得られた金属粒９は多少いびつではあったが
略球形に近い形状をなしていた。また、同表から明らか
なように、生産量は時間当たり１゜５　ｋｇであり、そ
の粒度分布は１２〜１４メソシユ（ふるい目＝０．７〜
１．４１ｍ）に鋭いピーク値を示しｔおり、大きさの略
均−な球形又はそれに近い形状の金属粒９が得られた。

なお、第１図において、保持溝３の大きさは、使用する
金属小薄片４の大きさにもよるが、上述した大きさの金
属小薄片４を用いた場合、その深さを１．５１以上に設
定すると、ＴＩＧ）−チアによる加熱部での加熱温度が
低いアーク周辺部では金属小薄片４を溶融することがで
きないばかりでなく、アルゴンガスのブローによって金
属小薄片・ｔが飛散して生産量が減少するという問題点
が生した。一方、溝の深さを１．０關以下に設定すると
、金属小薄片４が保持溝３内に入らず、アルゴンブロー
による飛散量が増加して生産量が減少するという問題点
が生じた。

なお、上記実施例では、金属粒９を大気中で冷却するよ
うにした例について説明したが、これに限定されるもの
ではなく、例えばアルゴンガス等の不活性気体中で冷却
させるようにしてもよいことは勿論である。

〔発明の効果］ 以上説明してきたように、この出願に係わる特定発明に
よれば、回転する円盤上に金屑小薄片を落下させ、その
金属小薄片を加熱して溶融し、その溶滴自体の表面張力
で球形に形成しつつ当該溶滴から熱を奪い冷却して凝固
させるようにしたため、球形又はそれに近い形状であっ
て、大きさの略均−な金属粒を効率よく生産することが
できる。

また、この出願に係わる併合発明では、熱伝導性の高い
円盤と、この円盤上に金属小薄片を供給する供給装置と
、供給された金属小薄片を加熱して溶融する加熱装置と
、当該円盤上から金属粒を剥離する払拭装置とを備えて
金属粒の製造装置を構成するようにしたため、小型で且
つ簡単な構造の装置によって球形又はそれに近い形状の
金属粒を効率よく多量に生産することができるという効
果が得られる。さらに、装置全体が大規模な従来のアト
マイズ法による場合に比べて、この発明ではイニシャル
コストによる原価の圧迫もなく、また、無人の操業が可
能で安全性の高い金属粒の製造方法及びその製造装置を
提供することができるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す金属粒製造装置の概
略説明図、第２図は第１図の平面図、第３図は保持溝の
一部を拡大した説明図、第４図は金属小薄片の一例を示
す斜視図、第５図は加熱装置の出力特性を示すグラフで
ある。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）水平に回転する熱伝導性の高い円盤上に金属小薄
   片を落下させ、当該円盤上で前記金属小薄片を加熱して
   溶融し、その溶融金属の溶滴を、当該溶滴自体の表面張
   力で球形又はそれに近い形状に形成しつつ、円盤及び周
   囲の雰囲気により当該溶滴から熱を奪い冷却して凝固さ
   せることを特徴とする金属粒の製造方法。
2. （２）水平に回転する熱伝導性の高い円盤と、この円盤
   の上面に金属小薄片を供給する供給装置と、前記円盤上
   に供給された前記金属小薄片を加熱して溶融させる加熱
   装置と、前記円盤上で当該円盤及び周囲の雰囲気により
   冷却されて球形又はそれに近い形状に凝固した金属粒を
   当該円盤上から剥離させる払拭装置と、を備えたことを
   特徴とする金属粒の製造装置。
3. （３）前記円盤は、Ｖ字形をなす断面形状が周方向に連
   続した保持溝を同心円上に複数条設けたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第（２）項記載の金属粒の製造装置。