JPH07179912A - 球状金属粒子の生産方法 - Google Patents
球状金属粒子の生産方法Info
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- JPH07179912A JPH07179912A JP5354705A JP35470593A JPH07179912A JP H07179912 A JPH07179912 A JP H07179912A JP 5354705 A JP5354705 A JP 5354705A JP 35470593 A JP35470593 A JP 35470593A JP H07179912 A JPH07179912 A JP H07179912A
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- B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
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- B22F9/08—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying
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- B22F2009/086—Cooling after atomisation
- B22F2009/0876—Cooling after atomisation by gas
-
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Abstract
(57)【要約】
【目的】表面が滑らかでさらさらした球状の金属粒子を
低コストにおいて量産する手段を提供する。 【構成】冷媒ガスを充たしたチャンバー内において遠心
アトマイザーにより金属の溶融物を撒布して金属粒子を
生産する方法において、前記冷媒ガスは窒素と、冷媒ガ
スの全容の３〜５００ｐｐｍの酸素との組成物からなる
球状金属粒子の生産方法。
低コストにおいて量産する手段を提供する。 【構成】冷媒ガスを充たしたチャンバー内において遠心
アトマイザーにより金属の溶融物を撒布して金属粒子を
生産する方法において、前記冷媒ガスは窒素と、冷媒ガ
スの全容の３〜５００ｐｐｍの酸素との組成物からなる
球状金属粒子の生産方法。
Description
【発明の目的】この発明は冷媒ガスを充たしたチャンバ
ー内において遠心アトマイザーにより金属の溶融物を撒
布して金属粒子を生産する方法に関するもので、冷却凝
固の過程における金属粒子の表面状態を改善することに
より、表面が滑らかでさらさらした球状の金属粒子を低
コストにおいて量産する手段を提供することがその目的
である。従来、金属の溶融物をチャンバー内に設けた遠
心アトマイザーにより撒布して冷却凝固させ、金属の粒
子を生産する方法はよく知られているが、遠心アトマイ
ザーから冷媒ガス中に放出された溶融物がチャンバーの
内壁に到達するまでの間に雰囲気により冷却され完全に
凝固することが必要であり、凝固が不充分な場合は収得
された金属粒子が相互に付着していたり、形状がきわめ
て不ぞろいでつぶの揃った球状の金属粒子を得ることは
難しい。従ってこの欠点を避けるには撒布の距離を長く
とることを要し、そのためには非常に大型のチャンバー
を必要とした。ところで、チャンバー内に２種以上の不
活性ガスを冷媒とし、溶融物が完全に凝固するまでの所
要時間を制御することによりチャンバーの小型化を可能
にする提案が特公昭５９−１４０８４により知られてい
る。しかしながらその提案により冷却時間を好ましい程
度に制御するためには伝熱性には優れていても高価なへ
リウムガスを多量に消費する。従ってこのような提案は
実験規模において金属粒子を少量収得するのには適する
けれども工業的規模で行うにはコストの面で非常に不利
となることを免れない。しかしながら、本発明者は収得
された金属粒子が前記したように相互に付着して塊粒と
なっていたり、粒子の形状が不ぞろいになったりする現
象はチャンバーの内壁に到達したときの金属粒子の凝固
の程度だけでなく、その時点での粒子の表面の状態にも
深い関係のあることを見出した。すなわち、粒子が相互
に付着するような凝固の程度であっても、粒子の表面が
何らかの硬い皮膜によって覆われている場合は相互付着
や塊粒化が避けられるばかりでなく、凝固が不充分であ
っても表面が皮膜で覆われている粒子はチャンバーの内
壁や既に着床している他の粒子に射突して多少の変形を
蒙っても形状が回復する事実が認められた。このような
金属粒子に対する皮膜は金属の酸化によって得られ、従
って、不活性の冷媒ガスに酸素を添加することにより前
記した相互付着、塊粒化などの現象を回避することがで
きるのである。
ー内において遠心アトマイザーにより金属の溶融物を撒
布して金属粒子を生産する方法に関するもので、冷却凝
固の過程における金属粒子の表面状態を改善することに
より、表面が滑らかでさらさらした球状の金属粒子を低
コストにおいて量産する手段を提供することがその目的
である。従来、金属の溶融物をチャンバー内に設けた遠
心アトマイザーにより撒布して冷却凝固させ、金属の粒
子を生産する方法はよく知られているが、遠心アトマイ
ザーから冷媒ガス中に放出された溶融物がチャンバーの
内壁に到達するまでの間に雰囲気により冷却され完全に
凝固することが必要であり、凝固が不充分な場合は収得
された金属粒子が相互に付着していたり、形状がきわめ
て不ぞろいでつぶの揃った球状の金属粒子を得ることは
難しい。従ってこの欠点を避けるには撒布の距離を長く
とることを要し、そのためには非常に大型のチャンバー
を必要とした。ところで、チャンバー内に２種以上の不
活性ガスを冷媒とし、溶融物が完全に凝固するまでの所
要時間を制御することによりチャンバーの小型化を可能
にする提案が特公昭５９−１４０８４により知られてい
る。しかしながらその提案により冷却時間を好ましい程
度に制御するためには伝熱性には優れていても高価なへ
リウムガスを多量に消費する。従ってこのような提案は
実験規模において金属粒子を少量収得するのには適する
けれども工業的規模で行うにはコストの面で非常に不利
となることを免れない。しかしながら、本発明者は収得
された金属粒子が前記したように相互に付着して塊粒と
なっていたり、粒子の形状が不ぞろいになったりする現
象はチャンバーの内壁に到達したときの金属粒子の凝固
の程度だけでなく、その時点での粒子の表面の状態にも
深い関係のあることを見出した。すなわち、粒子が相互
に付着するような凝固の程度であっても、粒子の表面が
何らかの硬い皮膜によって覆われている場合は相互付着
や塊粒化が避けられるばかりでなく、凝固が不充分であ
っても表面が皮膜で覆われている粒子はチャンバーの内
壁や既に着床している他の粒子に射突して多少の変形を
蒙っても形状が回復する事実が認められた。このような
金属粒子に対する皮膜は金属の酸化によって得られ、従
って、不活性の冷媒ガスに酸素を添加することにより前
記した相互付着、塊粒化などの現象を回避することがで
きるのである。
【発明の構成】この発明は冷媒ガスを充たしたチャンバ
ー内において遠心アトマイザーにより金属の溶融物を撒
布して金属粒子を生産する方法において、前記した冷媒
ガスは窒素と、冷媒ガスの全容の約３〜５００ｐｐｍの
酸素との組成物からなる球状金属粒子の生産方法であ
る。すなわち、この発明における冷媒ガスは窒素と酸素
との組成物からなっているのであるが、酸素の組成割合
は冷媒ガスの全容の約３〜５００ｐｐｍの範囲であるこ
とが必要であり、その場合において表面が滑らかでさら
さらした球状の粒子をきわめて収率よく生産することが
できる。酸素の割合が前記の範囲の下限である３ｐｐｍ
に達していないときは粒子表面の酸化皮膜が充分に形成
されず、そのため、冷却による凝固の不充分な金属粒子
の相互付着の現象が生起する。一方、酸素の割合が前記
範囲の上限である５００ｐｐｍを超えるときは、金属粒
子の表面にきめの荒いクラスト状の金属酸化物が多量に
発生し、その結果、例えば粒ハンダの場合であれば硬度
が高まってフラックスとの相性が悪くなり、また例えば
合成樹脂塗料用アルミニウム粉末を生産する場合は樹脂
液への分散が不良となる等、生産された金属粒子の利用
性を非常に低下させる。一般に最も好ましい酸素の割合
は２０〜５０ｐｐｍの範囲である。なお３〜２０ｐｐｍ
の範囲では少量の楕円形粒子が混じるけれども、粒子の
利用上障害が生じない。また、本発明によれば冷媒ガス
組成における酸素の配合にあたっては必ずしも純酸素で
あることを要せず、圧縮空気の使用が許される。本発明
によれば冷媒ガスの主成分は窒素である一方、空気は約
７８％の窒素、約１％のその他の不活性ガスおよび約２
１％の酸素からなる組成物であり、従って、酸素に代え
て圧縮空気を用いても前記した適量範囲の酸素を含み、
他は不活性ガスである冷媒ガスが容易に得られるからで
ある。生産の操作においては通常チャンバー壁を水冷し
て内温を２５〜３０℃に、内圧は１．１気圧程度に保つ
ことが望ましい。また、遠心アトマイザーの溶融物撒布
用回転ディスクの回転数は金属の種類や所望される金属
粒子の粒度に応じ、２５，０００〜１２０，０００ｒｐ
ｍとする。以下、本発明方法によりハンダ粒子および塗
料用アルミニウム粉を生産する場合の実施例を表１に示
すが、本発明方法はその原理からみてこれらの金属のみ
に限定されるものではない。これらの実施例に掲げる成
績の数値は図１に示した装置（チャンバーＣの直径２０
００ｍｍ、高さ１４００ｍｍ）により得られた平均値を
示すものである。
ー内において遠心アトマイザーにより金属の溶融物を撒
布して金属粒子を生産する方法において、前記した冷媒
ガスは窒素と、冷媒ガスの全容の約３〜５００ｐｐｍの
酸素との組成物からなる球状金属粒子の生産方法であ
る。すなわち、この発明における冷媒ガスは窒素と酸素
との組成物からなっているのであるが、酸素の組成割合
は冷媒ガスの全容の約３〜５００ｐｐｍの範囲であるこ
とが必要であり、その場合において表面が滑らかでさら
さらした球状の粒子をきわめて収率よく生産することが
できる。酸素の割合が前記の範囲の下限である３ｐｐｍ
に達していないときは粒子表面の酸化皮膜が充分に形成
されず、そのため、冷却による凝固の不充分な金属粒子
の相互付着の現象が生起する。一方、酸素の割合が前記
範囲の上限である５００ｐｐｍを超えるときは、金属粒
子の表面にきめの荒いクラスト状の金属酸化物が多量に
発生し、その結果、例えば粒ハンダの場合であれば硬度
が高まってフラックスとの相性が悪くなり、また例えば
合成樹脂塗料用アルミニウム粉末を生産する場合は樹脂
液への分散が不良となる等、生産された金属粒子の利用
性を非常に低下させる。一般に最も好ましい酸素の割合
は２０〜５０ｐｐｍの範囲である。なお３〜２０ｐｐｍ
の範囲では少量の楕円形粒子が混じるけれども、粒子の
利用上障害が生じない。また、本発明によれば冷媒ガス
組成における酸素の配合にあたっては必ずしも純酸素で
あることを要せず、圧縮空気の使用が許される。本発明
によれば冷媒ガスの主成分は窒素である一方、空気は約
７８％の窒素、約１％のその他の不活性ガスおよび約２
１％の酸素からなる組成物であり、従って、酸素に代え
て圧縮空気を用いても前記した適量範囲の酸素を含み、
他は不活性ガスである冷媒ガスが容易に得られるからで
ある。生産の操作においては通常チャンバー壁を水冷し
て内温を２５〜３０℃に、内圧は１．１気圧程度に保つ
ことが望ましい。また、遠心アトマイザーの溶融物撒布
用回転ディスクの回転数は金属の種類や所望される金属
粒子の粒度に応じ、２５，０００〜１２０，０００ｒｐ
ｍとする。以下、本発明方法によりハンダ粒子および塗
料用アルミニウム粉を生産する場合の実施例を表１に示
すが、本発明方法はその原理からみてこれらの金属のみ
に限定されるものではない。これらの実施例に掲げる成
績の数値は図１に示した装置（チャンバーＣの直径２０
００ｍｍ、高さ１４００ｍｍ）により得られた平均値を
示すものである。
【表１】
【発明の効果】すなわち、本発明方法によれば、チャン
バー内において遠心アトマイザーにより撒布される溶融
物の粒子の表面は低濃度の酸素による適度な厚みの酸化
皮膜により被覆され、粒子がこの皮膜により物理的に保
護されるので、粒子が相互に付着し難く、また粒子相互
間やチャンバー内壁へ衝突する際も最終的には粒子の形
状に変化を蒙ることが少ない。従って、飛散する粒子を
着床するまでに完全に凝固させる必要がないので冷却促
進用の不活性ガスであるへリウムガスを使用し、また大
型のチャンバーを使用して冷却時間を延長する必要もな
い。かくして、本発明方法によれば、金属粒子をペース
ト状又は塗料として用いる際の分散媒質への分散性の優
れた球状の金属粒子を低コストにおいて量産することが
可能である。
バー内において遠心アトマイザーにより撒布される溶融
物の粒子の表面は低濃度の酸素による適度な厚みの酸化
皮膜により被覆され、粒子がこの皮膜により物理的に保
護されるので、粒子が相互に付着し難く、また粒子相互
間やチャンバー内壁へ衝突する際も最終的には粒子の形
状に変化を蒙ることが少ない。従って、飛散する粒子を
着床するまでに完全に凝固させる必要がないので冷却促
進用の不活性ガスであるへリウムガスを使用し、また大
型のチャンバーを使用して冷却時間を延長する必要もな
い。かくして、本発明方法によれば、金属粒子をペース
ト状又は塗料として用いる際の分散媒質への分散性の優
れた球状の金属粒子を低コストにおいて量産することが
可能である。
【図１】 実施例において使用した装置の要部を縦断し
た骨格図である。
た骨格図である。
Ｃはチャンバー、Ｐはるつぼ、Ａは遠心アトマイザー、
Ｄは回転ディスク、Ｍはモーター、Ｓはセンサー、Ｋは
自動制御装置、Ｖ１，Ｖ２は電磁バルブ、Ｂ１は窒素ガ
スボンベ、Ｂ２は酸素ガス又は圧縮空気ボンベ、Ｆ１，
Ｆ２は流量計、Ｒは受器である。
Ｄは回転ディスク、Ｍはモーター、Ｓはセンサー、Ｋは
自動制御装置、Ｖ１，Ｖ２は電磁バルブ、Ｂ１は窒素ガ
スボンベ、Ｂ２は酸素ガス又は圧縮空気ボンベ、Ｆ１，
Ｆ２は流量計、Ｒは受器である。
Claims (1)
- 【請求項１】冷媒ガスを充たしたチャンバー内において
遠心アトマイザーにより金属の溶融物を撒布して金属粒
子を生産する方法において、前記冷媒ガスは窒素と、冷
媒ガスの全容の３〜５００ｐｐｍの酸素との組成物から
なる球状金属粒子の生産方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5354705A JPH07179912A (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 球状金属粒子の生産方法 |
| US08/680,644 US5917113A (en) | 1993-12-22 | 1996-07-17 | Process for producing spherical metal particles |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5354705A JPH07179912A (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 球状金属粒子の生産方法 |
| US08/680,644 US5917113A (en) | 1993-12-22 | 1996-07-17 | Process for producing spherical metal particles |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07179912A true JPH07179912A (ja) | 1995-07-18 |
Family
ID=26580121
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5354705A Pending JPH07179912A (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 球状金属粒子の生産方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5917113A (ja) |
| JP (1) | JPH07179912A (ja) |
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1993
- 1993-12-22 JP JP5354705A patent/JPH07179912A/ja active Pending
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- 1996-07-17 US US08/680,644 patent/US5917113A/en not_active Expired - Lifetime
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| US5917113A (en) | 1999-06-29 |
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