(57)【要約】【課題】出湯温度が高い種々の金属微粉末を製造に適用できる遠心噴霧法粉末製造用ディスクの提供。【解決手段】この遠心噴霧法粉末製造用ディスク１０は、グラファイト又はボロンナイトライドからなる基材ディスク１８と、この基材ディスク１８の上面を被覆するセラミックスの膜２０とを備える。セラミックス膜２０の厚さＣｔは、１００μｍ以上５００μｍ以下である。厚さＣｔの、基材ディスク１８の上面の表面粗さＲｚの値Ｂｒに対する比（Ｃｔ／Ｂｒ）は、１．０以上１０．０以下である。基材ディスク１８のショア硬さＨｒｓ（ＨＳ）の値Ｂｒ（ｍ）に対する比（Ｈｒｓ／Ｂｒ）は、１．０×１０５以上２．０×１０６以下である【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
グラファイト又はボロンナイトライドからなる基材ディスクと、この基材ディスクの上面を被覆するセラミックスの膜とを備え、
上記セラミックス膜の厚さＣｔが１００μｍ以上５００μｍ以下であり、
上記厚さＣｔの、上記基材ディスクの上面の表面粗さＲｚの値Ｂｒに対する比（Ｃｔ／Ｂｒ）が、１．０以上１０．０以下であり、
上記基材ディスクのショア硬さＨｒｓ（ＨＳ）の上記値Ｂｒ（ｍ）に対する比（Ｈｒｓ／Ｂｒ）が、１．０×１０５以上２．０×１０６以下であることを特徴とする遠心噴霧法粉末製造用ディスク。
【請求項２】
上記セラミックス膜のビッカース硬さＨｅｈ（ＨＶ）の上記ショア硬さＨｒｓ（ＨＳ）に対する比（Ｈｅｈ／Ｈｒｓ）が、１．０以上１５．０以下であることを特徴とする遠心噴霧法粉末製造用ディスク。
【請求項３】
上記セラミックスの熱伝導率Ｃｅの上記基材の熱伝導率Ｂｅに対する比（Ｃｅ／Ｂｅ）が、５．０以上１０．０以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の遠心噴霧法粉末製造用ディスク。
【請求項４】
上記セラミックス膜の上面の表面粗さＲｚの値Ｃｒが１．０μｍ以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の遠心噴霧法粉末製造用ディスク。
【請求項５】
上記セラミックス膜の気孔率が２０％以下であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の遠心噴霧法粉末製造用ディスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠心噴霧法粉末製造用ディスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、はんだ用粉末、フィラー用粉末、溶射用粉末、積層造形用粉末等の分野において流動性の高い粉末が求められている。流動性の高い粉末は、この粉末を使用した製品の特性の向上や欠陥の低減に寄与する。
【０００３】
粉末の流動性は、一般に、真球度が高く、粒度分布の幅が狭く、サテライト（粉末の粒子に付着した微粉）が少ないほど、高くなる。このような粉末を得るための製造方法として、遠心噴霧法（ディスクアトマイズ法）が知られている。この方法は、水噴霧法（水アトマイズ法）やガス噴霧法（ガスアトマイズ法）等の他の粉末の製造方法と比べて、流動性の高い粉末が得られる点で優位性がある。
【０００４】
遠心噴霧法による粉末の製造では、この粉末の原料を高温で溶かした溶湯が、回転する円盤状の遠心噴霧法粉末製造用ディスク（回転ディスクと称される）の表面に、滴下される。この溶湯は、回転ディスク上で液状の薄い膜となる。回転による遠心力で、この薄い膜がより薄くなり、ディスク先端から微細な液滴が飛散する。飛散した液滴が凝固することで粉末が得られる。
【０００５】
回転ディスクには、滴下される溶湯と反応を起こさないこと、溶湯の熱で軟化しないこと、及び溶湯による熱衝撃に耐えうる耐熱衝撃抵抗値を有することが求められる。さらに回転ディスクには、高速回転に耐える強度や、溶湯との高い濡れ性も要求される。濡れ性が劣ると、回転ディスク上で溶湯が薄い膜とならず、流動性の高い粉末を得ることが困難となる。
【０００６】
これまで遠心噴霧法は、一般には粉末の材料の融点が低く、溶湯の温度（出湯温度）を低くすることが可能な場合、具体的には出湯温度を３００℃以下とすることが可能な場合に、適用されてきた。その用途は低融点はんだの粉末製造が主であった。高い出湯温度を必要とする融点の高い金属に対しては、上記の要求を満たす回転ディスクの作製が容易ではないためである。
【０００７】
種々の融点の高い金属の粉末製造に適用できるように、高い耐熱性を有する基材からなるディスク（基材ディスクと称される）の上面を、薄膜で覆った構造を有する回転ディスクが検討されている。この回転ディスクでは、この基材の高い耐熱性により、熱によるディスクの軟化や、熱衝撃によるディスク破損が防止される。目的とする金属に適した薄膜の材料を選択することで、溶湯とこのディスクとの反応を抑えかつ良好な濡れ性が確保される。この回転ディスクの検討の例が、特開２００９−６２５７３公報、特開平２−１４５７１０公報及び特開２０１５−１９００３８公報で報告されている。
【０００８】
特開２００９−６２５７３公報には、高い耐熱性を有しかつ熱伝導性がセラミックスよりも良好な基材ディスクと、この基材ディスクの上面を被覆するセラミックス薄膜とからなる回転ディスクが開示されている。この文献では、基材として、グラファイト及びボロンナイトライド（ＢＮ）が適用できる、としている。またこの文献では、セラミックス薄膜の材料として、ジルコニア（ＺｒＯ２）、チタンナイトライド（ＴｉＮ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）及びシリコンカーバイト（ＳｉＣ）が適用できる、としている。
【０００９】
特開平２−１４５７１０公報で開示された金属微粉末の製造方法では、溶湯との濡れ性が良好で、かつ溶湯と化学的に反応しない被覆層を円板の上面に設けた回転ディスクが用いられている。
【００１０】
特開２０１５−１９００３８公報には、出湯温度が高い種々の金属粉末の製造に適用できる回転ディスクが開示されている。この回転ディスクは、耐熱衝撃抵抗値が７００℃以上の基材で作製された基材ディスクと、この基材ディスクの上面を被覆するセラミックスの膜とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００９−６２５７３公報
【特許文献２】特開平２−１４５７１０公報
【特許文献３】特開２０１５−１９００３８公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
基材ディスクの上面を薄膜で覆う構造の回転ディスクの課題は、基材ディスクの上面全体を欠陥なく覆い、かつ回転ディスクが高速回転しても剥離を起こさない薄膜を形成することである。上述のグラファイト及びボロンナイトライドの気孔率は一般に１０〜２０体積％である。これらを基材として用いた場合、薄膜の厚さが薄いと、基材ディスクの気孔上に薄膜が形成されず、薄膜に開空孔が生じてしまう。基材と溶湯が反応する場合、この開空孔部分においてこの反応が起こり、回転ディスクが破損する。一方、薄膜の厚さが厚いと、回転ディスクが高速回転したときに、薄膜の自重により薄膜が剥離する。加えて薄膜の厚さが厚いと、熱膨張によりこの膜に亀裂が生じるという問題もある。
【００１３】
特開２００９−６２５７３公報に記載の回転ディスクでは、セラミックス薄膜の厚さは、１×１０２μｍ以下１×１０−１μｍ以上である。本発明者らは、この公報の実施例で記載されたとおり、グラファイトよりなる基材ディスクを、１×１０−１μｍ厚のサイアロン（ＳｉＡｌＯＮ）の薄膜でコーティングした回転ディスクを作製した。これを用いてＳＵＳ３１６Ｌ合金の粉末製造を試みたところ、ディスクが途中で破損してしまった。得られた粉末からは、ＳＵＳ３１６Ｌ合金の規格値を上回る炭素が検出された。このことから、破損の原因は、薄膜の欠陥により溶湯がグラファイトと反応したためと認められた。
【００１４】
特開平２−１４５７１０公報の回転ディスクでは、被膜の厚さは３０μｍである。本発明者らはこの公報記載の回転ディスクを用いて、近年要求の高い微粉末、具体的には直径が４０μｍ以下の粉末の製造を試みた。粉末の収率を上げるために回転ディスクの回転数を２００００ｒｐｍに上昇させると、被膜が剥離してしまった。
【００１５】
特開２０１５−１９００３８公報の回転ディスクでは、セラミックス膜の厚さと基材ディスクの上面の表面粗さとを適切に調整することで、欠陥が少なく高速回転でも剥がれ難いセラミックス膜が形成されている。実際に発明者らがこのディスクでＳＵＳ３１６Ｌ合金の粉末を製造したところ、溶湯の量が１０ｋｇまではディスクの破損も被膜の剥離も認められなかった。しかし、溶湯の量が５０ｋｇ以上となると、被膜の剥離が発生し、粉末製造の継続が困難となった。この点について、さらなる改善が求められている。
【００１６】
本発明の目的は、基材ディスクの上面全体が欠陥なくセラミックス膜で被覆され、高速回転してもこの膜が剥離せず、出湯温度が高い種々の金属微粉末の製造に適用できる遠心噴霧法粉末製造用ディスクを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係る遠心噴霧法粉末製造用ディスクは、グラファイト又はボロンナイトライドからなる基材ディスクと、この基材ディスクの上面を被覆するセラミックスの膜とを備える。上記セラミックス膜の厚さＣｔは、１００μｍ以上５００μｍ以下である。上記厚さＣｔの、上記基材ディスクの上面の表面粗さＲｚの値Ｂｒに対する比（Ｃｔ／Ｂｒ）は、１．０以上１０．０以下である。上記基材ディスクのショア硬さＨｒｓ（ＨＳ）の上記値Ｂｒ（ｍ）に対する比（Ｈｒｓ／Ｂｒ）は、１．０×１０５以上２．０×１０６以下である。
【００１８】
好ましくは、上記セラミックス膜のビッカース硬さＨｅｈ（ＨＶ）の上記ショア硬さＨｒｓ（ＨＳ）に対する比（Ｈｅｈ／Ｈｒｓ）は、１．０以上１５．０以下である。
【００１９】
好ましくは、上記セラミックスの熱膨張係数Ｃｅの上記基材の熱膨張係数Ｂｅに対する比（Ｃｅ／Ｂｅ）は、５．０以上１０．０以下である。
【００２０】
好ましくは、上記セラミックス膜の上面の表面粗さＲｚの値Ｃｒは１．０μｍ以下である。
【００２１】
好ましくは、上記セラミックス膜の気孔率は２０％以下である。
【００２２】
本発明に係る金属粉末の製造方法では、上記噴霧法粉末製造用ディスクに金属を溶かした溶湯を滴下し、このディスクを回転させることで粉末が製造される。
【発明の効果】
【００２３】
本発明者らは、基材ディスクの上面にセラミックスの膜を被覆させた回転ディスクの構造について詳細に検討した。その結果、基材ディスクのショア硬さＨｒｓと表面粗さＲｚの値Ｂｒとの比（Ｈｒｓ／Ｂｒ）が、セラミックス膜の剥離の抑制に大きく影響することを見出した。
【００２４】
本発明に係る回転ディスクのセラミックス膜の厚さＣｔは、１００μｍ以上５００μｍ以下である。基材が気孔を有していても、この膜に開空孔は生じない。基材ディスクの上面全体に欠陥のないセラミックス膜が形成できる。この回転ディスクでは、上記厚さＣｔの基材ディスクの上面の表面粗さＲｚの値Ｂｒに対する比（Ｃｔ／Ｂｒ）は１．０以上１０．０以下である。さらにこの回転ディスクでは、基材ディスクのショア硬さＨｒｓ（ＨＳ）と表面粗さＲｚの値Ｂｒ（ｍ）との比（Ｈｒｓ／Ｂｒ）は１．０×１０５以上２．０×１０６以下である。これらは、上記の膜厚を有するセラミックス膜に対して、その剥離を効果的に防止する。このセラミックス膜は、回転ディスクが高速で回転しても剥離することが防止されている。
【００２５】
この回転ディスクの基材は、グラファイト又はボロンナイトライドである。これらの基材の耐熱衝撃値は高い。この回転ディスクでは、熱による軟化及び熱衝撃による破損が防止されている。また、この回転ディスクでは、目的の金属に適したセラミックス膜の材料を選択することで、良好な濡れ性が確保されうる。この回転ディスクは、出湯温度が高い種々の金属に対しても、その粉末を製造するのに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る、遠心噴霧法粉末製造用ディスクを用いた遠心噴霧装置の構成を示す概念図である。
【図２】図２は、図１の遠心噴霧法粉末製造用ディスクが示された拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。
【００２８】
図１は、本発明の一実施形態に係る遠心噴霧法粉末製造用ディスクを用いた、遠心噴霧装置２の構成を示す概念図である。図１において、矢印Ｘが上方向を表し、その逆が下方向を表す。この遠心噴霧装置２は、チャンバー４、ルツボ６、出湯ノズル８、ストッパー９、遠心噴霧法粉末製造用ディスク１０（回転ディスク１０）、モーター１２、熱電対１４及び加熱コイル１５を備えている。
【００２９】
この遠心噴霧装置２を用いた粉末の製造方法は次の通りである。出湯ノズル８が閉じた状態で、金属原料がルツボ６に入れられる。この金属原料は、加熱コイル１５で高周波誘導加熱により加熱されて溶融し、溶湯１６となる。適切な温度に加熱できるように、熱電対１４にて溶湯１６の温度が計測される。モーター１２が稼働され、回転ディスク１０が回転する。ストッパー９を上方に移動させることで出湯ノズル８に溶湯１６が流れ込む。これにより、溶湯１６が回転ディスク１０上に滴下される。滴下された溶湯１６は、回転ディスク１０上で液状の薄い膜となる。回転するディスク１０による遠心力で、この薄い膜がより薄くなり、回転ディスク１０先端から微細な液滴が飛散する。この液滴が凝固して球状の粉末ができる。できた粉末は、チャンバー４内から回収される。
【００３０】
図２には、図１の回転ディスク１０の断面図が示されている。この図には、回転ディスク１０の断面の一部の拡大図も併せて示されている。図に示されるとおり、回転ディスク１０は、基材ディスク１８とセラミックスの膜２０とを備えている。
【００３１】
基材ディスク１８は、正面視においてＴ字状である。基材ディスク１８は円盤部２２と軸部２４とを備えている。図示されないが、円盤部２２は上面視において円形である。軸部２４は、前述のモーター１２に固定されている。円盤部２２と軸部２４とは一体として形成されている。基材ディスク１８は、グラファイト又はボロンナイトライドからなる。
【００３２】
セラミックス膜２０は、基材ディスク１８の円盤部２２の上面を被覆している。セラミックス膜２０は、円盤部２２の上面全体を覆っている。このセラミックス膜２０の厚さＣｔは、１００μｍ以上５００μm以下である。
【００３３】
後述するとおり、セラミックス膜２０が被せられる基材ディスク１８の上面は、粗面処理が施されている。ここでセラミックス膜２０の厚さとは、基材ディスク１８の上面の最も高い位置から、セラミックス膜２０上面までの厚さである。セラミックス膜２０の厚さは、セラミックス膜２０の製膜前後のディスクの厚さを測定し、この差から算出する。
【００３４】
セラミックス膜２０を被覆する方法は、めっき法、溶射法、物理蒸着法、化学蒸着法、ゾルゲル法、ゾルゲル電気泳動電着法等が挙げられる。そのほか、基材ディスク１８上にセラミックス粒子を焼結させて膜を形成しても良い。この場合、セラミックス粒子中に焼結助剤を添加してもよい。
【００３５】
図２の拡大図に示されるとおり、基材ディスク１８の円盤部２２の上面には、粗面処理が施されている。基材ディスク１８上面の表面粗さＲｚの値をＢｒとすると、この回転ディスク１０では、この値Ｂｒに対するセラミックス膜２０の厚さＣｔの比（Ｃｔ／Ｂｒ）は、１．０以上１０．０以下である。
【００３６】
この発明では、表面粗さＲｚはＪＩＳ Ｂ ０６０１に規定された最大高さ粗さを意味している。この表面粗さＲｚの測定では、まず先端が鋭利な触針をＪＩＳ−Ｂ−０６０１に準拠した条件で走査させることで、粗さ曲線が作成される。次に粗さ曲線の最大値及び最小値を読み取りその差が表面粗さＲｚとされる。
【００３７】
この回転ディスク１０では、基材ディスク１８のショア硬さＨｒｓ（ＨＳ）の、表面粗さＲｚの値Ｂｒ（ｍ）に対する比（Ｈｒｓ／Ｂｒ）は、１．０×１０５以上２．０×１０６以下である。なお、「値Ｂｒ（ｍ）」と記述したとおり、本明細書では、比（Ｈｒｓ／Ｂｒ）の範囲を記載するときの値Ｂｒの単位は、メートルである。
【００３８】
この発明では、ショア硬さＨｒｓは、ＪＩＳ Ｚ ２２４６に準拠し、今井精機社製のショア式硬さ試験器Ｄ型により測定される。
【００３９】
以下では、本発明の作用効果が説明される。
【００４０】
この回転ディスク１０では、基材ディスク１８の表面を覆うセラミックス膜２０の厚さＣｔは、１００μｍ以上である。厚さＣｔを１００μｍ以上とすることで、基材ディスク１８に気孔が存在していても、この膜を貫通する開空孔が生じない。基材ディスク１８の上面全体に欠陥なくセラミックス膜２０が被覆される。これにより、開空孔から溶湯１６が進入し基材と反応することが防止されている。また、この開空孔は、濡れ性低下の要因ともなりうる。この基板ディスクでは、開空孔による濡れ性の低下が防止されている。これらの観点から、厚さＣｔは１５０μｍ以上がより好ましい。
【００４１】
この回転ディスク１０では、セラミックス膜２０の厚さＣｔは５００μｍ以下である。厚さＣｔを５００μｍ以下とすることで、被膜の自重とディスク回転時に発生する遠心力によりこの膜に亀裂が生じることが抑制されている。これにより、亀裂から溶湯１６が進入し基材と反応することが防止されている。また、この亀裂による、濡れ性低下が防止されている。これらの観点から、厚さＣｔは４００μｍ以下がより好ましい。
【００４２】
この回転ディスク１０では、比（Ｃｔ／Ｂｒ）は１０．０以下である。比（Ｃｔ／Ｂｒ）を１０．０以下とすることで、基材ディスク１８上面の凹凸がセラミックス膜２０の剥離を防止する。回転ディスク１０が高速で回転しても、上記の膜厚を有するセラミックス膜２０の剥離が防止される。この観点から、比（Ｃｔ／Ｂｒ）は８．０以下がより好ましい。
【００４３】
この回転ディスク１０では、比（Ｃｔ／Ｂｒ）は１．０以上である。比（Ｃｔ／Ｂｒ）を１．０以上とすることで、基材ディスク１８上面の凹凸により、セラミックス膜２０に欠陥が生じることが防止される。この凹凸が熱膨張しても、基材ディスク１８は、その上面全体がセラミックス膜２０に被覆されている。欠陥防止の観点から比（Ｃｔ／Ｂｒ）は、２．０以上がより好ましい。
【００４４】
この回転ディスク１０では、比（Ｈｒｓ／Ｂｒ）は２．０×１０６以下である。基材ディスク１８が硬くなる（すなわち、ショア硬さＨｒｓの値が大きくなる）と、基材ディスク１８の表面は変形し難くなる。鋭利な形状の凹凸が形成され難くなり、基材ディスク１８とセラミック膜２０との密着性が低下する傾向となる。ショア硬さＨｒｓの値が大きくなっても、比（Ｈｒｓ／Ｂｒ）が２．０×１０６以下となるように表面粗さＲｚの値Ｂｒを大きくすることで、基材ディスク１８とセラミック膜１０との高い密着性が実現できる。回転ディスク１０が高速で回転しても、セラミックス膜２０の剥離が防止される。剥離防止の観点から比（Ｈｒｓ／Ｂｒ）は、１．５×１０６以下がより好ましい。
【００４５】
この回転ディスク１０では、比（Ｈｒｓ／Ｂｒ）は１．０×１０５以上である。表面粗さＲｚの値Ｂｒが大きくなると、回転ディスク１０の重心と回転軸とのずれが大きくなり易い。これは、高速回転時での基材ディスク１８の破損の要因となることがある。表面粗さＲｚの値Ｂｒが大きくなっても、比（Ｈｒｓ／Ｂｒ）が１．０×１０５以上となるように基材ディスク１８を硬くすることで、基材ディスク１８の破損が防止される。破損防止の観点から比（Ｈｒｓ／Ｂｒ）は、２．０×１０５以上がより好ましい。
【００４６】
この回転ディスク１０では、基材ディスク１８はグラファイト又はボロンナイトライドからなる。グラファイト又はボロンナイトライドの耐熱衝撃抵抗値は、１３５０℃以上である。グラファイト又はボロンナイトライドを基材として使用することで、出湯温度が１３５０℃の金属の粉末製造時においても、粉末製造中に熱応力によりディスクが破損することはない。この回転ディスク１０は、出湯温度が高い種々の金属微粉末の製造に適用できる。
【００４７】
本発明において、耐熱衝撃抵抗値は、ＪＩＳ−Ｒ−１６４８に準拠した測定方法で測定される。この方法では、所定の温度まで試料を加熱し０℃の水中に投入し急冷する。この試料にＪＩＳ−Ｒ−１６０１記載の３点曲げ試験を行い破壊強度を測定する。この破壊強度が元の試料の破壊強度の半分となりうる温度が耐熱衝撃抵抗値である。
【００４８】
以上の通り、この回転ディスク１０では、セラミックス膜２０の厚さＣｔ、基材ディスク１８の表面粗さＲｚの値Ｂｒ及び基材ディスク１８のショア硬さＨｒｓを適切に調整することで、基材ディスク１８の上面全体を欠陥なく覆い、かつ回転ディスク１０が高速回転しても剥離を起こしにくいセラミックス膜２０が形成されている。この回転ディスク１０では、基材ディスク１８をグラファイト又はボロンナイトライドで作製することで、熱によるディスクの軟化や、熱衝撃によるディスク破損が防止されている。また、この回転ディスク１０では、目的の金属によりセラミックス膜２０の材料を変更することで、良好な濡れ性が確保されうる。この回転ディスク１０は、出湯温度が高い種々の金属に対しても、その微粉末を製造するのに適用できる。
【００４９】
セラミックス膜２０のビッカース硬さをＨｅｈ（ＨＶ）としたとき、このビッカース硬さＨｅｈの基材ディスク１８のショア硬さＨｒｓ（ＨＳ）に対する比（Ｈｅｈ／Ｈｒｓ）は、１．０以上が好ましい。比（Ｈｅｈ／Ｈｒｓ）を１．０以上とすることで、セラミックス膜２０と基材ディスク１８との良好な密着性が実現できる。回転ディスク１０が高速で回転しても、セラミックス膜２０の剥離が防止される。この観点から比（Ｈｅｈ／Ｈｒｓ）は２．０以上がより好ましい。
【００５０】
比（Ｈｅｈ／Ｈｒｓ）は、１５．０以下が好ましい。比（Ｈｅｈ／Ｈｒｓ）を１５．０以下とすることで、回転ディスク１０の重心と回転軸とのずれが抑えられる。この回転ディスク１０では、高速回転時での基材ディスク１８の破損が抑えられる。この観点から比（Ｈｅｈ／Ｈｒｓ）は１０．０以下がより好ましい。
【００５１】
なお、この発明では、ビッカース硬さＨｅｈは、ＪＩＳ Ｚ ２２４４に準拠し、株式会社ミツトヨ社製の試験機ＨＭ−２００により測定される。試験力Ｆは、４．９Ｎに設定される。
【００５２】
基材ディスク１８のショア硬さＨｒｓ（ＨＳ）は、２以上が好ましい。ショア硬さＨｒｓが２以上の基材ディスク１８は、十分な強度を有する。回転ディスク１０が高速で回転しも、回転ディスク１０が破損することが防止されている。基材ディスク１８のショア硬さＨｒｓは、２５０以下が好ましい。
【００５３】
セラミックス膜２０のビッカース硬さＨｅｈ（ＨＶ）は、１０以上が好ましい。ビッカース硬さＨｅｈが１０以上のセラミック膜は、十分な強度を有する。回転ディスク１０が高速で回転しも、この膜が破損することが防止されている。ビッカース硬さＨｅｈは、３０００以下が好ましい。
【００５４】
基材ディスク１８の基材の熱膨張係数をＢｅ、基材ディスク１８を被覆するセラミックスの熱膨張係数をＣｅとしたとき、熱膨張係数Ｃｅの熱膨張係数Ｂｅに対する比（Ｃｅ／Ｂｅ）は、５．０以上が好ましい。比（Ｃｅ／Ｂｅ）を５．０以上とすることで、熱応力が原因でセラミックス膜２０に極端な引張応力が生じることが抑えられる。この引張応力による亀裂の発生が抑止できる。これにより、この亀裂から溶湯１６が進入し基材と反応すること、及びこの亀裂による濡れ性の低下が防止できる。
【００５５】
比（Ｃｅ／Ｂｅ）は１０．０以下が好ましい。比（Ｃｅ／Ｂｅ）を１０．０以下とすることで、熱応力が原因でセラミックス膜２０に極端な圧縮応力が生じることが抑えられる。この圧縮応力によるセラミックス膜２０の剥離が抑止できる。これにより、この剥離部分から溶湯１６が進入し基材と反応すること、及びこの剥離による濡れ性の低下が防止できる。
【００５６】
基材に対して、上記の比（Ｃｅ／Ｂｅ）の制約を満たすことが可能なセラミックスが被覆膜の材料として選択されるのが好ましい。例えばグラファイトを基材とした場合、適切なセラミックスとして、アルミナ、シリカ、ジルコニア、マグネシア等が挙げられる。また、ジルコニアとイットリアを８ｍｏｌ％混合した安定化ジルコニアのように２種類以上のセラミックスを混合したセラミックスにおいても、これは、上記の比（Ｃｅ／Ｂｅ）の制約を満たすよう作製されるのが好ましい。このセラミックスは回転ディスク１０に好適に使用できる。
【００５７】
本発明で熱膨張係数は線熱膨張係数を意味しており、温度の上昇によって長さが膨張する割合を、１Ｋ（℃）当たりで示したものである。基材及びセラミックスの熱膨張係数はＪＩＳ−Ｒ−１６１８に記載の熱機械分析により測定される。試料に一定荷重をかけ、温度に対応する応力及び変形の状態を測定し熱膨張係数を算出する。
【００５８】
セラミックス膜２０の気孔率は２０体積％以下が好ましい。気孔率を２０体積％以下とすることで、カッシーバクスター（Ｃａｓｓｉｅ−Ｂａｘｔｅｒ）の効果が作用することが抑えられる。これにより、濡れ性の低下が抑制される。これは、より小さな粒子径の粉末の作製を可能とする。
【００５９】
セラミックス膜２０の気孔率は、作製した回転ディスク１０の断面写真を１０視野撮影することで得られた膜中に存在する気孔の面積から算出される。
【００６０】
セラミックス膜２０の上面の表面粗さＲｚの値Ｃｒは、１．０μｍ以下が好ましい。値Ｃｒを１．０μｍ以下とすることで、ウェンゼル（Ｗｅｎｚｅｌ）の効果が作用することが抑えられる。これにより、濡れ性の低下が抑制される。これは、より小さな粒子径の粉末の作製を可能とする。
【００６１】
この発明に係る回転ディスク１０は、はんだ用粉末、フィラー用粉末、溶射用粉末、ショット用粉末、積層造形用粉末等の分野でその製造に利用可能である。具体的な粉末として、Ｓｎ―５０Ｃｕ（ｍａｓｓ％）、Ｓｎ−８０Ａｇ−０．５Ｉｎ（ｍａｓｓ％）、Ａｕ−５０Ｓｎ（ｍａｓｓ％）、Ｆｅ−８Ｃｒ−６．５Ｂ（ｍａｓｓ％）、Ａｇ、Ｃｕ、ＳＵＳ３０４Ｌ、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＡｌｌｏｙＣ２７６の粉末が挙げられる。各金属に対し、良好な濡れ性を有するセラミックスが選択される。これを前述の各条件を満たすように基材ディスク１８に被覆させることで、これらの粉末製造に適用できる回転ディスク１０が作製できる。
【実施例】
【００６２】
以下、実施例によって本発明の効果が明らかにされるが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるべきではない。
【００６３】
［回転ディスクの製作］
円盤部の直径が６０ｍｍ、厚さが２ｍｍの基材ディスクが準備された。使用した基材はグラファイトである。この基材ディスクの円盤部の上面に、粗面処理が行われた。この上面にセラミックス膜を被覆させて回転ディスクを製作した。セラミックス膜は、セラミックスと焼結助剤を添加したものをディスク上面に塗布し焼結させることで形成された。セラミックス膜の上面に研磨処理を施した。各種のパラメータを変更して、下記の実施例１−７９及び比較例１−４５の回転ディスクを得た。なお、セラミックスの材料としては、実施例１−３９及び比較例１−２３の回転ディスクでは、アルミナのセラミックスが使用された。実施例４０−７９及び比較例２４−４５の回転ディスクでは、炭化チタンが使用された。
【００６４】
［実施例１−１０、４０−４９］
表１及び３に、実施例１−１０及び４０−４９の回転ディスクの仕様が示されている。これらは以下の条件を満たす。
（１）厚さＣｔ：１００μｍ以上５００μｍ以下
（２）比（Ｃｔ／Ｂｒ）：１．０以上１０．０以下
（３）比（Ｈｒｓ／Ｂｒ）：１．０×１０５以上２．０×１０６以下
（４）比（Ｈｅｈ／Ｈｒｓ）：１．０以上１５．０以下
（５）比（Ｃｅ／Ｂｅ）：５．０以上１０．０以下
（６）表面粗さＣｒ：１．０μｍ以下
（７）気孔率：２０体積％以下
【００６５】
［実施例１１−２０、５０−５９］
表１及び３に、実施例１１−２０及び５０−５９の回転ディスクの仕様が示されている。これらは、上記（４）の条件を満たさない。これ以外は、上記実施例１−１０及び４０−４９の条件と同じ条件を満たす。
【００６６】
［実施例２１−２９、６０−６９］
表１及び３に、実施例２１−２９及び６０−６９の回転ディスクの仕様が示されている。これらは、上記（５）の条件を満たさない。これ以外は、上記実施例１−１０及び４０−４９の条件と同じ条件を満たす。
【００６７】
［実施例３０−３４、７０−７４］
表１−４に、実施例３０−３４及び７０−７４の回転ディスクの仕様が示されている。これらは、上記（６）の条件を満たさない。これ以外は、上記実施例１−１０及び４０−４９の条件と同じ条件を満たす。
【００６８】
［実施例３５−３９、７５−７９］
表２及び４に、実施例３５−３９及び７５−７９の回転ディスクの仕様が示されている。これらは、上記（７）の条件を満たさない。これ以外は、上記実施例１−１０及び４０−４９の条件と同じ条件を満たす。
【００６９】
［比較例１−７、２４−３３］
表２及び４に、比較例１−７及び２４−３３の回転ディスクの仕様が示されている。これらは、上記（１）の条件を満たさない。これ以外は、上記実施例１−１０及び４０−４９の条件と同じ条件を満たす。
【００７０】
［比較例８−１３、３４−３７］
表２及び４に、比較例８−１４及び３４−３８の回転ディスクの仕様が示されている。これらは、上記（２）の条件を満たさない。これ以外は、上記実施例１−１０及び４０−４９の条件と同じ条件を満たす。
【００７１】
［比較例１４、３８］
表２及び４に、比較例１４及び３８の回転ディスクの仕様が示されている。これらは、上記（２）及び（３）の条件を満たさない。これ以外は、上記実施例１−１０及び４０−４９の条件と同じ条件を満たす。
【００７２】
［比較例１５−２３、３９−４５］
表２及び４に、比較例１５−２３及び３９−４５の回転ディスクの仕様が示されている。これらは、上記（３）の条件を満たさない。これ以外は、上記実施例１−１０及び４０−４９の条件と同じ条件を満たす。
【００７３】
［粉末を作製する金属］
粉末の作製を試みた金属は、ＳＳＵＳ３１６Ｌ（融点＝１３９６℃）及びＡｌｌｏｙＣ２７６（融点＝１３９０℃）である。上記合金の混合比率は、いずれも（ｍａｓｓ％）で表されている。いずれも融点から３００℃加熱して、溶湯を作製した。溶湯の量はいずれも１００ｋｇである。実施例１−３９及び比較例１−２３の回転ディスクでは、ＳＵＳ３１６Ｌ粉末が作製された。実施例４０−７９及び比較例２４−４５の回転ディスクでは、ＡｌｌｏｙＣ２７６粉末が作製された。なお、セラミックス材料は、上記の金属に対して良好な漏れ性を有するものが選択されている。
【００７４】
［評価方法］ 
製作した回転ディスクでアトマイズを実施した。回転数６００００ｒｐｍにて１０分間粉末製造を実施した後に、回転数を１２００００ｒｐｍに上昇させ、全量出湯完了するまで粉末製造を続けた。
【００７５】
［評価結果］
上記の評価をもとに、回転ディスクについて以下の格付けを行った。
Ａ：回転数１２００００ｒｐｍで粉末の製造が可能。
Ｂ：回転数６００００ｒｐｍでは粉末の製造が可能であったが、回転数を１２００００ｒｐｍに上昇させる途中で被膜剥離又はディスク破損が発生。
Ｆ：回転数６００００ｒｐｍで被膜剥離又はディスク破損が発生。
Ａ、Ｂ、Ｆの順に良好である。
ＳＳＵＳ３１６Ｌ作製における評価結果が表１−２に、ＡｌｌｏｙＣ２７６作製における評価結果が表３−４に示されている。
【００７６】
【表１】
2019059991.tif 000003
【００７７】
【表２】
2019059991.tif 000004
【００７８】
【表３】
2019059991.tif 000005
【００７９】
【表４】
2019059991.tif 000006
【００８０】
表１−４に示されるように、高い融点を有するＳＳＵＳ３１６Ｌ及びＡｌｌｏｙＣ２７６に対して、上記（１）、（２）及び（３）の条件を満たす回転ディスク（実施例１−７９）では、回転数６００００ｒｐｍで粉末の製造で可能であった。この条件に加えて、上記（４）、（５）、（６）及び（７）の条件を満たす回転ディスク（実施例１−１０、４０−４９）では、回転数１２００００ｒｐｍで粉末の製造で可能であった。いずれも、比較例の回転ディスクより、結果が優れている。この評価結果から、本発明の優位性は明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
以上説明された回転ディスクは、遠心噴霧法による種々の粉末製造にも適用されうる。
【符号の説明】
【００８２】
２・・・遠心噴霧装置
４・・・チャンバー
６・・・ルツボ
８・・・出湯ノズル
９・・・ストッパー
１０・・・回転ディスク
１２・・・モーター
１４・・・熱電対
１５・・・加熱コイル
１６・・・溶湯
１８・・・基材ディスク
２０・・・セラミックス膜
２２・・・円盤部
２４・・・軸部
【図１】
2019059991.tif 000007
【図２】
2019059991.tif 000008