JP2023183703A - Method for producing metal powder, and apparatus for producing metal powder - Google Patents

Method for producing metal powder, and apparatus for producing metal powder Download PDF

Info

Publication number
JP2023183703A
JP2023183703A JP2022097356A JP2022097356A JP2023183703A JP 2023183703 A JP2023183703 A JP 2023183703A JP 2022097356 A JP2022097356 A JP 2022097356A JP 2022097356 A JP2022097356 A JP 2022097356A JP 2023183703 A JP2023183703 A JP 2023183703A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
crucible
gas
metal powder
metal
carrier gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2022097356A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
史幸 清水
Fumiyuki Shimizu
雅之 前川
Masayuki Maekawa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shoei Chemical Inc
Original Assignee
Shoei Chemical Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shoei Chemical Inc filed Critical Shoei Chemical Inc
Priority to JP2022097356A priority Critical patent/JP2023183703A/en
Priority to KR1020230074161A priority patent/KR20230173031A/en
Priority to CN202310712817.0A priority patent/CN117245096A/en
Publication of JP2023183703A publication Critical patent/JP2023183703A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/12—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from gaseous material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/14—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes using electric discharge
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J19/087—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy
    • B01J19/088—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy giving rise to electric discharges
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B14/00—Crucible or pot furnaces
    • F27B14/06—Crucible or pot furnaces heated electrically, e.g. induction crucible furnaces with or without any other source of heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B14/00—Crucible or pot furnaces
    • F27B14/08—Details peculiar to crucible or pot furnaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B14/00—Crucible or pot furnaces
    • F27B14/08—Details peculiar to crucible or pot furnaces
    • F27B14/10—Crucibles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B14/00—Crucible or pot furnaces
    • F27B14/08—Details peculiar to crucible or pot furnaces
    • F27B14/14—Arrangements of heating devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D9/00—Cooling of furnaces or of charges therein
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B7/00—Heating by electric discharge
    • H05B7/18—Heating by arc discharge
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B14/00—Crucible or pot furnaces
    • F27B2014/002—Smelting process, e.g. sequences to melt a specific material
    • F27B2014/004—Process involving a smelting step, e.g. vaporisation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B14/00—Crucible or pot furnaces
    • F27B14/08—Details peculiar to crucible or pot furnaces
    • F27B2014/0837—Cooling arrangements

Abstract

To provide a method and an apparatus for producing metal powder which can solve problems such as deterioration of a crucible and contamination by impurities into metal powder, and can contribute to reduction of a production cost of metal powder.SOLUTION: In a method for producing metal powder, at least a part of a metal raw material input into a hermetic-type crucible arranged inside a reaction vessel is heated and melted to store molten metal in the crucible, and at least a part of the molten metal is evaporated to create metal vapor, and the metal vapor is moved from the crucible to a cooling tube together with carrier gas introduced into the crucible, and cooled down. In the method for producing metal powder, gas introduced from outside the reaction vessel into the reaction vessel cools down the crucible by absorbing heat from the crucible and the temperature of the gas is risen, and at least a part of the heated gas is introduced into the crucible as the carrier gas.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、金属粉末を製造する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。 The present invention relates to a metal powder manufacturing method and a metal powder manufacturing apparatus for manufacturing metal powder.

微細な金属粉末を製造する方法の一つとして、プラズマを利用した方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。同方法は、プラズマを利用して、密閉型の坩堝内で金属原料を溶融・蒸発させた後、金属蒸気をキャリアガス（希釈ガスともいう）とともに坩堝から冷却管に移送し、冷却管において金属蒸気を冷却して当該金属蒸気が微粒子として凝結することによって金属粉末を得る。キャリアガスは、金属蒸気の局所的凝縮を最小にするために、坩堝内の金属蒸気の温度に相当する十分に高い温度（少なくとも１０００Ｋ以上）に加熱された状態でプラズマ室内に噴射される。 A method using plasma is known as one of the methods for manufacturing fine metal powder (see, for example, Patent Document 1). This method uses plasma to melt and evaporate metal raw materials in a closed crucible, then transfers the metal vapor together with a carrier gas (also called dilution gas) from the crucible to a cooling tube, where the metal Metal powder is obtained by cooling the vapor and condensing the metal vapor as fine particles. The carrier gas is injected into the plasma chamber while being heated to a sufficiently high temperature (at least 1000 K or higher) corresponding to the temperature of the metal vapor in the crucible to minimize local condensation of the metal vapor.

ここで、金属の融点以上の高温となっている金属溶湯を貯留する坩堝には、高い耐火性や耐熱性が要求されることから、坩堝の構成材料として銅等の金属を使用し、金属坩堝が溶融しないよう水冷機構や油冷機構を使用して坩堝を冷却することが検討されている。 Here, a crucible that stores molten metal at a temperature higher than the melting point of the metal is required to have high fire resistance and heat resistance, so metals such as copper are used as the constituent material of the crucible. Consideration has been given to cooling the crucible using a water-cooling mechanism or an oil-cooling mechanism to prevent the melting of the crucible.

しかしながら、こうした水冷機構や油冷機構を使用すると製造設備全体の構成が複雑化し、設備費用やメンテナンス費用等が増大し、ひいては製造物である金属粉末のコストアップにもつながる。 However, the use of such a water-cooling mechanism or oil-cooling mechanism complicates the overall configuration of the manufacturing equipment, increases equipment costs, maintenance costs, etc., and ultimately increases the cost of the metal powder that is the manufactured product.

しかも、金属坩堝内において、上述した冷却機構によって冷却される部位と、金属溶湯と直接接している部位との間に大きな温度差が生じ、両者の間で熱応力が大きくなるため、金属坩堝の耐久面においても問題が生じる。その一方、金属坩堝の耐久面を重視し、上述した熱応力が生じないよう過度に金属坩堝を冷却すると、貯留する金属溶湯からの蒸発が抑制され、金属粉末の製造効率が下がる。 Moreover, in the metal crucible, a large temperature difference occurs between the part cooled by the above-mentioned cooling mechanism and the part directly in contact with the molten metal, and thermal stress increases between the two. Problems also arise in terms of durability. On the other hand, if emphasis is placed on the durability of the metal crucible and the metal crucible is excessively cooled so as not to generate the above-mentioned thermal stress, evaporation from the stored molten metal will be suppressed and the production efficiency of metal powder will decrease.

こうした問題があるため、金属坩堝よりも耐火性・耐熱性に優れる酸化物系セラミック坩堝（特にはジルコニア系坩堝）が使用されることが多い。セラミック坩堝は一般的には金属坩堝に比べて耐火性・耐熱性に優れるが、それでも長時間、高温に晒され続けるとその劣化が早まり、坩堝の交換頻度が高まって生産性に影響するだけでなく、セラミック坩堝の構成成分が金属溶湯に溶出し、金属粉末中に不純物として取り込まれることになる。そのためセラミック坩堝であっても、その寿命を延ばすためには冷却することが望ましく、セラミック坩堝を冷却するため、冷却ガスを坩堝の外面に直接的または間接的に触れさせることによって坩堝を冷却するといったことが行われていた。 Because of these problems, oxide-based ceramic crucibles (particularly zirconia-based crucibles), which have better fire resistance and heat resistance than metal crucibles, are often used. Ceramic crucibles generally have better fire and heat resistance than metal crucibles, but if they are exposed to high temperatures for long periods of time, their deterioration will accelerate and the crucible will have to be replaced more frequently, which will only affect productivity. Instead, the constituent components of the ceramic crucible are eluted into the molten metal and incorporated into the metal powder as impurities. Therefore, even if it is a ceramic crucible, it is desirable to cool it in order to extend its life. things were being done.

特許３５４１９３９号公報Patent No. 3541939

その一方、前述したように坩堝内から冷却管へ金属蒸気を移送するキャリアガスは、少なくとも１０００Ｋ以上の高温まで加熱（予熱）したうえで坩堝内に供給しなければならないため、キャリアガスの加熱に要するエネルギーも製造コスト上の観点からは無視できない。 On the other hand, as mentioned above, the carrier gas that transfers metal vapor from the inside of the crucible to the cooling tube must be heated (preheated) to a high temperature of at least 1000 K or higher before being supplied into the crucible. The energy required cannot be ignored from the viewpoint of manufacturing costs.

本発明の目的は、キャリアガスの加熱と、反応容器内（特に坩堝）の冷却を効率的に行い、上述した坩堝の劣化や金属粉末への不純物のコンタミネーションといった課題を解決するとともに金属粉末の製造コストの低減にも寄与することができる金属粉末の製造方法および製造装置を提供することにある。 The purpose of the present invention is to efficiently heat a carrier gas and cool the inside of a reaction vessel (particularly a crucible), and solve the above-mentioned problems such as deterioration of the crucible and contamination of metal powder with impurities. It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for manufacturing metal powder that can also contribute to reducing manufacturing costs.

上記課題は、以下により解決される。すなわち、本発明（１）の金属粉末の製造方法は、
反応容器内に配置された密閉型の坩堝内において、当該坩堝内に投入される金属原料の少なくとも一部を加熱溶融して金属溶湯を貯留するとともに、当該金属溶湯の少なくとも一部を蒸発させて金属蒸気を生成し、当該金属蒸気を前記坩堝内に導入されるキャリアガスとともに前記坩堝から冷却管へ移動させ冷却することにより金属粉末を製造する金属粉末の製造方法であって、
前記反応容器外から前記反応容器内に導入するガスが前記坩堝から吸熱することにより当該坩堝を冷却するとともに当該ガスを昇温し、
当該昇温したガスの少なくとも一部を前記キャリアガスとして前記坩堝内に導入する。 The above problem is solved by the following. That is, the method for producing metal powder of the present invention (1) is as follows:
In a closed crucible disposed in a reaction vessel, at least a part of the metal raw material introduced into the crucible is heated and melted to store a molten metal, and at least a part of the molten metal is evaporated. A method for producing metal powder, comprising producing metal powder by generating metal vapor and moving the metal vapor from the crucible to a cooling pipe and cooling it together with a carrier gas introduced into the crucible,
A gas introduced into the reaction container from outside the reaction container absorbs heat from the crucible to cool the crucible and raise the temperature of the gas,
At least a portion of the heated gas is introduced into the crucible as the carrier gas.

本発明（２）の金属粉末の製造方法は、（１）に記載の方法であって、
前記坩堝がその上部に通気孔を備え、当該通気孔を通して前記昇温したガスを前記キャリアガスとして前記坩堝内に導入する。 The method for producing metal powder according to the present invention (2) is the method described in (1), comprising:
The crucible is provided with a ventilation hole in its upper part, and the heated gas is introduced into the crucible as the carrier gas through the ventilation hole.

本発明（３）の金属粉末の製造方法は、（２）に記載の方法であって、
前記坩堝が、前記金属溶湯を貯留する坩堝本体と、当該坩堝本体の上面を覆う蓋体とから構成され、前記通気孔が当該蓋体に形成されている。 The method for producing metal powder according to the present invention (3) is the method described in (2), comprising:
The crucible includes a crucible body that stores the molten metal, and a lid that covers an upper surface of the crucible body, and the ventilation hole is formed in the lid.

本発明（４）の金属粉末の製造方法は、（１）に記載の方法であって、
前記坩堝の外面の少なくとも一部に断熱部を付設し、前記ガスが当該断熱部から吸熱することによって前記坩堝を冷却する。 The method for producing metal powder according to the present invention (4) is the method described in (1), comprising:
A heat insulating section is attached to at least a portion of the outer surface of the crucible, and the crucible is cooled by the gas absorbing heat from the heat insulating section.

本発明（５）の金属粉末の製造方法は、（１）に記載の方法であって、
前記反応容器内の前記坩堝より下方の位置において、前記冷却用のガスを前記反応容器内へ導入する。 The method for producing metal powder according to the present invention (5) is the method described in (1), comprising:
The cooling gas is introduced into the reaction container at a position below the crucible in the reaction container.

本発明（６）の金属粉末の製造方法は、（１）～（５）のいずれか１項に記載の方法であって、
前記蓋体が前記坩堝の内部側に突出した気流ガイドを備える形状であり、
当該気流ガイドによって前記坩堝内に導入された前記キャリアガスが前記金属溶湯に向けて誘導される。 The method for producing metal powder according to the present invention (6) is the method according to any one of (1) to (5), comprising:
The lid body has a shape including an airflow guide protruding toward the inside of the crucible,
The carrier gas introduced into the crucible is guided toward the molten metal by the airflow guide.

本発明（７）の金属粉末の製造装置は、
反応容器と、
プラズマを生成するプラズマ発生システムと、
前記反応容器内に配され、前記プラズマ発生システムの少なくとも一部が嵌挿される密閉型の坩堝であって、当該坩堝内に投入される金属原料の少なくとも一部を前記プラズマによって溶融して金属溶湯として貯留するとともに、当該金属溶湯の少なくとも一部が蒸発して金属蒸気が生成される坩堝と、
前記坩堝内から前記反応装置外へ連通し、当該坩堝内からキャリアガスによって搬送される金属蒸気を冷却して金属粉末を製造する冷却管と、
前記反応容器外から前記反応容器内へガスを導入するガス導入部と、
を備え、
前記坩堝を、前記ガス導入部から導入された前記ガスが前記坩堝内まで導入移動する流路内に配し、前記ガスを用いて当該坩堝から吸熱することにより当該坩堝を冷却するとともに当該ガスを昇温し、当該昇温したガスの少なくとも一部を前記キャリアガスとして前記坩堝内に導入する。 The metal powder manufacturing apparatus of the present invention (7) includes:
a reaction vessel;
a plasma generation system that generates plasma;
A closed crucible placed in the reaction vessel and into which at least a portion of the plasma generation system is inserted, wherein at least a portion of the metal raw material introduced into the crucible is melted by the plasma to produce a molten metal. a crucible in which at least a portion of the molten metal is evaporated to generate metal vapor;
a cooling pipe that communicates from the inside of the crucible to the outside of the reaction apparatus and that cools metal vapor carried by a carrier gas from inside the crucible to produce metal powder;
a gas introduction part that introduces gas from outside the reaction container into the reaction container;
Equipped with
The crucible is arranged in a flow path through which the gas introduced from the gas introduction part is introduced into the crucible, and the crucible is cooled by absorbing heat from the crucible using the gas, and the gas is The temperature is raised, and at least a portion of the heated gas is introduced into the crucible as the carrier gas.

本発明（８）の金属粉末の製造装置は、（７）に記載の金属粉末の製造装置であって、
前記坩堝がその上部に通気孔を備え、当該通気孔を通して前記昇温したガスを前記キャリアガスとして前記坩堝内に導入する。 The metal powder manufacturing apparatus according to the present invention (8) is the metal powder manufacturing apparatus according to (7),
The crucible is provided with a ventilation hole in its upper part, and the heated gas is introduced into the crucible as the carrier gas through the ventilation hole.

本発明（９）の金属粉末の製造装置は、（８）に記載の金属粉末の製造装置であって、
前記坩堝が、前記金属溶湯を貯留する坩堝本体と、当該坩堝本体の上面を覆う蓋体とから構成され、前記通気孔が当該蓋体に形成されている。 The metal powder manufacturing apparatus according to the present invention (9) is the metal powder manufacturing apparatus according to (8), comprising:
The crucible includes a crucible body that stores the molten metal, and a lid that covers an upper surface of the crucible body, and the ventilation hole is formed in the lid.

本発明（１０）の金属粉末の製造装置は、（７）に記載の金属粉末の製造装置であって、
前記坩堝の外面の少なくとも一部に断熱部を付設し、前記ガスが当該断熱部から吸熱することによって前記坩堝を冷却する。 The metal powder manufacturing apparatus according to the present invention (10) is the metal powder manufacturing apparatus according to (7),
A heat insulating section is attached to at least a portion of the outer surface of the crucible, and the crucible is cooled by the gas absorbing heat from the heat insulating section.

本発明（１１）の金属粉末の製造装置は、（７）に記載の金属粉末の製造装置であって、
前記ガス導入部が、前記反応容器内の前記坩堝より下方の位置に配置されている。 The metal powder manufacturing apparatus of the present invention (11) is the metal powder manufacturing apparatus according to (7),
The gas introduction part is arranged in the reaction vessel at a position below the crucible.

本発明（１２）の金属粉末の製造装置は、（７）～（１１）のいずれか１項に記載の金属粉末の製造装置であって、
前記蓋体が前記坩堝の内部側に突出した気流ガイドを備える形状であり、
当該気流ガイドによって前記坩堝内に導入された前記キャリアガスが前記金属溶湯に向けて誘導される。 The metal powder manufacturing apparatus according to the present invention (12) is the metal powder manufacturing apparatus according to any one of (7) to (11),
The lid body has a shape including an airflow guide protruding toward the inside of the crucible,
The carrier gas introduced into the crucible is guided toward the molten metal by the air flow guide.

本発明によれば、キャリアガスの加熱と反応容器内（特に坩堝）の冷却を効率的に行い、上述した坩堝の劣化や金属粉末への不純物のコンタミネーションといった課題を解決するとともに金属粉末の製造コストの低減にも寄与することができる金属粉末の製造方法および製造装置を提供できる。 According to the present invention, heating of the carrier gas and cooling of the interior of the reaction vessel (particularly the crucible) are efficiently performed, and the above-mentioned problems such as deterioration of the crucible and contamination of the metal powder with impurities can be solved, and metal powder can be manufactured. It is possible to provide a metal powder manufacturing method and manufacturing apparatus that can also contribute to cost reduction.

第１実施形態の金属粉末の製造装置を模式的に示した断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the metal powder manufacturing apparatus of the first embodiment. 第２実施形態の金属粉末の製造装置を模式的に示した断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a metal powder manufacturing apparatus according to a second embodiment.

以下、図面を参照して、金属粉末の製造装置およびそれを用いた金属粉末の製造方法について説明する。一例として下記実施形態の金属粉末の製造装置は、特許文献１に記載されている装置と同様の移行型ＤＣアークプラズマシステムを用いて金属塊を溶融させて金属溶湯を生成し、当該金属溶湯から金属蒸気を発生させ、キャリアガスとともに当該金属蒸気を冷却管に搬送して冷却することで、金属粉末を製造することができる。移行型ＤＣアークプラズマシステムは、他のプラズマシステムに比べ、製造に伴い発生するエネルギーを効率よく利用して金属粉末の製造上のコストを著しく低減することができる。
［第１実施形態］ Hereinafter, a metal powder manufacturing apparatus and a metal powder manufacturing method using the same will be described with reference to the drawings. As an example, the metal powder production apparatus of the embodiment below melts a metal lump using a transfer type DC arc plasma system similar to the apparatus described in Patent Document 1 to generate a molten metal, and from the molten metal. Metal powder can be manufactured by generating metal vapor and transporting the metal vapor together with a carrier gas to a cooling pipe and cooling it. Compared to other plasma systems, the transferred DC arc plasma system can efficiently utilize the energy generated during production and significantly reduce the cost of producing metal powder.
[First embodiment]

図１に示すように、金属粉末の製造装置１１は、反応容器１２と、反応容器１２の内外に亘って設けられ反応容器１２の内側にプラズマ２９を生成可能なプラズマ発生システム１３と、反応容器１２の内側に設けられた金属原料の金属溶湯１４を貯留できる坩堝本体１５と、坩堝本体１５の上側を覆った蓋体１６を有し、坩堝本体１５及び蓋体１６によって本発明の密閉型坩堝を構成している。更に製造装置１１は坩堝の冷却に使用するガス（以下、単に冷却ガスということもある）を反応容器１２の外部から内部へと導入するガス導入部１７と、蓋体１６に設けられ反応容器１２内と坩堝内とを連通する通気孔１８と、坩堝から反応容器１２外に延びる冷却管２１と、坩堝の外面の少なくとも一部を保持する断熱部２２と、を備える。更に図示していないが、製造装置１１は坩堝内に金属原料となる金属塊を投入するための、特許文献１に記載されているものと同様の金属原料投入路を備える。
冷却ガスとしては、空気や二酸化炭素、更には窒素、アルゴン等の低活性／不活性ガスや、これらの混合ガスなどを好ましく使用することができる。 As shown in FIG. 1, the metal powder manufacturing apparatus 11 includes a reaction vessel 12, a plasma generation system 13 that is installed inside and outside the reaction vessel 12 and is capable of generating plasma 29 inside the reaction vessel 12, and The crucible body 15 of the present invention has a crucible body 15 that can store a molten metal 14 of a metal raw material provided inside the crucible body 12, and a lid body 16 that covers the upper side of the crucible body 15. It consists of Furthermore, the manufacturing apparatus 11 includes a gas introduction part 17 that introduces gas used for cooling the crucible (hereinafter also simply referred to as cooling gas) from the outside to the inside of the reaction vessel 12, and a gas introduction part 17 that is provided on the lid body 16 to introduce the gas used for cooling the crucible into the reaction vessel 12. It includes a ventilation hole 18 communicating the inside of the crucible with the inside of the crucible, a cooling pipe 21 extending from the crucible to the outside of the reaction vessel 12, and a heat insulating section 22 that holds at least a part of the outer surface of the crucible. Furthermore, although not shown, the manufacturing apparatus 11 includes a metal raw material input path similar to that described in Patent Document 1, for charging a metal lump serving as a metal raw material into the crucible.
As the cooling gas, air, carbon dioxide, low active/inert gases such as nitrogen and argon, and mixed gases thereof can be preferably used.

坩堝に投入される金属原料としては、銀、金、カドミウム、コバルト、銅、鉄、ニッケル、パラジウム、白金、ロジウム、ルテニウム、タンタル、チタン、タングステン、ジルコニウム、モリブデン、ニオブ、並びにこれらの合金であってもよい。 The metal raw materials put into the crucible include silver, gold, cadmium, cobalt, copper, iron, nickel, palladium, platinum, rhodium, ruthenium, tantalum, titanium, tungsten, zirconium, molybdenum, niobium, and alloys thereof. You can.

プラズマ発生システム１３は、本実施形態においては移行型ＤＣアークプラズマシステムで構成されているが、他の種類のプラズマ発生システムであっても当然によい。移行型ＤＣアークプラズマシステムである場合には、プラズマ発生システム１３は、当業界でよく知られているように（例えば特許文献１を参照）、プラズマトーチ２６、プラズマトーチ２６内の図示されていない第１アノード及びカソード、及び坩堝側の第２アノード２７を有し、図示していない供給管からプラズマ生成ガスが供給され、プラズマトーチ２６においてカソードを陰極、第１アノードを陽極としてプラズマを発生させた後、陽極を第２アノード２７に移行することによって、プラズマトーチ２６と第２アノード２７との間でプラズマ２９を生成する。
反応容器１２（格納容器）は耐熱性・耐火性の良好な金属材料で形成されているが、セラミックス材料やその他の耐火材料によって形成されてもよい。 Although the plasma generation system 13 is configured as a transition type DC arc plasma system in this embodiment, it may naturally be other types of plasma generation systems. In the case of a transferred DC arc plasma system, the plasma generation system 13 includes a plasma torch 26, not shown within the plasma torch 26, as is well known in the art (see, for example, US Pat. It has a first anode and a cathode, and a second anode 27 on the crucible side, and a plasma generating gas is supplied from a supply pipe (not shown), and plasma is generated in the plasma torch 26 using the cathode as a cathode and the first anode as an anode. After that, the anode is transferred to the second anode 27, thereby generating plasma 29 between the plasma torch 26 and the second anode 27.
Although the reaction vessel 12 (containment vessel) is made of a metal material with good heat resistance and fire resistance, it may also be made of a ceramic material or other fire-resistant material.

坩堝は、坩堝本体１５と、蓋体１６と、を備える。坩堝本体１５の形状に特に限定はないが、一例としては図示されているようなポット（ｐｏｔ）状であり、その底部中央には第２アノード２７が配され、坩堝本体１５内の金属原料と導通可能に構成されている。坩堝本体１５には前出の金属原料投入路から金属原料である金属塊が投入される一方、蓋体１６により坩堝本体１５の上面が覆われることで、外部に対してほぼ密閉された密閉型坩堝が構成される。蓋体１６は坩堝本体１５の上面を覆うことができればその形状に特に限定はないが、一例としては図示されているような上下逆の深皿状である。なお、この例では坩堝１５及び蓋体１６は図中の破線で分離可能な別部材として構成されているが、両者は一体的に構成されてもよい。 The crucible includes a crucible body 15 and a lid 16. There is no particular limitation on the shape of the crucible body 15, but an example is a pot shape as shown in the figure, with a second anode 27 disposed at the center of the bottom, which is connected to the metal raw material in the crucible body 15. It is configured to be electrically conductive. A metal lump, which is a metal raw material, is charged into the crucible body 15 from the metal raw material input channel, and the upper surface of the crucible body 15 is covered by a lid 16, so that the crucible body 15 is a closed type that is almost sealed from the outside. A crucible is constructed. The shape of the lid 16 is not particularly limited as long as it can cover the upper surface of the crucible body 15, but an example is an upside-down deep dish shape as shown in the figure. In this example, the crucible 15 and the lid 16 are constructed as separate members that can be separated as shown by the broken line in the figure, but they may be constructed integrally.

蓋体１６の上部の図示しない開口からプラズマトーチ２６の少なくとも一部が坩堝内に嵌挿されることにより、密閉された坩堝内でプラズマトーチ２６の先端からプラズマ２９を発生することができる。そしてプラズマ２９の熱によって坩堝内の金属原料の少なくとも一部が加熱溶融されて金属溶湯の状態で坩堝内に貯留されるともに、金属溶湯の少なくとも一部は更なる加熱によって蒸発し、密閉型坩堝内に金属蒸気が生じた状態になる。 By fitting at least a portion of the plasma torch 26 into the crucible through an opening (not shown) at the top of the lid 16, plasma 29 can be generated from the tip of the plasma torch 26 in the sealed crucible. Then, at least a part of the metal raw material in the crucible is heated and melted by the heat of the plasma 29 and stored in the crucible as a molten metal, and at least a part of the molten metal is evaporated by further heating, and the closed crucible is heated. Metal vapor will form inside.

一例として坩堝本体１５及び蓋体１６はともに耐火性のあるセラミックス材料等によって形成されている。より詳細には、坩堝１５および蓋体１６は、例えば、グラファイト、炭化ランタル、炭化ケイ素、炭化チタンなどのような炭化物（カーバイド）であってもよく、マグネシア、アルミナ、ジルコニアなどのような酸化物であってもよく、窒化チタン、窒化タンタル、窒化ジルコニウム、窒化ボロンなどのような窒化物であってもよい。また、二ホウ化チタン、二ホウ化タンタル、二ホウ化ジルコニウムなどのようなホウ化物であってもよく、タングステン、タンタル、モリブデン、ニオブなどのような耐火材料や熔融温度の高い材料であってもよい。
そして図示されているように蓋体１６の上部には、反応容器１２内と坩堝内とを連通する通気孔１８が設けられる。 As an example, the crucible body 15 and the lid body 16 are both made of a fire-resistant ceramic material or the like. More specifically, the crucible 15 and the lid 16 may be made of carbide such as graphite, lanthal carbide, silicon carbide, titanium carbide, etc., or may be made of oxide such as magnesia, alumina, zirconia, etc. It may also be a nitride such as titanium nitride, tantalum nitride, zirconium nitride, boron nitride, or the like. It may also be a boride such as titanium diboride, tantalum diboride, zirconium diboride, etc., or it may be a refractory material or a material with a high melting temperature such as tungsten, tantalum, molybdenum, niobium, etc. Good too.
As shown in the figure, a vent hole 18 is provided in the upper part of the lid 16 to communicate the inside of the reaction container 12 and the inside of the crucible.

反応容器１２の外部から内部へガス導入部１７から導入された冷却ガスは、坩堝の冷却に用いられた後、この通気孔１８から坩堝内に入るよう、反応容器内の流路が確保される。そして当該冷却ガスは、坩堝内に導入された後は、坩堝内の金属蒸気を搬送するキャリアガスとしての役割を担う。 A flow path is secured in the reaction container so that the cooling gas introduced from the outside to the inside of the reaction container 12 from the gas introduction part 17 is used to cool the crucible and then enters the crucible through the vent hole 18. . After the cooling gas is introduced into the crucible, it plays a role as a carrier gas that transports the metal vapor in the crucible.

通気孔１８の位置や形状、個数等に特に限定はないが、一例としては反応容器１２内におけるガスの流路（気流）をシミュレーター等で求めることによって、効率的に坩堝内に導入される位置、形状、個数を決定することができる。 There are no particular limitations on the position, shape, number, etc. of the ventilation holes 18, but as an example, by determining the gas flow path (airflow) within the reaction vessel 12 using a simulator, etc., the position where the gas can be efficiently introduced into the crucible can be determined. , shape, and number can be determined.

冷却管２１は反応容器１２を貫通して坩堝と連通しており、プラズマ２９の熱により金属溶湯１４から発生した坩堝内の金属蒸気は、前述のキャリアガスによって冷却管２１内に搬送される。そして金属蒸気は冷却管２１内で冷却され、気相中（キャリアガス中）で金属の凝結核が生成した後、粒成長することによって金属粉末が製造され、冷却管２１外の捕集部２３で捕集される。冷却管２１は、一例として耐熱性の良好な金属材料やセラミック材料等によって構成され、場合によっては冷却管２１の周囲に冷却機構を設けて水等の流体によって外部から冷却できるようにしてもよい。 The cooling pipe 21 passes through the reaction vessel 12 and communicates with the crucible, and the metal vapor in the crucible generated from the molten metal 14 by the heat of the plasma 29 is transported into the cooling pipe 21 by the carrier gas described above. Then, the metal vapor is cooled in the cooling pipe 21, and after metal condensation nuclei are generated in the gas phase (carrier gas), metal powder is produced by grain growth. It is collected in The cooling pipe 21 is made of, for example, a metal material or a ceramic material with good heat resistance, and in some cases, a cooling mechanism may be provided around the cooling pipe 21 so that it can be cooled from the outside with a fluid such as water. .

その他、冷却管の構成としては、特許文献１に記載されているような二段階冷却を行うものの他、特開２０１３－１１２８９３公報に記載されているような内径の異なる２以上の区画を備えたものや、国際公開ＷＯ２０１３／０８４６５０に記載されているような内壁に凸部や凹部を備えるものであってもよい。 Other configurations of the cooling pipe include one that performs two-stage cooling as described in Patent Document 1, and one that has two or more sections with different inner diameters as described in Japanese Patent Application Laid-open No. 2013-112893. The inner wall may have a convex portion or a concave portion as described in International Publication WO 2013/084650.

本発明において必須ではないが、坩堝の外面の少なくとも一部に対し、断熱部２２が付設されていることが好ましい。断熱部２２を付設することにより、ガス導入部１７からの冷却ガスが坩堝の外面に直接的に触れることが抑制され、前述した冷却によって坩堝に生じる熱応力に関する問題を緩和もしくは予防することができる。 Although not essential in the present invention, it is preferable that a heat insulating section 22 is attached to at least a portion of the outer surface of the crucible. By providing the heat insulating part 22, the cooling gas from the gas introduction part 17 is prevented from directly touching the outer surface of the crucible, and the above-mentioned problem regarding thermal stress generated in the crucible due to cooling can be alleviated or prevented. .

断熱部２２は、図示されているように反応容器１２内で坩堝の外面をほぼ覆うように付設されていてもよいし、あるいは、当該外面の一部のみを覆うものであってもよい。また断熱部２２を蓋体１６の外面まで覆うように付設してもよい。更には断熱部２２を坩堝外面の周辺のみに付設し、図示しない別部材により断熱部２２を保持することによって反応容器１２に対する坩堝の位置を固定してもよい。 The heat insulating section 22 may be provided within the reaction vessel 12 so as to substantially cover the outer surface of the crucible as shown in the figure, or may cover only a portion of the outer surface. Further, the heat insulating portion 22 may be attached so as to cover the outer surface of the lid body 16. Furthermore, the position of the crucible relative to the reaction vessel 12 may be fixed by attaching the heat insulating part 22 only around the outer surface of the crucible and holding the heat insulating part 22 by another member (not shown).

断熱部２２（断熱材）の素材に特に限定はないが、例えばアルミナフェルト、グラファイトフェルト、ジルコニアフェルト、グラファイトサンド、等々の耐火材料を利用することができ、また砂利状、砂状、粒子状又はフェルト状等々の様々な形状のものを使用することができる。断熱部２２は通気性を備えていることが好ましく、それにより冷却ガスは断熱部２２内を通って反応容器１２内に流通することが可能である。 There is no particular limitation on the material of the heat insulating part 22 (insulating material), but fireproof materials such as alumina felt, graphite felt, zirconia felt, graphite sand, etc. can be used, and gravel-like, sand-like, granular or Various shapes such as felt shape can be used. The heat insulator 22 is preferably breathable, so that cooling gas can flow through the heat insulator 22 into the reaction vessel 12 .

なお本発明においては、冷却ガスが坩堝の外面に直接接触する冷却を「直接的冷却」と称し、冷却ガスが坩堝の外面に直接接触しない冷却を「間接的冷却」と称することもある。例えば坩堝の外面に断熱材を付設した場合、通常は間接的冷却であるが、その場合であっても断熱材の通気性によっては一部の冷却ガスが断熱材の内部を通って坩堝の外面に接触する直接的冷却でも有り得る。本発明においては直接的冷却または間接的冷却のいずれであっても、冷却ガスが坩堝から吸熱して坩堝を冷却できれば良い。なお、直接的冷却と間接的冷却は金属溶湯の温度や使用する坩堝の素材・形状等の条件によって使い分けることが好ましく、場合によってはこれらを併用してもよい。
続いて、本実施形態の金属粉末の製造装置１１を用いた金属粉末の製造方法について説明する。 In the present invention, cooling in which the cooling gas directly contacts the outer surface of the crucible is sometimes referred to as "direct cooling," and cooling in which the cooling gas does not directly contact the outer surface of the crucible is sometimes referred to as "indirect cooling." For example, if a heat insulating material is attached to the outer surface of the crucible, indirect cooling is usually used, but even in that case, depending on the ventilation of the heat insulating material, some of the cooling gas may pass through the inside of the heat insulating material and reach the outer surface of the crucible. It is also possible to use direct cooling in contact with. In the present invention, either direct cooling or indirect cooling is sufficient as long as the cooling gas can absorb heat from the crucible and cool the crucible. Note that direct cooling and indirect cooling are preferably used depending on conditions such as the temperature of the molten metal and the material and shape of the crucible used, and in some cases, they may be used in combination.
Next, a method for manufacturing metal powder using the metal powder manufacturing apparatus 11 of this embodiment will be described.

まず坩堝本体１５内に金属材料を準備するために蓋体１６を開けて直接坩堝本体１５内に金属原料を入れても良いが、蓋体１６及び坩堝本体１５が一体成形されている場合を含め、蓋体１６を開けずに前出の金属原料投入路から金属原料の金属塊を投入するようにしてもよい。続いてプラズマ発生システム１３を駆動し、坩堝内にプラズマ２９を発生させる。プラズマ２９が発生する熱によって金属原料の少なくとも一部が溶融して、坩堝本体１５内に金属溶湯１４が生成される。それとともに、プラズマ２９が発生する熱によって金属溶湯１４の少なくとも一部が蒸発し、坩堝内に金属蒸気が生成される。 First, in order to prepare the metal material in the crucible body 15, the lid 16 may be opened and the metal raw material may be directly put into the crucible body 15. Alternatively, the metal lump of the metal raw material may be introduced from the aforementioned metal raw material input path without opening the lid 16. Subsequently, the plasma generation system 13 is driven to generate plasma 29 in the crucible. At least a portion of the metal raw material is melted by the heat generated by the plasma 29, and a molten metal 14 is generated within the crucible body 15. At the same time, at least a portion of the molten metal 14 is evaporated by the heat generated by the plasma 29, and metal vapor is generated in the crucible.

一方、図示されないファンまたはブロワ等によってガス導入部１７から図中矢印方向に反応容器１２内に冷却ガスが導入される。図中の矢印は冷却ガス及び／又はキャリアガスの流路の一例を表している。坩堝は当該流路内に配されることにより、冷却ガスは坩堝の外面の少なくとも一部に対して直接的または間接的に接触し、坩堝から吸熱することにより、坩堝が冷却される。それと同時に冷却ガスは加熱され、キャリアガスに対して要求される１０００Ｋ以上の高温にまで昇温する。そして昇温した冷却ガスは反応容器１２内のガス流路に沿って通気孔１８より坩堝内に導入され、キャリアガスとして利用される。 On the other hand, cooling gas is introduced into the reaction vessel 12 from the gas introduction section 17 in the direction of the arrow in the figure by a fan or blower or the like (not shown). Arrows in the figure represent examples of flow paths for cooling gas and/or carrier gas. By disposing the crucible in the flow path, the cooling gas directly or indirectly contacts at least a portion of the outer surface of the crucible, and the crucible is cooled by absorbing heat from the crucible. At the same time, the cooling gas is heated to a high temperature of 1000K or more, which is required for the carrier gas. The heated cooling gas is then introduced into the crucible through the vent hole 18 along the gas flow path in the reaction vessel 12, and is used as a carrier gas.

キャリアガスとして坩堝内に導入された気体は、金属溶湯１４からは発生した金属蒸気を冷却管２１内に搬送し、冷却管２１内において金属蒸気が冷却される。これによりキャリアガス中（気相中）において金属蒸気から多数の凝結核が生成しはじめ、更に凝結核が成長することによって、粒径が揃い真球度の高い金属粉末が製造され、捕集部２３において金属粉末が捕集される。 The gas introduced into the crucible as a carrier gas transports metal vapor generated from the molten metal 14 into the cooling pipe 21, where the metal vapor is cooled. As a result, a large number of condensation nuclei begin to be generated from the metal vapor in the carrier gas (in the gas phase), and as the condensation nuclei grow further, metal powder with uniform particle size and high sphericity is produced, and the collection unit Metal powder is collected at 23.

本発明は、ガス導入部１７から当初は坩堝の冷却用として導入されたガスが、坩堝を冷却することで昇温され、これを坩堝内に導入してキャリアガスとして利用することを特徴とする。従来は坩堝の冷却用のガス（冷却ガス）と、金属粉末の搬送用のガス（キャリアガス）とを別に準備していたが、本発明により複数のガスを用意する必要がなく、また製造装置内のガス用配管を簡略化することもでき、ひいては金属粉末の製造コストを低減できる。また坩堝を冷却することによってその寿命を延ばし、金属粉末の製造コストを更に低減できるだけでなく、金属粉末へのコンタミネーションを抑制し、金属粉末の品質向上にも寄与することができる。更にはキャリアガスが坩堝との熱交換によって加熱されるため、製造時に使用するエネルギー量をも低減することができる。
［第２実施形態］ The present invention is characterized in that the gas initially introduced from the gas introduction part 17 for cooling the crucible is heated by cooling the crucible, and is introduced into the crucible to be used as a carrier gas. . Conventionally, gas for cooling the crucible (cooling gas) and gas for transporting metal powder (carrier gas) were prepared separately, but with the present invention, there is no need to prepare multiple gases, and the production equipment The internal gas piping can also be simplified, which in turn can reduce the manufacturing cost of metal powder. Furthermore, by cooling the crucible, not only can the life of the crucible be extended and the manufacturing cost of the metal powder be further reduced, but also contamination of the metal powder can be suppressed, contributing to improving the quality of the metal powder. Furthermore, since the carrier gas is heated by heat exchange with the crucible, the amount of energy used during manufacturing can also be reduced.
[Second embodiment]

以下では、主として上記第１実施形態と異なる部分のみ説明し、第１実施形態と共通する部分については省略する。
図２に記載されているように、第２実施形態においては蓋体１６が、その内側に坩堝内部方向へ突出した形状の気流ガイド２４を有し、また反応容器１２の内外を連通する排気部２５を備える。 Below, only the parts that are different from the first embodiment will be mainly explained, and the parts that are common to the first embodiment will be omitted.
As shown in FIG. 2, in the second embodiment, the lid 16 has an airflow guide 24 inside thereof that is shaped to protrude toward the inside of the crucible, and an exhaust section that communicates between the inside and outside of the reaction vessel 12. 25.

気流ガイド２４は通気孔１８の周りを囲む位置に配置され、通気孔１８からキャリアガスとして坩堝内に導入されたガスを金属溶湯１４方向へ誘導するために設けられる。これにより坩堝内で金属溶湯１４に向かうキャリアガスの流量を多くすることができ、金属溶湯１４からの金属蒸気の蒸発を促進できるとともに、金属蒸気をキャリアガスの流れに乗せやすくなり、金属粉末の収量を増大させることができる。なお気流ガイド２４は蓋体部１６と同じ材料を用いて一体的に形成されていることが好ましいが、分離可能であってもよい。 The airflow guide 24 is arranged to surround the ventilation hole 18 and is provided to guide gas introduced into the crucible from the ventilation hole 18 as a carrier gas toward the molten metal 14 . This makes it possible to increase the flow rate of the carrier gas toward the molten metal 14 in the crucible, promoting the evaporation of the metal vapor from the molten metal 14, and making it easier for the metal vapor to be carried by the flow of the carrier gas. Yield can be increased. The airflow guide 24 is preferably formed integrally with the lid 16 using the same material, but may be separable.

排気部２５は、ガス導入部１７から冷却ガスとして導入したガスの一部を反応容器１２外に排出するために設けられる。金属蒸気を搬送するために必要なキャリアガスの流量よりも、坩堝を冷却するために必要な冷却ガスの流量が多い場合、反応容器１２内でガスが過多になるため、昇温後の冷却ガスの一部を排気部２５から反応容器１２外に排出し、残りの冷却ガスをキャリアガスとして利用する。なお排気部２５から昇温した冷却ガスを排出する際には熱交換器等により冷却ガス中の熱エネルギーを取り出して再利用することが好ましい。
上記した実施形態は、種々の置き換えや変形を加えて実施できる。また、上記実施形態同士を適宜に組み合わせて発明を実現することも当然にできる。 The exhaust section 25 is provided to discharge a part of the gas introduced as the cooling gas from the gas introduction section 17 to the outside of the reaction vessel 12 . If the flow rate of the cooling gas required to cool the crucible is greater than the flow rate of the carrier gas required to transport the metal vapor, there will be too much gas in the reaction vessel 12, so that the cooling gas will A part of the cooling gas is discharged from the exhaust section 25 to the outside of the reaction vessel 12, and the remaining cooling gas is used as a carrier gas. Note that when discharging the heated cooling gas from the exhaust section 25, it is preferable to extract and reuse thermal energy in the cooling gas using a heat exchanger or the like.
The embodiments described above can be implemented with various substitutions and modifications. Furthermore, it is also possible to realize the invention by appropriately combining the above embodiments.

１１ 製造装置
１２ 反応容器
１３ プラズマ発生システム
１４ 金属溶湯
１５ 坩堝本体
１６ 蓋体
１７ ガス導入部
１８ 通気孔
２１ 冷却管
２２ 断熱部
２３ 捕集部
２４ 気流ガイド
２６ プラズマトーチ 11 Manufacturing device 12 Reaction vessel 13 Plasma generation system 14 Molten metal 15 Crucible body 16 Lid 17 Gas introduction section 18 Vent hole 21 Cooling pipe 22 Heat insulation section 23 Collection section 24 Air flow guide 26 Plasma torch

Claims (12)

反応容器内に配置された密閉型の坩堝内において、当該坩堝内に投入される金属原料の少なくとも一部を加熱溶融して金属溶湯を貯留するとともに、当該金属溶湯の少なくとも一部を蒸発させて金属蒸気を生成し、当該金属蒸気を前記坩堝内に導入されるキャリアガスとともに前記坩堝から冷却管へ移動させ冷却することにより金属粉末を製造する金属粉末の製造方法であって、
前記反応容器外から前記反応容器内に導入するガスが前記坩堝から吸熱することにより当該坩堝を冷却するとともに当該ガスを昇温し、
当該昇温したガスの少なくとも一部を前記キャリアガスとして前記坩堝内に導入する金属粉末の製造方法。 In a closed crucible disposed in a reaction vessel, at least a part of the metal raw material introduced into the crucible is heated and melted to store a molten metal, and at least a part of the molten metal is evaporated. A method for producing metal powder, comprising producing metal powder by generating metal vapor and moving the metal vapor from the crucible to a cooling pipe and cooling it together with a carrier gas introduced into the crucible,
A gas introduced into the reaction container from outside the reaction container absorbs heat from the crucible to cool the crucible and raise the temperature of the gas,
A method for producing metal powder, wherein at least a part of the heated gas is introduced into the crucible as the carrier gas. 前記坩堝がその上部に通気孔を備え、当該通気孔を通して前記昇温したガスを前記キャリアガスとして前記坩堝内に導入する請求項１に記載の金属粉末の製造方法。 2. The method for producing metal powder according to claim 1, wherein the crucible has a ventilation hole in its upper part, and the heated gas is introduced into the crucible as the carrier gas through the ventilation hole. 前記坩堝が、前記金属溶湯を貯留する坩堝本体と、当該坩堝本体の上面を覆う蓋体とから構成され、前記通気孔が当該蓋体に形成されている請求項２に記載の金属粉末の製造方法。 3. The production of metal powder according to claim 2, wherein the crucible includes a crucible body that stores the molten metal, and a lid that covers an upper surface of the crucible body, and the ventilation hole is formed in the lid. Method. 前記坩堝の外面の少なくとも一部に断熱部を付設し、前記ガスが当該断熱部から吸熱することによって前記坩堝を冷却する請求項１に記載の金属粉末の製造方法。 2. The method for producing metal powder according to claim 1, wherein a heat insulating section is attached to at least a part of the outer surface of the crucible, and the crucible is cooled by the gas absorbing heat from the heat insulating section. 前記反応容器内の前記坩堝より下方の位置において、前記冷却用のガスを前記反応容器内へ導入する請求項１に記載の金属粉末の製造方法。 The method for producing metal powder according to claim 1, wherein the cooling gas is introduced into the reaction container at a position below the crucible in the reaction container. 前記蓋体が前記坩堝の内部側に突出した気流ガイドを備える形状であり、
当該気流ガイドによって前記坩堝内に導入された前記キャリアガスが前記金属溶湯に向けて誘導される請求項１乃至５のいずれか一項に記載の金属粉末の製造方法。 The lid body has a shape including an airflow guide protruding toward the inside of the crucible,
The method for producing metal powder according to any one of claims 1 to 5, wherein the carrier gas introduced into the crucible is guided toward the molten metal by the airflow guide. 反応容器と、
プラズマを生成するプラズマ発生システムと、
前記反応容器内に配され、前記プラズマ発生システムの少なくとも一部が嵌挿される密閉型の坩堝であって、当該坩堝内に投入される金属原料の少なくとも一部を前記プラズマによって溶融して金属溶湯として貯留するとともに、当該金属溶湯の少なくとも一部が蒸発して金属蒸気が生成される坩堝と、
前記坩堝内から前記反応装置外へ連通し、当該坩堝内からキャリアガスによって搬送される金属蒸気を冷却して金属粉末を製造する冷却管と、
前記反応容器外から前記反応容器内へガスを導入するガス導入部と、
を備え、
前記坩堝を、前記ガス導入部から導入された前記ガスが前記坩堝内まで導入移動する流路内に配し、前記ガスを用いて当該坩堝から吸熱することにより当該坩堝を冷却するとともに当該ガスを昇温し、当該昇温したガスの少なくとも一部を前記キャリアガスとして前記坩堝内に導入する金属粉末の製造装置。 a reaction vessel;
a plasma generation system that generates plasma;
A closed crucible placed in the reaction vessel and into which at least a portion of the plasma generation system is inserted, wherein at least a portion of the metal raw material introduced into the crucible is melted by the plasma to produce a molten metal. a crucible in which at least a portion of the molten metal is evaporated to generate metal vapor;
a cooling pipe that communicates from the inside of the crucible to the outside of the reaction apparatus and that cools metal vapor carried by a carrier gas from inside the crucible to produce metal powder;
a gas introduction part that introduces gas from outside the reaction container into the reaction container;
Equipped with
The crucible is arranged in a flow path through which the gas introduced from the gas introduction part is introduced into the crucible, and the crucible is cooled by absorbing heat from the crucible using the gas, and the gas is A metal powder manufacturing apparatus that raises the temperature and introduces at least a part of the heated gas into the crucible as the carrier gas. 前記坩堝がその上部に通気孔を備え、当該通気孔を通して前記昇温したガスを前記キャリアガスとして前記坩堝内に導入する請求項７に記載の金属粉末の製造装置。 8. The metal powder manufacturing apparatus according to claim 7, wherein the crucible has a ventilation hole in its upper part, and the heated gas is introduced into the crucible as the carrier gas through the ventilation hole. 前記坩堝が、前記金属溶湯を貯留する坩堝本体と、当該坩堝本体の上面を覆う蓋体とから構成され、前記通気孔が当該蓋体に形成されている請求項８に記載の金属粉末の製造装置。 9. The production of metal powder according to claim 8, wherein the crucible includes a crucible body that stores the molten metal and a lid that covers the upper surface of the crucible body, and the ventilation hole is formed in the lid. Device. 前記坩堝の外面の少なくとも一部に断熱部を付設し、前記ガスが当該断熱部から吸熱することによって前記坩堝を冷却する請求項７に記載の金属粉末の製造装置。 8. The metal powder manufacturing apparatus according to claim 7, wherein a heat insulating section is attached to at least a part of the outer surface of the crucible, and the crucible is cooled by the gas absorbing heat from the heat insulating section. 前記ガス導入部が、前記反応容器内の前記坩堝より下方の位置に配置されている請求項７に記載の金属粉末の製造装置。 8. The metal powder manufacturing apparatus according to claim 7, wherein the gas introduction part is arranged at a position below the crucible in the reaction vessel. 前記蓋体が前記坩堝の内部側に突出した気流ガイドを備える形状であり、
当該気流ガイドによって前記坩堝内に導入された前記キャリアガスが前記金属溶湯に向けて誘導される請求項７乃至１１のいずれか一項に記載の金属粉末の製造装置。 The lid body has a shape including an airflow guide protruding toward the inside of the crucible,
The metal powder manufacturing apparatus according to any one of claims 7 to 11, wherein the carrier gas introduced into the crucible is guided toward the molten metal by the airflow guide.
JP2022097356A 2022-06-16 2022-06-16 Method for producing metal powder, and apparatus for producing metal powder Pending JP2023183703A (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022097356A JP2023183703A (en) 2022-06-16 2022-06-16 Method for producing metal powder, and apparatus for producing metal powder
KR1020230074161A KR20230173031A (en) 2022-06-16 2023-06-09 Metal powder production method and metal powder production apparatus
CN202310712817.0A CN117245096A (en) 2022-06-16 2023-06-15 Method and apparatus for producing metal powder

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022097356A JP2023183703A (en) 2022-06-16 2022-06-16 Method for producing metal powder, and apparatus for producing metal powder

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2023183703A true JP2023183703A (en) 2023-12-28

Family

ID=89133853

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022097356A Pending JP2023183703A (en) 2022-06-16 2022-06-16 Method for producing metal powder, and apparatus for producing metal powder

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP2023183703A (en)
KR (1) KR20230173031A (en)
CN (1) CN117245096A (en)

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6379419B1 (en) 1998-08-18 2002-04-30 Noranda Inc. Method and transferred arc plasma system for production of fine and ultrafine powders

Also Published As

Publication number Publication date
CN117245096A (en) 2023-12-19
KR20230173031A (en) 2023-12-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6379419B1 (en) Method and transferred arc plasma system for production of fine and ultrafine powders
DK2571807T3 (en) Spherical powder and its preparation
US8199790B2 (en) Reactor vessel for plasma gasification
JPS5827937A (en) Moving arc plasma reactor for chemical and metallurgical use
JPH077102B2 (en) Melt furnace for waste treatment and its heating method
CN1539024A (en) Method for direct metal making by microwave energy
US20080274031A1 (en) Method for Producing High Purity Silicon
JP2023183703A (en) Method for producing metal powder, and apparatus for producing metal powder
EP0485073A1 (en) Nozzle, vessel and spray forming
JP2880574B2 (en) Treatment of oxide-containing dust
TW202408688A (en) Manufacturing method of metal powder and manufacturing apparatus of metal powder
JP2007163057A (en) Cold crucible induction melting furnace
US3549353A (en) Method and apparatus for melting reactive materials
ES2343337T3 (en) USE OF MAGNESIUM AND COPPER COMPOSITIONS FOR THE EVAPORATION OF MAGNESIUM.
JP4725865B2 (en) Improved plasma torch for use in a waste treatment chamber
US5058126A (en) Silicon carbide beam as refractory in an open-arc furnace
JP4993840B2 (en) System and filter for filtering hard alpha inclusions from reactive metal alloys
JP2005002384A (en) Sintering method of cemented carbide
JP2012012657A (en) METHOD OF MANUFACTURING Si-BASED MATERIAL
RU2157795C1 (en) Method and apparatus for preparing melt silicate
US6340376B1 (en) Method for combining metals with different melting points
JPS63166987A (en) Production of rare-earth metal
JPS6134490B2 (en)
JPH02179832A (en) Method for melting special metal alloy
US20040066830A1 (en) Electrode and method for arranging the electrode in electric arc furnaces