JPH0310008A - Method and apparatus for manufacturing metal fine powder - Google Patents

Method and apparatus for manufacturing metal fine powder

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JPH0310008A
JPH0310008A JP25452089A JP25452089A JPH0310008A JP H0310008 A JPH0310008 A JP H0310008A JP 25452089 A JP25452089 A JP 25452089A JP 25452089 A JP25452089 A JP 25452089A JP H0310008 A JPH0310008 A JP H0310008A
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Japan
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cooling
metal
cooling gas
gas
metal melt
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Application number
JP25452089A
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Japanese (ja)
Inventor
Masatada Kawamura
川村 雅恭
Yoichi Ito
洋一 伊藤
Shuzo Fukuda
福田 脩三
Motoji Tagashira
田頭 基司
Toshio Ishii
俊夫 石井
Hitoshi Oishi
均 大石
Shigeru Furuya
古屋 茂
Shunichi Sugiyama
峻一 杉山
Toyokazu Teramoto
寺本 豊和
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)

Abstract

PURPOSE:To economically manufacture high purity metal fine powder with good efficiency by executing the manufacturing operation in inert gas atmosphere under pressurized condition, cooling the gas used to cooling with a heat exchanger and reusing the gas at the time of manufacturing the metal fine powder by focusing ultrasonic wave to the molten metal and cooling as fine drip-state. CONSTITUTION:A holding vessel 10 charged with the molten metal 12 in a vessel 13 of the inert gas atmosphere of Ar gas, etc., is arranged and the ultrasonic wave from an ultrasonic wave generator 1 is focused onto the surface of molten metal 12 with a radiating direction converter 18, and the molten metal 12 is spattered as the fine drips 24, and cooled and solidified with the low temp. Ar gas from a cooling gas supplying device 19, and the fine drips 24 is recovered into a recovering vessel 23 as the metal fine powder. In this case, the pressure in the vessel 13 is measured with the pressure detector 20, and by controlling a pressure control valve 21 with this measured value, the atmospheric pressure in the vessel 13 is made higher than the outer air pressure, and the fine drips are prevented from being oxidized by invation of the outer air and the high purity metal fine powder is manufactured. Further, after cooling the Ar gas for cooling, which becomes high temp., with the heat exchanger 25, the Ar gas is returned back to a cooling gas supplying device 19 through a guide pipe 26 and reused.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、金属微粉末の製造方法及びその装置に関する
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for producing fine metal powder and an apparatus therefor.

[従来の技術] 従来、超音波振動を用いて金属微粉末を製造する方法及
びその装置として、例えば、特開昭58−110604
号、特開昭61−295306号が開示されている。こ
れらの従来技術について、図面を参照しながら説明する
。第5図(A)、(B)はいずれも円錐状の共振器51
にその上方から溶融金属52を流下させるもので、共振
器51の超音波振動により霧化された溶融金属52は微
小粒子53となり、冷却ガス供給管54から噴出される
冷却ガス55により冷却されて金属微粉末が製造される
。第6図は溶融金属62に共振器61を碌潰させるもの
で、これから発生する超音波振動により溶融金属62の
表面から微小の金属粒子63が発生し、これが不活性雰
囲気に保持されたチャンバー64内で冷却ガス導入口6
5から導入される冷却ガスにより冷却され、金属微粉末
が製造される。
[Prior Art] Conventionally, as a method and apparatus for manufacturing fine metal powder using ultrasonic vibration, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-110604
No. 61-295306 is disclosed. These conventional techniques will be explained with reference to the drawings. FIGS. 5(A) and 5(B) both show a conical resonator 51.
The molten metal 52 is made to flow down from above, and the molten metal 52 is atomized by the ultrasonic vibration of the resonator 51 and becomes minute particles 53, which are cooled by the cooling gas 55 ejected from the cooling gas supply pipe 54. Fine metal powder is produced. FIG. 6 shows a method in which a resonator 61 is crushed by a molten metal 62, and the ultrasonic vibrations generated from this cause minute metal particles 63 to be generated from the surface of the molten metal 62, which are then transferred to a chamber 63 held in an inert atmosphere. Cooling gas inlet 6 inside
It is cooled by the cooling gas introduced from 5, and a fine metal powder is produced.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上述のような従来技術は次のような問題
点がある。
[Problems to be Solved by the Invention] However, the above-mentioned conventional technology has the following problems.

■共振器に流下または浸漬される溶融金属の温度は一般
に高いので、溶融金属が共振器に接触すると、前記共振
器に含まれる合金元素または不純物が溶融金属に混入し
、^純度の金属微粉末が得られない。
■The temperature of the molten metal flowing down or immersed into the resonator is generally high, so when the molten metal comes into contact with the resonator, alloying elements or impurities contained in the resonator mix into the molten metal, resulting in pure metal fine powder. is not obtained.

■溶融金属の温度に耐えるため、耐熱性のあるセラミッ
クス材料を使用すると、振動特性が悪く、所望の振動が
得られない。
■If a heat-resistant ceramic material is used to withstand the temperature of molten metal, the vibration characteristics will be poor and the desired vibration will not be obtained.

■共振器上に形成される溶融金属の膜厚の変動は、直接
製造される金属微粉末のバラツキとなるが、前記膜厚の
制御が困難である。
(2) Fluctuations in the thickness of the molten metal formed on the resonator result in variations in the directly produced fine metal powder, but it is difficult to control the thickness.

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、高純度
の金属微粉末を容易に製造することができる金属微粉末
の製造方法及びその装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a method and apparatus for producing fine metal powder, which can easily produce fine metal powder of high purity.

[課題を解決するための手段] 本発明は、金属材料を溶融させて金属ak液を作る工程
と、該金属融液の表面に超音波を集束させて該金属融液
を微小液滴に霧化させる工程と、該微小液滴を冷却ガス
を用いて冷却凝固させる工程とを具備することを特徴と
する金属微粉末の製造方法である。ここで、金属融液の
表面に超音波を集束させて金属融液を微小液滴に霧化さ
せる工程が加圧状態で行われることが好ましい。また、
微小液滴を冷却凝固させた後の冷却ガスを回収し、該冷
却ガスを所定温度に降温してから冷却ガスに付加する工
程が、微小液滴を冷却ガスを用いて冷却凝固させる工程
の後に設けられていることが好ましい。
[Means for Solving the Problems] The present invention includes a process of melting a metal material to create a metal AK liquid, and focusing ultrasonic waves on the surface of the metal melt to atomize the metal melt into minute droplets. This is a method for producing a fine metal powder, which comprises a step of solidifying the fine droplets by cooling them using a cooling gas. Here, it is preferable that the step of atomizing the metal melt into minute droplets by focusing ultrasonic waves on the surface of the metal melt is performed under pressure. Also,
The step of collecting the cooling gas after cooling and solidifying the microdroplets, lowering the temperature of the cooling gas to a predetermined temperature, and then adding it to the cooling gas is performed after the step of cooling and solidifying the microdroplets using the cooling gas. It is preferable that it is provided.

また、本発明は、金属材料を保持する保持体と、該保持
体に隣設され前記金属材料を加熱して金属融液を作る加
熱手段と、所定の超音波を発生する超音波発生手段と、
該超音波発生手段と前記保持体間に設けられ前記超音波
を前記金属融液の表面に集束させて該金属融液を微小液
滴に霧化させる集束手段と、該微小液滴を冷却凝固させ
る冷却ガスを供給する冷却ガス供給手段とを具備するこ
とを特徴とする金属微粉末の製造装置である。ここで、
金属融液に接する雰囲気ガスの圧力を所定の加圧状態に
保つ加圧手段が設けられていることが好ましい。また、
微小液滴を冷却凝固させた後の冷却ガスを所定温度に降
温してから冷却ガス供給手段に付加する冷却ガス降温手
段を具備することが好ましい。
The present invention also provides a holder for holding a metal material, a heating means disposed adjacent to the holder to heat the metal material to produce a metal melt, and an ultrasonic generation means for generating a predetermined ultrasonic wave. ,
a focusing means provided between the ultrasonic generating means and the holding body for focusing the ultrasonic waves on the surface of the metal melt to atomize the metal melt into minute droplets; and a focusing means for atomizing the metal melt into minute droplets; This is an apparatus for manufacturing fine metal powder, characterized in that it is equipped with a cooling gas supply means for supplying cooling gas. here,
It is preferable that a pressurizing means is provided to maintain the pressure of the atmospheric gas in contact with the metal melt at a predetermined pressurized state. Also,
It is preferable to include a cooling gas temperature lowering means for lowering the temperature of the cooling gas after cooling and solidifying the micro droplets to a predetermined temperature and then adding it to the cooling gas supply means.

加熱手段は、金属材料を容易に溶融して金属融液にする
ことができるものであればよい。このようなものとして
、例えば、ヒーター ラ゛ジアントチューブ、レーザー
等が挙げられる。
Any heating means may be used as long as it can easily melt the metal material into a metal melt. Examples of such devices include heater radiant tubes, lasers, and the like.

また、金属材料の加熱溶融は、保持体である容器内に金
属材料を入れて容器を加熱して金属材料全体を溶融する
か、あるいは、金属の板、ロッド、ワイヤ等を保持体で
保持し、これらの先端部のみを加熱して行う。したがっ
て、保持体は、第4図(A)に示すような冷間ルツボ4
0や同図(B)に−示すような保持容器41、あるいは
金属の板、ロッド、ワイヤ等を直接保持するものを包含
するものである。さらに、金属融液の保持体をチャンバ
ーの上方に設けて保持体から金属融液を流下させてもよ
い。
In addition, heating and melting of metal materials can be done by placing the metal material in a container that is a holder and heating the container to melt the entire metal material, or by holding a metal plate, rod, wire, etc. with a holder. , by heating only the tips of these. Therefore, the holder is a cold crucible 4 as shown in FIG. 4(A).
0 and the holding container 41 shown in FIG. Furthermore, a holding body for the metal melt may be provided above the chamber, and the metal melt may flow down from the holding body.

超音波発生手段は、集束によって金属融液を微小液滴に
霧化できるエネルギーを持つ超音波を発生できるもので
あればよい。このようなものとして、通常の高周波電源
を使用する超音波発生装置が挙げられる。
The ultrasonic wave generating means may be any device that can generate ultrasonic waves having energy that can atomize the metal melt into minute droplets by focusing. An example of such a device is an ultrasonic generator that uses a normal high-frequency power source.

また、超音波の集束手段は、金属融液表面で超音波が集
中してエネルギーを高くするものを用いる。この場合、
超音波を一点又は−線に集束させるものが好ましい。さ
らに、金属微粉末化させる際の操作時に、−点集束型と
一線集束型の集束手段を組合わせて用いてもよい。
Further, as the ultrasonic focusing means, one is used that concentrates the ultrasonic waves on the surface of the metal melt and increases the energy. in this case,
It is preferable to focus the ultrasonic waves on a single point or line. Furthermore, during the operation of pulverizing metal, a combination of a point focusing type and a line focusing type may be used.

加圧手段は、超音波の伝達効率を良くする圧力状態を維
持できるものであればよい。このようなものとして、例
えば、金属融液の雰囲気ガス圧を直接調節によるものが
挙げられる。また、雰囲気ガスを密度の高いものに置換
してもよい。これらのものは装置内に直接設けてもよい
し、装置とは別にバッヂ式のチャンバー類を設けて装置
内に接続してもよい。
The pressurizing means may be of any type as long as it can maintain a pressure state that improves the transmission efficiency of ultrasonic waves. An example of such a method is one in which the atmospheric gas pressure of the metal melt is directly adjusted. Further, the atmospheric gas may be replaced with one having a higher density. These things may be provided directly within the device, or badge-type chambers may be provided separately from the device and connected to the device.

冷却ガス供給手段としては、微小液滴の冷却凝固及び回
収のために使用する冷却ガスを安定して装置内に供給で
きるものであればよい。
The cooling gas supply means may be any means as long as it can stably supply the cooling gas used for cooling, solidifying and collecting the micro droplets into the apparatus.

冷却ガス降温手段は、金属融液を霧化して得られた微小
液滴を冷却凝固させた際の熱を吸収した冷却ガスを効率
良く所定の温度に降温するものであればよい。このよう
なものとして、フィン付熱交換器等が挙げられる。
The cooling gas temperature lowering means may be any device that efficiently lowers the temperature of the cooling gas that has absorbed heat when micro droplets obtained by atomizing a metal melt are cooled and solidified to a predetermined temperature. Examples of such devices include finned heat exchangers and the like.

[作用] 本発明にかかる金属微粉末の製造方法及びその装置によ
れば、超音波を発生させて、その超音波の位相を揃えて
金属融液表面に集束させる。そして、この超音波のエネ
ルギーによって金属融液を微小液滴に霧化させている。
[Operation] According to the method and apparatus for producing fine metal powder according to the present invention, ultrasonic waves are generated, the phases of the ultrasonic waves are aligned, and the ultrasonic waves are focused on the surface of the metal melt. The metal melt is atomized into minute droplets by the energy of this ultrasonic wave.

したがって、超音波の共振器が金属融液と非接触である
ため、霧化される金属融液へ不純物を混入させず、高純
度の微粒子を製造できると共に、共振器の寿命を延ばす
ことができる。
Therefore, since the ultrasonic resonator is not in contact with the metal melt, it is possible to produce high-purity fine particles without introducing impurities into the atomized metal melt, and to extend the life of the resonator. .

また、雰囲気ガスを加圧状態に保って金属融液の霧化を
行うことにより、媒体であるガスの密度を高くして、そ
の結果、超音波の伝達効率を充分に高くすることができ
、効率良く金属微粉末の製造をすることができる。
Furthermore, by atomizing the metal melt while keeping the atmospheric gas in a pressurized state, the density of the gas medium can be increased, and as a result, the transmission efficiency of ultrasonic waves can be sufficiently increased. Fine metal powder can be efficiently produced.

また、微小液滴の冷却凝固及び回収に使用された冷却ガ
スを所定の温度に降温して冷却ガス供給手段に付加する
ことにより、冷却ガスを効率良く利用することができる
。さらに、冷却ガスの供給量の調節が容易になるので、
雰囲気温度を所定の値に保つことができる。したがって
、雰囲気温度の上昇に伴って起こる超音波の位相のズレ
るのを防+1−することができ、放射超音波を常に霧化
に最適のエネルギーにして金属融液の所定の表面で集束
させることができる。この結果、連続して安定して、且
つ、効率良く金属微粉末の製造をすることができる。
Further, by lowering the temperature of the cooling gas used for cooling, solidifying and collecting the micro droplets to a predetermined temperature and adding it to the cooling gas supply means, the cooling gas can be used efficiently. Furthermore, the amount of cooling gas supplied can be easily adjusted.
The ambient temperature can be maintained at a predetermined value. Therefore, it is possible to prevent the phase shift of the ultrasonic waves that occurs due to the rise in ambient temperature, and the radiated ultrasonic waves can always be focused at the predetermined surface of the metal melt with the optimum energy for atomization. I can do it. As a result, fine metal powder can be produced continuously, stably, and efficiently.

[実施例] 以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。なお、本発明の製造方法の説明は、実施例の装置の作
用の説明をもってその説明とする。
[Examples] Examples of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that the explanation of the manufacturing method of the present invention includes the explanation of the operation of the apparatus of the embodiment.

実施例1 第1図は、本発明の一実施例の構成を示す説明図である
Embodiment 1 FIG. 1 is an explanatory diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention.

図中10は、溶融金属を保持しておく保持容器である。In the figure, 10 is a holding container that holds molten metal.

この保持容器10の外側には、金属材料を溶融するため
のヒーター11が設置されていて、保持容器10内には
金属融液12が保持されている。この保持容器10及び
ヒーター11が不活性ガス雰囲気に保持されたチャンバ
ー13の下方に設けられている。チャンバー13の上方
には、超音波発生装置1が設けられている。超音波発生
装置1は、チャンバー13の外側に設けられた高周波電
源14、及び高周波の振動子15と、チャンバー13内
に設けられた共振器17、この共振器17を囲むように
設けられた超音波を集束のための放射方向変換器18と
、チャンバー13と放射方向変換器18を貫挿して振動
子15と共振器17間に接続された振幅拡大器16とで
構成されている。
A heater 11 for melting the metal material is installed outside the holding container 10, and a metal melt 12 is held inside the holding container 10. This holding container 10 and heater 11 are provided below a chamber 13 maintained in an inert gas atmosphere. An ultrasonic generator 1 is provided above the chamber 13 . The ultrasonic generator 1 includes a high-frequency power source 14 and a high-frequency vibrator 15 provided outside a chamber 13, a resonator 17 provided inside the chamber 13, and an ultrasonic generator provided surrounding the resonator 17. It is composed of a radial direction converter 18 for focusing sound waves, and an amplitude expander 16 inserted between the chamber 13 and the radial direction converter 18 and connected between the vibrator 15 and the resonator 17.

ここで、共振器17の材質は、チタン合金又はアルミニ
ウム合金であることが好ましい。また、放射方向変換器
18は、共振器17の振動子側と反振動子側で互いに逆
位相であるため、この逆位相の放射音波を金属融液表面
で同位相で重ねることができるように設置されている。
Here, the material of the resonator 17 is preferably titanium alloy or aluminum alloy. In addition, since the radiation direction converter 18 has opposite phases on the vibrator side and the anti-vibrator side of the resonator 17, it is possible to superimpose these opposite phase radiated sound waves in the same phase on the surface of the metal melt. is set up.

また、放射方向変換器18は、効率良く音波を金属融液
の表面に到達させるために、その反射面を放物線型に設
定されている。
Further, the radiation direction converter 18 has a reflecting surface set in a parabolic shape in order to efficiently cause the sound waves to reach the surface of the metal melt.

また、チャンバー13内と連通して冷却ガスを供給する
装置19が設けられている。この装置19は、圧力検出
器20と、これに基づく圧力調整弁21と、チャンバー
13内に冷却ガスを流入させる圧縮機22とを有してい
る。さらに、チャンバー13には、製造された金属微粉
末を回収するための回収器23が接続されている。
Further, a device 19 that communicates with the inside of the chamber 13 and supplies cooling gas is provided. This device 19 has a pressure detector 20 , a pressure regulating valve 21 based thereon, and a compressor 22 that causes cooling gas to flow into the chamber 13 . Further, a recovery device 23 is connected to the chamber 13 for recovering the manufactured fine metal powder.

次いで、このように構成された金属微粉末の製造装置の
作用について説明する。
Next, the operation of the apparatus for manufacturing fine metal powder constructed as described above will be explained.

まず、高周波電源14によって超音波振動子15を振動
させて振動子15に連結している共振器17を振動させ
る。この超音波の周波数を適当に選択することによって
、金属微粉末の粒径を変えることができる。共振器17
の振動によって雰囲気ガスを媒体にして超音波が放射さ
れる。この放射超音波は、金属融液12の表面で超音波
を同位相にして重ねるように設置された放射方向変換器
18で金属融液12の表面に集束される。集束超音波が
金属融液12の表面に作用すると、金属融液12の表面
にキャピラリー波ができ、これが表面張力に打ち勝って
金属融液12の表面から微小液滴24を飛上がらせる。
First, the ultrasonic transducer 15 is vibrated by the high frequency power supply 14, and the resonator 17 connected to the transducer 15 is vibrated. By appropriately selecting the frequency of this ultrasonic wave, the particle size of the fine metal powder can be changed. Resonator 17
Ultrasonic waves are emitted using the atmospheric gas as a medium due to the vibrations. This radiated ultrasonic wave is focused on the surface of the metal melt 12 by a radiation direction converter 18 installed so that the ultrasonic waves are in phase and overlapped on the surface of the metal melt 12. When the focused ultrasonic waves act on the surface of the metal melt 12, capillary waves are created on the surface of the metal melt 12, which overcomes the surface tension and causes the micro droplets 24 to fly up from the surface of the metal melt 12.

飛上がった微小液滴24は冷却ガスによって冷却凝固さ
れるとともに、冷却ガスの流れにより回収器23に運ば
れ回収される。このようにして、金属微粒子を得ること
ができる。
The flying micro droplets 24 are cooled and solidified by the cooling gas, and are carried to the collector 23 and collected by the flow of the cooling gas. In this way, metal fine particles can be obtained.

次に、本発明の効果を確認するために行った実験例につ
いて説明する。
Next, an experimental example conducted to confirm the effects of the present invention will be described.

第1図に示した装置を用いて、アルゴンガス雰囲気を絶
対圧力で1kg/cdに保ち、周波数を20KHzに設
定した共振器を振動させて、片振幅で約12ミクロンの
振動を行わせたところ、金属融液の表面近傍で172d
Bの音圧レベルの超音波が得られた。共振器としてはチ
タン合金を用い、溶融金属としてアルミニウム合金を用
いた。
Using the apparatus shown in Figure 1, the argon gas atmosphere was maintained at an absolute pressure of 1 kg/cd, and the resonator was vibrated at a frequency of 20 KHz to produce vibrations of approximately 12 microns with a single amplitude. , 172d near the surface of the metal melt
Ultrasonic waves with a sound pressure level of B were obtained. A titanium alloy was used as the resonator, and an aluminum alloy was used as the molten metal.

このアルミニウム合金融液表面にこの超音波を作用させ
た。
The ultrasonic waves were applied to the surface of the aluminum alloy liquid.

得られたアルミニウム合金粉末は、粒径40〜100ミ
クロン、平均粒径70ミクロンで球状の粒子が得られた
。粒子表面の酸化や、不純物元素の混入はまったくなく
、極めて^純度の金属微粉末が得られた。なお、粒子の
生成量は約700グラム/時間であった。
The obtained aluminum alloy powder was spherical particles with a particle size of 40 to 100 microns and an average particle size of 70 microns. There was no oxidation of the particle surface and no contamination of impurity elements, and extremely pure metal powder was obtained. Note that the amount of particles produced was approximately 700 grams/hour.

実施例2 第2図は、本発明の一実施例の構成を示す説明図である
。なお、実施例1の装置と重複する部分の説明は省略す
る。
Embodiment 2 FIG. 2 is an explanatory diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention. Note that explanations of parts that overlap with those of the device of Example 1 will be omitted.

図中13はチャンバーである。チャンバー13の側方の
端部には、チャンバー13内と連通して冷却ガスを供給
する冷却ガス供給装置19が設けられている。この装置
19は、圧力検出器20と、これに基づく圧力調整弁2
1とで構成される加圧手段2とを含み、かつ、チャンバ
ー13内に冷却ガスを流入させる圧縮機22を有してい
る。
In the figure, 13 is a chamber. A cooling gas supply device 19 that communicates with the inside of the chamber 13 and supplies cooling gas is provided at a side end of the chamber 13 . This device 19 includes a pressure detector 20 and a pressure regulating valve 2 based on the pressure detector 20.
1 and a compressor 22 for flowing cooling gas into the chamber 13.

次いで、このように構成された金属微粉末の製造装置の
作用について説明する。
Next, the operation of the apparatus for manufacturing fine metal powder constructed as described above will be explained.

まず、保持容器10に保持された金属融液12は、ヒー
ター11によって金属材料の融点以上の温度に保たれて
いる。チャンバー13内は例えば、Arガス等の不活性
ガスにより不活性雰囲気に保持されている。これによっ
て、金属融液12の酸化あるいはその他の化学反応を防
止している。また、チャンバー13内は、加圧手段2に
よって不活性ガス圧力を調節して、少なくとも大気圧以
上の所定の加圧状態に保持する。
First, the metal melt 12 held in the holding container 10 is maintained at a temperature equal to or higher than the melting point of the metal material by the heater 11. The inside of the chamber 13 is maintained in an inert atmosphere using an inert gas such as Ar gas. This prevents oxidation or other chemical reactions of the metal melt 12. Further, the pressure inside the chamber 13 is maintained at a predetermined pressurized state at least at atmospheric pressure by adjusting the inert gas pressure by the pressurizing means 2.

次に、超音波発生装置1によって超音波が金属融液12
の表面に集束される。集束した超音波が金属融液12の
表面に作用すると、金属融液12の表面にキャピラリー
波ができ、これが表面張力に打ち勝って金属融液12の
表面から微小液滴24を飛散らせる。飛散った微小液滴
24は冷却ガスによって冷却凝固されると共に、冷却ガ
スの流れにより回収器23に運ばれ回収される。このよ
うにして、不純物のない清浄な金属微粒子を得ることが
できる。
Next, the ultrasonic wave generator 1 emits ultrasonic waves to the metal melt 12.
is focused on the surface of When the focused ultrasonic waves act on the surface of the metal melt 12, capillary waves are generated on the surface of the metal melt 12, which overcomes the surface tension and scatters minute droplets 24 from the surface of the metal melt 12. The scattered minute droplets 24 are cooled and solidified by the cooling gas, and are carried to the collector 23 and collected by the flow of the cooling gas. In this way, clean metal particles free of impurities can be obtained.

次に、本実施例の効果を確認するために行った実験例に
ついて説明する。
Next, an example of an experiment conducted to confirm the effects of this example will be described.

第2図に示した装置を用いて、アルゴンガス雰囲気を絶
対圧力で3 kg/ e♂に保ち、周波数を20KHz
に設定した共振器を振動させて、片振幅で約12ミクロ
ンの振動を行わせたところ、金属融液の表面近傍で18
2dBの音圧レベルの超音波が得られた。共振器として
はチタン合金を用い、溶融金属としてアルミニウム合金
を用いた。
Using the apparatus shown in Figure 2, the argon gas atmosphere was maintained at an absolute pressure of 3 kg/e♂, and the frequency was set to 20 KHz.
When the resonator set to
Ultrasonic waves with a sound pressure level of 2 dB were obtained. A titanium alloy was used as the resonator, and an aluminum alloy was used as the molten metal.

このような特性の超音波をアルミニウム合金融液表面に
この超音波を作用させて、微粉化した。
Ultrasonic waves with such characteristics were applied to the surface of the aluminum alloy liquid to pulverize it.

得られたアルミニウム合金粉末は、粒径40〜100ミ
クロン、平均粒径70ミクロンで球状の粒子であった。
The obtained aluminum alloy powder was spherical particles with a particle size of 40 to 100 microns and an average particle size of 70 microns.

また、粒子表面の酸化や、不純物元素の混入はまったく
なく、極めて高純度の金属微粉末であった。なお、粒子
の生成量は約1100グラム/時間であった。
In addition, there was no oxidation on the particle surface or any contamination of impurity elements, and the metal powder was of extremely high purity. Note that the amount of particles produced was approximately 1100 grams/hour.

実施例3 第3図は、本発明の一実施例の金属微粉末の製造装置の
構成を示す説明図である。なお、実施例1の装置と重複
する部分の説明は省略する。
Embodiment 3 FIG. 3 is an explanatory diagram showing the configuration of an apparatus for manufacturing fine metal powder according to an embodiment of the present invention. Note that explanations of parts that overlap with those of the device of Example 1 will be omitted.

図中13はチャンバーである。チャンバー13内と連通
して冷却ガスを供給する冷却ガス供給装置1つが設けら
れている。この装置1つは、圧力検出器20と、これに
基づく圧力調整弁21と、チャンバー13内に冷却ガス
を流入させる圧縮機22とを有している。また、チャン
バー13には、製造された金属微粉末を回収するための
回収器23が接続されている。さらに、回収器23には
、金属微粉未回収後の冷却ガスを所定の温度に降温する
ための冷却ガス降温手段として熱交換器25が連通して
いる。熱交換器25は、冷却後の冷却ガスを冷却ガス供
給手段に付加させるために冷却ガス供給装置19と導管
26によって連通されている。また、熱交換器25には
、冷媒流入口25a及び冷媒流出口25bが設けられて
いて、内部を冷媒が循環できるようになっている。
In the figure, 13 is a chamber. One cooling gas supply device that communicates with the inside of the chamber 13 and supplies cooling gas is provided. This device has a pressure detector 20 , a pressure regulating valve 21 based thereon, and a compressor 22 for introducing cooling gas into the chamber 13 . Further, a recovery device 23 is connected to the chamber 13 for recovering the manufactured fine metal powder. Further, a heat exchanger 25 is connected to the recovery device 23 as a cooling gas temperature lowering means for lowering the temperature of the cooling gas after unrecovered metal fine powder to a predetermined temperature. The heat exchanger 25 is in communication with the cooling gas supply device 19 by a conduit 26 in order to add the cooled gas to the cooling gas supply means. Further, the heat exchanger 25 is provided with a refrigerant inlet 25a and a refrigerant outlet 25b, so that the refrigerant can circulate therein.

次に、このように構成された金属微粉末の製造装置の作
用について説明する。
Next, the operation of the apparatus for manufacturing fine metal powder configured as described above will be explained.

超音波発生装置1によって超音波が金属融1(k12の
表面に集束される。そして、金属融液12の表面から微
小液滴24を霧化させる。霧化の際にこのようにして、
操業中、常に最適なエネルギーを持つ超音波を金属融液
12の表面に作用させる。これによって、金属融液12
の表面にキャピラリー波ができ、これが表面張力に打ち
勝って金属融液12の表面から、微小液滴24を飛上が
らせる。飛上がった微小液滴24は冷却が、スによって
冷却凝固されるとともに、冷却ガスの流れにより回収器
23に運ばれ回収される。金属微粉末を回収した後の冷
却ガスは、熱交換器25に送り込まれる。熱交換器25
内で冷媒流入口25aから冷媒流出口25bに循環して
いる冷媒で冷却される。冷却された冷却ガスは、導管2
6を通り冷却ガス0(給装置19に送られ再利用される
。このようにして、連続して安定して効率良く高純度の
金属微粒子を得ることができる。
Ultrasonic waves are focused on the surface of the metal melt 1 (k12) by the ultrasonic generator 1. Then, minute droplets 24 are atomized from the surface of the metal melt 12. In this way, during atomization,
During operation, ultrasonic waves with optimal energy are always applied to the surface of the metal melt 12. As a result, the metal melt 12
Capillary waves are formed on the surface of the metal melt 12, which overcomes the surface tension and causes the minute droplets 24 to fly up from the surface of the metal melt 12. The flying micro droplets 24 are cooled and solidified by the gas, and are carried to the collector 23 and collected by the flow of the cooling gas. The cooling gas after collecting the fine metal powder is sent to the heat exchanger 25. heat exchanger 25
It is cooled by the refrigerant circulating from the refrigerant inlet 25a to the refrigerant outlet 25b. The cooled cooling gas is passed through conduit 2
6, the cooling gas 0 (is sent to the supply device 19 and reused. In this way, high purity metal particles can be obtained continuously, stably and efficiently.

次に、本実施例の効果を確認するために行った実験例に
ついて説明する。
Next, an example of an experiment conducted to confirm the effects of this example will be described.

第3図に示した装置を用いて、アルゴンガス雰囲気を絶
対圧力で1kg/cjに保ち、周波数を20KHzに設
定した共振器を振動させて、片振幅で約12ミクロンの
振動を行わせたところ、金属融液の表面近傍で172d
Bの音圧レベルの超音波が得られた。共振器としてチタ
ン合金を用い、溶融金属としてアルミニウム合金を用い
た。このアルミニウム合金融液表面にこの超音波を作用
させて微小液滴を発生させた。また、微小液滴の冷却凝
固及び回収に使用された冷却ガスの流量及び1供給温度
は、180m3/h、50℃であツタ。
Using the apparatus shown in Figure 3, the argon gas atmosphere was maintained at an absolute pressure of 1 kg/cj, and the resonator was vibrated at a frequency of 20 KHz to produce vibrations with a single amplitude of approximately 12 microns. , 172d near the surface of the metal melt
Ultrasonic waves with a sound pressure level of B were obtained. A titanium alloy was used as the resonator, and an aluminum alloy was used as the molten metal. This ultrasonic wave was applied to the surface of the aluminum alloy liquid to generate micro droplets. In addition, the flow rate and supply temperature of the cooling gas used for cooling solidification and recovery of the micro droplets were 180 m3/h and 50°C.

このようにして、粒径40〜100ミクロン、平均粒径
70ミクロンのアルミニウム合金球状の粒子をか得られ
た。粒子表面の酸化や、不純物元素の混入はまったくな
く、極めて高純度の金属微粉末が得られた。なお、粒子
の生成量は、800グラム/時間であった。
In this way, aluminum alloy spherical particles with a particle size of 40 to 100 microns and an average particle size of 70 microns were obtained. There was no oxidation of the particle surface or contamination of impurity elements, and extremely high purity metal fine powder was obtained. Note that the amount of particles produced was 800 grams/hour.

[発明の効果] 以上説明した如く、本発明にかかる金属微粉末の製造方
法及びその装置によれば、高純度の金属微粉末を効率良
く容易に製造することができるものである。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the method and apparatus for producing fine metal powder according to the present invention, fine metal powder of high purity can be efficiently and easily produced.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図、第2図、第3図は、本発明の一実施例の金属微
粉末の製造装置の構成を示す説明図、第4図(A)は、
冷間ルツボの説明図、第4図(B)は、金属材料の保持
容器の説明図、第5図(A)。 (B)は、溶融金属を共振器に流下させる従来の金属微
粒子製造技術を示す説明図、第6図は、共振器を溶融金
属に浸、漬する従来の金属微粒子製造技術を示す説明図
である。 1・・・超音波発生装置、2・・・加圧手段、10・・
・保持容器、11・・・ヒーター 12・・・金属融液
、13・・・チャンバー 14・・・高周波電源、15
・・・振動子、16・・・振幅拡大器、17・・・共振
器、18・・・放射方向変換器、19・・・冷却ガス供
給装置、20・・・圧力検出器、21・・・圧力調整弁
、22・・・圧縮機、23・・・回収器、24・・・微
小液滴、25・・・熱交換器、25a・・・冷媒流入口
、25b・・・冷媒流出口、26・・・導管。
1, 2, and 3 are explanatory diagrams showing the configuration of an apparatus for manufacturing fine metal powder according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4(A) is
FIG. 4(B) is an explanatory diagram of a cold crucible, and FIG. 5(A) is an explanatory diagram of a holding container for a metal material. (B) is an explanatory diagram showing a conventional metal fine particle manufacturing technique in which molten metal flows down into a resonator, and FIG. 6 is an explanatory diagram showing a conventional metal fine particle manufacturing technique in which a resonator is immersed in molten metal. be. 1... Ultrasonic generator, 2... Pressurizing means, 10...
- Holding container, 11... Heater 12... Metal melt, 13... Chamber 14... High frequency power supply, 15
... Vibrator, 16... Amplitude expander, 17... Resonator, 18... Radial direction converter, 19... Cooling gas supply device, 20... Pressure detector, 21...・Pressure adjustment valve, 22... Compressor, 23... Recovery device, 24... Micro droplet, 25... Heat exchanger, 25a... Refrigerant inlet, 25b... Refrigerant outlet , 26... Conduit.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)金属材料を溶融させて金属融液を作る工程と、該
金属融液の表面に超音波を集束させて該金属融液を微小
液滴に霧化させる工程と、該微小液滴を冷却ガスを用い
て冷却凝固させる工程とを具備することを特徴とする金
属微粉末の製造方法。
(1) A process of melting a metal material to create a metal melt, a process of focusing ultrasonic waves on the surface of the metal melt to atomize the metal melt into minute droplets, and a process of atomizing the metal melt into minute droplets. 1. A method for producing fine metal powder, comprising a step of cooling and solidifying using a cooling gas.
(2)金属融液の表面に超音波を集束させて金属融液を
微小液滴に霧化させる工程が加圧状態で行われる請求項
1記載の金属微粉末の製造方法。
(2) The method for producing fine metal powder according to claim 1, wherein the step of atomizing the metal melt into minute droplets by focusing ultrasonic waves on the surface of the metal melt is performed under pressure.
(3)微小液滴を冷却凝固させた後の冷却ガスを回収し
、該冷却ガスを所定温度に降温してから冷却ガスに付加
する工程が、微小液滴を冷却ガスを用いて冷却凝固させ
る工程の後に設けられている請求項1記載の金属微粉末
の製造方法。
(3) The step of collecting the cooling gas after cooling and solidifying the microdroplets, lowering the temperature of the cooling gas to a predetermined temperature, and then adding it to the cooling gas is to cool and solidify the microdroplets using the cooling gas. The method for producing fine metal powder according to claim 1, which is provided after the step.
(4)金属材料を保持する保持体と、該保持体に隣設さ
れ前記金属材料を加熱して金属融液を作る加熱手段と、
所定の超音波を発生する超音波発生手段と、該超音波発
生手段と前記保持体間に設けられ前記超音波を前記金属
融液の表面に集束させて該金属融液を微小液滴に霧化さ
せる集束手段と、該微小液滴を冷却凝固させる冷却ガス
を供給する冷却ガス供給手段とを具備することを特徴と
する金属微粉末の製造装置。
(4) a holder that holds a metal material; a heating means that is installed adjacent to the holder and heats the metal material to produce a metal melt;
an ultrasonic generating means for generating a predetermined ultrasonic wave, and an ultrasonic generating means provided between the ultrasonic generating means and the holding body to focus the ultrasonic wave on the surface of the metal melt and atomize the metal melt into minute droplets. 1. An apparatus for producing fine metal powder, comprising: a focusing means for cooling and solidifying the micro droplets; and a cooling gas supply means for supplying a cooling gas for cooling and solidifying the micro droplets.
(5)金属融液に接する雰囲気ガスの圧力を所定の加圧
状態に保つ加圧手段が設けられている請求項4記載の金
属微粉末の製造装置。
(5) The apparatus for producing fine metal powder according to claim 4, further comprising pressurizing means for maintaining the pressure of the atmospheric gas in contact with the metal melt at a predetermined pressurized state.
(6)微小液滴を冷却凝固させた後の冷却ガスを所定温
度に降温してから冷却ガス供給手段に付加する冷却ガス
降温手段を具備する請求項4記載の金属微粉末の製造装
置。
(6) The apparatus for manufacturing fine metal powder according to claim 4, further comprising a cooling gas temperature lowering means for lowering the temperature of the cooling gas after cooling and solidifying the micro droplets to a predetermined temperature and then adding the cooling gas to the cooling gas supply means.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004041427A1 (en) * 2002-11-08 2004-05-21 Dai-Ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd. Inorganic fine particles, inorganic raw material powder, and method for production thereof
JP2008534783A (en) * 2005-03-29 2008-08-28 クライマックス・エンジニアード・マテリアルズ・エルエルシー Metal powder and method for producing the same

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