(57)【要約】【課題】鉛含有金属の粉末を製造するにもかかわらず、水アトマイズ法の排水中に鉛が溶出しにくい金属粉末製造方法を提供することを課題とする。【解決手段】金属粉末製造方法は、水アトマイズ法により鉛含有金属の粉末Ｐ１を製造する金属粉末製造方法であって、鉛含有金属が溶融してなる溶湯Ｌ１に、水道水または水道水に鉛含有金属の成分が溶解した水溶液からなる噴霧媒Ｌ３を噴霧して、鉛含有金属の粉末Ｐ１を製造する粉末製造工程を有することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水アトマイズ法により鉛含有金属の粉末を製造する金属粉末製造方法であって、
前記鉛含有金属が溶融してなる溶湯に、水道水または該水道水に該鉛含有金属の成分が溶解した水溶液からなる噴霧媒を噴霧して、該鉛含有金属の前記粉末を製造する粉末製造工程を有する金属粉末製造方法。
【請求項２】
前記水道水は、ホウ素およびその化合物を０．００３ｍｇ／Ｌ以上１．０ｍｇ／Ｌ以下、ナトリウムおよびその化合物を３．５ｍｇ／Ｌ以上２００ｍｇ／Ｌ以下、銅およびその化合物を１．０ｍｇ／Ｌ以下、鉄およびその化合物を０．３ｍｇ／Ｌ以下、マグネシウムおよびその化合物を５．０ｍｇ／Ｌ以下、カルシウムおよびその化合物を１０．０ｍｇ／Ｌ以下、含有している請求項１に記載の金属粉末製造方法。
【請求項３】
前記鉛含有金属は、母材が銅であって、該鉛含有金属の全体を１００質量％として、１０質量％以上の鉛を含有する請求項１または請求項２に記載の金属粉末製造方法。
【請求項４】
前記粉末製造工程により生成される水溶液中から前記粉末を除去する粉末除去工程を有する請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の金属粉末製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ブシュ、ベアリングなどの焼結製品に用いられる鉛含有金属の粉末を製造する金属粉末製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、水アトマイズ法による黄銅合金粉末の製造方法が開示されている。同文献の［表１］によると、黄銅合金粉末は、０．００８質量％の鉛を含んでいる。ここで、水アトマイズ法においては、噴霧媒（一般的にはイオン交換水などの純水）を溶湯に噴霧することにより、粉末を製造している。このため、特許文献１に開示の黄銅合金粉末のように粉末中に鉛が含まれる場合、当該鉛が噴霧後の噴霧媒に溶出してしまう。つまり、製造設備の排水中に、鉛が溶出してしまう。同文献には、水アトマイズ法の排水中の鉛の除去方法については開示されていない。
【０００３】
特許文献２には、汚染水の処理方法が開示されている。同文献記載の処理方法に用いられる処理剤は、硫黄を０．６〜５質量％含有する鉄粉である。同文献の［表１］によると、当該処理剤を用いることにより、汚染水中の鉛を除去することができる。同文献には、汚染水として、水アトマイズ法の排水が例示されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００９／１３６５５２号パンフレット
【特許文献２】特開２００９−８２８１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
仮に、特許文献１の製造方法と、特許文献２の処理方法と、を組み合わせると、水アトマイズ法の排水中の鉛を、処理剤（硫黄を０．６〜５質量％含有する鉄粉）により、除去することができる。しかしながら、特許文献１の製造方法と、特許文献２の処理方法と、を組み合わせても、鉛の処理剤や処理設備に、大きなコストが発生してしまう。
【０００６】
本発明の金属粉末製造方法は、上記課題に鑑みて完成されたものである。本発明は、鉛含有金属の粉末を製造するにもかかわらず、水アトマイズ法の排水中に鉛が溶出しにくい金属粉末製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）上記課題を解決するため、本発明の金属粉末製造方法は、水アトマイズ法により鉛含有金属の粉末を製造する金属粉末製造方法であって、前記鉛含有金属が溶融してなる溶湯に、水道水または該水道水に該鉛含有金属の成分が溶解した水溶液からなる噴霧媒を噴霧して、該鉛含有金属の前記粉末を製造する粉末製造工程を有することを特徴とする。
【０００８】
前述したように、従来は、排水中の鉛濃度を低減させるため、排水中から鉛を除去することが検討されてきた。しかしながら、そもそも排水に鉛が溶出するのを未然に抑制することができれば、排水中の鉛濃度を低減することができる。このような観点から、本発明者は、排水の根源である水アトマイズ法に用いる噴霧媒について検討を重ねた。そして、検討の結果、従来から噴霧媒として用いられている純水に対して、水道水を用いることにより、水アトマイズ法の排水中の鉛濃度を低減させることができた。
【０００９】
本発明の金属粉末製造方法によると、鉛含有金属の粉末を製造するにもかかわらず、水アトマイズ法の排水中に鉛が溶出しにくい。このため、排水の処理に要するコストを削減することができる。
【００１０】
また、本発明の金属粉末製造方法によると、水道水から純水を精製するための設備（フィルター、イオン交換樹脂、イオン交換樹脂再生用の薬品（塩酸、苛性ソーダ）など）が不要である。このため、純水の精製に要するコストを削減することができる。
【００１１】
（２）好ましくは、上記（１）の構成において、前記水道水は、ホウ素およびその化合物を０．００３ｍｇ／Ｌ以上１．０ｍｇ／Ｌ以下、ナトリウムおよびその化合物を３．５ｍｇ／Ｌ以上２００ｍｇ／Ｌ以下、銅およびその化合物を１．０ｍｇ／Ｌ以下、鉄およびその化合物を０．３ｍｇ／Ｌ以下、マグネシウムおよびその化合物を５．０ｍｇ／Ｌ以下、カルシウムおよびその化合物を１０．０ｍｇ／Ｌ以下、含有している構成とする方がよい。本構成の組成を有する水道水、または当該水道水に鉛含有金属の成分が溶解した水溶液を噴霧媒として用いると、排水中の鉛濃度を効果的に低減させることができる。
【００１２】
（３）好ましくは、上記（１）または（２）の構成において、前記鉛含有金属は、母材が銅であって、該鉛含有金属の全体を１００質量％として、１０質量％以上の鉛を含有する鉛含有金属である構成とする方がよい。
【００１３】
本構成の鉛含有金属は、特許文献１の黄銅合金（鉛含有率０．００８質量％）と比較して、鉛含有率が高い。本発明の金属粉末製造方法によると、このような鉛含有率が高い鉛含有金属を用いる場合であっても、排水中の鉛濃度を低減させることができる。
【００１４】
（４）好ましくは、上記（１）ないし（３）のいずれかの構成において、前記粉末製造工程により生成される水溶液中から前記粉末を除去する粉末除去工程を有する構成とする方がよい。本構成によると、水溶液中から、鉛含有金属の粉末を除去することができる。このため、さらに排水中の鉛濃度を低減させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、鉛含有金属の粉末を製造するにもかかわらず、水アトマイズ法の排水中に鉛が溶出しにくい金属粉末製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第一実施形態の金属粉末製造方法が行われる金属粉末製造設備の模式図である。
【図２】第二実施形態の金属粉末製造方法が行われる金属粉末製造設備の模式図である。
【図３】実験方法の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の金属粉末製造方法の実施の形態について説明する。
【００１８】
＜第一実施形態＞
まず、本実施形態の金属粉末製造方法が行われる、金属粉末製造設備について説明する。図１に、本実施形態の金属粉末製造方法が行われる金属粉末製造設備の模式図を示す。図１に示すように、金属粉末製造設備１は、タンディッシュ２０と、給水タンク２１と、アトマイズタンク２２と、ドライヤー２３と、貯水タンク２４と、噴霧ノズル２５と、ポンプ２６ａ〜２６ｅと、オーバーフロータンク２８ａ、２８ｂと、サイクロン２９と、を備えている。
【００１９】
タンディッシュ２０には、鉛含有金属が溶融してなる溶湯Ｌ１が入っている。給水タンク２１には、噴霧媒Ｌ２（詳しくは、金属粉末製造設備１導入時の噴霧媒）が入っている。噴霧媒Ｌ２は、水道水である。噴霧媒Ｌ２は、ポンプ２６ｅにより圧送され、貯水タンク２４およびアトマイズタンク２２に注入される。タンディッシュ２０から流下する溶湯Ｌ１には、後述する噴霧媒Ｌ３が、噴霧ノズル２５により吹き付けられる。アトマイズタンク２２には、鉛含有金属の粉末Ｐ１と、噴霧媒Ｌ３と、が貯留される。
【００２０】
アトマイズタンク２２の下部からは、粉末Ｐ１と噴霧媒Ｌ３との混合スラリーが抜き出される。混合スラリーは、ポンプ２６ａにより圧送され、ドライヤー２３に流れ込む。混合スラリーが乾燥することにより、製造目的物である粉末Ｐ１が生成される。一方、混合スラリー中の水分は、アトマイズタンク２２に流れ込む。
【００２１】
一方、アトマイズタンク２２からオーバーフローした粉末Ｐ１と噴霧媒Ｌ３との混合水（以下、単に「混合水」と略称する。）は、オーバーフロータンク２８ａに流れ込む。オーバーフロータンク２８ａの混合水は、ポンプ２６ｃに圧送され、アトマイズタンク２２に流れ込む。また、オーバーフロータンク２８ａからオーバーフローした混合水は、オーバーフロータンク２８ｂに流れ込む。オーバーフロータンク２８ｂの混合水は、ポンプ２６ｄに圧送され、サイクロン２９に流れ込む。サイクロン２９においては、混合水が、粉末Ｐ１と、噴霧媒Ｌ３と、に分離される。粉末Ｐ１は、アトマイズタンク２２に流れ込む。噴霧媒Ｌ３は、貯水タンク２４に流れ込む。前述したように、貯水タンク２４の噴霧媒Ｌ３は、ポンプ２６ｂにより昇圧され、噴霧ノズル２５により、タンディッシュ２０から流下する溶湯Ｌ１に、吹き付けられる。貯水タンク２４の噴霧媒Ｌ３は、定期的に排水処理設備（図略）に排出される。すなわち、噴霧媒Ｌ３は、そのまま排水Ｌ４となる。
【００２２】
次に、本実施形態の金属粉末製造方法について説明する。本実施形態の金属粉末製造方法は、粉末製造工程を有している。
【００２３】
粉末製造工程においては、溶湯Ｌ１から、粉末Ｐ１を製造する。まず、噴霧ノズル２５により、高圧の噴霧媒Ｌ３を、タンディッシュ２０から流下する溶湯Ｌ１に、吹き付ける。噴霧媒Ｌ３により、溶湯Ｌ１は、急冷凝固すると共に粉砕される。前述したように、アトマイズタンク２２から抜き出される混合スラリーを、ドライヤー２３で乾燥することにより、粉末Ｐ１が生成される。一方、鉛含有金属が溶け込んだ噴霧媒Ｌ３は、貯水タンク２４に貯留される。貯水タンク２４の噴霧媒Ｌ３は、定期的に、排水Ｌ４として排出される。
【００２４】
次に、本実施形態の金属粉末製造方法の作用効果について説明する。本実施形態の金属粉末製造方法によると、鉛含有金属の粉末Ｐ１を製造するにもかかわらず、水アトマイズ法の排水Ｌ４中に鉛が溶出しにくい。このため、排水Ｌ４の処理に要するコストを削減することができる。
【００２５】
また、本実施形態の金属粉末製造方法によると、噴霧媒Ｌ２として純水を用いる場合と比較して、水道水から純水を精製するための設備（フィルター、イオン交換樹脂、イオン交換樹脂再生用の薬品（塩酸、苛性ソーダ）など）が不要である。このため、純水の精製に要するコストを削減することができる。
【００２６】
また、噴霧媒Ｌ２は、ホウ素およびその化合物を０．００３ｍｇ／Ｌ以上１．０ｍｇ／Ｌ以下、ナトリウムおよびその化合物を３．５ｍｇ／Ｌ以上２００ｍｇ／Ｌ以下、銅およびその化合物を１．０ｍｇ／Ｌ以下、鉄およびその化合物を０．３ｍｇ／Ｌ以下、マグネシウムおよびその化合物を５．０ｍｇ／Ｌ以下、カルシウムおよびその化合物を１０．０ｍｇ／Ｌ以下、含有している。このため、排水Ｌ４中の鉛濃度を効果的に低減させることができる。
【００２７】
また、鉛含有金属は、母材が銅であり、鉛含有金属の全体を１００質量％として、１０質量％以上の鉛を含有している。すなわち、鉛含有金属は、特許文献１の黄銅合金（鉛含有率０．００８質量％）と比較して、鉛含有率が高い。しかしながら、本実施形態の金属粉末製造方法によると、このような鉛含有率が高い鉛含有金属を用いる場合であっても、排水中の鉛濃度を低減させることができる。
【００２８】
＜第二実施形態＞
本実施形態の金属粉末製造方法と、第一実施形態の金属粉末製造方法と、の相違点は、粉末製造工程の後に粉末除去工程を有している点である。ここでは、相違点についてのみ説明する。
【００２９】
図２に、本実施形態の金属粉末製造方法が行われる金属粉末製造設備の模式図を示す。なお、図１と対応する部位については同じ符号で示す。図２に示すように、貯水タンク２４の下流側（具体的には貯水タンク２４と排水処理設備との間）には、粉末除去装置２７が配置されている。粉末除去装置２７は、遠心分離器２７０と、濾過装置２７１と、を備えている。粉末除去工程においては、粉末除去装置２７により、噴霧媒Ｌ３中の粉末Ｐ１が除去される。粉末除去装置２７からは、排水Ｌ５が排出される。
【００３０】
＜その他＞
以上、本発明の金属粉末製造方法の実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
【００３１】
鉛含有金属の組成は特に限定しない。例えば、以下の表１に示す鉛含有金属Ａ〜Ｆのような、銅ベースの鉛含有金属を用いることができる。
【表１】
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【００３２】
上記実施形態においては、噴霧媒Ｌ２を循環させてから（噴霧媒Ｌ３としてから）、噴霧ノズル２５から噴霧した。すなわち、水道水自体ではなく、水道水に鉛含有金属の成分が溶解した水溶液を、噴霧ノズル２５から噴霧した。しかしながら、水道水を直接噴霧してもよい。また、ドライヤー２３で抽出された水分を、噴霧ノズル２５から噴霧してもよい。
【００３３】
また、第二実施形態においては、粉末除去装置２７で除去した粉末Ｐ１を、アトマイズタンク２２に導入してもよい。また、粉末除去装置２７の構成は特に限定しない。貯水タンク２４の噴霧媒Ｌ３を、粉末Ｐ１と排水Ｌ５とに分離できればよい。例えば、ラバルセパレータ、フィルスター、スリットセーバー、マグネットフィルター（粉末Ｐ１が磁性材の場合）などの装置を、粉末除去装置２７に組み込んでもよい。また、これらの装置の配置数、配置順序は特に限定しない。
【実施例１】
【００３４】
以下、水溶液中の鉛濃度測定実験について説明する。溶媒は、水道水（実施例１）、イオン交換水（純水  比較例１）、地下水（比較例２）の三種類である。溶質は、表１の鉛含有金属Ａの粉末である。表２に、実験条件および実験結果を示す。
【表２】
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【００３５】
実験は室温で行われた。図３に、実験方法の模式図を示す。実験と図１に示す金属粉末製造設備１とを対比すると、溶質１０１は図１の粉末Ｐ１に、溶媒１０２は図１の噴霧媒Ｌ２に、水溶液１０３は図１の噴霧媒Ｌ３に、水溶液１０５は図１の排水Ｌ４を遠心分離、濾過した排水に、各々対応している。
【００３６】
図３に示すように、まず、ビーカー１００に溶質１０１を１０ｇ入れた。次に、ビーカー１００に溶媒１０２を２００ｍＬ入れた。そして、溶解時間として２４時間だけ、ビーカー１００を放置した。続いて、ビーカー１００を、遠心分離器１０４にかけた。なお、遠心分離器１０４の回転数は３０００ｒｐｍ、回転時間は１５分間とした。それから、ビーカー１００の水溶液１０３を、濾過した。このようにして、水溶液１０５を生成した。
【００３７】
表２に示すように、濾過後の水溶液１０５中のＰｂ濃度を比較すると、比較例１が１０．０ｍｇ／Ｌ、比較例２が０．１２ｍｇ／Ｌであるのに対して、実施例１は０．０４ｍｇ／Ｌだった。すなわち、実施例１の場合、溶質１０１として鉛含有金属Ａを用いても、水溶液１０５中に鉛が溶出しにくいことが判った。
【実施例２】
【００３８】
以下、水溶液中の鉛濃度測定実験について説明する。溶媒は、水道水（実施例１）である。溶質は、表１の鉛含有金属Ａ、Ｄの粉末である。表３に、実験条件および実験結果を示す。
【表３】
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【００３９】
実験は室温で行われた。実験方法は、図３同様である。ただし、表３に示すように、溶質が鉛含有金属Ａの場合の溶解時間は１０日とした。また、溶質が鉛含有金属Ｄの場合の溶解時間は２４時間（表２同様）とした。
【００４０】
表２、表３に示すように、溶質として鉛含有金属Ａを用いた場合、溶解時間が２４時間であっても、１０日であっても、濾過後の水溶液中のＰｂ濃度は低いことが判った。すなわち、実施例１の場合、溶解時間によらず、水溶液中に鉛が溶出しにくいことが判った。
【００４１】
表２、表３に示すように、溶質として鉛含有金属Ａ、Ｄを用いた場合、濾過後の水溶液中のＰｂ濃度は低いことが判った。すなわち、実施例１の場合、鉛含有金属の種類によらず、水溶液中に鉛が溶出しにくいことが判った。
【実施例３】
【００４２】
以下、図１に示す金属粉末製造設備１（実機）の排水Ｌ４中の鉛濃度測定実験について説明する。実機においては、生産計画に応じて、表１に示す鉛含有金属Ａ〜Ｆがランダムに用いられる。表４に、実験条件および実験結果を示す。
【表４】
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【００４３】
表４に示すように、７月２日のサンプリングの際には、図１に示す噴霧媒Ｌ２として、表２の比較例１（イオン交換水）を用いていた。また、図３に示すように、サンプリングした排水Ｌ４を、濾過していた。表４に示すように、濾過後の排水Ｌ４中のＰｂ濃度は、１００ｍｇ／Ｌだった。
【００４４】
表４に示すように、９月２０日から１０月１９日までサンプリングの際には、図１に示す噴霧媒Ｌ２として、表２の実施例１（水道水）を用いていた。また、図３に示すように、サンプリングした排水Ｌ４を、濾過していた。表４に示すように、濾過後の排水Ｌ４中のＰｂ濃度は、６８ｍｇ／Ｌ（９月２０日）、８７ｍｇ／Ｌ（１０月１２日）、４９ｍｇ／Ｌ（１０月１９日）だった。このように、噴霧媒Ｌ２を比較例１から実施例１に切り替えることにより、排水Ｌ４中のＰｂ濃度を、低下させることができた。
【００４５】
表４に示すように、１０月２７日以降のサンプリングの際には、図１に示す噴霧媒Ｌ２として、表２の実施例１（水道水）を用いていた。また、図３に示すように、サンプリングした排水Ｌ４を、遠心分離、濾過していた。表４に示すように、遠心分離、濾過後の排水Ｌ４中のＰｂ濃度は、４．７ｍｇ／Ｌ（１０月２７日）、０．０８ｍｇ／Ｌ（１１月１６日）だった。このように、噴霧媒Ｌ２を比較例１から実施例１に切り替え、かつ排水Ｌ４を遠心分離および濾過することにより、排水Ｌ４中のＰｂ濃度を、さらに低下させることができた。
【符号の説明】
【００４６】
１：金属粉末製造設備、２０：タンディッシュ、２１：給水タンク、２２：アトマイズタンク、２３：ドライヤー、２４：貯水タンク、２５：噴霧ノズル、２６ａ〜２６ｅ：ポンプ、２７：粉末除去装置、２８ａ：オーバーフロータンク、２８ｂ：オーバーフロータンク、２９：サイクロン、１００：ビーカー、１０１：溶質、１０２：溶媒、１０３：水溶液、１０４：遠心分離器、１０５：水溶液、２７０：遠心分離器、２７１：濾過装置。
Ａ〜Ｆ：鉛含有金属、Ｌ１：溶湯、Ｌ２：噴霧媒、Ｌ３：噴霧媒、Ｌ４：排水、Ｌ５：排水、Ｐ１：粉末。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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