JPS62103307A - 超微粒子の製造装置 - Google Patents
超微粒子の製造装置Info
- Publication number
- JPS62103307A JPS62103307A JP24140785A JP24140785A JPS62103307A JP S62103307 A JPS62103307 A JP S62103307A JP 24140785 A JP24140785 A JP 24140785A JP 24140785 A JP24140785 A JP 24140785A JP S62103307 A JPS62103307 A JP S62103307A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- arc
- ultrafine particles
- voltage
- raw material
- base material
- 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
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- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は超微粒子を効率よく製造する装置に関するもの
である。
である。
従来、アークにより超微粒子を１（Ｈａするには、特公
昭５７−４４７２５号あるいは特公昭５８−５４１６６
号に記載されているように、水素を含有するガスを用い
、このガス中の水素を溶融金属中に溶解・対流させ、こ
の水素を放出する機構を利用していたが、製造効率の点
について配慮されていなかった。
昭５７−４４７２５号あるいは特公昭５８−５４１６６
号に記載されているように、水素を含有するガスを用い
、このガス中の水素を溶融金属中に溶解・対流させ、こ
の水素を放出する機構を利用していたが、製造効率の点
について配慮されていなかった。
本発明は上記に鑑みてなされたもので、超微粒子を効率
よく製造する装置Ｎを提供することを目的とする。
よく製造する装置Ｎを提供することを目的とする。
上記目的は、棒状もしくはワイヤ状の超微粒子原材料を
電極の一方または両方にして対向配置し、かつ両電極間
に１５度から５０度の角度を設け。
電極の一方または両方にして対向配置し、かつ両電極間
に１５度から５０度の角度を設け。
かつ母材の蒸気炎の後方から搬送ガスを吹き付け。
かつ蒸気炎の方向に超微粒子を捕菓する捕集室を設ける
ことにより達成される。
ことにより達成される。
本目的は、また、超微粒子原材料を回転させ。
かつアーク長を一定に保つように前記原材料のアーク方
向への送給量を制御する制御装置を設けることにより、
達成される。
向への送給量を制御する制御装置を設けることにより、
達成される。
電極の一方または両方を超微粒子原材料として対向配置
し、両電極間にアークを発生させると。
し、両電極間にアークを発生させると。
前記原材料が加熱、溶融＋Ｓ発し、超微粒子が生成され
る。この場合、両ｆｆ！極間の角度が９０＠であると、
電流が流れることによって生じるアーク力によって前記
原材料表面近くの圧力が高くなり、その結果超微粒子の
生成量が低いという問題があった。本発明では、両電極
間に１５度から５０度の角度を設けているため、前記ア
ーク力は分散され、その結果前記原材料表面近くの圧力
も低くなるため、超微粒子の生成量は大幅に向上する。
る。この場合、両ｆｆ！極間の角度が９０＠であると、
電流が流れることによって生じるアーク力によって前記
原材料表面近くの圧力が高くなり、その結果超微粒子の
生成量が低いという問題があった。本発明では、両電極
間に１５度から５０度の角度を設けているため、前記ア
ーク力は分散され、その結果前記原材料表面近くの圧力
も低くなるため、超微粒子の生成量は大幅に向上する。
さらに、原材料の蒸気炎の後方から搬送ガスをアークに
吹き付けるか又は蒸気炎の方向に搬送ガスの吹き出し口
を設けて蒸気炎の流れを吸引するようにし、その前方に
捕集室を設けであるため、原材料表面の圧力がさらに低
下するため、超微粒子の生成量はさらに増すと共に生成
した超微粒子がすばやく高温部から遠ざかるため、超微
粒子の再結合の機会が少なくなり品質の良い超微粒子を
得ることができる。さらに、前記原材料が棒状あるいは
ワイヤ状であるため、アークはある範囲に固定されやす
くなるのでアークは安定する。また前記原材料を回転さ
せ、かつアーク長を一定に保つように原材料の送給量を
制御する制御装置を設けることにより、さらにアークは
安定する。
吹き付けるか又は蒸気炎の方向に搬送ガスの吹き出し口
を設けて蒸気炎の流れを吸引するようにし、その前方に
捕集室を設けであるため、原材料表面の圧力がさらに低
下するため、超微粒子の生成量はさらに増すと共に生成
した超微粒子がすばやく高温部から遠ざかるため、超微
粒子の再結合の機会が少なくなり品質の良い超微粒子を
得ることができる。さらに、前記原材料が棒状あるいは
ワイヤ状であるため、アークはある範囲に固定されやす
くなるのでアークは安定する。また前記原材料を回転さ
せ、かつアーク長を一定に保つように原材料の送給量を
制御する制御装置を設けることにより、さらにアークは
安定する。
以下、本発明の一実施例を第１図〜第２図により説明す
る。第１図において、１は超微粒子製造装置のチャンバ
、２は水冷筒、３は棒状の超微粒子原材料（以下母材と
称す）であり１本実施例では陽極としている６４はもう
一方の電極であり、材質は母材又はタングステンのよう
な材料を使用し、本実施例では陰極としている。５は両
電極間で生じたアーク（蒸気炎）であり、この中に母材
から生成された超微粒子が含まれている。６は搬送ガス
を吹き出すノズル、７は搬送ガス、８は超微粒子の捕集
室、９は冷却水、］−〇は母材の回転駆動部、１１は回
転ローラ、１２はアーク電圧検出回路、１３は基準電圧
発生回路、１４は比較回路、１５は母材送給部である。
る。第１図において、１は超微粒子製造装置のチャンバ
、２は水冷筒、３は棒状の超微粒子原材料（以下母材と
称す）であり１本実施例では陽極としている６４はもう
一方の電極であり、材質は母材又はタングステンのよう
な材料を使用し、本実施例では陰極としている。５は両
電極間で生じたアーク（蒸気炎）であり、この中に母材
から生成された超微粒子が含まれている。６は搬送ガス
を吹き出すノズル、７は搬送ガス、８は超微粒子の捕集
室、９は冷却水、］−〇は母材の回転駆動部、１１は回
転ローラ、１２はアーク電圧検出回路、１３は基準電圧
発生回路、１４は比較回路、１５は母材送給部である。
超微粒子を製造する工程は、まずチャンバ１内を真空ポ
ンプ（図示せず）により排気する。これは生成された超
微粒子の酸化を防止するためあるいは酸化物超微粒子の
組成を一定にするためである。真空排気後、チャンバ１
内に雰囲気ガス（アルゴン、ヘリウム、窒素などの不活
性ガス、あるいは水素、メタン、プロパン等の含水素基
・炭素基ガス、あるいはこれらのガスと不活性ガスとの
混合ガス、又は、酸化物超微粒子をＭ４造するためには
Ｖ索鎖を含んだガス）を所定の圧力まで封入する。次に
母材３と、電極４との間に所定の電流。
ンプ（図示せず）により排気する。これは生成された超
微粒子の酸化を防止するためあるいは酸化物超微粒子の
組成を一定にするためである。真空排気後、チャンバ１
内に雰囲気ガス（アルゴン、ヘリウム、窒素などの不活
性ガス、あるいは水素、メタン、プロパン等の含水素基
・炭素基ガス、あるいはこれらのガスと不活性ガスとの
混合ガス、又は、酸化物超微粒子をＭ４造するためには
Ｖ索鎖を含んだガス）を所定の圧力まで封入する。次に
母材３と、電極４との間に所定の電流。
電圧を付与し、アーク５を発生させる。アーク５の長さ
及び形状は、母材３と電極４の角度及び電流、Ｗ１圧に
より決定され、両極間に流れるアーク電流によって発生
する電磁力により図示した長さ及び形状にすることが出
来ろ、アーク５の中に含まれる蒸気炎を搬送ガス用ノズ
ル６から吹き出す搬送ガス７（通常は雰囲気ガスを使用
）により搬送・急冷され、超微粒子と搬送ガスの混合流
体となり、アーク５の炎尾方向に設置された捕集室８に
より超微粒子は捕集される。母材３および電極４はいず
れも棒状のものを用いているので、アークの陽極点、陰
極点とも母材３および電極４の先端近傍に固定され、ま
た母材３は回転駆動部１０に連結された回転ローラによ
り回転されているので、片溶けがなく均一に消耗される
ためアークは安定に保たれる。一方、母材３が消耗され
てアーク長が長くなるとアーク電圧は増加する。このア
ーク電圧は電圧検出回路１２で検出され、基準電圧発生
回路１３の電圧と比校器１４で比較される。
及び形状は、母材３と電極４の角度及び電流、Ｗ１圧に
より決定され、両極間に流れるアーク電流によって発生
する電磁力により図示した長さ及び形状にすることが出
来ろ、アーク５の中に含まれる蒸気炎を搬送ガス用ノズ
ル６から吹き出す搬送ガス７（通常は雰囲気ガスを使用
）により搬送・急冷され、超微粒子と搬送ガスの混合流
体となり、アーク５の炎尾方向に設置された捕集室８に
より超微粒子は捕集される。母材３および電極４はいず
れも棒状のものを用いているので、アークの陽極点、陰
極点とも母材３および電極４の先端近傍に固定され、ま
た母材３は回転駆動部１０に連結された回転ローラによ
り回転されているので、片溶けがなく均一に消耗される
ためアークは安定に保たれる。一方、母材３が消耗され
てアーク長が長くなるとアーク電圧は増加する。このア
ーク電圧は電圧検出回路１２で検出され、基準電圧発生
回路１３の電圧と比校器１４で比較される。
この差分により母材送給部１５が作動し、母材３はアー
ク方向に差分がゼロになるまで送給される。
ク方向に差分がゼロになるまで送給される。
このような動作により、両電極間のアーク長及び形状は
一定に保たれるため、常に一定の条件下で超微粒子を生
成することができる。
一定に保たれるため、常に一定の条件下で超微粒子を生
成することができる。
第２図は、第１図に示した装置を用い、母材３と電極４
との角度Ｏ（以下電極角度という）を１５度から９０度
まで変化させた時の、生成量比の変化を示す０本実施例
は、母材３をニッケル、電極４は、２％トリウム入りタ
ングステンで、外径４ｎｙｎ、’４囲気はアルゴン＋５
０％水素の混合ガス、雰囲気圧力は約０．１．ＭＰａ、
アーク電流１．５０Ａ、アーク電圧３５Ｖの条件で
ある。電極角度が９０度、つまり鉛直に設置した場合の
生成量を１とすると、電極角度４０度の位置で生成量比
は２．８ とピーク値を示す。電極角度４０度でピーク
値を示す理由として、雰囲気ガス中に含まれている水素
の働きによりアーク５が熱ピンチにより絞られ、電極１
２から十分な電力を母材３に投入されることと、１５０
Ａの電流により発生する電磁力に起因してアーク５が偏
向するため、生成された超微粒子が炎尾方向に飛ばされ
るためと考えられる。これを更に助けるため、第１図に
示した搬送ガス用ノズル６から搬送ガス７を吹き出し、
搬送を助け、急冷すると超微粒子が効率良く製造できる
。
との角度Ｏ（以下電極角度という）を１５度から９０度
まで変化させた時の、生成量比の変化を示す０本実施例
は、母材３をニッケル、電極４は、２％トリウム入りタ
ングステンで、外径４ｎｙｎ、’４囲気はアルゴン＋５
０％水素の混合ガス、雰囲気圧力は約０．１．ＭＰａ、
アーク電流１．５０Ａ、アーク電圧３５Ｖの条件で
ある。電極角度が９０度、つまり鉛直に設置した場合の
生成量を１とすると、電極角度４０度の位置で生成量比
は２．８ とピーク値を示す。電極角度４０度でピーク
値を示す理由として、雰囲気ガス中に含まれている水素
の働きによりアーク５が熱ピンチにより絞られ、電極１
２から十分な電力を母材３に投入されることと、１５０
Ａの電流により発生する電磁力に起因してアーク５が偏
向するため、生成された超微粒子が炎尾方向に飛ばされ
るためと考えられる。これを更に助けるため、第１図に
示した搬送ガス用ノズル６から搬送ガス７を吹き出し、
搬送を助け、急冷すると超微粒子が効率良く製造できる
。
、母材３と電極４との電極角度０の適当な範囲は第２図
からも明らかなように１５度から５０度の間である。こ
の値は主としてアーク電流の値により変化するが、少な
くとも電流７０Ａから５０ＯＡまでの範囲においては前
記範囲が好ましい。電極角度が１５度以下になるとアー
クスター１−が非常に困難となり、アーク発生時の溶融
面の微小変化に対してアーク維持が困難で、かつ不安定
となり、アーク切れを起しやすくなる。また、５０度以
上になると超微粒子の製造効率が大きく低下する。
からも明らかなように１５度から５０度の間である。こ
の値は主としてアーク電流の値により変化するが、少な
くとも電流７０Ａから５０ＯＡまでの範囲においては前
記範囲が好ましい。電極角度が１５度以下になるとアー
クスター１−が非常に困難となり、アーク発生時の溶融
面の微小変化に対してアーク維持が困難で、かつ不安定
となり、アーク切れを起しやすくなる。また、５０度以
上になると超微粒子の製造効率が大きく低下する。
また実施例では棒状の母材を示したが、ワイヤ状の母材
でも同様の効果がある。
でも同様の効果がある。
本発明によれば、超微粒子の高製造効率化の障害になっ
ていた超微粒子原材料表面近傍の圧力をアークの安定性
を損うことなく大幅に低下させることができるので、従
来の装置に比較して生成量比で約３倍の高効率で超微粒
子を製造できる。
ていた超微粒子原材料表面近傍の圧力をアークの安定性
を損うことなく大幅に低下させることができるので、従
来の装置に比較して生成量比で約３倍の高効率で超微粒
子を製造できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の超微粒子の製造装置の概要図、第２図
は超微粒子生成量に及ぼす電極角度の影響の説明図であ
る。 １・・・チャンバ、３・・・母材、４・・・ｆｆ１ｔ４
．５・・・アーク、６・・・搬送ガスノズル、８・・・
捕集室、１０・・・回転駆動部、１２・・・アーク電圧
検出回路、１５・・・母材送■ １ 図
は超微粒子生成量に及ぼす電極角度の影響の説明図であ
る。 １・・・チャンバ、３・・・母材、４・・・ｆｆ１ｔ４
．５・・・アーク、６・・・搬送ガスノズル、８・・・
捕集室、１０・・・回転駆動部、１２・・・アーク電圧
検出回路、１５・・・母材送■ １ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、アーク熱源を用いて超微粒子を製造する装置におい
て、棒状もしくはワイヤ状の超微粒子原材料を電極の一
方または両方にして対向配置し、両電極間に１５度から
５０度の角度を設け、母材の蒸気炎の後方に吹き出し口
を設けて搬送ガスを吹き付け、蒸気炎の方向に超微粒子
を捕集する捕集室を設けたことを特徴とする超微粒子の
製造装置。 ２、棒状もしくはワイヤ状の超微粒子原材料を回転する
ようにしたことを特徴とする特許請求範囲第１項記載の
超微粒子の製造装置。 ３、アーク長を一定に保つように超微粒子原材料のアー
ク方向への送給量を制御する制御装置を設けたことを特
徴とする特許請求範囲第１項記載の超微粒子の製造装置
。 ４、アーク電圧を検出し、この検出した電圧と基準電圧
とを比較してその差をなくすように超微粒子原材料の送
給量を制御する制御装置を設けたことを特徴とする特許
請求範囲第１項記載の超微粒子の製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24140785A JPS62103307A (ja) | 1985-10-30 | 1985-10-30 | 超微粒子の製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24140785A JPS62103307A (ja) | 1985-10-30 | 1985-10-30 | 超微粒子の製造装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62103307A true JPS62103307A (ja) | 1987-05-13 |
Family
ID=17073825
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24140785A Pending JPS62103307A (ja) | 1985-10-30 | 1985-10-30 | 超微粒子の製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62103307A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017095751A (ja) * | 2015-11-20 | 2017-06-01 | 株式会社栗本鐵工所 | 金属ナノ粒子の製造装置および製造方法 |
-
1985
- 1985-10-30 JP JP24140785A patent/JPS62103307A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017095751A (ja) * | 2015-11-20 | 2017-06-01 | 株式会社栗本鐵工所 | 金属ナノ粒子の製造装置および製造方法 |
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