(57)【要約】      （修正有）【課題】次世代の粉末冶金を応用する技術に適した、１０００℃を超える高融点金属に対しても、不純物が少なく、平均粒子径が１０μｍ以下の真球状金属粉末を安定して量産することができるガスアトマイズ法を用いた金属粉末の製造装置及びその製造方法の提供。【解決手段】金属溶解部３、ガス噴霧部４、金属粉末生成部５、金属粉末収集部６等から構成される金属粉末製造装置１において、坩堝の金属溶湯流出孔３−４の直径を０．１〜０．５ｍｍとし、金属溶解部３に圧力制御装置を備えた金属粉末の製造装置１及びその製造装置１を用いた金属粉末の製造法。金属溶湯流出孔の下端３−４−１から金属溶湯誘導管の下端３−６−１迄の間隔が１０〜４０ｍｍである金属粉末の製造装置１。【選択図】図１
2019014917.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属試料導入機構を備えた金属試料供給部と、
高周波誘導加熱コイルと、前記コイルの内側に配設された金属溶湯流出孔を有する坩堝と、前記坩堝の金属溶湯流出孔から流下する金属溶湯が通過し、前記金属溶湯の略同心円となる円筒状の金属溶湯誘導管とを備えた金属溶解部と、
前記金属溶湯誘導管を通過した前記金属溶湯の中心方向に噴霧ガス流を射出することができる、噴霧ガス導入機構と、前記噴霧ガス導入機構が連通される円環状の噴霧ガス貯留機構と、前記噴霧ガス貯留機構に穿設される円筒状のガス噴霧孔を備えたガス噴霧部と、
前記金属溶湯に前記噴霧ガス流が射出されて金属粉末を生成する、流量制御機構を有する不活性ガス導入機構を備えた金属粉末生成部と、
前記金属溶解部と前記ガス噴霧部と前記金属粉末生成部とを蔽うハウジングと、
前記ハウジングに連通して前記金属粉末を収集する金属粉末収集部とからなる金属粉末の製造装置において、
前記金属溶湯流出孔の孔径が、直径０．１〜０．５ｍｍであり、
前記金属溶解部に、前記金属溶解部の圧力の制御機構を配設したことを特徴とする金属粉末の製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載の金属粉末の製造装置において、
前記金属溶湯流出孔の下端から前記金属溶湯誘導管の下端までの間隔１０〜４０ｍｍであることを特徴とする金属粉末の製造装置。
【請求項３】
請求項１又は２のいずれか一項に記載の金属粉末の製造装置において、
前記ガス噴霧孔の直径：長さの比が、１：４〜１：５であって、
前記金属溶湯の中心線と前記噴霧ガス流とが形成する角度が２０〜５０度であることを特徴とする金属粉末の製造装置。
【請求項４】
請求項３に記載の金属粉末の製造装置において、
前記円環状の噴霧ガス貯留機構の中心方向に対して略垂直方向に前記噴霧ガス導入機構が連通されていることを特徴とする金属粉末の製造装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の金属粉末の製造装置において、
前記金属粉末生成部と前記金属粉末収集部とが遮断可能な開閉機構を備え、
前記金属粉末収集部には、流量制御機構を有する空気導入機構が連通さ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】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の金属粉末の製造装置を用いたことを特徴とする金属粉末の製造方法。
【請求項７】
請求項５に記載の金属粉末の製造装置を用いたことを特徴とする金属粉末の製造方法。
【請求項８】
請求項６に記載の金属粉末の製造方法において、
前記金属溶解部の圧力を０．０１〜０．５ＭＰａとし、
前記坩堝を使用する金属の融点より１００〜７００℃高い温度とし、
前記噴霧ガス貯留機構の圧力を５〜１５ＭＰａとして稼働することを特徴とする金属粉末の製造方法。
【請求項９】
請求項７に記載の金属粉末の製造方法において、
前記金属溶解部の圧力を０．０１〜０．５ＭＰａとし、
前記坩堝を使用する金属の融点より１００〜７００℃高い温度とし、
前記噴霧ガス貯留機構の圧力を５〜１５ＭＰａとして稼働し、
前記金属粉末の製造装置を稼働中は、前記金属粉末生成部と前記金属粉末収集部との開閉機構を開放し、稼働後は、前記金属粉末生成部と前記金属粉末収集部との開閉機構を閉鎖し、前記空気導入機構から前記金属粉末収集部に空気を流入させることを特徴とする金属粉末の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、次世代の粉末冶金を応用する技術に適した、粒子径が小さく、高純度で高融点の真球状金属粉末を安定して量産することができる金属粉末の製造装置及びその製造方法に関する。特に、１０００℃を超える高融点金属に対しても、不純物が少なく、平均粒子径が１０μｍ以下の真球状金属粉末を安定して量産することができる金属粉末の製造装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属の成形技術には、溶解した金属を型に入れ固化して成形する鋳造、金属の塊に大きな圧力を加えて成形する鍛造、金属の板を曲げたり絞ったりして成形するプレス加工、金属粉末を型に入れ焼結して成形する粉末冶金等がある。
【０００３】
特に、粉末冶金は、金属粉末を型に入れ、加圧成形した後の焼結によって強固な形を保つことができるため、直接最終製品の形状に成形可能であり（ネットシェイプ成形）、機械加工を用いることなく、大量生産可能であるという大きな特徴があり、自動車・車両産業、電気・電子産業、航空・宇宙産業等において、粉末冶金が必要不可欠な金属の基幹加工技術となってきた（非特許文献１〜３）。また、このような粉末冶金の製法は、機械加工がなく、焼結温度が溶解温度の８０％程度しか必要とせず、原材料の使用効率が高いので、持続可能な発展という現代の課題に対し、エネルギー的にも資源的にも地球環境に対する負荷が少ない製造技術として注目されている（非特許文献４）。
【０００４】
更に、このような粉末冶金によって製造される金属製品は、１）鋳造では作れない合金の製品を製造することが可能であること、２）不純物が少なく、結晶組織が微細で、元素の均一性に優れた製品ができること、４）複雑で高精度な製品ができること、５）多孔質な金属製品を製造することが可能であること、等様々な特徴を有している（非特許文献１〜３）。その上、粉末冶金には、焼結材料として、金属粉末だけでなく、高融点の酸化物、炭化物、窒化物、及び、ホウ化物等のセラミックスにも適用することができるという特徴がある。その為、軸受け、集電用すり板、エンジン部品、ブレーキ部品、及び、クラッチ部品等のように、高強度高剛性、耐摩耗性、耐熱性、及び、耐食性等の性能が要求される部品が数多く製造されており、粉末冶金の応用分野は益々広がりつつある（非特許文献１及び５）。このような力学的だけでなく、電磁気特性等の性能が要求される部品へも応用分野が広がっている。例えば、結晶粒が小さく、磁気特性に優れたナノ結晶軟磁性材料は、従来、単ロール法と呼ばれる超急冷法で製造した約２０μｍ以下の薄帯を成形加工した後、熱処理をしてきたが、粒子径の小さなアモルファス金属粉末を用いた粉末冶金法により、簡単な工程で様々な形状のナノ結晶軟磁性部品が成形加工できる可能性があり、期待されている（非特許文献６）。
【０００５】
このような粉末冶金の用途拡大は、自動車・車両産業、電気・電子産業、航空・宇宙産業等の技術革新、すなわち、これらに共通した高速化、小型化、及び、高機能化等に対応する必要があり、粉末冶金を用いて製造される部品には、更なる高精度化及び高性能化が求められ、１０μｍ以下の精度が必要な状況になってきた（非特許文献３及び５〜１０）。
【０００６】
そのため、金属粉末の混合、成形、焼結だけでは満たすことができない精度や性能を、成形後のサイジング、コイニング、熱処理、表面処理、鍛造、圧延、及び、高温圧縮等によって改善する場合や、焼結時の熱間等方圧加圧法（Ｈｏｔ  Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ  Ｐｒｅｓｓｉｎｇ、ＨＩＰ）等のような加熱圧縮が適用される場合もある（非特許文献１〜３５、及び、７）。
【０００７】
一方、更なる高精度化及び高性能化を求め、粉末冶金の特徴を利用した新しい金属の成形技術が開発されつつある（非特許文献７〜９）。その代表例としては、金属粉末に、その密着性を高めるための熱可塑性樹脂等から成るバインダを混合し、射出成形を行った後に焼結する金属粉末射出成形法（Ｍｅｔａｌ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｍｏｌｄｉｎｇ、ＭＩＭ）がある。また、ラピッドプロトタイピング（Ｒａｐｉｄ  Ｐｒｏｔｏｔｙｐｉｎｇ）としても注目されている、３次元ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ−Ａｉｄｅｄ  Ｄｅｓｉｇｎ）データを実体として形成する付加加工法（Ａｄｄｉｔｉｖｅ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ、ＡＭ）の一つである粉末床溶融積層法（Ｐｏｗｄｅｒ  Ｂｅｄ  Ｆｕｓｉｏｎ、ＰＢＦ）である。これは、光硬化性樹脂に紫外レーザー光等を走査させて硬化した薄膜を積層して実体を形成していく光造形法（Ｓｔｅｒｅｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）の光硬化性樹脂を金属やセラミックスの粉末とし、紫外レーザー光をエネルギーの大きなレーザー光や電子ビームとしたものである。
【０００８】
しかし、自動車・車両産業、電気・電子産業、航空・宇宙産業等における高速化、小型化、及び、高機能化等に対応した金属成形品に要求される高い精度や性能に応えるためには、上述したプロセスの改良及び新しい金属成形法の開発に加え、金属やセラミックスの粉末及びバインダ等の原材料も改良する必要がある。
【０００９】
特に、金属粉末については、主として二つの重要な課題がある。第一に、金属粉末を製造する工程において、金属粉末表面に混入される不純物の問題である（非特許文献７）。第二に、金属粉末の粒子径の大きさ及び分布の問題である（非特許文献７及び８）。
【００１０】
第一の問題は、金属粉末表面の不純物が、焼結体の金属粉末界面に沿って残存し、ＰＰＢ（Ｐｒｅｖｉｏｕ  Ｐａｒｔｉｃｌｅ  Ｂｏｕｎｄａｒｙ）と呼ばれる被膜が形成されると、成形品の延性等の機械的特性を低下させる原因となっていることである（非特許文献６）。従来の適用分野では問題とならなかったが、例えば、航空機のエンジンタービンディスク等の極めて高い信頼性が要求される部品には、従来の粉末冶金プロセスに加え、ＨＩＰによる焼結を行い、更に、鍛造プレス加工を施す解決手段が取られている。しかし、鍛造プレス加工は大掛かりな装置が必要であり、コスト高になるため、ＨＩＰ後の焼結体をそのまま利用できる方法が求められている。
【００１１】
第二の問題も、第一の問題と同様、従来の適用分野では不問とされた問題である。一般に、粉末冶金によって成形された焼結体は、キャビティを有する多孔質体であることが多く、粉末冶金の特徴である。この特徴を利用して、潤滑油をキャビティに吸収させ、優れた摺動部品を生み出してきた。しかし、上述した航空機等に使用される信頼性の高い部品の場合、粒子径が大きい金属粉末の焼結体には、キャビティが数多く、その近傍にＰＰＢが形成されるため、要求性能を満足することができないという問題が発生する（非特許文献６）。
【００１２】
このような課題に対して、比較的不純物の混入が少なく、真球に近い形状の金属粉末を製造可能なプラズマ回転電極法を用い、航空・宇宙材料として広く使用されている超合金Ｉｎｃｏｎｅｌ７１８の金属粉末を作製し、ＨＩＰによる焼結、更に、鍛造プレス加工を施した成形品を評価している（非特許文献７）。その結果、ＨＩＰ後の焼結体では、不純物の混入が認められ、平均粒子径が１７２μｍもあるため、キャビティが数多く、その近傍に形成されたＰＰＢの存在が認められるが、鍛造加工プレスによって、キャビティ及びＰＰＢの大幅な減少が確認されている。しかし、鍛造プレス加工によっても、十分な延性は得られず、ＰＰＢの影響を完全に除去することはできていない。ただし、ＰＰＢの形成を阻害するためには、金属粒子の接触面積が最も小さくなる真球が好ましい形状であると考えられる。
【００１３】
一方、ＭＩＭ及びＰＢＦにおいても、同様の課題があり、金属粉末に求められているのは、不純物のない、粒子径の小さな真球状の金属粉末である。
【００１４】
ＭＩＭは、電気・電子産業における情報家電におけるマイクロ部品の工業的生産を目指した成形技術で、極めて高い精度が要求される（非特許文献１０）。従って、通常、金属酸化物や金属塩化物の還元（還元法）やカルボニル金属の熱分解（カルボニル反応法）等による化学的方法で製造された０．５〜１５μｍの金属粉末を用いることが多い。これは、粒子径が小さい程、均一に分散し、性能が向上するためである。例えば、カルボニル反応法で製造された、平均粒子径４．４μｍの鉄粉（福田金属箔粉工業（株）製Ｆｅ−ＯＭ）、水アトマイズ法で製造した、平均粒子径６、１６、及び、２４μｍのニッケル粉（三菱製鋼（株）製ＡＫＴ−Ｎｉ）を鉄粉に対して４、６、及び、８質量％、ワックス、ポリプロピレン、及び、ステアリン酸から成るバインダが３５質量％となるように混合した原材料のＭＩＭ成形品は、ニッケル粉の大きさが小さい程均一に分散し、機械的特性が優れていることが報告されている（非特許文献８）。このＭＩＭにおいても、バインダは、熱分解や溶剤抽出等の方法によって除去されるため、ＰＰＢが形成されていない方が好ましいのは当然である。
【００１５】
ＰＢＦは、３次元ＣＡＤデータを実体として成形する技術で、特に、複雑な形状の構造体に適用可能なものであるため、製品の高精度化と高密度化が最も重要な課題である。この課題に対し、ガスアトマイズ法で製造された平均粒子径３３．４μｍ及び１８．８μｍのＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金粉末（大阪チタニウム（株）製ＴＩＬＯＰ６４）を用いて検討した結果、キャビティの残存が多く、機械的特性に問題が生じていること、及び、粒子径の小さい合金粉末を用いた方が成形品の表面粗さが小さくなることが報告されている（非特許文献８）。従って、ＰＢＦにおいても、金属粉末は、粒子径が小さい程好ましく、キャビティ近傍に形成されるＰＰＢの原因となる不純物のない真球状のものが好ましい。
【００１６】
このように、次世代の粉末冶金を応用する技術において原材料として求められている金属粉末を製造する技術は、１０００℃を超える高融点金属に対しても、製造する際に混入する不純物が少なく、平均粒子径が１０μｍ以下で、真球に近い形状を生成可能な技術である。
【００１７】
このような観点から、従来から用いられてきた金属粉末の製造方法、すなわち、（１）金属酸化物や金属塩化物の還元（還元法）やカルボニル金属の熱分解（カルボニル反応法）等による化学的方法、（２）塊状金属の物理的粉砕（粉砕法）や粉末同士の圧着・破砕（メカニカルアロイング法）等による機械的方法、（３）金属溶湯を冷却したロール上に噴射して高速冷却するメルトスピニング法、（４）金属溶湯をガス（ガスアトマイズ法）、水（水アトマイズ法）、遠心力（遠心アトマイズ法）、プラズマ（プラズマ・アトマイズ法）等のエネルギーによって粉末化するアトマイズ法、及び、（５）プラズマ回転電極法を比較する（非特許文献１１〜１７）。
【００１８】
化学的方法は、粒子径が小さい真球状金属粉末の製造が可能であるが、化学反応で溶液から沈殿して生成するため、不純物の混入を避けることができず、単一工程で金属粉末を製造することが困難であるという問題がある。また、機械的方法及びメルトスピニング法は、粒子径の問題を克服することが難しい。従って、化学的方法、機械的方法、メルトスピング法は、上記要求を満足することは困難であると考えられる（非特許文献１１及び１２）。
【００１９】
そこで、各種アトマイズ法及びプラズマ回転電極法によって製造される粒子径を比較した（非特許文献１１）。アトマイズ法は、粉末化するエネルギーの種類によって分類され、主として、ガスアトマイズ法、水アトマイズ法、遠心アトマイズ法、及び、プラズマ・アトマイズ法等がある。ガスアトマイズ法と水アトマイズ法は、坩堝で溶解された金属溶湯がノズルから流出する際に、高圧噴霧媒体の運動エネルギーで粉末化する方法で、その媒体の違いによって名前が区別されている。遠心アトマイズ法は、気体や液体の高圧噴霧媒体の運動エネルギーの代わりに、ディスクの高速回転で生じる遠心力を用いて金属溶湯を粉末化する方法である。プラズマ・アトマイズ法は、金属線の先端に、３個のプラズマ・トーチを集中させて得られる大きな熱及び運動エネルギーにより球状粉末にするものである（特許文献１０）。また、プラズマ回転電極法は、回転する電極が、高温プラズマによって溶解され、遠心力で電極表面から生成した液滴が、高圧噴霧ガスで粉砕される方法で、上述したように、不純物の混入が少なく、真球に近い形状の金属粉末を製造できる。
【００２０】
表１から明らかなように、水アトマイズ法及び遠心アトマイズ法は、平均粒子径が１０μｍ以下の金属粉末を製造できる方法として認識されているのに対し、ガスアトマイズ法、プラズマ・アトマイズ法、及び、プラズマ回転電極法は、平均粒子径が１０μｍ以下の金属粉末を製造できる改良技術が見出されていない（非特許文献１２）。
［表１］
2019014917.tif 000003
【００２１】
特に、水アトマイズ法は、従来、粒子形状が不規則で、真球に近い金属粉末を製造できなかったが、高圧旋回水ジェットを適用することによって真球に近く、平均粒子径が１０μｍ以下の金属粉末の製造が可能になっているものと考えられる（非特許文献1４及び１５）。しかし、水を使用するため、不純物の混入を避けることは不可能である。
【００２２】
また、遠心アトマイズ法も、平均粒子径が１０μｍ以下の、真球に近い金属粉末を製造することが可能であるが、金属粉末にするエネルギー源となる遠心力を発生させる回転ディスクの材質の問題があり、ハンダ等の低融点金属に限定されるという問題がある（非特許文献１６）。それに対し、鉄、ニッケル、コバルト等の高融点金属にも適用可能な回転ディスクが開発されているが、平均粒子径が６０μｍ程度の真球状粉末であり、連続生産が困難であるという問題もある（非特許文献１６及び１７）。この遠心アトマイズ法の回転ディスクを回転坩堝に置き換えた金属粉末製造法においても、平均粒子径が１０μｍ以下の真球状の金属粉末を製造できることが報告されているが、回転ディスク同様、その材質の問題から、鉄、ニッケル、コバルト等の高融点金属に対する適用例は認められない（特許文献１）。
【００２３】
プラズマ・アトマイズ法は、不純物の混入が少ないことに特徴があるが、平均粒子径が１００μｍ程度もあり（特許文献２）、粒子径の制御が困難で、コストが高く、量産性に乏しいという問題がある。
【００２４】
プラズマ回転電極法も、不純物の混入が少ない、真球に近い形状の金属粉末を製造可能であり、航空・宇宙産業用部品を粉末冶金で成形する原材料の製造法として期待されているが、１００μｍを超す粒子径の金属粉末しか生成することができず、平均粒子径が１０μｍ以下の粒子径の金属粉末を製造することが困難である（非特許文献７）。
【００２５】
そして、ガスアトマイズ法は、金属溶湯を飛散させ、その液滴を凝固粉末化する方法で、不純物の混入が少なく、安定した品質の真球状の金属粉末を量産することができるため、粉末冶金に用いられる金属粉末の製造方法の主流をなしてきたが、現状では、平均粒子径が１０μｍ以下の金属粉末を製造することは困難な状況にある。
【００２６】
以上、次世代の粉末冶金を応用する技術において原材料として求められる、不純物が少なく、平均粒子径が１０μｍ以下で、真球に近い形状を有する、高融点の金属粉末の製造に適した方法は見出されていないが、工業的な観点から、１０００℃を超える高融点金属に対しても、不純物の混入が少なく、安定した品質の真球状の金属粉末を量産することが可能なガスアトマイズ法に対して大きな期待が寄せられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２７】
【特許文献１】国際公開２０１０−０１０６２７号公報
【特許文献２】米国特許第５７０７４１９号
【非特許文献】
【００２８】
【非特許文献１】渡辺孝章，「粉末冶金工業の発展の歴史と現状」，材料試験，第１１巻，第１０５号，１９５２年６月，３５２−３５７．
【非特許文献２】（株）ファインシンターホームページ，「製品ができるまで」，ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｆｉｎｅ−ｓｉｎｔｅｒ．ｃｏｍ／ｐｒｏｄｕｃｔｓ／ｐｍｐ／ｆｌｏｗ／．
【非特許文献３】（株）ファインシンターホームページ，「粉末冶金講座ｖｏｌ．１−２」、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｆｉｎｅ−ｓｉｎｔｅｒ．ｃｏｍ／ｒｅｃｒｕｉｔ／ｌｅｃｔｕｒｅ／０１−０２．ｈｔｍｌ．
【非特許文献４】原田幸明，「環境問題の視点から見た粉末冶金技術の可能性と問題点」，まてりあ，第３７巻，第１号（１９９８）４２−５１．
【非特許文献５】（株）ファインシンターホームページ，「材質特性別製品」，ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｆｉｎｅ−ｓｉｎｔｅｒ．ｃｏｍ／ｐｒｏｄｕｃｔｓ／ｐｍｐ／ｌｉｓｔ／．
【非特許文献６】日立金属（株）ホームページ，ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｈｉｔａｃｈｉ−ｍｅｔａｌｓ．ｃｏ．ｊｐ／ｐｒｏｃｕｃｔ／ｆｉｎｅｍｅｔ／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍ，ナノ結晶軟磁性材料ファインメット（登録商標）．
【非特許文献７】筧幸次，横森玲，西牧智大，「プラズマ回転電極法を用いて作製した粉末焼結ニッケル超合金の組織と強度」，日本金属学会誌，第８０巻，第８号（２０１６）５０８−５１４．
【非特許文献８】三浦秀士，「粉からの物づくり−最新の焼結金属の技術とその動向について−」，ＮＴＮ  ＴＥＣＨＮＩＣＡＬ  ＲＥＶＩＥＷ，Ｎｏ．８２（２０１４）２−１０．
【非特許文献９】中川威雄，「粉末のネットシェイプ成形における最近の動向」，生産研究，４８巻，４号（１９９６．４）２１３−２２０．
【非特許文献１０】筒井唯之、「最近の粉末冶金技術とその応用製品」、日立化成テクニカルレポート、Ｎｏ．５４（２０１１．９月）１３−２１．
【非特許文献１１】川村誠，大河内敬雄，「最近の合金粉末製造技術と粉末製品」，電気製鋼，第８０巻１号，２００９年，１３９−１４５．
【非特許文献１２】村上陽太郎，「高品質金属粉末の製造法」，ＮＭＣニュース，第６号，Ｎｏ．１５，２００３年９月，ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｏｓｔｅｃ．ｏｒ．ｊｐ／ｎｍｃ／ＴＯＰ／１５（Ｈ１５．６）．ｐｄｆ．
【非特許文献１３】河合伸泰，佐藤美智，関義和，「アトマイズ法による金属粉末の製造」，資源処理技術（浮選），Ｖｏｌ．３３，Ｎｏ．４（’８６−冬）３９−４４．
【非特許文献１４】菊川真利，松永繁昌，稲葉恒太，岩津修，武田徹，「旋回水ジェットを用いた高圧水アトマイズによる球状微粉の開発」，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｊａｐａｎ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ｐｏｗｄｅｒ  ａｎｄ  Ｐｏｗｄｅｒ  Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ，Ｖｏｌ．４７，Ｎｏ．５（２０００）４５３−４５７．
【非特許文献１５】エプソンアトミックス（株）ホームページ，「アトマイズ法」，ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａｔｍｉｘ．ｃｏ．ｊｐ／ｐｏｗｄｅｒ＿ａｔｏｍｉｚａｔｉｏｎ．ｈｔｍｌ．
【非特許文献１６】（株）ニューメタルス  エンド  ケミカルス  コーポレーションホームページ，「遠心噴霧アトマイザー」，ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｅｗｍｅｔａｌｓ．ｃｏ．ｊｐ／ｄｅｔａｉｌｓ／１７３．ｈｔｍｌ．
【非特許文献１７】山本隆久，「ディスクアトマイズ法とそのＦｅ基，Ｎｉ基，Ｃｏ基粉末への適用」，Ｓａｎｙｏ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｒｅｐｏｒｔ，Ｖｏｌ．２３，Ｎｏ．１（２０１６）２７−３０．
【非特許文献１８】大野悟，奥山秀男，本間一廣，目義雄，「Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏ超微粒子の発火に及ぼす粒径と昇温速度の影響」，日本金属学会誌，第６０巻，第３号（１９９６）３１８−３２３．
【非特許文献１９】野田哲也，鈴木健司，菊池保正，森尻宏，「金属火災に関する検証」，消防技術安全所報，４３号（平成１８年）１２８−１３４．
【非特許文献２０】用語解説「危険物関係用語の解説（第１３回）」，Ｓａｆｅｔｙ  ＆  Ｔｏｍｏｒｒｏｗ  Ｎｏ．１３３（２０１０．９）８２−８５．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２９】
上述したように、次世代の粉末冶金を応用する技術において原材料として求められる、不純物が少なく、平均粒子径が１０μｍ以下で、真球に近い形状を有する、高融点の金属粉末の製造に適した方法は見出されていない中、ガスアトマイズ法は、１０００℃を超える高融点金属に対しても、不純物の混入が少なく、安定した品質の真球状の金属粉末を量産することが可能であるため、粒子径の小さな金属粉末を製造することができるガスアトマイズ法の改良技術が求められている。
【００３０】
本発明は、本発明は、次世代の粉末冶金を応用する技術に適した、粒子径が小さく、高純度で高融点の真球状金属粉末を安定して量産することができる金属粉末の製造装置及びその製造方法を提供することを目的としている。更に具体的には、１０００℃を超える高融点金属に対しても、不純物が少なく、平均粒子径が１０μｍ以下の真球状金属粉末を安定して量産することができるガスアトマイズ法を用いた金属粉末の製造装置及びその製造方法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】
【００３１】
本発明者らは、高融点金属に対しても、不純物が少なく、安定した品質の真球状の金属粉末が量産できる粉末製造法であるガスアトマイズ法の、金属溶解部、ガス噴霧部、金属粉末生成部、金属粉末収集部等から構成される金属粉末製造装置において、坩堝の金属溶湯流出孔の形状及び位置、金属溶解部の圧力、ガス噴霧孔の形状、金属粉末収集部の機構を改良することによって、１０００℃を超える高融点金属に対しても、不純物が少なく、平均粒子径が１０μｍ以下の真球状金属粉末を安定して量産することができる金属粉末の製造装置及びその製造方法を見出し、本発明の完成に至った。
【００３２】
すなわち、本発明は、金属試料導入機構を備えた金属試料供給部と、高周波誘導加熱コイルと、このコイルの内側に配設された金属溶湯流出孔を有する坩堝と、坩堝の金属溶湯流出孔から流下する金属溶湯が通過し、金属溶湯の略同心円となる円筒状の金属溶湯誘導管とを備えた金属溶解部と、金属溶湯誘導管を通過した金属溶湯の中心方向に噴霧ガス流を射出することができる噴霧ガス導入機構と、噴霧ガス導入機構が連通される円環状の噴霧ガス貯留機構と、噴霧ガス貯留機構に穿設される円筒状のガス噴霧孔を備えたガス噴霧部と、金属溶湯に噴霧ガス流が射出されて金属粉末を生成する、流量制御機構を有する不活性ガス導入機構を備えた金属粉末生成部と、金属溶解部とガス噴霧部と金属粉末生成部とを蔽うハウジングと、ハウジングに連通して生成した金属粉末を収集する金属粉末収集部とからなる金属粉末の製造装置において、金属溶湯流出孔の孔径が、直径０．１〜０．５ｍｍであって、金属溶解部に、金属溶解部の圧力の制御機構を配設したことを特徴とする金属粉末の製造装置である。
【００３３】
金属溶湯流出孔の孔径が直径０．１ｍｍ以下であると、金属溶湯に圧力を加えても金属溶湯の流出量が少なく、金属粉末の製造に長時間を要するばかりか、金属溶湯流出孔が詰まる場合もある。逆に、金属溶湯流出孔の孔径が直径０．５ｍｍ以上であると、金属溶湯に加える圧力の制御だけでは金属溶湯の流出量が制御できず、平均粒子径１０μｍ以下の金属粉末が製造できなくなる。より安定した金属溶湯の流出量を確保し、平均粒子径１０μｍ以下の金属粉末を量産するためには、金属溶湯流出孔の孔径が、直径０．２〜０．４ｍｍであることがより好ましい。一方、金属溶湯流出孔の長さは、金属溶湯を保持できる機械的強度を有する坩堝の底の厚みに相当すればよく、特に制限されるものではない。しかし、あまりに長いと金属溶湯の流出量が少なくなる問題があり、１〜３ｍｍ程度とすることが好ましい。
【００３４】
更に、上記金属粉末の製造装置において、金属溶湯流出孔の下端から金属溶湯誘導管の下端までの間隔は１０〜４０ｍｍであることが好ましく、２０〜３０ｍｍであることがより好ましい。これは、ガス噴霧部から射出される噴霧ガス流が金属溶湯に衝突する際、金属溶湯流出孔の下端から金属溶湯誘導管の下端までの間隔が１０ｍｍ以下であると、金属溶湯が金属溶湯流出孔に飛び散って、金属溶湯流出孔を詰まらせる原因となる。逆に、金属溶湯流出孔の下端から金属溶湯誘導管の下端までの間隔が４０ｍｍ以上であると、金属溶湯の温度が低下して粘度が上昇し、ガス噴霧部から射出される噴霧ガス流のエネルギーでは、平均粒子径１０μｍ以下の金属粉末が製造することが困難になる。
【００３５】
また、金属溶解部の圧力を制御する機構を配設することによって、金属溶解部の金属溶湯が加圧され、ガス噴霧部からへの大量の不活性ガスの噴霧により生じるガス噴霧部を境とする金属溶解部と金属粉末生成部との間の圧力差による金属溶湯の逆流を防止することが可能となる。この圧力制御機構は、例えば、金属溶解部に加圧された不活性ガスの流量を制御可能なバルブを有するガス導入管を配設すると共に、金属溶解部が、ガス噴霧部によって金属粉末生成部と遮断された構造とすることができるが、金属溶湯を不活性ガスにより加圧することができれば、これに限定されるものではない。
【００３６】
一方、ガス噴霧部のガス噴霧孔については、その直径：その長さの比が、１：４〜１：５であって、金属溶湯の中心線と前記噴霧ガス流とが形成する角度が２０〜５０度であることが好ましく、その比が１：４〜１：５であって、その角度が３０〜４５度であることがより好ましい。ガス噴霧孔の直径：長さの比が、１：４より小さくなると、単位時間当たりの噴霧ガス流の射出量は大きくなるが、噴霧ガス流の流速が低下して、金属溶湯を金属粉末にするエネルギーが分散し、粒子径が大きくなると共に、金属溶湯流出孔を詰まらせる原因になる。逆に、１：５より大きくなると、管内の摩擦抵抗が増加し乱流が発生し易くなると共に、単位時間当たりの噴霧ガス流の射出量が不足し、平均粒子径が１０μｍ以下の金属粉末の安定した生成が困難となる。
【００３７】
更に、ガス噴霧部の円環状の噴霧ガス貯留機構に連通する噴霧ガス導入機構は、円環状の噴霧ガス貯留機構の中心方向に対して略垂直方向に噴霧ガス導入機構が連通されていることが好ましい。このようにして噴霧ガス導入機構を噴霧ガス貯留機構に連通させると、旋回した噴霧ガス流となり、平均粒子径が１０μｍ以下の真球状の金属粉末が安定して生成される。これは、水アトマイズ法において旋回水を用いることによって、水ジェットが、金属溶湯に加わる圧力分布に変化を生じ、金属溶湯の中心に集中して衝突することがなくなるため、飛散した金属溶湯の合体や造粒が低減し、真球状で、平均粒子径が低下すると報告されている結果を、本発明に適用し、より安定した金属粉末の生成を実現したものである（非特許文献１４）。また、流体力学的に不安定な金属溶湯の一点に集中する噴霧ガス流の衝突及び干渉によって発現する金属溶湯の逆流を防ぐ効果もある。
【００３８】
以上の金属粉末の製造装置の構造及び構成から、不活性ガス雰囲気下において、平均粒子径が１０μｍ以下であって、真球状の金属粉末を量産することが可能になるが、平均粒子径が小さくなると共に、金属超微粒子も少なからず含まれている。このような、不活性ガス雰囲気下で製造された清浄表面を有する金属超微粒子は極めて活性であり、大気中で自然に発火、燃焼する傾向がある（非特許文献１８）。このような金属超微粒子による発火源が生起すると、消防法危険物第二類の可燃性固体又はそれに分類されない金属粉であっても爆発燃焼する危険性がある（非特許文献１９及び２０）。このため、金属の種類や金属粉末の製造装置の設置される環境等によっては、金属超微粒子を含む金属粉末を大気中に取り出す際に、予め金属超微粒子表面を安定化する処理、すなわち、金属超微粒子を低酸素雰囲気下で徐酸化して酸化被膜を形成する必要がある（非特許文献１８）。
【００３９】
本発明では、上述した金属粉末の製造装置において、金属粉末生成部と金属粉末収集部とが遮断可能な開閉機構を配備し、金属粉末収集部には、流量制御機構を有する空気導入機構を連通させることによって、金属粉末を大気中に取り出す際に懸念される爆発燃焼を解決した。開閉機構及び流量制御機構は、一般的なバルブを用いることができるが、特に限定されるものではない。これらの機構を用いれば、金属粉末の製造が終了した時点で、金属粉末生成部と金属粉末収集部とが遮断可能な開閉機構を閉鎖した後、空気導入機構の流量制御機構で大気の導入量を調整しながら金属粉末の徐酸化を進め、金属粉末表面に酸化被膜を安全に形成することが可能となる。
【００４０】
以上、本発明の金属粉末の製造装置を用いた金属粉末の製造方法は、１０００℃を超える高融点金属に対しても、不純物が少なく、平均粒子径が１０μｍ以下の真球状金属粉末を安定して量産することができることを特徴としており、更に、金属粉末を大気中に取り出す際に爆発燃焼が発生しない安全な金属粉末の製造方法である。
【００４１】
更に、本発明の金属粉末の製造装置を用いた金属粉末を製造する際に、金属溶解部の圧力を０．０１〜０．５ＭＰａ、より好ましくは０．０１〜０．２ＭＰａとし、坩堝を使用する金属の融点より１００〜７００℃高い温度、より好ましくは、２００〜５００℃高い温度とし、噴霧ガス貯留機構の圧力を５〜１５ＭＰａ、より好ましくは７〜１０ＭＰａとして稼働することによって、１０００℃を超える高融点金属に対しても、不純物が少なく、平均粒子径が１０μｍ以下の真球状金属粉末をより安定して量産することができる。
【００４２】
本発明の金属粉末の製造装置の場合、主として坩堝の金属溶湯流出孔が小さいことに起因して製造条件が限定される。金属溶解部の圧力の下限値以下の場合、坩堝の金属溶湯流出孔から金属溶湯の流出量が不足して、金属粉末の製造に長時間を要するばかりか、金属溶湯流出孔が詰まる場合もある。逆にその上限値以上の場合、流出量が制御困難となり、平均粒子径１０μｍ以下の粒子径分布の狭い金属粉末を製造することが難しい。坩堝の温度についても、その下限値以下であると金属溶湯の粘度が高くなり過ぎ、その上限値以上であると金属溶湯の粘度が低くなり過ぎるため、金属溶解部の圧力と同様のことが生じる。噴霧ガス貯留機構の圧力については、その下限値より小さい場合、単位時間当たりの噴霧ガス流の射出量が不足し、平均粒子径が１０μｍ以下の金属粉末の生成が困難となり、その上限値より大きい場合、単位時間当たりの噴霧ガス流の射出量が過剰に大きくなり、流体力学的に不安定な金属溶湯の一点に集中する噴霧ガス流によって、溶融した金属粉末の合体、造粒が生じて平均粒子径が大きくなる。また、この噴霧ガス流の衝突及び干渉によって、金属溶湯に対する圧力を高める必要があるが、圧力変動を加味すると、加圧していても金属溶湯の逆流を発生する原因にもなる。ただし、円環状の噴霧ガス貯留機構の中心方向に対して略垂直方向に噴霧ガス導入機構が連通されているガス噴霧部の円環状の噴霧ガス貯留機構に連通する噴霧ガス導入機構の場合には、旋回した噴霧ガス流がこのような問題を解消するように作用するが、同様の理由で、噴霧ガス貯留機構の圧力を５〜１５ＭＰａ、より好ましくは７〜１０ＭＰａとすることが好ましい。
【００４３】
金属の種類や金属粉末の製造装置の設置される環境等によっては、必ずしも必要であるとは限らないが、更に好ましい金属粉末の製造方法として、金属超微粒子を含む金属粉末を大気中に取り出す際に、予め金属超微粒子表面を安定化する処理、すなわち、金属超微粒子を低酸素雰囲気下で徐酸化して酸化被膜を形成する工程を加え、金属粉末を取り出す際の爆発燃焼の危険性を取り除くことが可能となる。
【００４４】
すなわち、上記金属粉末の製造方法で金属粉末の製造装置を稼働している際は、金属粉末生成部と金属粉末収集部との開閉機構を開放し、稼働後は、金属粉末生成部と金属粉末収集部との開閉機構を閉鎖し、空気導入機構から金属粉末収集部に空気を流入させる工程を加えたことを特徴とする金属粉末の製造方法である。
【発明の効果】
【００４５】
本発明の、金属粉末の製造装置及びその製造方法により、次世代の粉末冶金を応用する技術において使用される金属粉末、すなわち、１０００℃を超える高融点金属に対しても、不純物が少なく、平均粒子径が１０μｍ以下の真球状金属粉末をより安定して量産することができる。また、粒子径分布も従来のガスアトマイズ法よりも狭く、均一な金属粉末を製造することができる。更に、金属粉末を取り出す際に、金属粉末に含まれる金属超微粒子による自然発火、燃焼を防止し、金属粉末全体に及ぼされる爆発燃焼の問題を解決することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施形態である金属粉末製造装置の概観を示す断面模式図である。
【図２】本発明の一実施形態である金属溶解部の坩堝の金属溶湯流出孔と金属溶湯誘導管の先端との位置関係を示す断面模式図である。
【図３】本発明の一実施形態である金属溶解部の坩堝の金属溶湯流出孔の形状を示す断面模式図である。
【図４】本発明の一実施形態であるガス噴霧部のガス噴霧孔の傾斜角及び形状を示す断面模式図である。
【図５】本発明の一実施形態であるガス噴霧部の噴霧ガス導入管の位置を示す図２の切断線Ｉで切断した平面模式図である。
【図６】本発明の金属粉末製造装置を用いて製造したアルミニウム合金粉末の電子顕微鏡像である。
【図７】図６の電子顕微鏡像から求めたアルミニウム合金粉末の粒径分布である。
【図８】図７の粒径分布に基づいて描いた累積分布図であり、この累積分布関数から求めたメディアン径（Ｄ５０）を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
以下、図面に描かれた一実施形態に基づいて、本発明を詳細に説明するが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された事項にのみ特定されるものである。
【００４８】
図１は、本発明の一実施形態である、平均粒子径が１０μｍ以下の金属粉末を製造することが可能な金属粉末の製造装置の概観を示す断面模式図である。
【００４９】
金属試料供給部２には、金属試料導入機構として、金属試料導入管２−１を備えている。
【００５０】
金属溶解部３には、金属溶解室３−１に、その圧力を高める圧力制御不活性ガス導入管
３−２を配設し、高周波誘導加熱コイル３−５と、このコイル３−５の内側に配設された金属溶湯流出孔３−４を有し、金属溶湯を蓄える坩堝３−３と、坩堝３−３の金属溶湯流出孔３−４から流下する金属溶湯３−７が通過し、金属溶湯３−７の略同心円となる円筒状の金属溶湯誘導管３−６とを備え、金属溶湯導入管３−６は、坩堝３−３の直下に連接されている。圧力制御不活性ガス導入管３−２には、（図示されていない）高圧不活性ガスボンベと連結されており、（図示されていない）流量調整バルブを備えている。なお、安定した電流を供給し、安定した金属粉末の製造のため、高周波誘導加熱コイル３−５にはアース７が接続されている。
【００５１】
金属溶湯誘導管３−６を通過した金属溶湯３−７の中心方向に噴霧ガス流５−３を射出することができるガス噴霧部４には、噴霧ガス導入管４−２、噴霧ガス導入管４−２が連通される円環状の噴霧ガス貯留室４−３と、噴霧ガス貯留室４−３に穿設される円筒状のガス噴霧孔４−４を備えている。なお、ガス噴霧部４にも、電荷が溜まるのを防止し、安定して金属粉末が製造できるように、アース７が接続される。
【００５２】
金属粉末生成部５は、（図示されていない）不活性ガスの流量を制御するバルブを有する不活性ガス導入管が５−３を備え、このガス噴霧部４の隔壁４−１で分離、遮断されて構設される。そして、金属溶解部３でガス噴霧部４のガス噴霧孔４−４から、金属溶湯３−７に噴霧ガス流５−３が射出されて金属粉末５−４を生成する。この隔壁４−１は、金属溶解部３を加圧する圧力制御機構の一部を成している。
【００５３】
以上の金属溶解部３、ガス噴霧部４、及び、金属粉末生成部４は、一つのハウジングで蔽われており、その直下に金属粉末収集部６が構設されている。金属粉末収集部６は、金属粉末生成室５−１と金属粉末収集室６−１とが、開放及び閉鎖可能な金属粉末収集室遮断バルブ６−２を介して連通されており、空気導入機構として、空気導入量制御バルブ６−４を有する空気導入管６−３が配設されている。これらの機構を用いれば、金属粉末の製造が終了した時点で、金属粉末生成室５−１と金属粉末収集室６−１とを金属粉末収集室遮断バルブ６−２で閉鎖した後、空気の導入量を空気導入量制御バルブ６−４で調整しながら金属粉末収集室６−１に空気を導入し、金属粉末の徐酸化を進め、金属粉末表面に酸化被膜を安全に形成することができる。
【００５４】
本発明の金属粉末の製造装置の金属溶解室３−１に設置されている、金属溶湯流出孔３−４を備えた坩堝３−３、高周波誘導加熱コイル３−５、及び、金属溶湯誘導管３−６、並びに、ガス噴霧部４を構成する噴霧ガス導入管４−２、噴霧ガス貯留室４−３、及び、ガス噴霧孔４−４の拡大図を図２に示す。
【００５５】
更に、図２の金属溶湯流出孔付近Ａ及びガス噴霧孔付近Ｂの拡大図を、それぞれ、図３及び図４に示す。
【００５６】
図３に示すように、本発明の金属粉末の製造装置の坩堝３−３に穿設される金属溶湯流出孔の孔径ｋは直径０．１〜０．５ｍｍ、金属溶湯流出孔３−４の長さｌは１〜３ｍｍとすることができるが、一実施形態として、ここでは、金属溶湯流出孔３−４の孔径ｋを直径０．３ｍｍとし、長さｌを２ｍｍとした。
【００５７】
更に、図２に示すように、本発明の金属粉末の製造装置において、金属溶湯流出孔３−４の下端３−４−１から金属溶湯誘導管３−６の下端３−６−１までの間隔ｊは１０〜４０ｍｍとすることができるが、一実施形態として、ここでは、４０ｍｍとした。
【００５８】
一方、ガス噴霧孔４−２については、図４に示すように、直径ｍ：長さｎの比を１：４〜１：５とし、金属溶湯３−７の中心線３−７−１と噴霧ガス流５−３とが形成する角度４−５を２０〜５０度とすることができるが、一実施形態として、ここでは、直径ｍ：長さｎの比を１：４、その角度４−５を４５度とした。
【００５９】
また、図５に示すように、旋回噴霧ガス流を射出するため、一実施形態として、ガス噴霧部４の円環状の噴霧ガス貯留室４−３に連通する噴霧ガス導入管４−２を、円環状の噴霧ガス貯留室４−３の中心方向に対して略垂直方向で、しかも、噴霧ガス導入管４−２の中心線４−２−１が、円環状の噴霧ガス貯留室４−３の半径の２分の１（４−３−１）の接線よりも外側となり、円環状の噴霧ガス貯留室４−３の中心について点対象となるように連通されている。
【００６０】
図１〜図５に示す金属粉末の製造装置を用い、アルミニウム合金を原材料とし、金属溶解室３−１の圧力を９．５ＭＰａ、坩堝３−３を１５００℃、噴霧ガス貯留室４−３の圧力を０．０５ＭＰａとして稼働することによって、図６〜８に示すように、不純物が少なく、粒子径分布が狭い、メディアン粒子径が２．３μｍの真球状アルミニウム合金粉末を安定して量産することができた。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、１０００℃を超える高融点金属に対しても、不純物が少なく、平均粒子径が１０μｍ以下の真球状金属粉末を安定して量産することができるガスアトマイズ法を用いた金属粉末の製造装置及びその製造方法であって、当然、低融点金属も含むあらゆる金属粉末の量産に適用することが可能である。
【００６２】
また、本発明の製造装置の金属溶解部の技術は、ガスアトマイズ法に限定されず、水アトマイズ法、遠心アトマイズ法等、金属溶湯に運動エネルギーを与えて金属粉末を製造する装置に適用することが可能である。また、本発明の製造装置の金属粉末収集部の技術は、金属溶湯を使用するアトマイズ法に限定されず、プラズマ・アトマイズ法、プラズマ回転電極法等も含め、これらの技術改良によって、１０μｍ以下の金属粉末が製造可能となった場合の金属粉末収集部として重要な役割を果たすことができる。
【００６３】
一方、本発明の金属粉末の製造装置及びその製造方法によって製造された金属粉末は、次世代の粉末冶金技術であるＭＩＭやＰＢＦ等に適しているだけでなく、従来から使用されてきた粉末冶金技術である、粉末溶射、粉末溶接、熱間静水圧成形、押出成形、射出成形、粉末圧延等のあらゆる加工技術に適したあらゆる種類の金属粉末を提供することができ、従来の加工技術で成形された金属製品と異なる構造及び性能を有する金属製品を製造できる可能性がある。また、合成樹脂に金属粉末を分散させた複合材料に適した金属粉末を提供することができる。
【００６４】
更に、微細な粉末ではサイズ効果により冷却速度が増加する。この急冷条件によって、微細な粉末においてはアモルファス状態を保持できる可能性があり、軟磁性材料やナノファイバー等への応用にも適用できる。
【符号の説明】
【００６５】
１  金属粉末製造装置
１−１  ハウジング
２  金属試料供給部
２−１  金属試料導入管
３  金属溶解部
３−１  金属溶解室
３−２  圧力制御不活性ガス導入管
３−３  坩堝
３−４  金属溶湯流出孔
３−４−１金属溶湯流出孔の下端
３−５  高周波誘導コイル
３−６  金属溶湯誘導管
３−６−１  金属溶湯誘導管の下端
３−７  金属溶湯      
４  ガス噴霧部
４−１  隔壁
４−２  噴霧ガス導入管
４−３  噴霧ガス貯留室
４−３−１  噴霧ガス貯留室の半径の２分の１ライン
４−４  ガス噴霧孔
４−５  ガス噴霧孔の傾斜角
５  金属粉末生成部
５−１  金属粉末生成室
５−２  不活性ガス導入管
５−３  噴霧ガス流
５−４  金属粉末
６  金属粉末収集部
６−１  金属粉末収集室
６−２  金属粉末収集室遮断バルブ
６−３  空気導入管
６−４  空気導入量制御バルブ
６−５  金属粉末
７  アース
Ａ  金属溶湯流出孔付近
Ｂ  ガス噴霧孔付近
Ｉ  切断線
ｌ   金属溶湯流出孔下端から金属溶湯誘導管下端までの距離
ｍ  金属溶湯流出孔の孔径
ｎ  金属溶湯流出孔の長さ
【図１】
2019014917.tif 000004
【図２】
2019014917.tif 000005
【図３】
2019014917.tif 000006
【図４】
2019014917.tif 000007
【図５】
2019014917.tif 000008
【図６】
2019014917.tif 000009
【図７】
2019014917.tif 000010
【図８】
2019014917.tif 000011