(57)【要約】  本発明は、装置の小型化が可能で、コストの低減を図ることができ、球状の金属粉末を得ることができる金属粉末の製造方法および金属粉末の製造装置を提供する。  本発明においては、供給手段１１が溶融金属の垂下流１を供給し、複数のジェットバーナー１２が、供給手段１１により供給される溶融金属の垂下流１に対して、フレームジェット１２ａを噴射する。各ジェットバーナー１２は、溶融金属の垂下流１に対して互いに回転対称の位置から、垂下流１に同じ角度でフレームジェット１２ａを噴射するよう設けられている。
2012157733.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融金属または金属線材に対してフレームジェットを噴射することにより金属粉末を得ることを特徴とする金属粉末の製造方法。
【請求項２】
前記フレームジェットが前記溶融金属または前記金属線材の外周に沿って隙間なく、ほぼ均等なジェット圧で前記溶融金属または前記金属線材に衝突するよう、前記溶融金属または前記金属線材の周囲から前記フレームジェットを噴射することを特徴とする請求項１記載の金属粉末の製造方法。
【請求項３】
前記フレームジェットを噴射するための円環状の噴射口を有し、前記噴射口から噴射される前記フレームジェットの内側に前記溶融金属または前記金属線材を配置して、前記フレームジェットを噴射することを特徴とする請求項１または２記載の金属粉末の製造方法。
【請求項４】
複数のフレームジェットを、前記溶融金属または前記金属線材に対して互いに回転対称の位置から、前記溶融金属または前記金属線材に噴射することを特徴とする請求項１または２記載の金属粉末の製造方法。
【請求項５】
溶融金属または金属線材を供給する供給手段と、
前記供給手段により供給される前記溶融金属または前記金属線材に対してフレームジェットを噴射するジェットバーナーとを、
有することを特徴とする金属粉末の製造装置。
【請求項６】
前記ジェットバーナーは、前記フレームジェットが前記溶融金属または前記金属線材の外周に沿って隙間なく、ほぼ均等なジェット圧で前記溶融金属または前記金属線材に衝突するよう、前記溶融金属または前記金属線材の周囲から前記フレームジェットを噴射することを特徴とする請求項５記載の金属粉末の製造装置。
【請求項７】
前記ジェットバーナーは、前記フレームジェットを噴射するための円環状の噴射口を有し、前記噴射口から噴射される前記フレームジェットの内側に、前記溶融金属または前記金属線材が配置されるよう設けられていることを特徴とする請求項５または６記載の金属粉末の製造装置。
【請求項８】
前記ジェットバーナーは複数から成り、前記溶融金属または前記金属線材に対して互いに回転対称の位置から、前記溶融金属または前記金属線材に噴射するよう設けられていることを特徴とする請求項５または６記載の金属粉末の製造装置。
【請求項９】
各ジェットバーナーは、それぞれ前記フレームジェットを噴射するための細長い形状の噴射口を有し、前記噴射口の長径方向が前記溶融金属または前記金属線材の外周に沿うよう配置されていることを特徴とする請求項８記載の金属粉末の製造装置。
【請求項１０】
前記ジェットバーナーは先端に耐熱ノズルを有し、前記耐熱ノズルは内部に前記溶融金属または前記金属線材を通す通孔を有し、前記通孔を通る前記溶融金属または前記金属線材に対して前記フレームジェットを噴射可能に設けられていることを特徴とする請求項５または６記載の金属粉末の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属粉末の製造方法および金属粉末の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属粉末を製造する方法として、アトマイズ法が広く用いられている（例えば、非特許文献１参照）。代表的なアトマイズ法としては、溶融金属（金属溶湯）に水やガスを噴射して溶融金属を粉砕し、液滴として凝固させることにより粉末を製造する水アトマイズ法やガスアトマイズ法がある（例えば、特許文献１乃至３参照）。また、溶融金属を回転するディスク上に落下させ、接線方向にせん断力を加えて破砕し、粉末を製造するディスクアトマイズ法や、プラズマの熱および運動エネルギーにより、Ｔｉ等の細線を粒子にするプラズマアトマイズ法もある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】村上  陽太郎、“高品質金属粉末の製造法”、[online]、2003年9月、（財）大阪科学技術センター付属ニューマテリアルセンター、［平成23年1月17日検索］、インターネット<URL:http://www.ostec.or.jp/nmc/TOP/nmc_news.htm>
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−６３３５７号公報
【特許文献２】特開２００５−１３９４７１号公報
【特許文献３】特開２００４−１８３０４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、水アトマイズ法では、高速で水を噴射するための高圧ポンプが高価であるため、設備費が嵩むという課題があった。また、製造される粉末が不規則な形状を成しているという課題もあった。ガスアトマイズ法では、高圧ガスを使用するため高圧ガス製造設備が必要であり、使用するガスも高価であるため、材料費や設備費などのコストが嵩むという課題があった。ディスクアトマイズ法では、微細な金属粉末を製造するためにはディスクの回転数を上げる必要があり、そのための設備費が嵩むという課題とともに、そもそもディスクの回転数を上げるにしても、既に技術的に限界に達しているという課題があった。プラズマアトマイズ法では、プラズマトーチが高価であるという課題があった。また、プラズマトーチを使用するため、装置が大型化してしまうという課題もあった。【０００６】
本発明は、このような課題に着目してなされたもので、装置の小型化が可能で、コストの低減を図ることができ、球状の金属粉末を得ることができる金属粉末の製造方法および金属粉末の製造装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る金属粉末の製造方法は、溶融金属または金属線材に対してフレームジェットを噴射することにより金属粉末を得ることを、特徴とする。【０００８】
本発明に係る金属粉末の製造装置は、溶融金属または金属線材を供給する供給手段と、前記供給手段により供給される前記溶融金属または前記金属線材に対してフレームジェットを噴射するジェットバーナーとを有することを、特徴とする。【０００９】
本発明に係る金属粉末の製造装置は、本発明に係る金属粉末の製造方法を好適に実施することができる。本発明に係る金属粉末の製造方法および金属粉末の製造装置は、アトマイズ法の原理を利用して、金属粉末を得ることができる。溶融金属に対して高温のフレームジェットを噴射することにより、溶融金属を粉砕することができる。また、金属線材に対して高温のフレームジェットを噴射することにより、金属線材を溶かしつつ、その溶融金属を粉砕することができる。このとき、フレームジェットが水アトマイズ法の高圧水やガスアトマイズ法の高圧ガスより高温であるため、水アトマイズ法やガスアトマイズ法に比べて、吹き付ける流体の流速を上げることが可能になる。また、高温であるため、溶融金属を冷却することなくアトマイズすることができ、必要以上に溶融金属の温度を高くしておく必要もない。このため、溶融金属を細かく粉砕することができる。こうして粉砕された溶融金属を、雰囲気中を落下または飛散するうちに静的に過冷却させてガラス化させることが可能になるとともに、微細な金属粉末を容易に得ることができる。また、水アトマイズ法やガスアトマイズ法に比べて、より微細な金属粉末を得ることができる。【００１０】
また、本発明に係る金属粉末の製造方法および金属粉末の製造装置によれば、球状の金属粉末を得ることができる。本発明に係る金属粉末の製造方法および金属粉末の製造装置は、水アトマイズ法で使用される高圧ポンプやガスアトマイズ法で使用される高圧ガス製造設備、プラズマアトマイズ法で使用されるプラズマトーチ等と比べて、比較的安価で小型のジェットバーナーを使用可能であるため、装置の小型化が可能で、設備費や材料費などのコストの低減を図ることができる。【００１１】
本発明に係る金属粉末の製造方法および金属粉末の製造装置は、フレームジェットを音速よりも速い速度で溶融金属または金属線材に噴射するよう構成されていることが好ましい。この場合、フレームジェットの発する衝撃波により、溶融金属を細かく粉砕することができ、微細な金属粉末を得ることができる。また、本発明に係る金属粉末の製造方法および金属粉末の製造装置で、溶融金属または金属線材に対するアトマイズ方式は、フリーフォール型であってもコンファインド型であってもよい。本発明に係る金属粉末の製造方法および金属粉末の製造装置は、溶融金属の流れ方向または金属線材の伸長方向に対して斜交するよう、フレームジェットを噴射することが好ましい。この場合、効率良く微細な金属粉末を製造することができる。【００１２】
本発明に係る金属粉末の製造方法は、前記フレームジェットが前記溶融金属または前記金属線材の外周に沿って隙間なく、ほぼ均等なジェット圧で前記溶融金属または前記金属線材に衝突するよう、前記溶融金属または前記金属線材の周囲から前記フレームジェットを噴射することが好ましい。本発明に係る金属粉末の製造装置で、前記ジェットバーナーは、前記フレームジェットが前記溶融金属または前記金属線材の外周に沿って隙間なく、ほぼ均等なジェット圧で前記溶融金属または前記金属線材に衝突するよう、前記溶融金属または前記金属線材の周囲から前記フレームジェットを噴射することが好ましい。この場合、フレームジェットが溶融金属または金属線材に衝突する位置で、溶融金属または金属線材がフレームジェットから逃れるように飛散するのを防ぐことができる。このため、溶融金属または金属線材に対して均一なアトマイズが可能であり、微細で均一な球状の金属粉末を得ることができる。また、金属粉末の製造効率を高めることもできる。【００１３】
本発明に係る金属粉末の製造方法は、前記フレームジェットを噴射するための円環状の噴射口を有し、前記噴射口から噴射される前記フレームジェットの内側に前記溶融金属または前記金属線材を配置して、前記フレームジェットを噴射してもよい。本発明に係る金属粉末の製造装置で、前記ジェットバーナーは、前記フレームジェットを噴射するための円環状の噴射口を有し、前記噴射口から噴射される前記フレームジェットの内側に、前記溶融金属または前記金属線材が配置されるよう設けられていてもよい。この場合、比較的容易に、フレームジェットを溶融金属または金属線材の外周に沿って隙間なく、ほぼ均等なジェット圧で溶融金属または金属線材に衝突させることができる。ジェットバーナーが１台で、燃焼室も１つで足りるため、さらなる装置の小型化が可能で、製造コストを低減することができる。【００１４】
本発明に係る金属粉末の製造方法は、複数のフレームジェットを、前記溶融金属または前記金属線材に対して互いに回転対称の位置から、前記溶融金属または前記金属線材に噴射してもよい。本発明に係る金属粉末の製造装置で、前記ジェットバーナーは複数から成り、前記溶融金属または前記金属線材に対して互いに回転対称の位置から、前記溶融金属または前記金属線材に噴射するよう設けられていてもよい。この場合、複数のフレームジェットの衝突により、溶融金属を細かく粉砕することができ、微細な金属粉末を得ることができる。【００１５】
また、この複数のジェットバーナーを有する場合、各ジェットバーナーは、それぞれ前記フレームジェットを噴射するための細長い形状の噴射口を有し、前記噴射口の長径方向が前記溶融金属または前記金属線材の外周に沿うよう配置されていてもよい。この場合、ジェットバーナーの噴射口から噴射されるフレームジェットを、噴射口の長径方向に沿って面状に拡げたり、複数に分散させたりすることができる。このため、溶融金属または金属線材を囲うように、複数のジェットバーナーからフレームジェットを噴射することにより、溶融金属または金属線材に対して均一なアトマイズが可能である。ジェットバーナーは、溶融金属または金属線材を囲えるよう、３台以上であることが好ましい。【００１６】
本発明に係る金属粉末の製造装置で、前記ジェットバーナーは先端に耐熱ノズルを有し、前記耐熱ノズルは内部に前記溶融金属または前記金属線材を通す通孔を有し、前記通孔を通る前記溶融金属または前記金属線材に対して前記フレームジェットを噴射可能に設けられていてもよい。この場合、１台のジェットバーナーで金属粉末を得ることができる。耐熱ノズルは、その内部でフレームジェットを複数に分けて、通孔を通る溶融金属または金属線材に対して互いに回転対称の位置から、溶融金属または金属線材に噴射するようになっていてもよい。耐熱ノズルは、カーボン製や水冷銅製など、耐熱性であればいかなる材質から成っていてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、装置の小型化が可能で、コストの低減を図ることができ、球状の金属粉末を得ることができる金属粉末の製造方法および金属粉末の製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施の形態の金属粉末の製造装置の（ａ）フリーフォール型、（ｂ）コンファインド型での使用状態を示す側面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の金属粉末の製造装置の、金属線材を使用する変形例を示す側面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の金属粉末の製造装置の、ジェットバーナーの変形例を示す側面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態の金属粉末の製造装置を示す縦断面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態の金属粉末の製造装置を示す（ａ）斜視図、（ｂ）使用状態の斜視図である。
【図６】図５に示す金属粉末の製造装置の（ａ）噴射口を示す正面図、（ｂ）噴射したフレームジェットの形状を示す側面図である。
【図７】（ａ）図１（ａ）に示す金属粉末の製造装置の、フレームジェットの噴射状態を示す拡大側面図、（ｂ）図１（ａ）に示す金属粉末の製造装置の、溶融金属を用いたときのアトマイズ時の状態を示す、フレームジェットの噴射位置付近の拡大側面図、（ｃ）図１（ａ）に示す金属粉末の製造装置により、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系の溶融金属から得られたＦｅ７５Ｓｉ１０Ｂ１５非晶質粉末の電子顕微鏡写真、（ｄ）その粉末粒子をさらに拡大した電子顕微鏡写真である。
【図８】図２に示す金属粉末の製造装置により、ステンレス鋼ＳＵＳ４２０の金属線材から得られた金属粉末の（ａ）倍率１５０倍、（ｂ）倍率１０００倍の電子顕微鏡写真である。
【図９】図２に示す金属粉末の製造装置により、ＴＩＧ溶接棒の金属線材（株式会社神戸製鋼所製ＴＧＳ５０）から得られた金属粉末の（ａ）倍率１５００倍、（ｂ）倍率２５００倍の電子顕微鏡写真である。
【図１０】図２に示す金属粉末の製造装置により、ＳＵＳ４２０合金から成る金属線材から得られた金属粉末の（ａ）倍率２００倍、（ｂ）倍率１２００倍電子顕微鏡写真である。
【図１１】Ｆｅ−Ｓｉ１０−Ｂ１５合金の溶融金属に対して、（ａ）図１（ａ）に示す金属粉末の製造装置、（ｂ）図４に示す金属粉末の製造装置、（ｃ）図４に示す金属粉末の製造装置で噴射口がラバールノズル型のものにより、フレームジェットを噴射して製造した金属粉末の粒度分布を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面に基づき、本発明の実施の形態について説明する。
図１および図３は、本発明の第１の実施の形態の金属粉末の製造装置を示している。
図１に示すように、金属粉末の製造装置１０は、供給手段１１と複数のジェットバーナー１２とを有している。なお、以下の説明では、主に、図１（ａ）に示すフリーフォール型について説明を行う。
【００２０】
図１（ａ）に示すように、供給手段１１は、溶融金属を収納する容器から成っている。供給手段１１は、底面の中央に、内部に連通する注湯ノズル１１ａを有している。供給手段１１は、内部に収納した溶融金属を、注湯ノズル１１ａから下方に流出可能に構成されている。
【００２１】
複数のジェットバーナー１２は、音速よりも速い速度でフレームジェット１２ａを噴射可能になっている。各ジェットバーナー１２は、供給手段１１の下方で、フレームジェット１２ａを斜め下方に向かって噴射可能に配置されている。各ジェットバーナー１２は、注湯ノズル１１ａからの溶融金属の垂下流１に対して互いに回転対称の位置から、垂下流１に同じ角度で斜交して噴射するよう設けられている。これにより、各ジェットバーナー１２は、垂下流１の１点にフレームジェット１２ａを集中して噴射するようになっている。
【００２２】
なお、具体的な一例では、ジェットバーナー１２は、小型で、音速よりも速い速度でフレームジェット１２ａを噴射可能なハード工業有限会社製のジェットバーナーから成っている。ジェットバーナー１２は３台から成り、溶融金属の垂下流１を中心軸として中心角度が１２０度の間隔で、垂下流１から同じ距離の位置に配置され、垂下流１に対して斜め上方から約４５度の角度で噴射するようになっている。また、各ジェットバーナー１２は、同じ圧力および速度でフレームジェット１２ａを噴射するようになっている。
【００２３】
金属粉末の製造装置１０は、本発明の第１の実施の形態の金属粉末の製造方法を好適に実施することができる。金属粉末の製造装置１０は、アトマイズ法の原理を利用して、金属粉末を得ることができる。溶融金属の垂下流１に対して高温のフレームジェット１２ａを噴射することにより、溶融金属を粉砕することができる。このとき、フレームジェット１２ａが水アトマイズ法の高圧水やガスアトマイズ法の高圧ガスより高温であるため、水アトマイズ法やガスアトマイズ法に比べて、吹き付ける流体の流速を上げることが可能になる。また、高温であるため、溶融金属を冷却することなくアトマイズすることができ、必要以上に溶融金属の温度を高くしておく必要もない。例えば、従来の水アトマイズ法やガスアトマイズ法と比べて、溶融金属の温度を５０〜１００℃程度低めに設定しておくことができる。このため、よりアモルファス化しやすい条件で溶融金属を細かく粉砕することができる。こうして粉砕された溶融金属を、雰囲気中を落下または飛散するうちに静的に過冷却させてガラス化させることが可能になるとともに、微細な金属粉末を容易に得ることができる。また、水アトマイズ法やガスアトマイズ法に比べて、より微細な金属粉末を得ることができる。
【００２４】
また、金属粉末の製造装置１０は、各ジェットバーナー１２が音速よりも速い速度でフレームジェット１２ａを噴射した場合には、フレームジェット１２ａの発する衝撃波により、溶融金属を細かく粉砕することができる。さらに、各ジェットバーナー１２が、溶融金属の垂下流１に対して互いに回転対称の位置から、同じ角度で、垂下流１の１点に集中してフレームジェット１２ａを噴射するため、複数のフレームジェット１２ａの衝突により、溶融金属をより細かく粉砕することができ、より微細な金属粉末を得ることができる。なお、各フレームジェット１２ａの周囲および下方を覆うよう、供給手段１１の下方に容器やチャンバーを設けることにより、得られた金属粉末を容易に回収することができる。
【００２５】
金属粉末の製造装置１０は、水アトマイズ法で使用される高圧ポンプやガスアトマイズ法で使用される高圧ガス製造設備、プラズマアトマイズ法で使用されるプラズマトーチ等と比べて、比較的安価で小型のジェットバーナー１２を使用することができ、装置の小型化が可能で、設備費や材料費などのコストの低減を図ることができる。
【００２６】
なお、金属粉末の製造装置１０は、図１（ｂ）に示すコンファインド型であってもよい。コンファインド型の場合、フリーフォール型と同様の効果が得られるだけでなく、アトマイズゾーンへ直接溶融金属を供給できるため、各ジェットバーナー１２のフレームジェット１２ａの運動エネルギーが減衰しない状態で効率的にアトマイズを行うことができる。また、コンファインド型の場合、従来のガスアトマイズ等では、噴射ガス等により注湯ノズル１１ａが冷却されて溶融金属が凝固し、注湯ノズル１１ａを閉塞しやすいという問題があった。これに対し、図１（ｂ）に示す金属粉末の製造装置１０では、各ジェットバーナー１２から高温のフレームジェット１２ａを噴射するため、注湯ノズル１１ａが冷却されず、溶融金属の凝固や注湯ノズル１１ａの閉塞が発生するのを防止することができる。
【００２７】
また、図２に示すように、金属粉末の製造装置１０は、供給手段１１が下方に向かって金属線材２を連続的に供給可能に設けられ、各ジェットバーナー１２が、金属線材２に対してフレームジェット１２ａを噴射するよう設けられていてもよい。この場合、金属線材２に対して高温のフレームジェット１２ａを噴射することにより、金属線材２を溶かしつつ、その溶融した金属を粉砕することができる。金属線材２の材質は、例えば、ステンレス鋼、ＳＵＳ４２０合金である。
【００２８】
また、金属粉末の製造装置１０で、ジェットバーナー１２が１台から成り、先端に耐熱ノズルを有し、耐熱ノズルは、内部に溶融金属または金属線材を通す通孔を有し、内部でフレームジェット１２ａを複数に分けて、通孔を通る溶融金属または金属線材に対して互いに回転対称の位置から、溶融金属または金属線材に同じ角度で噴射可能に設けられていてもよい。この場合、１台のジェットバーナー１２で金属粉末を得ることができる。耐熱ノズルは、水アトマイズ法やガスアトマイズ法で使用されるノズルを、カーボンまたは水冷銅などの耐熱性の素材で形成したものから成っていてもよい。
【００２９】
また、図３に示すように、金属粉末の製造装置１０は、フレームジェット１２ａの噴射方向が、ジェットバーナー１２の本体１２ｂの長さ方向に対して所定の角度を成すよう、各ジェットバーナー１２の噴射ノズル１２ｃが折り曲げられていてもよい。この場合、噴射ノズル１２ｃと供給手段１１の注湯ノズル１１ａとを容易に近接させることができる。特に、金属粉末の製造装置１０がコンファインド型の場合に効果的である。
【００３０】
図４は、本発明の第２の実施の形態の金属粉末の製造装置および金属粉末の製造方法を示している。
図４に示すように、金属粉末の製造装置２０は、コンファインド型であり、供給手段１１とジェットバーナー１２とを有している。
なお、以下の説明では、本発明の第１の実施の形態の金属粉末の製造装置１０と同一の構成には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
【００３１】
供給手段１１は、溶融金属を収納する容器２１を有し、容器２１の底部中央に外部に連通した供給口２１ａを有している。また、供給手段１１は、供給口２１ａに連通し、容器２１の底面の中央に断熱板２２（例、アルミナ板）を介して取り付けられた注湯ノズル１１ａを有している。注湯ノズル１１ａは、先端の外形が下方に向かって徐々に細くなるテーパー状を成している。供給手段１１は、容器２１の内部に収納した溶融金属を、注湯ノズル１１ａから供給可能になっている。
【００３２】
ジェットバーナー１２は、１つの燃焼室（図示せず）と、フレームジェットを噴射するための円環状の噴射口２４とを有している。ジェットバーナー１２は、噴射口２４の内側に注湯ノズル１１ａが配置されるよう、供給手段１１の容器２１の下部に取り付けられている。ジェットバーナー１２は、噴射口２４が注湯ノズル１１ａの先端のテーパー形状に沿うよう形成されている。
【００３３】
ジェットバーナー１２は、噴射口２４から前方内側に向かって、噴射口２４の円周に沿って隙間なく、フレームジェットを噴射可能に構成されている。これにより、ジェットバーナー１２は、注湯ノズル１１ａから供給される溶融金属の周囲から、溶融金属の流れ方向に対して斜交するよう、溶融金属の一箇所に集中してフレームジェットを噴射可能になっている。また、ジェットバーナー１２は、注湯ノズル１１ａから供給される溶融金属の外周に沿って隙間なく、ほぼ均等なジェット圧で、フレームジェットが溶融金属に衝突可能になっている。
【００３４】
また、ジェットバーナー１２は、噴射口２４の周囲に、水を循環させて噴射口２４を冷却するための水冷部２５を有している。なお、ジェットバーナー１２は、音速よりも速い速度でもフレームジェットを噴射可能になっている。また、具体的な一例では、ジェットバーナー１２は、注湯ノズル１１ａから下方に供給される溶融金属に対して、斜め上方から約４０度の角度で噴射するようになっている。
【００３５】
本発明の第２の実施の形態の金属粉末の製造方法は、金属粉末の製造装置２０により好適に実施される。本発明の第２の実施の形態の金属粉末の製造装置２０および金属粉末の製造方法は、溶融金属の周囲から噴射されたフレームジェットが、溶融金属の外周に沿って隙間なく、ほぼ均等なジェット圧で溶融金属に衝突するため、その衝突位置で、溶融金属がフレームジェットから逃れるように飛散するのを防ぐことができる。このため、溶融金属に対して均一なアトマイズが可能であり、微細で均一な球状の金属粉末を得ることができる。また、金属粉末の製造効率を高めることもできる。なお、具体的な一例では、製造された金属粉末の直径は、約５μｍであった。
【００３６】
本発明の第２の実施の形態の金属粉末の製造装置２０および金属粉末の製造方法は、ジェットバーナー１２が１台で、燃焼室も１つで足りるため、さらなる装置の小型化が可能で、製造コストもさらに低減することができる。なお、本発明の第２の実施の形態の金属粉末の製造装置２０および金属粉末の製造方法は、溶融金属でなく、金属線材に対して高温のフレームジェットを噴射してもよい。
【００３７】
図５および図６は、本発明の第３の実施の形態の金属粉末の製造装置および金属粉末の製造方法を示している。
図５および図６に示すように、金属粉末の製造装置３０は、供給手段１１とジェットバーナー１２とを有している。
なお、以下の説明では、本発明の第１の実施の形態の金属粉末の製造装置１０および本発明の第２の実施の形態の金属粉末の製造装置２０と同一の構成には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
【００３８】
金属粉末の製造装置３０は、ジェットバーナー１２が３台から成り、それぞれフレームジェット１２ａを噴射するための細長い形状の噴射口２４を有している。各ジェットバーナー１２は、噴射口２４の長径方向が溶融金属の垂下流１の外周に沿うよう配置されている。各ジェットバーナー１２は、垂下流１に対して互いに回転対称の位置から、垂下流１に同じ角度で衝突するよう、同じ圧力および速度でフレームジェット１２ａを噴射可能に設けられている。
【００３９】
図５および図６に示す具体的な一例では、噴射口２４は、２つの円を接続したひょうたん型の形状を成している。また、各ジェットバーナー１２は、溶融金属の垂下流１を中心軸として中心角度が１２０度の間隔で、垂下流１から同じ距離の位置に配置され、垂下流１に対して斜め上方から約４０度の角度で噴射するようになっている。
【００４０】
本発明の第３の実施の形態の金属粉末の製造方法は、金属粉末の製造装置３０により好適に実施される。本発明の第３の実施の形態の金属粉末の製造装置３０および金属粉末の製造方法は、図６（ｂ）に示すように、ジェットバーナー１２の噴射口２４から噴射されるフレームジェット１２ａを、噴射口２４の長径方向に沿って面状に拡げたり、複数に分散させたりすることができる。このため、溶融金属の垂下流１を囲うように、各ジェットバーナー１２からフレームジェット１２ａを噴射することにより、溶融金属の垂下流１の外周に沿って隙間なく、ほぼ均等なジェット圧で溶融金属の垂下流１に衝突させることができる。また、その衝突位置で、溶融金属がフレームジェット１２ａから逃れるように飛散するのを防ぐことができる。このため、溶融金属に対して均一なアトマイズが可能であり、微細で均一な球状の金属粉末を得ることができる。また、金属粉末の製造効率を高めることもできる。
【００４１】
なお、本発明の第３の実施の形態の金属粉末の製造装置３０および金属粉末の製造方法は、溶融金属でなく、金属線材に対して高温のフレームジェット１２ａを噴射してもよい。
【実施例１】
【００４２】
図１（ａ）に示す金属粉末の製造装置１０によりフレームジェット１２ａを噴射したときの状態を、図７（ａ）に示す。図７（ａ）に示すように、複数のフレームジェットが１つに収束していることが確認できる。この金属粉末の製造装置１０を用いて、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系の溶融金属に対して、フレームジェット１２ａを噴射することにより、微細な球状のＦｅ７５Ｓｉ１０Ｂ１５非晶質粉末が得られた。このときのフレームジェット１２ａの噴射位置付近の様子、および、得られた粉末の電子顕微鏡写真を図７（ｂ）乃至（ｄ）に示す。
【実施例２】
【００４３】
図２に示す金属粉末の製造装置１０を用いて、ステンレス鋼ＳＵＳ４２０の金属線材２に対してフレームジェット１２ａを噴射することにより、微細な球状の金属粉末が得られた。得られた金属粉末の電子顕微鏡写真を図８に示す。
【実施例３】
【００４４】
図２に示す金属粉末の製造装置１０を用いて、ＴＩＧ溶接棒ＴＧＳ５０（株式会社神戸製鋼所製）の金属線材２に対してフレームジェット１２ａを噴射することにより、微細な球状の金属粉末が得られた。得られた金属粉末の電子顕微鏡写真を図９に示す。
【実施例４】
【００４５】
図２に示す金属粉末の製造装置１０を用いて、ＳＵＳ４２０合金から成る金属線材２に対してフレームジェット１２ａを噴射することにより、微細な球状の金属粉末が得られた。得られた金属粉末の電子顕微鏡写真を図１０に示す。
【実施例５】
【００４６】
Ｆｅ−Ｓｉ１０−Ｂ１５合金の溶融金属に対して、図１（ａ）に示す金属粉末の製造装置１０、図４に示す金属粉末の製造装置２０、および図４に示す金属粉末の製造装置２０で噴射口２４がラバールノズル型のものにより、それぞれフレームジェットを噴射して金属粉末を製造した。各装置で製造された金属粉末の粒度分布を、図１１に示す。【００４７】
なお、図１（ａ）に示す金属粉末の製造装置１０では、４台のジェットバーナー１２を、溶融金属の垂下流１を中心軸として中心角度が９０度の間隔で配置し、垂下流１に対してそれぞれ斜め上方から約１５度の角度（頂角３０度）でフレームジェットを噴射した。また、ジェットバーナー１２の１台あたりの燃焼パラメーターは、空気量が７００Ｌ／ｍｉｎ、燃料（灯油）が１３０ｍＬ／ｍｉｎである。図４に示す金属粉末の製造装置２０での燃焼パラメーターは、空気量が３０００Ｌ／ｍｉｎ、燃料（灯油）が５５０ｍＬ／ｍｉｎである。ラバールノズル型のものの燃焼パラメーターは、空気量が３０００Ｌ／ｍｉｎ、燃料（灯油）が５５０ｍＬ／ｍｉｎである。【００４８】
図１１（ａ）および（ｂ）に示すように、図１（ａ）に示す金属粉末の製造装置１０、および、図４に示す金属粉末の製造装置２０で製造された金属粉末は、直径が４０〜７０μｍのものが最も多く、ほとんどが１００μｍ以下であった。また、ラバールノズル型のもので製造された金属粉末は、直径が５０μｍ以下のものがほとんどであった。これらの結果から、フレームジェットの噴射により、微細な粉末が得られることが確認された。また、ラバールノズル型のものの方が、製造される金属粉末の径が小さくなっていることから、フレームジェットの速度が大きいほど、製造される金属粉末の径が小さくなるといえる。
【符号の説明】
【００４９】
１  垂下流
２  金属線材
１０  金属粉末の製造装置
１１  供給手段
１１ａ  注湯ノズル
１２  ジェットバーナー
１２ａ  フレームジェット
【図１】
2012157733.tif 000003
【図２】
2012157733.tif 000004
【図３】
2012157733.tif 000005
【図４】
2012157733.tif 000006
【図５】
2012157733.tif 000007
【図６】
2012157733.tif 000008
【図７】
2012157733.tif 000009
【図８】
2012157733.tif 000010
【図９】
2012157733.tif 000011
【図１０】
2012157733.tif 000012
【図１１】
2012157733.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成24年11月28日(2012.11.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アトマイズ法の原理を利用して金属粉末を得るための金属粉末の製造方法であって、
フレームジェットを噴射するための円環状の噴射口を有し、前記噴射口から噴射される前記フレームジェットの内側に溶融金属または金属線材を配置して、前記溶融金属または前記金属線材に対して前記フレームジェットを噴射することにより金属粉末を得ることを特徴とする金属粉末の製造方法。
【請求項２】
前記フレームジェットが前記溶融金属または前記金属線材の外周に沿って隙間なく、ほぼ均等なジェット圧で前記溶融金属または前記金属線材に衝突するよう、前記溶融金属または前記金属線材の周囲から前記フレームジェットを噴射することを特徴とする請求項１記載の金属粉末の製造方法。
【請求項３】
（削除）
【請求項４】
（削除）
【請求項５】
アトマイズ法の原理を利用して金属粉末を得るための金属粉末の製造装置であって、
溶融金属または金属線材を供給する供給手段と、
前記供給手段により供給される前記溶融金属または前記金属線材に対してフレームジェットを噴射するジェットバーナーとを有し、
前記ジェットバーナーは、前記フレームジェットを噴射するための円環状の噴射口を有し、前記噴射口から噴射される前記フレームジェットの内側に、前記溶融金属または前記金属線材が配置されるよう設けられていることを
特徴とする金属粉末の製造装置。
【請求項６】
前記ジェットバーナーは、前記フレームジェットが前記溶融金属または前記金属線材の外周に沿って隙間なく、ほぼ均等なジェット圧で前記溶融金属または前記金属線材に衝突するよう、前記溶融金属または前記金属線材の周囲から前記フレームジェットを噴射することを特徴とする請求項５記載の金属粉末の製造装置。
【請求項７】
（削除）
【請求項８】
（削除）
【請求項９】
（削除）
【請求項１０】
（削除）
【請求項１１】
前記噴射口はラバールノズル型のものから成ることを特徴とする請求項１または２記載の金属粉末の製造方法。
【請求項１２】
前記噴射口はラバールノズル型のものから成ることを特徴とする請求項５または６記載の金属粉末の製造装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
粉末が不規則な形状を成しているという課題もあった。ガスアトマイズ法では、高圧ガスを使用するため高圧ガス製造設備が必要であり、使用するガスも高価であるため、材料費や設備費などのコストが嵩むという課題があった。ディスクアトマイズ法では、微細な金属粉末を製造するためにはディスクの回転数を上げる必要があり、そのための設備費が嵩むという課題とともに、そもそもディスクの回転数を上げるにしても、既に技術的に限界に達しているという課題があった。プラズマアトマイズ法では、プラズマトーチが高価であるという課題があった。また、プラズマトーチを使用するため、装置が大型化してしまうという課題もあった。
［０００６］
本発明は、このような課題に着目してなされたもので、装置の小型化が可能で、コストの低減を図ることができ、球状の金属粉末を得ることができる金属粉末の製造方法および金属粉末の製造装置を提供することを目的としている。
課題を解決するための手段
［０００７］
上記目的を達成するために、本発明に係る金属粉末の製造方法は、アトマイズ法の原理を利用して金属粉末を得るための金属粉末の製造方法であって、フレームジェットを噴射するための円環状の噴射口を有し、前記噴射口から噴射される前記フレームジェットの内側に溶融金属または金属線材を配置して、前記溶融金属または前記金属線材に対して前記フレームジェットを噴射することにより金属粉末を得ることを特徴とする。
［０００８］
本発明に係る金属粉末の製造装置は、アトマイズ法の原理を利用して金属粉末を得るための金属粉末の製造装置であって、溶融金属または金属線材を供給する供給手段と、前記供給手段により供給される前記溶融金属または前記金属線材に対してフレームジェットを噴射するジェットバーナーとを有し、前記ジェットバーナーは、前記フレームジェットを噴射するための円環状の噴射口を有し、前記噴射口から噴射される前記フレームジェットの内側に、前記溶融金属または前記金属線材が配置されるよう設けられていることを特徴とする。
［０００９］
本発明に係る金属粉末の製造装置は、本発明に係る金属粉末の製造方法を好適に実施することができる。本発明に係る金属粉末の製造方法および金属粉末の製造装置は、アトマイズ法の原理を利用して、金属粉末を得ることができる。溶融金属に対して高温のフレームジェットを噴射することにより、溶融金属を粉砕することができる。また、金属線材に対して高温のフレームジェットを噴射することにより、金属線材を溶かしつつ、その溶融金属を粉砕することができる。このとき、フレームジェットが水アトマイズ法の高圧
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
水やガスアトマイズ法の高圧ガスより高温であるため、水アトマイズ法やガスアトマイズ法に比べて、吹き付ける流体の流速を上げることが可能になる。また、高温であるため、溶融金属を冷却することなくアトマイズすることができ、必要以上に溶融金属の温度を高くしておく必要もない。このため、溶融金属を細かく粉砕することができる。こうして粉砕された溶融金属を、雰囲気中を落下または飛散するうちに静的に過冷却させてガラス化させることが可能になるとともに、微細な金属粉末を容易に得ることができる。また、水アトマイズ法やガスアトマイズ法に比べて、より微細な金属粉末を得ることができる。
［００１０］
また、本発明に係る金属粉末の製造方法および金属粉末の製造装置によれば、球状の金属粉末を得ることができる。本発明に係る金属粉末の製造方法および金属粉末の製造装置は、水アトマイズ法で使用される高圧ポンプやガスアトマイズ法で使用される高圧ガス製造設備、プラズマアトマイズ法で使用されるプラズマトーチ等と比べて、比較的安価で小型のジェットバーナーを使用可能であるため、装置の小型化が可能で、設備費や材料費などのコストの低減を図ることができる。また、比較的容易に、フレームジェットを溶融金属または金属線材の外周に沿って隙間なく、ほぼ均等なジェット圧で溶融金属または金属線材に衝突させることができる。ジェットバーナーが１台で、燃焼室も１つで足りるため、さらなる装置の小型化が可能で、製造コストを低減することができる。
［００１１］
本発明に係る金属粉末の製造方法および金属粉末の製造装置は、フレームジェットを音速よりも速い速度で溶融金属または金属線材に噴射するよう構成されていることが好ましい。この場合、フレームジェットの発する衝撃波により、溶融金属を細かく粉砕することができ、微細な金属粉末を得ることができる。また、本発明に係る金属粉末の製造方法および金属粉末の製造装置で、溶融金属または金属線材に対するアトマイズ方式は、フリーフォール型であってもコンファインド型であってもよい。本発明に係る金属粉末の製造方法および金属粉末の製造装置は、溶融金属の流れ方向または金属線材の伸長方向に対して斜交するよう、フレームジェットを噴射することが好ましい。この場合、効率良く微細な金属粉末を製造することができる。
［００１２］
本発明に係る金属粉末の製造方法は、前記フレームジェットが前記溶融金属または前記金属線材の外周に沿って隙間なく、ほぼ均等なジェット圧で前
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
記溶融金属または前記金属線材に衝突するよう、前記溶融金属または前記金属線材の周囲から前記フレームジェットを噴射することが好ましい。本発明に係る金属粉末の製造装置で、前記ジェットバーナーは、前記フレームジェットが前記溶融金属または前記金属線材の外周に沿って隙間なく、ほぼ均等なジェット圧で前記溶融金属または前記金属線材に衝突するよう、前記溶融金属または前記金属線材の周囲から前記フレームジェットを噴射することが好ましい。この場合、フレームジェットが溶融金属または金属線材に衝突する位置で、溶融金属または金属線材がフレームジェットから逃れるように飛散するのを防ぐことができる。このため、溶融金属または金属線材に対して均一なアトマイズが可能であり、微細で均一な球状の金属粉末を得ることができる。また、金属粉末の製造効率を高めることもできる。
［００１３］
［００１４］
本発明に関する金属粉末の製造方法は、複数のフレームジェットを、前記溶融金属または前記金属線材に対して互いに回転対称の位置から、前記溶融金属または前記金属線材に噴射してもよい。本発明に関する金属粉末の製造装置で、前記ジェットバーナーは複数から成り、前記溶融金属または前記金属線材に対して互いに回転対称の位置から、前記溶融金属または前記金属線材に噴射するよう設けられていてもよい。この場合、複数のフレームジェットの
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
衝突により、溶融金属を細かく粉砕することができ、微細な金属粉末を得ることができる。
［００１５］
また、この複数のジェットバーナーを有する場合、各ジェットバーナーは、それぞれ前記フレームジェットを噴射するための細長い形状の噴射口を有し、前記噴射口の長径方向が前記溶融金属または前記金属線材の外周に沿うよう配置されていてもよい。この場合、ジェットバーナーの噴射口から噴射されるフレームジェットを、噴射口の長径方向に沿って面状に拡げたり、複数に分散させたりすることができる。このため、溶融金属または金属線材を囲うように、複数のジェットバーナーからフレームジェットを噴射することにより、溶融金属または金属線材に対して均一なアトマイズが可能である。ジェットバーナーは、溶融金属または金属線材を囲えるよう、３台以上であることが好ましい。
［００１６］
本発明に関する金属粉末の製造装置で、前記ジェットバーナーは先端に耐熱ノズルを有し、前記耐熱ノズルは内部に前記溶融金属または前記金属線材を通す通孔を有し、前記通孔を通る前記溶融金属または前記金属線材に対して前記フレームジェットを噴射可能に設けられていてもよい。この場合、１台のジェットバーナーで金属粉末を得ることができる。耐熱ノズルは、その内部でフレームジェットを複数に分けて、通孔を通る溶融金属または金属線材に対して互いに回転対称の位置から、溶融金属または金属線材に噴射するようになっていてもよい。耐熱ノズルは、カーボン製や水冷銅製など、耐熱性であればいかなる材質から成っていてもよい。
発明の効果
［００１７］
本発明によれば、装置の小型化が可能で、コストの低減を図ることができ、球状の金属粉末を得ることができる金属粉末の製造方法および金属粉末の製造装置を提供することができる。
図面の簡単な説明
［００１８］
［図１］本発明に関する第１の実施の形態の金属粉末の製造装置の（ａ）フリーフォール型、（ｂ）コンファインド型での使用状態を示す側面図である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
［図２］本発明に関する第１の実施の形態の金属粉末の製造装置の、金属線材を使用する変形例を示す側面図である。
［図３］本発明に関する第１の実施の形態の金属粉末の製造装置の、ジェットバーナーの変形例を示す側面図である。
［図４］本発明の実施の形態の金属粉末の製造装置を示す縦断面図である。
［図５］本発明に関する第２の実施の形態の金属粉末の製造装置を示す（ａ）斜視図、（ｂ）使用状態の斜視図である。
［図６］図５に示す金属粉末の製造装置の（ａ）噴射口を示す正面図、（ｂ）噴射したフレームジェットの形状を示す側面図である。
［図７］（ａ）図１（ａ）に示す金属粉末の製造装置の、フレームジェットの噴射状態を示す拡大側面図、（ｂ）図１（ａ）に示す金属粉末の製造装置の、溶融金属を用いたときのアトマイズ時の状態を示す、フレームジェットの噴射位置付近の拡大側面図、（ｃ）図１（ａ）に示す金属粉末の製造装置により、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系の溶融金属から得られたＦｅ７５Ｓｉ１０Ｂ１５非晶質粉末の電子顕微鏡写真、（ｄ）その粉末粒子をさらに拡大した電子顕微鏡写真である。
［図８］図２に示す金属粉末の製造装置により、ステンレス鋼ＳＵＳ４２０の金属線材から得られた金属粉末の（ａ）倍率１５０倍、（ｂ）倍率１０００倍の電子顕微鏡写真である。
［図９］図２に示す金属粉末の製造装置により、ＴＩＧ溶接棒の金属線材（株式会社神戸製鋼所製ＴＧＳ５０）から得られた金属粉末の（ａ）倍率１５００倍、（ｂ）倍率２５００倍の電子顕微鏡写真である。
［図１０］図２に示す金属粉末の製造装置により、ＳＵＳ４２０合金から成る金属線材から得られた金属粉末の（ａ）倍率２００倍、（ｂ）倍率１２００倍電子顕微鏡写真である。
［図１１］Ｆｅ−Ｓｉ１０−Ｂ１５合金の溶融金属に対して、（ａ）図１（ａ）に示す金属粉末の製造装置、（ｂ）図４に示す金属粉末の製造装置、（ｃ）図４
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
に示す金属粉末の製造装置で噴射口がラバールノズル型のものにより、フレームジェットを噴射して製造した金属粉末の粒度分布を示すグラフである。
発明を実施するための形態
［００１９］
以下、図面に基づき、本発明の実施の形態について説明する。
図１および図３は、本発明に関する第１の実施の形態の金属粉末の製造装置を示している。
図１に示すように、金属粉末の製造装置１０は、供給手段１１と複数のジェットバーナー１２とを有している。なお、以下の説明では、主に、図１（ａ）に示すフリーフォール型について説明を行う。
［００２０］
図１（ａ）に示すように、供給手段１１は、溶融金属を収納する容器から成っている。供給手段１１は、底面の中央に、内部に連通する注湯ノズル１１ａを有している。供給手段１１は、内部に収納した溶融金属を、注湯ノズル１１ａから下方に流出可能に構成されている。
［００２１］
複数のジェットバーナー１２は、音速よりも速い速度でフレームジェット１２ａを噴射可能になっている。各ジェットバーナー１２は、供給手段１１の下方で、フレームジェット１２ａを斜め下方に向かって噴射可能に配置されている。各ジェットバーナー１２は、注湯ノズル１１ａからの溶融金属の垂下流１に対して互いに回転対称の位置から、垂下流１に同じ角度で斜交して噴射するよう設けられている。これにより、各ジェットバーナー１２は、垂下流１の１点にフレームジェット１２ａを集中して噴射するようになっている。
［００２２］
なお、具体的な一例では、ジェットバーナー１２は、小型で、音速よりも速い速度でフレームジェット１２ａを噴射可能なハード工業有限会社製のジェットバーナーから成っている。ジェットバーナー１２は３台から成り、溶融金属の垂下流１を中心軸として中心角度が１２０度の間隔で、垂下流１から同じ距離の位置に配置され、垂下流１に対して斜め上方から約４５度の角度で噴射するようになっている。また、各ジェットバーナー１２は、同じ圧力および速度でフレームジェット１２ａを噴射するようになっている。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
［００２３］
金属粉末の製造装置１０は、本発明に関する第１の実施の形態の金属粉末の製造方法を好適に実施することができる。金属粉末の製造装置１０は、アトマイズ法の原理を利用して、金属粉末を得ることができる。溶融金属の垂下流１に対して高温のフレームジェット１２ａを噴射することにより、溶融金属を粉砕することができる。このとき、フレームジェット１２ａが水アトマイズ法の高圧水やガスアトマイズ法の高圧ガスより高温であるため、水アトマイズ法やガスアトマイズ法に比べて、吹き付ける流体の流速を上げることが可能になる。また、高温であるため、溶融金属を冷却することなくアトマイズすることができ、必要以上に溶融金属の温度を高くしておく必要もない。例えば、従来の水アトマイズ法やガスアトマイズ法と比べて、溶融金属の温度を５０〜１００℃程度低めに設定しておくことができる。このため、よりアモルファス化しやすい条件で溶融金属を細かく粉砕することができる。こうして粉砕された溶融金属を、雰囲気中を落下または飛散するうちに静的に過冷却させてガラス化させることが可能になるとともに、微細な金属粉末を容易に得ることができる。また、水アトマイズ法やガスアトマイズ法に比べて、より微細な金属粉末を得ることができる。
［００２４］
また、金属粉末の製造装置１０は、各ジェットバーナー１２が音速よりも速い速度でフレームジェット１２ａを噴射した場合には、フレームジェット１２ａの発する衝撃波により、溶融金属を細かく粉砕することができる。さらに、各ジェットバーナー１２が、溶融金属の垂下流１に対して互いに回転対称の位置から、同じ角度で、垂下流１の１点に集中してフレームジェット１２ａを噴射するため、複数のフレームジェット１２ａの衝突により、溶融金属をより細かく粉砕することができ、より微細な金属粉末を得ることができる。なお、各フレームジェット１２ａの周囲および下方を覆うよう、供給手段１１の下方に容器やチャンバーを設けることにより、得られた金属粉末を容易に回収することができる。
［００２５］
金属粉末の製造装置１０は、水アトマイズ法で使用される高圧ポンプやガスアトマイズ法で使用される高圧ガス製造設備、プラズマアトマイズ法で使
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
は水冷銅などの耐熱性の素材で形成したものから成っていてもよい。
［００２９］
また、図３に示すように、金属粉末の製造装置１０は、フレームジェット１２ａの噴射方向が、ジェットバーナー１２の本体１２ｂの長さ方向に対して所定の角度を成すよう、各ジェットバーナー１２の噴射ノズル１２ｃが折り曲げられていてもよい。この場合、噴射ノズル１２ｃと供給手段１１の注湯ノズル１１ａとを容易に近接させることができる。特に、金属粉末の製造装置１０がコンファインド型の場合に効果的である。
［００３０］
図４は、本発明の実施の形態の金属粉末の製造装置および金属粉末の製造方法を示している。
図４に示すように、金属粉末の製造装置２０は、コンファインド型であり、供給手段１１とジェットバーナー１２とを有している。
なお、以下の説明では、本発明に関する第１の実施の形態の金属粉末の製造装置１０と同一の構成には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
［００３１］
供給手段１１は、溶融金属を収納する容器２１を有し、容器２１の底部中央に外部に連通した供給口２１ａを有している。また、供給手段１１は、供給口２１ａに連通し、容器２１の底面の中央に断熱板２２（例、アルミナ板）を介して取り付けられた注湯ノズル１１ａを有している。注湯ノズル１１ａは、先端の外形が下方に向かって徐々に細くなるテーパー状を成している。供給手段１１は、容器２１の内部に収納した溶融金属を、注湯ノズル１１ａから供給可能になっている。
［００３２］
ジェットバーナー１２は、１つの燃焼室（図示せず）と、フレームジェットを噴射するための円環状の噴射口２４とを有している。ジェットバーナー１２は、噴射口２４の内側に注湯ノズル１１ａが配置されるよう、供給手段１１の容器２１の下部に取り付けられている。ジェットバーナー１２は、噴射口２４が注湯ノズル１１ａの先端のテーパー形状に沿うよう形成されている。
［００３３］
ジェットバーナー１２は、噴射口２４から前方内側に向かって、噴射口２４の円周に沿って隙間なく、フレームジェットを噴射可能に構成されている
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
。これにより、ジェットバーナー１２は、注湯ノズル１１ａから供給される溶融金属の周囲から、溶融金属の流れ方向に対して斜交するよう、溶融金属の一箇所に集中してフレームジェットを噴射可能になっている。また、ジェットバーナー１２は、注湯ノズル１１ａから供給される溶融金属の外周に沿って隙間なく、ほぼ均等なジェット圧で、フレームジェットが溶融金属に衝突可能になっている。
［００３４］
また、ジェットバーナー１２は、噴射口２４の周囲に、水を循環させて噴射口２４を冷却するための水冷部２５を有している。なお、ジェットバーナー１２は、音速よりも速い速度でもフレームジェットを噴射可能になっている。また、具体的な一例では、ジェットバーナー１２は、注湯ノズル１１ａから下方に供給される溶融金属に対して、斜め上方から約４０度の角度で噴射するようになっている。
［００３５］
本発明の実施の形態の金属粉末の製造方法は、金属粉末の製造装置２０により好適に実施される。本発明の実施の形態の金属粉末の製造装置２０および金属粉末の製造方法は、溶融金属の周囲から噴射されたフレームジェットが、溶融金属の外周に沿って隙間なく、ほぼ均等なジェット圧で溶融金属に衝突するため、その衝突位置で、溶融金属がフレームジェットから逃れるように飛散するのを防ぐことができる。このため、溶融金属に対して均一なアトマイズが可能であり、微細で均一な球状の金属粉末を得ることができる。また、金属粉末の製造効率を高めることもできる。なお、具体的な一例では、製造された金属粉末の直径は、約５μｍであった。
［００３６］
本発明の実施の形態の金属粉末の製造装置２０および金属粉末の製造方法は、ジェットバーナー１２が１台で、燃焼室も１つで足りるため、さらなる装置の小型化が可能で、製造コストもさらに低減することができる。なお、本発明の実施の形態の金属粉末の製造装置２０および金属粉末の製造方法は、溶融金属でなく、金属線材に対して高温のフレームジェットを噴射してもよい。
［００３７］
図５および図６は、本発明に関する第２の実施の形態の金属粉末の製造装置およ
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
び金属粉末の製造方法を示している。
図５および図６に示すように、金属粉末の製造装置３０は、供給手段１１とジェットバーナー１２とを有している。
なお、以下の説明では、本発明に関する第１の実施の形態の金属粉末の製造装置１０および本発明の実施の形態の金属粉末の製造装置２０と同一の構成には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
［００３８］
金属粉末の製造装置３０は、ジェットバーナー１２が３台から成り、それぞれフレームジェット１２ａを噴射するための細長い形状の噴射口２４を有している。各ジェットバーナー１２は、噴射口２４の長径方向が溶融金属の垂下流１の外周に沿うよう配置されている。各ジェットバーナー１２は、垂下流１に対して互いに回転対称の位置から、垂下流１に同じ角度で衝突するよう、同じ圧力および速度でフレームジェット１２ａを噴射可能に設けられている。
［００３９］
図５および図６に示す具体的な一例では、噴射口２４は、２つの円を接続したひょうたん型の形状を成している。また、各ジェットバーナー１２は、溶融金属の垂下流１を中心軸として中心角度が１２０度の間隔で、垂下流１から同じ距離の位置に配置され、垂下流１に対して斜め上方から約４０度の角度で噴射するようになっている。
［００４０］
本発明に関する第２の実施の形態の金属粉末の製造方法は、金属粉末の製造装置３０により好適に実施される。本発明に関する第２の実施の形態の金属粉末の製造装置３０および金属粉末の製造方法は、図６（ｂ）に示すように、ジェットバーナー１２の噴射口２４から噴射されるフレームジェット１２ａを、噴射口２４の長径方向に沿って面状に拡げたり、複数に分散させたりすることができる。このため、溶融金属の垂下流１を囲うように、各ジェットバーナー１２からフレームジェット１２ａを噴射することにより、溶融金属の垂下流１の外周に沿って隙間なく、ほぼ均等なジェット圧で溶融金属の垂下流１に衝突させることができる。また、その衝突位置で、溶融金属がフレームジェット１２ａから逃れるように飛散するのを防ぐことができる。このため、溶
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
融金属に対して均一なアトマイズが可能であり、微細で均一な球状の金属粉末を得ることができる。また、金属粉末の製造効率を高めることもできる。
［００４１］
なお、本発明に関する第２の実施の形態の金属粉末の製造装置３０および金属粉末の製造方法は、溶融金属でなく、金属線材に対して高温のフレームジェット１２ａを噴射してもよい。
実施例１
［００４２］
図１（ａ）に示す金属粉末の製造装置１０によりフレームジェット１２ａを噴射したときの状態を、図７（ａ）に示す。図７（ａ）に示すように、複数のフレームジェットが１つに収束していることが確認できる。この金属粉末の製造装置１０を用いて、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系の溶融金属に対して、フレームジェット１２ａを噴射することにより、微細な球状のＦｅ７５Ｓｉ１０Ｂ１５非晶質粉末が得られた。このときのフレームジェット１２ａの噴射位置付近の様子、および、得られた粉末の電子顕微鏡写真を図７（ｂ）乃至（ｄ）に示す。
実施例２
［００４３］
図２に示す金属粉末の製造装置１０を用いて、ステンレス鋼ＳＵＳ４２０の金属線材２に対してフレームジェット１２ａを噴射することにより、微細な球状の金属粉末が得られた。得られた金属粉末の電子顕微鏡写真を図８に示す。
実施例３
［００４４］
図２に示す金属粉末の製造装置１０を用いて、ＴＩＧ溶接棒ＴＧＳ５０（株式会社神戸製鋼所製）の金属線材２に対してフレームジェット１２ａを噴射することにより、微細な球状の金属粉末が得られた。得られた金属粉末の電子顕微鏡写真を図９に示す。
実施例４
［００４５］
図２に示す金属粉末の製造装置１０を用いて、ＳＵＳ４２０合金から成る金属線材２に対してフレームジェット１２ａを噴射することにより、微細な
【国際調査報告】
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