TW561085B - Method and device for producing metal powder - Google Patents

Description

561085 五、發明說明（1) 【技術領域】 本發明係有關一 且粉末形狀和粒度 又’上述金屬粉 鉑、銀，特別係有 【背景技術】 元素金屬原料特 品、板材、棒材、 而最近，在粉末冶 之金屬粉末作為成 冶金法在機械元件 此基礎原料之金屬 習知，於金屬粉 接粉碎的古典法， 方法，但這些方法 專方面之問題。 金屬粉末之製造 報告中得知若以該 組織之電解條件範 海綿狀或粉末狀之 之金屬粉末，雖可 和粒度均一性，又 在金屬中，特別 等為新穎之金屬， 種具經濟性地製造 皆均一的金屬粉末 末在本發明中為鈦 關鈦粉末之製造。 別是高純度的元素 細線和箔材等之用 金法和溶射法等成 型原料之使用乃廣 的製造等應用面上 粉末之需求量亦隨 末之製造上，有利 及將溶融金屬以氣 都有粉末粉末形狀 上較新穎之方法尚 方法，係在析出平 圍外進行金屬析出 金屬。但，即使利 獲得其純度卻無法 在經濟性等之問題 是鈦金屬，自古以 其較輕之特性且在 出元素金屬純度高， 之方法及裝置。 、錯、鍺、錫、金、 金屬係應用於成型 途之多種加工型態。 型範圍中，以高純度 受矚目。特別是粉末 廣受重視，因此作為 之增大。 用將金屬粒以機械直 體吹出形成粉末等之 、粒度均一及經濟性 有電解製造法等，從 滑緻密且均一之处曰 〜'、、σ 曰曰 時’則將會得到脆弱 用此周知之方法所得 滿足金屬的粉末形狀 亦無法獲得解決。 來即較鐵或銅或者|呂 高溫中具有優越的強

五、發明說明（2)

度及耐蝕性，乃H 例如，用於！用在工業中。 元件，又或是“ΐ之材料或航空機之構造 換材料、高分子化學工：击火力發電及原子發電中之熱交 框及高爾夫球桿桿頭，再：：，媒材料、曰用品中之眼鏡 醫 療用齒科材料等多 者/y及健康用品及醫療機器或 勢。、今後，若與不銹綱；用範圍5有擴大之趨 超越該些物質之材料。〇 ， 途之1兄爭，想必能成為 鈦金屬係具有難加工 形狀之機械元件情況時==理特性，&製造複雜 熱鍛造和壓延等之塑性力作f谷解材之原料使用，在進行 工，導致製迭：門ίΐ 後，必須實施切削等機械加 m 1^時間延長、製造成本提高。 一在利用！金屬之料，多使用粉末冶金法，如此 末則品要純度咼且粉末形狀及+序 白 木Φ狀及粒度均一性良好之鈦粉 ，白〇之金屬在利用一般粉末製造法製造鈦粉末時，也 ,其他金屬一樣有粉末形狀及粒度均一性又或經濟性等問 題，因此目前仍期待一種純度高、粉末形狀及粒度均一性 優良之鈦粉末製造方法之開發。 例如，鈦金屬粉末之改良製法，有加氫脫氫法和旋轉電 極法以達實用階段，加氫脫水法係將海綿鈦及溶解材又或 切削加工等所產生之切屑作為原料，將該原料於氫氧中加 熱，吸收氫氣使其脆化，在脆化之狀態下粉碎後，再於真 空中加熱放出氫氣以得粉末之方法。旋轉電極法係將溶解 材或將溶解材加以锻造及壓延等加工後，由溶解加工材成 561085

型為丸棒之材料作 氣體環境下高速旋 熱源溶解，將流下 粉末之方法。在此 卻非常地困難。 為原料，使該丸棒原 轉’並將其前端以弧 之溶漿利用離心力使 #法Γ中’要控制被分 料在氬或氦等惰性 光和等離子弧光等 其分散，得到球狀 散的金屬分散黏土 以加氫脫氫法所得到 用模具成型，⑮必須=狀不規則’雖可利 機等進行機械性粉碎工；加雖亦可利用球磨 引起之 ^ ^，但部無法避免鈦粉末中由氧所 將a ^ 於旋轉電極法中，由於係在惰性氣體中 = 粉末之形狀呈球狀且流動性= 點，再者，由；^t之污染，卻有成型個化性低劣之缺 本増2問ΐ上述兩方法皆為間歇式，繼末製造成 作Α Ϊ制為解H和製造成本上之問題，乃開發出 離i =末製造方法之霧化法，其係利用水冷銅掛鋼中等 子2光=熱源將原料溶解，在坩鍋的一端使溶锻連續流 π δΐ Μ该溶漿流中噴射氬及氦等惰性氣體，使溶漿霧化以 去冰末之方法。但，由於該方法中亦是以鈦之溶解材或 ^加工材作為原料，其製造成本若要比習知之方法大 ‘降低則實非易事。 型二，一種製造成本更低，又可避免由氧造成之污染，成 谷易且已改良不規則球狀或流動性的鈦粉末製造方法， 鈦=於特開平5 一9 3 2 1 3號公報中揭示出，該方法係將海綿 !冷間靜水壓延處理.化後之棒狀材料，在不溶性氣體

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五、發明說明（4) =為溶漿流’於該溶衆流噴射氬或氦等不活性氣體，將 =或粉末粒度之均一性亦稱不上良好，且製 法令人滿意。 【本發明之開示】 如上所述之金屬 冶金法等新穎成型 稱加，相對於習知 製造方法，特別是 度均一性，更有製 因此，在本發明 型方法中，球狀粉 純度之元素金屬粉 粉末，特別是鈦金 加工法之進展，其 之需求’尚未開發 在元素金屬的純度 成本上之問題。 中以提供製造一種 末均一性或粉末粒 末原料為課題。 屬粉末，係隨著粉末 必、要彳生和需要亦隨之 出可與之對應之粉末 '球狀粉末或粉末粒 用於粉末冶金法等成 度一定性皆優良的高

本案發明者在如鈦粉末等元素金屬粉末之製造中， 決元素金屬的純度、粉末的球體狀均一性、救;末粒产二 性和製造成本等問冑，於作了各種檢討之後，本案二 乃利，已申請之發明專利（特願2〇〇 1 -3 1 5446號）中^ 含鈦高機能水之有關技術，來解決上述之課題。 、

已開發之上述的含鈦南機水之製造發明（特願 200卜31 5446號），係利用於鈦金屬電極與對極間 水中放電所生成之金屬離子蒸氣藉由與水之接觸、分散， 為一製造超微分散鈦金屬高機能水之方法。利用本發明 该技術，兀素金屬粉末，特別是在鈦金屬粉末之製造中， 可得到純度高、球狀粉末及粉末粒度均一性優異之粉末，

- — 五、發明說明（5) 且製造成本亦可大幅低 本發明與習知的金屬。 構想與構成有根本上2私末製造方法及鈦粉末的製造，其 放電使元素鈦金屬微粒不同，基本上係為藉由等離子水中 末。利用此方法，也可:化，而得到沉降於水中的金屬粉 全然不同面來改良 ^用鈦以外之金屬，與習知之方法 即，本發明具有以下屬粉末的·製造方法及裝置。 於鈦金屬電極•對極間等(1)〜(7^之構A，基本上係為 蒸氣藉由與水之接觸， ^電所生成之金屬離子 (1 ) 一種製造金屬粉太H、末化者。 的電極與對極間等離 之方法其特徵係為於元素金屬 由與水之接觸，使其粉電所生成之金屬離子蒸氣藉 (2)如上述基本構成 :為…素金屬原料係“::=之錫製造:法 電用電流、t素金金屬:末之裝置’係為高電壓·高電流放 之高麼放電裝置、儲水二供；；二具：元素金屬與對極 其%金屬置微粒子的^散水排出口^ί 裝=成元 徵為其中之\基素本金構成(=:::粉末之製造裝置’其特 或者銀所選出之錯、錯、錫、金1 (5)如上述基本構成（3)或⑷中金屬粉末之製造褒 第10頁 561085 五、發明說明（6) _ ί原Ϊ特徵為電極之元素金屬原料係為棒狀、板狀或線狀 J6造)裝H基本構成（4)〜（6)任-項中金屬粉末之 電極，藉由；1!徵為一邊的電極為元素金屬、對極係為碳 著，而為=之電極的振動或摺動以防止電極的溶解附 ^控制於瞬間等離子放電之分散量。 以上述/特本ffΛ (3)〜(6)任—項中㈣ 可容易變更文變碳電極之直徑及/或長度， 、i文具回路之電流值。 ^ = ί發明之金屬粉末之製造方法及裝置中，%t ，造元素金屬粉末…於本 ，：有效率 粉末以外穿入 除目的物之金屬 料的加埶，：全】J成副產物和雜質。另夕卜’藉由金屬原 末其球：均二微量而且所得到的金屬粉 大幅地低下。又一疋性皆優異，製造成本也可 量生產均-粒徑的：也可達連續生產、大 分的滿意。*之貫用化，其經濟性亦令人十 於元素電極與對極間令其 接觸，乃瞬間子蒸氣：將該蒸氣與水 離子水中放電時其對極不使用 2成铽粉末。即，等 對’且藉由其該對電極 =屬’與碳電極構成- 著，亦為簡單控制瞬間等離子^動防止電極的溶解附 碳電極對的直徑及長以之分散量’且藉由改變 了夺易地變更回路中流動之電流 第11頁 ^01085 五、發明說明（7) 值’電源的選擇乃益甘 粒子係為益金^質1 =要性？ ’與金屬同時分散的碳 以獲得高。mr;i過渡裝置容易地去除， 要求的元素金屬微粉；放水。如此，用以形成本發明中所 ::本；明，τ當作為元素金屬原料除了鈦之外，尚可使 “明之基υ:翻或者銀之.其金屬的微細粉末。 碳等對極^等離早t如上所述，藉由元素金屬電極與使用 觸ί其離：：：放=生之金屬離子蒸氣與水接 '· 略係以圖工之製造流程圖2末之方法。其一 屬粉末的儲水槽内餾水等精製水於製造鈦金 鈦金屬等電極棒和铲柊門彳U ^之電極供給裝置中，供給 中放電所產生之元離；；離：水中放電。若將於水 中形成分散。於此；===接觸，續於水 以得元素金屬微 粉末球體形狀一 金屬分散水。於水中的开去^末狀呈分散狀態，形成元素 浮，可於短時間内、、冗降/金屬微粉末，不發生溶融及懸 於太。所得至,1 J 降以過濾精製 ί粒素微粉末係為高純度 【本發明之最佳實施型態】 以下係以本發明之敍令屬士 本發明乃不限定於欽粉末^製^製造為例作為一說明，但 於本乃為貫現製造極有效率、高純度的欽粉 561085 五、發明說明（8) 末’為此，控制構成鈦金屬電極的供仏旦^ 如，改變碳電極對的直徑及長度以為重要。例 乃為其一之方法。 夂文口路流通的電流值 利用本發明之製造裝置，為了於儲水 電，具有耐壓性的儲水槽乃為必要。㈢内荨離子水中放 且’不使用放電電極對同種之金屬， 藉由其電極對之振動或摺動來防止其 杈：、'、對極， ;電’簡單控制其分散量，更者藉由：直間 U容：Γ:路：流通之電流值，其電二匕 ’、要此時，與兀素金屬同時分散的碳粒子7¾氣心中 大部分可容易地藉由過濾罩來除去，可 ^…=本 金屬分散水。 于到阿純度的元素 材i二ί金㈡極，係可使用棒材及板材或線 :卜'1噸容器之生產規模為小的容哭於势 ::本發明之製造裝置製造金屬粉末時， ί原料係除鈦以外，另可舉出錯、鍺錫、金 等，且不僅限於此等金屬。 鉑或者銀4 並2 =此說明本發明之實施樣態，但本發明 圖苐1圖係為如前述所示為本發明中金屬粉末的製造流程 匕係為表-示本發明之金屬粉末製造裝置，係藉由儲 7 具有兀素金屬電極和對極之等離子放電發s生裝置 561085 五、發明說明（9) 1及元素金屬粉末之過滹 於金屬粉末製造二 '置11所構成。 電用電源2、令電極中’係具備有高摩.高電流放 置4、具有元素 置1、至儲水槽14之水供仏口M J離子放電發生裝 的元素金屬分散液之挑屮。〇荨離子水中放電後所生成 分散液分離金屬粉末：和H·10及從元素金屬 屬粉末。 /慮衷置11。13係表示生成後之金 於f Γ f水注入等離子放電裝置所設置之儲水样中一 電。於水中藉由等離子於ΐ ΐ /、奴對極間加以等離子放 接觸乃生成鈦金屬分散液。欽離子蒸氣’此蒸氣與水 用於之；，藉ί電極振動或摺動裝置3的作 八鸯旦二之’合解附著；簡單控制其瞬間電弧產生的 :i:么厘猎由電？供給裝置4之供給乃連續或間歇地 么®^電極。並藉由等離子水中放電而瞬間地溶解鈦 金屬材料、分散於水中。 於此時，乃生成微米規模（micr〇n scale)之非常細 小的鈦微粒子4，以粉末狀呈分散狀態，鈦金屬粉末乃不 發生溶，及懸浮，可於短時間内以粉末之狀態沉降、分 離，並藉由過濾裝置11被過濾液1 2分離，於鈦金屬粉末取 出口 9形成鈦金屬粉末1 3。於儲水槽中預先注入^噸的水， 而消耗鈦金屬棒2 5 kg時，雖然溶解若干量的鈦金屬於水 中’但除此以外鈦金屬乃以粉末之狀態沉澱於容器底部。 第14頁 ^〇1085 ------- 五、發明說明（10) " '—--------- 匕時的鈦金屬粉末其平均粒徑乃為i 〇〜3〇um。 所得到的鈦金屬粉末，完全不產生副產物及雜質 ，且鈦金屬粉末之球狀均一性及粉末粒度的一定性均為 優越。 係藉由本發明之方法及裝置，可極為經濟地獲得均一粒徑 的鈦金屬粉末。 【於產業上利用之可能性】

於本發明中可極為有效率安定地製造純度高的金屬粉 末’特別是鈦金屬粉末；利用本發明中之製造方法，則完 全不產生元素成分以外的副產物或雜質等，得到之粉末其 球狀及粉末粒度乃皆極為優越，且製造裝置乃小巧有效 率，其製造成本亦可大幅降低。另亦町間歇生產、連續生 產、大量生產。

第15頁 561085 圖式簡單說明 【本發明之圖示簡單說明】 第1圖係為本發明之金屬粉末製造時之流程圖 第2圖係為本發明之金屬粉末之製造裝置 【符號說明】 1 等離子放電發生裝置 2 南壓·南電流放電用電源 _ 3 電極振動或摺動裝置 4 元素金屬電極供給裝置 6 元素金屬電極 7 對極 8 水供給口 9 元素金屬分散液排出口 1 0排出幫浦 11過濾裝置 12過渡液 1 3金屬粉末 14儲水槽

第16頁

Claims (1)

1. 561085 六、申請專利範圍 置，其特徵係電極之元素金屬原料乃為棒狀、板狀或線狀 之原料。

   第20頁 111