JP2022022743A - Method for producing metal powder - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属粉末を製造する方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a metal powder.
金属粉末は産業において重要な素材であり、その特性に応じて電子材料、触媒、電池の活物質、工具、医薬品、宝飾品など様々な用途に使用されている。 Metal powder is an important material in the industry, and is used in various applications such as electronic materials, catalysts, battery active materials, tools, pharmaceuticals, and jewelry depending on its characteristics.
金属粉末の製造方法としては、湿式還元反応、アトマイズ法、プラズマ法など各種の方法があり、金属粉末の用途や許容されるコストなどの観点から、最適の製造方法が選択される。 There are various methods for producing the metal powder, such as a wet reduction reaction, an atomizing method, and a plasma method, and the optimum production method is selected from the viewpoint of the use of the metal powder and the allowable cost.
特許文献1には、溶融金属を保持するタンディッシュと、当該タンディッシュの溶融金属ノズルから落下する溶融金属に向けて高圧流体を噴射する噴霧流体ノズルと、を備えた金属粉末の製造装置において、前記タンディッシュと前記噴霧流体ノズルとを上下に相対移動する昇降装置を備えたことを特徴とする金属粉末の製造装置が開示されている。 Patent Document 1 describes in a metal powder manufacturing apparatus including a tundish that holds a molten metal and a spray fluid nozzle that injects a high-pressure fluid toward the molten metal that falls from the molten metal nozzle of the tundish. A device for producing a metal powder is disclosed, which comprises an elevating device for moving the tundish and the spray fluid nozzle up and down relative to each other.
また特許文献1には、溶湯逆噴射により溶融金属ノズルの閉塞が生じた場合には、タンディッシュを昇降装置により上方に移動させ、作業者が酸素吹込み管を用いて溶融金属ノズル内に酸素を吹き込み、溶融金属ノズル内に詰まった物質を溶かし出すことが開示されている。溶湯逆噴射とは、アトマイズ法において流体と溶融金属(溶湯)が衝突する部位において、流体の衝突力の一部が上向きに作用して溶湯の一部が上方に飛散する現象であり(特許文献2)、上方に飛散した溶湯(の一部)が溶融金属ノズルに付着・固化してノズルを閉塞させる。閉塞させた物質(金属)へ前記の通り酸素を吹き込むことで、金属を酸化させ、その酸化反応による発熱により閉塞部位やその近傍の金属が融点以上に加熱され、溶けるものと考えられる。 Further, in Patent Document 1, when the molten metal nozzle is blocked due to the reverse injection of the molten metal, the tundish is moved upward by the elevating device, and the operator uses the oxygen blowing pipe to inject oxygen into the molten metal nozzle. Is disclosed to dissolve the substance clogged in the molten metal nozzle. The molten metal reverse injection is a phenomenon in which a part of the collision force of the fluid acts upward and a part of the molten metal is scattered upward at the site where the fluid and the molten metal (molten metal) collide in the atomizing method (Patent Documents). 2) (Part of the molten metal scattered upward adheres to and solidifies on the molten metal nozzle, blocking the nozzle. It is considered that oxygen is blown into the blocked substance (metal) as described above to oxidize the metal, and the heat generated by the oxidation reaction heats the blocked portion and the metal in the vicinity to the melting point or higher and melts the metal.
更に特許文献3には、製錬技術により高エントロピー合金の地金を製造したうえで、この地金をガスアトマイズして、いわゆる3Dプリンティングに使用される高エントロピー合金粉末を製造する方法として、以下の方法が開示されている。 Further, Patent Document 3 describes the following method as a method for producing a high entropy alloy powder used for so-called 3D printing by gas atomizing this bullion after producing a high entropy alloy bullion by a smelting technique. The method is disclosed.
原料金属塊を溶融し溶湯を生成する溶融工程と、前記溶湯に酸素ガスを吹き込んでスラグを形成する過酸化工程と、前記溶湯の液面に浮上した前記スラグと前記溶湯とを分離する分離工程と、前記スラグと分離された前記溶湯にアルゴンガスを吹き込んで前記溶湯中のガス成分を脱気する脱気工程と、脱気された前記溶湯を鋳造して鋳込み合金を形成する鋳込み工程と、を備えた鋳込み合金の製造方法において、
前記鋳込み合金は、前記鋳込み合金を真空中で溶融して溶融合金とする工程と、前記溶融合金を流下させ、流下する前記溶融合金に不活性ガスを吹き付けて合金粉末を形成する粉末化工程と、前記合金粉末を層状に展延する粉末展延工程と、展延された前記合金粉末を局所加熱して溶融させた後に凝固させて凝固組織を形成し、前記局所加熱による被加熱領域を前記合金粉末が展延された面に対して平行に移動させて凝固層を形成する凝固層造形工程と、前記粉末展延工程と前記凝固層造形工程とを交互に繰り返すことで複数の層状の凝固層を形成する一連の工程に用いられ、
前記鋳込み合金は、Al、Co、Cr、Fe及びNiをそれぞれ5at%以上30at%以下の原子濃度の範囲で含有すると共に、前記元素のうち少なくとも4種の元素の原子濃度の差が3at%未満の範囲にあり、不可避的不純物として、Pを0.005wt%以下、Siを0.040wt%以下、Sを0.002wt%以下、Snを0.005wt%以下、Sbを0.002wt%以下、Asを0.005wt%以下、Mnを0.050wt%以下、Oを0.001wt%以下、Nを0.002wt%以下の原子濃度の範囲で含有することを特徴とする鋳込み合金の製造方法。
A melting step of melting a raw metal mass to generate a molten metal, a peroxide step of blowing oxygen gas into the molten metal to form slag, and a separation step of separating the slag floating on the liquid surface of the molten metal and the molten metal. A degassing step of blowing argon gas into the molten metal separated from the slag to degas the gas component in the molten metal, and a casting step of casting the degassed molten metal to form a cast alloy. In the method of manufacturing a cast alloy equipped with
The cast alloy includes a step of melting the cast alloy in a vacuum to form a molten alloy, and a powdering step of flowing the molten alloy and spraying an inert gas onto the flowing molten alloy to form an alloy powder. In the powder spreading step of spreading the alloy powder in layers, the spread alloy powder is locally heated and melted and then solidified to form a solidified structure, and the heated region by the local heating is described as described above. A plurality of layers of solidification are formed by alternately repeating the solidification layer forming step of moving the alloy powder parallel to the spread surface to form a solidified layer, and the powder spreading step and the solidifying layer forming step. Used in a series of steps to form a layer
The cast alloy contains Al, Co, Cr, Fe and Ni in the atomic concentration range of 5 at% or more and 30 at% or less, respectively, and the difference in atomic concentration of at least four of the above elements is less than 3 at%. As unavoidable impurities, P is 0.005 wt% or less, Si is 0.040 wt% or less, S is 0.002 wt% or less, Sn is 0.005 wt% or less, Sb is 0.002 wt% or less, A method for producing a cast alloy, characterized in that As is contained in an atomic concentration range of 0.005 wt% or less, Mn is 0.050 wt% or less, O is 0.001 wt% or less, and N is 0.002 wt% or less.
一般に金属粉末のアトマイズ法による製造では、炉中で原料金属を加熱して金属溶湯とし、この溶湯を前記炉の底部に設けられた出湯ノズルから落下させながら、落下する溶湯の流れに水などの流体を吹き付けて溶湯を粉砕・凝固することで粒子化し、得られた金属粉末を回収する。さらに、所望の粒度分布とするために得られた金属粉末に対して分級プロセスを実施して、最終の金属粉末製品を得る。そして分級の副産物として、最終製品からは排除された金属粉末が生成される。本明細書では最終製品から排除された側の金属粉末を、「分級残」と呼ぶこととする。 Generally, in the production of metal powder by the atomizing method, the raw metal is heated in a furnace to form a molten metal, and while the molten metal is dropped from a hot water nozzle provided at the bottom of the furnace, water or the like is added to the flow of the falling molten metal. The molten metal is crushed and solidified by spraying a fluid to form particles, and the obtained metal powder is recovered. Further, a classification process is carried out on the obtained metal powder to obtain a desired particle size distribution to obtain a final metal powder product. Then, as a by-product of classification, a metal powder excluded from the final product is produced. In the present specification, the metal powder on the side excluded from the final product is referred to as "classification residue".
なお、金属粉末の流動性を高めるために、有機化合物で粒子表面を被覆する表面処理が行われる場合がある。粉末の流動性が高まっていないと、上記分級プロセスでうまく分級できない場合があるので、前記の表面処理は分級プロセスの前に行うのが一般的である。 In addition, in order to increase the fluidity of the metal powder, a surface treatment may be performed in which the surface of the particles is coated with an organic compound. If the fluidity of the powder is not increased, the classification process may not be successful. Therefore, the surface treatment is generally performed before the classification process.
そして、分級プロセスで生じた(有機化合物で被覆された)分級残は廃棄処分することが考えられるが、これを溶湯の原料として再利用することができれば、金属粉末の製造コストの点でも環境負荷の点でも有利である。本発明者らは分級残を再利用して溶湯を調製し、アトマイズの連続操業を実施したところ、途中で湯ブレや出湯ノズルの詰まりが発生し、アトマイズの長期連続操業が実施できなかった。なお湯ブレとは、出湯ノズルから出る溶湯の少なくとも一部が鉛直方向に落下せず、横に飛び散る現象を指す。 Then, it is conceivable to dispose of the classification residue generated in the classification process (coated with the organic compound), but if this can be reused as a raw material for the molten metal, it will be an environmental burden in terms of the manufacturing cost of the metal powder. It is also advantageous in terms of. When the present inventors prepared a molten metal by reusing the classification residue and carried out continuous operation of atomization, hot water blurring and clogging of the hot water nozzle occurred in the middle, and long-term continuous operation of atomization could not be carried out. The hot water blur refers to a phenomenon in which at least a part of the molten metal discharged from the hot water nozzle does not fall in the vertical direction but scatters laterally.
本発明は、分級残のような有機化合物を含む金属を利用したアトマイズ法による金属粉末の製造方法であって、湯ブレや出湯ノズルの詰まりが抑制され、長期の連続操業が可能な金属粉末の製造方法を提供することを課題とする。 The present invention is a method for producing a metal powder by an atomizing method using a metal containing an organic compound such as a residue of classification, and is a method for producing a metal powder capable of long-term continuous operation by suppressing hot water blurring and clogging of a hot water nozzle. The subject is to provide a manufacturing method.
本発明者は上記課題を解決するため、まず上記の湯ブレや出湯ノズルの詰まりの原因について検討した。出湯ノズルに詰まった物質を分析したところ、これは炭素を多量に含んでいることがわかった。本発明者は、これが、分級残の粒子表面に付着した有機化合物の炭化物であると推測し、これが生じないようにするため、溶湯という高温環境下で有機化合物(の分解物)を酸素と反応させることで二酸化炭素などのガスとして追い出すことを着想し、実際の検証を経て、本発明を完成するに至った。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventor first examined the causes of the above-mentioned hot water blurring and clogging of the hot water nozzle. Analysis of the substance clogged in the hot water nozzle revealed that it contained a large amount of carbon. The present inventor presumes that this is a carbide of the organic compound adhering to the surface of the unclassified particles, and in order to prevent this from occurring, the organic compound (decomposition) is reacted with oxygen in a high temperature environment called molten metal. The idea was to expel it as a gas such as carbon dioxide by making it, and after actual verification, the present invention was completed.
すなわち、本発明は以下のとおりである。
[1]原料金属を加熱溶融して溶湯とし、この溶湯を落下させ、落下する溶湯の流れに流体を吹き付けて溶湯を粉砕・凝固して金属粉末を得る金属粉末の製造方法であって、
前記原料金属が、有機化合物を含む金属Mを含み、前記溶湯の温度を、下記条件(1)を満足する温度Tに保持しながら、当該溶湯中に酸化性ガスを吹き込んだ後に溶湯を落下させる、金属粉末の製造方法:
(1)温度Tにおける前記溶湯の構成金属の酸化物の生成自由エネルギーΔGMが、温度Tにおける炭素の酸化物の生成自由エネルギーΔGCよりも大きい。
That is, the present invention is as follows.
[1] A method for producing a metal powder, in which a raw metal is heated and melted to form a molten metal, the molten metal is dropped, and a fluid is sprayed on the flowing molten metal to crush and solidify the molten metal to obtain a metal powder.
The raw material metal contains a metal M containing an organic compound, and while maintaining the temperature of the molten metal at a temperature T satisfying the following condition (1), the molten metal is dropped after blowing an oxidizing gas into the molten metal. , Metal powder manufacturing method:
(1) The free energy ΔGM of the oxide of the constituent metal of the molten metal at the temperature T is larger than the free energy ΔGC of the oxide of the carbon at the temperature T.
[2]原料金属を加熱溶融して溶湯とし、この溶湯を落下させ、落下する溶湯の流れに流体を吹き付けて溶湯を粉砕・凝固して金属粉末を得る金属粉末の製造方法であって、
前記原料金属が、有機化合物を含む金属Mを含み、前記溶湯の温度を、下記条件(1)を満足する温度Tに保持しながら、当該溶湯中に酸化性ガスを吹き込んだ後に溶湯を落下させる、金属粉末の製造方法:
(1)前記溶湯の構成金属の92質量%以上の金属について、温度Tにおける該金属の酸化物の生成自由エネルギーΔGMが、温度Tにおける炭素の酸化物の生成自由エネルギーΔGCよりも大きい。
[2] A method for producing a metal powder, in which a raw metal is heated and melted to form a molten metal, the molten metal is dropped, and a fluid is sprayed on the flowing molten metal to crush and solidify the molten metal to obtain a metal powder.
The raw material metal contains a metal M containing an organic compound, and while maintaining the temperature of the molten metal at a temperature T satisfying the following condition (1), the molten metal is dropped after blowing an oxidizing gas into the molten metal. , Metal powder manufacturing method:
(1) For a metal having an amount of 92% by mass or more of the constituent metals of the molten metal, the free energy ΔGM of the oxide of the metal at the temperature T is larger than the free energy ΔGC of the oxide of the carbon at the temperature T.
[3]前記原料金属のうち、前記金属Mが占める割合が、5~100質量%である、[1]又は[2]に記載の金属粉末の製造方法。 [3] The method for producing a metal powder according to [1] or [2], wherein the ratio of the metal M to the raw metal is 5 to 100% by mass.
[4]前記金属Mの炭素含有量が、0.01~0.3質量%である、[1]~[3]のいずれかに記載の金属粉末の製造方法。 [4] The method for producing a metal powder according to any one of [1] to [3], wherein the metal M has a carbon content of 0.01 to 0.3% by mass.
[5]前記金属Mが、ガスアトマイズ法又は水アトマイズ法で製造されたものである、[1]~[4]のいずれかに記載の金属粉末の製造方法。 [5] The method for producing a metal powder according to any one of [1] to [4], wherein the metal M is produced by a gas atomizing method or a water atomizing method.
本発明によれば、分級残のような有機化合物を含む金属を利用したアトマイズ法による金属粉末の製造方法であって、湯ブレや出湯ノズルの詰まりが抑制され、長期の連続操業が可能な金属粉末の製造方法が提供される。 According to the present invention, it is a method for producing a metal powder by an atomizing method using a metal containing an organic compound such as a classification residue, and is a metal capable of long-term continuous operation by suppressing hot water blurring and clogging of a hot water nozzle. A method for producing a powder is provided.
以下、本発明の実施の形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
[金属粉末の製造方法]
本発明の金属粉末の製造方法の実施の形態は、金属の溶湯に流体を吹き付ける、いわゆるアトマイズ法により金属の粉末を得る方法であり、有機化合物を含む金属を溶湯原料の少なくとも一部として利用し、溶湯に流体を吹き付ける前に、特定の温度条件下で、溶湯中に酸化性ガスを吹き込むことを特徴としている。有機化合物は、分級残においては典型的には粒子表面に付着しているが、例えば湿式合成反応(所望の効果を狙って、有機化合物を反応系に添加する場合がある)で金属粉末を製造し、これから分級残が発生した場合には、有機化合物が粒子内部に巻き込まれている場合もあると考えられる。
[Manufacturing method of metal powder]
An embodiment of the method for producing a metal powder of the present invention is a method for obtaining a metal powder by a so-called atomizing method in which a fluid is sprayed on a molten metal, and a metal containing an organic compound is used as at least a part of a raw material for the molten metal. It is characterized by blowing an oxidizing gas into the molten metal under specific temperature conditions before blowing the fluid into the molten metal. The organic compound is typically attached to the particle surface in the classification residue, but a metal powder is produced, for example, by a wet synthesis reaction (the organic compound may be added to the reaction system for a desired effect). However, if a classification residue is generated from now on, it is considered that the organic compound may be caught inside the particles.
<溶湯の保持温度T>
本発明では、例えば、特定の原料金属を底部に出湯ノズルを有する通常のアトマイズ用の炉に仕込み、前記原料金属を加熱溶融して溶湯を調製する。前記原料金属は、有機化合物を含む金属Mを含んでいる。なお溶湯は、溶解炉など別の炉で調製して、その溶湯を前記出湯ノズルを有する炉に注湯してもよい。
<Holding temperature T of molten metal>
In the present invention, for example, a specific raw material metal is charged into a normal atomizing furnace having a hot water nozzle at the bottom, and the raw material metal is heated and melted to prepare a molten metal. The raw material metal contains a metal M containing an organic compound. The molten metal may be prepared in another furnace such as a melting furnace, and the molten metal may be poured into the furnace having the hot water nozzle.
本発明では、調製した溶湯の温度を、下記条件(1)を満足する温度Tに保持しながら、当該溶湯中に酸化性ガスを吹き込んだ後に溶湯を出湯ノズルから落下させて、アトマイズを実施する。
(1)温度Tにおける前記溶湯の構成金属の酸化物の生成自由エネルギーΔGMが、温度Tにおける炭素の酸化物の生成自由エネルギーΔGCよりも大きい。
In the present invention, while maintaining the temperature of the prepared molten metal at a temperature T that satisfies the following condition (1), after blowing an oxidizing gas into the molten metal, the molten metal is dropped from the hot water nozzle to perform atomization. ..
(1) The free energy ΔGM of the oxide of the constituent metal of the molten metal at the temperature T is larger than the free energy ΔGC of the oxide of the carbon at the temperature T.
なお前提として、温度Tは溶湯が凝固しない(溶湯の状態を維持する)温度である。「溶湯が凝固しない温度」とは、溶湯が実質的に単一種の金属で構成される場合は、その金属の融点以上の温度である。一方溶湯が複数種の金属で構成される合金溶湯である場合には、その合金の融点以上の温度である。複数種の金属で構成されるが合金を形成していない金属が存在する溶湯の場合には、融点が最も高い金属の融点以上の温度である。 As a premise, the temperature T is a temperature at which the molten metal does not solidify (maintains the state of the molten metal). The "temperature at which the molten metal does not solidify" is a temperature equal to or higher than the melting point of the metal when the molten metal is composed of substantially a single metal. On the other hand, when the molten metal is an alloy molten metal composed of a plurality of kinds of metals, the temperature is higher than the melting point of the alloy. In the case of a molten metal in which a metal composed of a plurality of types of metals but not forming an alloy is present, the temperature is higher than the melting point of the metal having the highest melting point.
上記条件(1)について、酸化物の生成自由エネルギーΔGは、その数値が小さいほど酸化物が安定であることを示し、反応の起こりやすさの目安とすることができる。ΔGがマイナスの数値であれば、酸化物の生成反応が自発的に起こる。 Regarding the above condition (1), the oxide free energy ΔG indicates that the oxide is more stable as the value thereof is smaller, and can be used as a guideline for the likelihood of reaction. If ΔG is a negative value, the oxide formation reaction occurs spontaneously.
本発明において、以上説明した高温の温度Tに溶湯を保持してそこに酸化性ガスを吹き込むと、溶湯になる前の金属Mが含んでいた有機化合物(又はその分解物)が酸化し、また有機化合物を構成する炭素鎖の炭素-炭素結合が切断されて二酸化炭素又は一酸化炭素が発生し、溶湯から離脱していくものと考えられる。これにより、炭化物の発生による湯ブレや出湯ノズルの詰まりが防止されるものと考えられる。しかも温度Tにおいては、溶湯の構成金属よりも炭素の方が酸化しやすい状況であるので、前記構成金属の酸化よりも前記の二(一)酸化炭素の発生が優先して起こるものと考えられる。これにより前記構成金属の無用な酸化が防止されるものと考えられる。金属が酸化すると融点が変わり(融点が上昇する場合が多い)、溶湯の粘度も変化し、湯ブレの原因となり得るので、前記の酸化防止は湯ブレ防止の点でも有用である。 In the present invention, when the molten metal is held at the high temperature T described above and an oxidizing gas is blown into the molten metal, the organic compound (or its decomposition product) contained in the metal M before the molten metal is oxidized and further. It is considered that the carbon-carbon bond of the carbon chain constituting the organic compound is cleaved to generate carbon dioxide or carbon monoxide, which is separated from the molten metal. It is considered that this prevents hot water blurring and clogging of the hot water nozzle due to the generation of carbides. Moreover, at the temperature T, carbon is more likely to be oxidized than the constituent metal of the molten metal. Therefore, it is considered that the generation of the above-mentioned two (1) carbon oxide is prioritized over the oxidation of the constituent metal. .. It is considered that this prevents unnecessary oxidation of the constituent metal. When the metal is oxidized, the melting point changes (in many cases, the melting point rises), and the viscosity of the molten metal also changes, which can cause hot water shake. Therefore, the above-mentioned oxidation prevention is also useful in terms of preventing hot water shake.
本発明において、溶湯が複数の構成金属を含んでいる場合には、必ずしも温度Tにおいて全ての構成金属が上記条件(1)を満足する必要はないが、前記の通り金属の酸化は湯ブレの原因となり得るので、条件(1)を満足する構成金属が多いことが好ましい。具体的には、溶湯の構成金属のうち、前記条件(1)を満足する金属の割合が92質量%以上であることが好ましく、96質量%以上であることがより好ましい。反対に言えば、溶湯の構成金属のうち好ましくは92質量%以上、より好ましくは96質量%以上が条件(1)を満足するように、温度Tを設定することが好ましい。 In the present invention, when the molten metal contains a plurality of constituent metals, it is not always necessary for all the constituent metals to satisfy the above condition (1) at the temperature T, but as described above, the oxidation of the metal causes the hot water to shake. Since it can be a cause, it is preferable that there are many constituent metals that satisfy the condition (1). Specifically, the proportion of the metal satisfying the above condition (1) among the constituent metals of the molten metal is preferably 92% by mass or more, and more preferably 96% by mass or more. Conversely, it is preferable to set the temperature T so that 92% by mass or more, more preferably 96% by mass or more of the constituent metals of the molten metal satisfy the condition (1).
ここで、溶湯が合金溶湯である場合には、その構成金属の酸化について、合金の酸化物を形成する場合や、そのような酸化物を形成せずに各構成金属単体の酸化物を生成する場合がある。ΔGMは前者の場合は合金の酸化物の生成自由エネルギーであり、後者の場合はΔGMは複数存在することになり、それぞれΔGCと比較する。 Here, when the molten metal is an alloy molten metal, with respect to the oxidation of the constituent metals, the oxide of the alloy is formed, or the oxide of each constituent metal alone is generated without forming such an oxide. In some cases. In the former case, ΔGM is the free energy for forming the oxide of the alloy, and in the latter case, there are a plurality of ΔGMs , each of which is compared with ΔGC .
条件(1)における炭素の酸化物の生成自由エネルギーΔGCについて、炭素と酸素が反応して二酸化炭素が生成する反応の、二酸化炭素の生成自由エネルギーは、いずれの温度においてもおよそ-390kJ/molO2で一定である。一方炭素と酸素が反応して一酸化炭素が生成する反応の、一酸化炭素の生成自由エネルギーは、温度の上昇とともに小さくなり、700℃程度で二酸化炭素の生成自由エネルギー(およそ-390kJ/molO2)と同じになり、更に温度が上昇すると二酸化炭素の生成自由エネルギーより小さくなる。本発明において、炭素の酸化物の生成自由エネルギーΔGCは、700℃以下の温度では-390kJ/molO2、700℃より高い温度では一酸化炭素が生成する反応の、一酸化炭素の生成自由エネルギーであるものとする。 With respect to the carbon oxide formation free energy ΔGC under the condition (1), the carbon dioxide production free energy of the reaction in which carbon and oxygen react to generate carbon dioxide is approximately -390 kJ / molO at any temperature. It is constant at 2 . On the other hand, the free energy for carbon monoxide formation in the reaction between carbon and oxygen to produce carbon monoxide decreases with increasing temperature, and the free energy for carbon dioxide formation (approximately -390 kJ / molO 2 ) at about 700 ° C. ), And when the temperature rises further, it becomes smaller than the free energy of carbon dioxide production. In the present invention, the free energy ΔGC for producing carbon oxides is -390 kJ / molO 2 at a temperature of 700 ° C. or lower, and the free energy for producing carbon monoxide in a reaction in which carbon monoxide is produced at a temperature higher than 700 ° C. It shall be.
上記温度TにおけるΔGMとΔGCの差(ΔGM-ΔGC)は、溶湯の構成金属の酸化が効果的に防止される観点から、好ましくは80kJ/molO2以上であり、より好ましくは150kJ/molO2以上である。上限値は特にないが、前記差(ΔGM-ΔGC)は好ましくは240~700kJ/molO2である。溶湯の構成金属のうち、このような差(ΔGM-ΔGC)を満足する金属の割合が92質量%以上であることが好ましく、96質量%以上であることがより好ましい。 The difference between ΔGM and ΔGC at the temperature T ( ΔGM − ΔGC ) is preferably 80 kJ / molO 2 or more, more preferably 150 kJ, from the viewpoint of effectively preventing the oxidation of the constituent metals of the molten metal. / MolO 2 or more. Although there is no particular upper limit, the difference ( ΔGM −ΔGC ) is preferably 240 to 700 kJ / molO 2 . Among the constituent metals of the molten metal, the proportion of the metal satisfying such a difference ( ΔGM −ΔGC ) is preferably 92% by mass or more, and more preferably 96% by mass or more.
本発明を好適に適用できる金属(比較的広い温度範囲(特に金属の融点を含み得る低温側)において差(ΔGM-ΔGC)が前記の好ましい範囲に入る金属)の具体例としては、銀、銅、鉄、ニッケル及び錫が挙げられる。各金属についてΔGMがΔGCよりも大きい温度は、鉄がおよそ750℃以上、ニッケルがおよそ220℃以上、錫がおよそ650℃以上である。なお、銀および銅はどの温度域においてもΔGMがΔGCよりも大きい。 Specific examples of metals to which the present invention can be suitably applied (metals in which the difference ( ΔGM − ΔGC ) falls within the above-mentioned preferable range in a relatively wide temperature range (particularly, the low temperature side capable of containing the melting point of the metal)) are silver. , Copper, iron, nickel and tin. The temperature at which ΔGM is larger than ΔGC for each metal is about 750 ° C. or higher for iron, 220 ° C. or higher for nickel, and about 650 ° C. or higher for tin. In addition, silver and copper have ΔGM larger than ΔGC in any temperature range.
また、温度Tは、溶湯の凝固を確実に防止する観点から、溶湯の構成金属の融点より50℃以上高いことが好ましく、炉にかかる負担や熱コストとの兼ね合いから、構成金属の融点より50~350℃高いことがより好ましい。なお溶湯が合金の溶湯の場合には前記「構成金属の融点」は合金の融点である。 Further, the temperature T is preferably 50 ° C. or higher higher than the melting point of the constituent metal of the molten metal from the viewpoint of surely preventing solidification of the molten metal, and is 50 higher than the melting point of the constituent metal in consideration of the burden on the furnace and the heat cost. It is more preferable that the temperature is higher by about 350 ° C. When the molten metal is a molten alloy, the "melting point of the constituent metal" is the melting point of the alloy.
<金属M>
加熱溶融され温度Tで保持される原料金属は、有機化合物を含む金属Mを含む。この金属Mの例としては、粉末の流動性向上などのために有機化合物で表面処理された金属粉末や、樹脂が付着ないしコーティング等された金属塊といった、表面に有機化合物が付着した金属が挙げられる。
<Metal M>
The raw material metal that is heated and melted and held at the temperature T includes a metal M containing an organic compound. Examples of the metal M include metal powder surface-treated with an organic compound to improve the fluidity of the powder, and a metal having an organic compound attached to the surface, such as a metal lump to which a resin is attached or coated. Be done.
前記有機化合物で表面処理された金属粉末は、代表的には[発明が解決しようとする課題]の項で説明した、ガスアトマイズ法や水アトマイズ法で製造され、有機化合物で表面処理がされた金属粉末のうち分級で排除された分級残であり、これにおける有機化合物は、例えば、炭素数が2~36のアルコール、アミン、脂肪酸又はチオールである。また表面処理の態様の例としては、金属粉末と(固体又は液体である)有機化合物とを混合することで実施する態様や、金属粉末と有機化合物とを液中で混合することで実施する態様や、金属粉末と有機化合物とを反応させて、有機化合物を金属粉末に化学的に結合させることで実施する態様がある。 The metal powder surface-treated with the organic compound is typically produced by the gas atomization method or the water atomization method described in the section [Problems to be solved by the invention], and the metal surface-treated with the organic compound. It is a classification residue excluded by classification in the powder, and the organic compound in this is, for example, an alcohol, an amine, a fatty acid or a thiol having 2 to 36 carbon atoms. Further, as an example of the aspect of the surface treatment, the embodiment is carried out by mixing the metal powder and the organic compound (which is a solid or liquid), or the embodiment is carried out by mixing the metal powder and the organic compound in the liquid. Alternatively, there is an embodiment in which the metal powder is reacted with the organic compound and the organic compound is chemically bonded to the metal powder.
上記樹脂が付着ないしコーティング等された金属塊の例としては、廃棄された電気製品や電子部品をリサイクルして製造したものが挙げられる。これらは「ナゲット」などと呼称されているが、安価であることから溶湯の調製原料として好適である。樹脂は有機化合物であり、この金属塊を溶湯の調製原料として使用した場合にも湯ブレや出湯ノズルの詰まりが発生し得るが、本発明の適用により、これらの発生を抑制して、アトマイズの長期の連続操業が可能である。 Examples of metal ingots to which the resin adheres or is coated include those manufactured by recycling discarded electric products and electronic parts. These are called "nuggets" and the like, but they are suitable as raw materials for preparing molten metal because they are inexpensive. The resin is an organic compound, and even when this metal lump is used as a raw material for preparing a molten metal, hot water blurring and clogging of the hot water nozzle may occur. Long-term continuous operation is possible.
以上説明した、有機化合物を含む金属Mの炭素含有量は、前記有機化合物の量の指標となるものであり、特に制限されないが、例えば0.01~0.3質量%であり、湯ブレ等が発生しやすく本発明を適用することでこれらを好適に抑制できることから、好ましくは0.02~0.2質量%である。金属M中の有機化合物量は(炭素換算で)代表的にはこの程度であるので、本発明の実施により発生する二酸化炭素等のガスの量は少量である。 The carbon content of the metal M containing the organic compound described above is an index of the amount of the organic compound and is not particularly limited, but is, for example, 0.01 to 0.3% by mass, such as hot water blurring. Is likely to occur, and these can be suitably suppressed by applying the present invention, so that the content is preferably 0.02 to 0.2% by mass. Since the amount of the organic compound in the metal M is typically about this level (in terms of carbon), the amount of gas such as carbon dioxide generated by the implementation of the present invention is small.
本発明の金属粉末の製造方法の実施の形態において、原料金属としては、以上説明した有機化合物を含む金属Mだけを用いてもよいし、これと有機化合物を実質的に含まない金属を混合したものでもよい。溶湯原料における金属Mの使用割合(原料金属全体に占める割合)は、金属Mの使用によるコストメリットの観点から好ましくは5~100質量%であり、より好ましくは10~100質量%であり、更に好ましくは30~100質量%である。 In the embodiment of the method for producing a metal powder of the present invention, as the raw material metal, only the metal M containing the organic compound described above may be used, or a metal containing substantially no organic compound is mixed with the metal M. It may be a thing. The ratio of the metal M used in the molten metal raw material (ratio to the total raw material metal) is preferably 5 to 100% by mass, more preferably 10 to 100% by mass, and further, from the viewpoint of cost merit due to the use of the metal M. It is preferably 30 to 100% by mass.
<酸化性ガスの吹き込み>
上記で説明した温度Tに溶湯を保持しながら、溶湯中に酸化性ガスを吹き込むことで、上記の通り、有機化合物(又はその分解物)が二酸化炭素等のガスとなって、溶湯から離脱していくものと考えられる。これにより、分級残のような有機化合物を含む金属Mを溶湯原料として利用したアトマイズにおいて、湯ブレや出湯ノズルの詰まりの発生が抑制され、長期の連続操業が可能となる。
<Blowing in oxidizing gas>
By blowing an oxidizing gas into the molten metal while keeping the molten metal at the temperature T described above, the organic compound (or its decomposition product) becomes a gas such as carbon dioxide and separates from the molten metal as described above. It is thought that it will continue. As a result, in atomization using a metal M containing an organic compound such as a classification residue as a raw material for molten metal, the occurrence of hot water blurring and clogging of the hot water nozzle is suppressed, and long-term continuous operation becomes possible.
酸化性ガスは酸素を含む。酸化性ガスは酸素100%のガスでもよいし、酸素と他のガスの混合ガスでもよい。他のガスは酸素の酸化作用を邪魔せず、溶湯に対して不活性であれば特に制限されない。なお溶湯を調製したり出湯する炉の素材としては耐熱性や原料金属との反応性の観点からカーボンが使用される場合(カーボンるつぼ)もあるが、この場合に酸素100%のガスを使用すると、ガスによって炉の内面が摩耗する可能性がある。酸化性ガスは、有機化合物を溶湯から除去する観点と、炭素を含む素材で形成された炉を使用する場合にその摩耗を防止する観点から、酸素を5~50体積%含むことが好ましく、8~40体積%含むことがより好ましい。大気はこの条件を満たし、また安価であることから非常に好ましい。 Oxidizing gas contains oxygen. The oxidizing gas may be a gas containing 100% oxygen or a mixed gas of oxygen and another gas. Other gases do not interfere with the oxidizing action of oxygen and are not particularly limited as long as they are inert to the molten metal. In some cases, carbon is used as the material of the furnace for preparing and discharging the molten metal (carbon crucible) from the viewpoint of heat resistance and reactivity with the raw metal. In this case, if 100% oxygen gas is used. , Gas can wear the inner surface of the furnace. The oxidizing gas preferably contains 5 to 50% by volume of oxygen from the viewpoint of removing the organic compound from the molten metal and from the viewpoint of preventing its wear when a furnace made of a material containing carbon is used. It is more preferable to contain ~ 40% by volume. The atmosphere is very preferable because it meets this requirement and is inexpensive.
酸化性ガスの使用量は、有機化合物を全て除去する観点から、金属Mが含む有機化合物全量を酸化するのに必要な理論量を100%としたときに、100%以上の量とすることが好ましい。なお、溶湯の構成金属が、例えば銀などの非常に酸化されにくい金属である場合には、前記理論量に対して過剰量の酸化性ガスを吹き込めば、有機化合物の除去が万全となる(酸化性ガスの使用量の上限は特に無い)。一方前記構成金属が(温度Tにおいて炭素よりは酸化されにくいものの)酸化されやすい金属である場合には、前記理論量を100%としたときに、80~120%の量の酸化性ガスを吹き込むことが好ましく、90~110%の量の酸化性ガスを吹き込むことがより好ましい。湯ブレや出湯ノズルの詰まりの抑制を重視する場合は吹き込み量を理論量の100%以上とすることが望ましく、構成金属の酸化防止を重視する場合は吹き込み量を理論量の100%以下とすることが望ましい。 From the viewpoint of removing all the organic compounds, the amount of the oxidizing gas used may be 100% or more when the theoretical amount required to oxidize the entire amount of the organic compounds contained in the metal M is 100%. preferable. When the constituent metal of the molten metal is a metal that is extremely difficult to oxidize, such as silver, if an excessive amount of oxidizing gas is blown with respect to the theoretical amount, the organic compounds can be completely removed (oxidation). There is no particular upper limit to the amount of sex gas used). On the other hand, when the constituent metal is a metal that is easily oxidized (although it is less likely to be oxidized than carbon at a temperature T), an amount of 80 to 120% of an oxidizing gas is blown when the theoretical amount is 100%. It is preferable, and it is more preferable to blow an amount of 90 to 110% of the oxidizing gas. It is desirable that the amount of blown water is 100% or more of the theoretical amount when it is important to suppress hot water blurring and clogging of the hot water nozzle, and when it is important to prevent oxidation of the constituent metals, the amount of blown water should be 100% or less of the theoretical amount. Is desirable.
なお、前記の理論量は、予め金属Mの炭素含有量を測定しておき、この炭素を全て一酸化炭素又は二酸化炭素にするのに必要な量として求められるものとする。上述の通り、一酸化炭素の生成自由エネルギーは、温度の上昇とともに小さくなり、700℃程度で二酸化炭素の生成自由エネルギーと同じになり、更に高温では二酸化炭素の生成自由エネルギーより小さくなる。以上から、前記の理論量は、温度Tが700℃以下の場合は金属Mが含む炭素の全てを二酸化炭素に変換するのに必要な量とし、温度Tが700℃を超える場合には金属Mが含む炭素の全てを一酸化炭素に変換するのに必要な量とする。 The theoretical amount is determined by measuring the carbon content of the metal M in advance and determining the amount required to convert all of the carbon into carbon monoxide or carbon dioxide. As described above, the free energy for producing carbon monoxide becomes smaller as the temperature rises, becomes the same as the free energy for producing carbon dioxide at about 700 ° C., and becomes smaller than the free energy for producing carbon dioxide at a higher temperature. From the above, the above theoretical amount is the amount required to convert all the carbon contained in the metal M into carbon dioxide when the temperature T is 700 ° C. or lower, and the metal M when the temperature T exceeds 700 ° C. The amount required to convert all of the carbon contained in carbon monoxide.
溶湯の調製及び酸化性ガスの吹き込みは、いずれも、大気圧下、加圧下、減圧下のいずれの条件で実施してもよい。コストの点からは大気圧下での実施が好ましい。 The preparation of the molten metal and the blowing of the oxidizing gas may be carried out under any of the conditions of atmospheric pressure, pressurization, and decompression. From the viewpoint of cost, it is preferable to carry out under atmospheric pressure.
<流体の吹き付け>
所定温度Tで酸化性ガスを吹き込まれた溶湯を、例えば炉の出湯ノズルから落下させ、落下する溶湯の流れに流体を吹き付けることで、溶湯を粉砕・凝固して金属粉末を得る。
<Spraying fluid>
A molten metal blown with an oxidizing gas at a predetermined temperature T is dropped from, for example, a hot water nozzle of a furnace, and a fluid is blown onto the flow of the falling molten metal to crush and solidify the molten metal to obtain a metal powder.
なお酸化性ガス吹込み後に当該ガスが溶湯の上部の空間に存在する場合、これが溶湯に溶け込んで金属酸化物を形成する場合があるので、溶湯の上部空間を非酸化性ガス(例:He、ArやN2などの不活性ガス、H2やCOなどの還元性ガス)でパージした後に溶湯を落下させてもよい。 If the gas is present in the space above the molten metal after the oxidizing gas is blown in, it may dissolve in the molten metal to form a metal oxide. After purging with an inert gas such as Ar or N 2 or a reducing gas such as H 2 or CO), the molten metal may be dropped.
落下する溶湯の流れに吹き付ける流体としては、水や、溶湯の融点未満の温度のガスが挙げられる。ガスは溶湯に対して不活性である必要がある。 Examples of the fluid to be blown on the flowing molten metal include water and a gas having a temperature lower than the melting point of the molten metal. The gas needs to be inert to the molten metal.
流体を吹き付ける際の溶湯の温度は、粘度を低くして流体による粉砕力を高めて微細な金属粉末を得る観点と、炉にかかる負担や熱コストの観点から、溶湯の融点より50~800℃高いことが好ましく、100~700℃高いことがより好ましい。なお溶湯の融点について、溶湯が合金溶湯である場合は、溶湯の融点はその合金の融点であるものとする。 The temperature of the molten metal when spraying the fluid is 50 to 800 ° C. from the melting point of the molten metal from the viewpoint of lowering the viscosity and increasing the crushing power of the fluid to obtain fine metal powder, and from the viewpoint of the burden on the furnace and the heat cost. It is preferably high, and more preferably 100 to 700 ° C. Regarding the melting point of the molten metal, if the molten metal is an alloy molten metal, the melting point of the molten metal shall be the melting point of the alloy.
流体の吹き付けは、大気雰囲気で行ってもよいが、溶湯及び形成される金属粉末の酸化を抑制する観点から、非酸化性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。非酸化性ガス雰囲気としては、例えば、He、ArやN2などの不活性ガス、H2やCOなどの還元性ガスが挙げられる。 The fluid may be sprayed in an atmospheric atmosphere, but it is preferably performed in a non-oxidizing gas atmosphere from the viewpoint of suppressing the oxidation of the molten metal and the formed metal powder. Examples of the non-oxidizing gas atmosphere include an inert gas such as He, Ar and N 2 , and a reducing gas such as H 2 and CO.
<その他の工程>
本発明の金属粉末の製造方法においては、以上説明した流体の吹き付けにより得られた金属粉末に対して、以下の任意工程を実施してもよい。
<Other processes>
In the method for producing a metal powder of the present invention, the following optional steps may be carried out on the metal powder obtained by spraying the fluid described above.
(固液分離工程)
流体が水などの液体である場合には、金属粉末が液体中に分散したスラリーが得られる。このスラリーを固液分離することにより、金属粉末を回収する。固液分離の手法としては従来公知のものを特に制限なく採用することができ、例えばフィルタープレスなどを用いて前記スラリーを加圧ろ過すればよい。なお回収した金属粉末は洗浄してもよい。
(Solid-liquid separation process)
When the fluid is a liquid such as water, a slurry in which the metal powder is dispersed in the liquid is obtained. Metal powder is recovered by solid-liquid separation of this slurry. As a method for solid-liquid separation, a conventionally known method can be adopted without particular limitation, and the slurry may be pressure-filtered using, for example, a filter press or the like. The recovered metal powder may be washed.
(乾燥工程)
固液分離工程で得られた金属粉末を乾燥させてもよい。乾燥は室温(25℃)で実施してもよく、乾燥速度向上の観点から高温(40~120℃)で実施してもよい。また乾燥は大気圧下で実施してもよいが、乾燥速度向上の観点から、大気圧に対して-0.05MPa以下の減圧環境で乾燥を実施してもよい。真空環境(-0.095MPa以下)で乾燥を実施してもよい。
(Drying process)
The metal powder obtained in the solid-liquid separation step may be dried. Drying may be carried out at room temperature (25 ° C.) or at a high temperature (40 to 120 ° C.) from the viewpoint of improving the drying speed. Further, the drying may be carried out under atmospheric pressure, but from the viewpoint of improving the drying speed, drying may be carried out in a reduced pressure environment of −0.05 MPa or less with respect to atmospheric pressure. Drying may be carried out in a vacuum environment (-0.095 MPa or less).
(解砕工程、表面処理工程、分級工程)
金属粉末を解砕したり分級したりして、その粒度分布を調整してもよい。解砕と同時に、又は解砕の前後に、金属粉末を有機化合物で表面処理してもよい。有機化合物の例としては、炭素数2~36のアルコール、アミン、脂肪酸及びチオールが挙げられる。
(Crushing process, surface treatment process, classification process)
The particle size distribution may be adjusted by crushing or classifying the metal powder. The metal powder may be surface-treated with an organic compound at the same time as crushing or before and after crushing. Examples of organic compounds include alcohols, amines, fatty acids and thiols having 2-36 carbon atoms.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to such examples. It is clear that a person skilled in the art can come up with various modifications or modifications within the scope of the technical ideas described in the claims, and of course, the technical scope of the present invention also includes them. It is understood that it belongs to.
[実施例1]
<分級残(金属M)の発生>
ショット銀を大気雰囲気中において1600℃に加熱して溶解した溶湯をカーボンるつぼ底部の出湯ノズルから落下させながら、水アトマイズ装置により大気雰囲気中において水圧103MPa、水量160L/分でアトマイズ水を吹き付けて急冷凝固させた。得られたスラリーを固液分離し、固形物を水洗し、乾燥した。
[Example 1]
<Generation of classification residue (metal M)>
While the molten metal melted by heating Shot Silver to 1600 ° C in the atmosphere is dropped from the hot water nozzle at the bottom of the carbon crucible, atomizing water is sprayed in the atmosphere with a water pressure of 103 MPa and a water volume of 160 L / min to quench it. It was coagulated. The obtained slurry was separated into solid and liquid, and the solid was washed with water and dried.
乾燥した固形物に、表面処理剤としてオレイン酸(固形物100質量部に対して0.06質量部)を加えて、固形物を解砕しながら、固形物に表面処理剤を混合して、オレイン酸で表面処理された銀粉を得た。 Oleic acid (0.06 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the solid material) was added to the dried solid material as a surface treatment agent, and the surface treatment agent was mixed with the solid material while crushing the solid material. A silver powder surface-treated with oleic acid was obtained.
そして表面処理された銀粉を分級して、微粉側の粉として平均粒子径が3μmの銀粉を得た。なお前記平均粒子径は、レーザー回折式粒度分布測定装置(SYMPATEC社製のへロス粒度分布測定装置(HELOS&RODOS(気流式の分散モジュール)))を使用して、分散圧5barで測定した、体積基準の累積50%粒子径である。 Then, the surface-treated silver powder was classified to obtain a silver powder having an average particle diameter of 3 μm as the powder on the fine powder side. The average particle size was measured at a dispersion pressure of 5 bar using a laser diffraction type particle size distribution measuring device (a hellos particle size distribution measuring device (HELOS & RODOS (air flow type dispersion module)) manufactured by SYMPATEC). Cumulative 50% particle size.
一方分級の副産物として、粗粉側の粒径の大きな銀粉(分級残(金属M))も発生した。この分級残の炭素含有量は、0.08質量%だった。炭素含有量は、炭素・硫黄分析装置(株式会社堀場製作所製のEMIA-22V)により測定した。 On the other hand, as a by-product of classification, silver powder with a large particle size on the coarse powder side (classification residue (metal M)) was also generated. The carbon content of this classification residue was 0.08% by mass. The carbon content was measured by a carbon / sulfur analyzer (EMIA-22V manufactured by HORIBA, Ltd.).
<分級残の再利用水アトマイズ>
ショット銀25.675kgと、上記の操業で発生した分級残(金属M)14.325kgとをカーボンるつぼに仕込み(原料金属全体に占める金属Mの割合は約35.8質量%)、大気雰囲気中において1260℃に加熱して溶融した。この溶湯の温度を1260℃に保持しながら(銀の融点は962℃)、耐熱性のスリーブを利用して、溶湯中の、溶湯の深さの半分より深い箇所に流量2L/minで空気を15分間吹き込んだ。ここで使用したカーボンるつぼは、上記<分級残の発生>で使用したカーボンるつぼから取り換えた新品である。また溶湯の温度は、光ファイバー式温度計で実測した。
<Reused water atomizing of the remaining classification>
25.675 kg of shot silver and 14.325 kg of the classification residue (metal M) generated in the above operation are charged in a carbon crucible (the ratio of metal M to the total raw metal is about 35.8 mass%) in the air atmosphere. Was heated to 1260 ° C. and melted. While maintaining the temperature of this molten metal at 1260 ° C. (silver melting point is 962 ° C.), air is blown to a place deeper than half the depth of the molten metal in the molten metal at a flow rate of 2 L / min using a heat-resistant sleeve. Blowed in for 15 minutes. The carbon crucible used here is a new product replaced from the carbon crucible used in the above <generation of classification residue>. The temperature of the molten metal was actually measured with an optical fiber thermometer.
また、空気の吹き込みによる酸素の供給量は、上記分級残に含まれる炭素(0.08質量%)の全てが一酸化炭素に変換されると仮定した場合の、その変換に必要な酸素の量に対して大過剰な量である。また1260℃における、銀の酸化物の生成自由エネルギーΔGMと炭素の酸化物の生成自由エネルギーΔGCとの差(ΔGM-ΔGC)は、約500kJ/molO2である。なお、1260℃におけるΔGMは約0kJ/molO2で、1260℃における炭素の酸化物の生成自由エネルギーΔGCは、一酸化炭素の生成自由エネルギーであって、約-500kJ/molO2である。 In addition, the amount of oxygen supplied by blowing air is the amount of oxygen required for the conversion, assuming that all of the carbon (0.08% by mass) contained in the above classification residue is converted to carbon monoxide. It is a large excess amount. The difference ( ΔGM − ΔGC ) between the free energy for producing silver oxide ΔGM and the free energy for producing carbon oxide ΔGC at 1260 ° C. is about 500 kJ / molO 2 . The ΔGM at 1260 ° C. is about 0 kJ / molO 2 , and the free energy ΔGC for carbon oxide formation at 1260 ° C. is carbon monoxide free energy, which is about −500 kJ / molO 2 .
空気の吹き込みを停止し、溶湯の上部の空間にN2ガスを流量10L/minで吹き込み、このN2パージを5分実施した後、以下の水アトマイズを開始した。 The blowing of air was stopped, N 2 gas was blown into the space above the molten metal at a flow rate of 10 L / min, and this N 2 purge was carried out for 5 minutes, and then the following water atomization was started.
溶湯(温度:1260℃)をカーボンるつぼ底部の出湯ノズルから落下させながら、水アトマイズ装置により大気雰囲気中において水圧103MPa、水量160L/分でアトマイズ水を吹き付けて急冷凝固させた。得られたスラリーは、上記と同様に固液分離、水洗、乾燥、解砕しながらの表面処理、そして分級した。 While the molten metal (temperature: 1260 ° C.) was dropped from the hot water nozzle at the bottom of the carbon crucible, atomized water was sprayed in an atmospheric atmosphere with a water atomizing device at a water pressure of 103 MPa and a water volume of 160 L / min to quench and solidify. The obtained slurry was subjected to solid-liquid separation, washing with water, drying, surface treatment while crushing, and classification in the same manner as described above.
以上の一連の操業を、カーボンるつぼを取り換えずに同じもので繰り返し実施したところ(ショット銀と分級残(金属M)の使用量は毎回25.675kgと14.325kgとした)、4回(4バッチ)実質的な問題なく実施することができた(わずかな湯ブレはあったものの、すべての溶湯をカーボンるつぼ底部の出湯ノズルから出し切ることができた)。 When the above series of operations was repeated with the same one without replacing the carbon crucible (the amount of shot silver and classification residue (metal M) used was 25.675 kg and 14.325 kg each time), 4 times (4). (Batch) It was possible to carry out without practical problems (although there was slight blurring of hot water, all the molten metal could be discharged from the hot water nozzle at the bottom of the carbon crucible).
[実施例2~4]
ショット銀と分級残(金属M)の使用量を下記表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様にして、同じカーボンるつぼを使用しての水アトマイズ繰り返し操業を実施した。結果、いずれの例においても、4回実質的な問題なく水アトマイズの操業を実施することができた。
[Examples 2 to 4]
Repeated water atomization operations using the same carbon crucible were carried out in the same manner as in Example 1 except that the amounts of shot silver and classification residue (metal M) used were changed as shown in Table 1 below. As a result, in each of the cases, the water atomizing operation could be carried out four times without any substantial problem.
[比較例1]
ショット銀の使用量を26.1kg、分級残(金属M)の使用量を13.9kgとし、溶湯中への空気吹込みを実施せずに直ちに水アトマイズ(溶湯温度:1260℃、水圧:150MPa、水量:160L/分)を実施した以外は、実施例1と同様にして、同じカーボンるつぼを使用しての水アトマイズ繰り返し操業を実施した。その結果、4回目にして湯ブレ及び出湯ノズルの詰まりが発生した。
[Comparative Example 1]
The amount of shot silver used was 26.1 kg, the amount of unclassified residue (metal M) used was 13.9 kg, and water atomization (melt temperature: 1260 ° C, water pressure: 150 MPa) was immediately performed without blowing air into the melt. , Water volume: 160 L / min), and repeated water atomization operations using the same carbon crucible were carried out in the same manner as in Example 1. As a result, hot water blurring and clogging of the hot water nozzle occurred at the 4th time.
Claims (5)
前記原料金属が、有機化合物を含む金属Mを含み、前記溶湯の温度を、下記条件(1)を満足する温度Tに保持しながら、当該溶湯中に酸化性ガスを吹き込んだ後に溶湯を落下させる、金属粉末の製造方法:
(1)温度Tにおける前記溶湯の構成金属の酸化物の生成自由エネルギーΔGMが、温度Tにおける炭素の酸化物の生成自由エネルギーΔGCよりも大きい。 A method for producing metal powder, in which a raw metal is heated and melted to form a molten metal, the molten metal is dropped, and a fluid is sprayed on the flowing molten metal to crush and solidify the molten metal to obtain a metal powder.
The raw material metal contains a metal M containing an organic compound, and while maintaining the temperature of the molten metal at a temperature T satisfying the following condition (1), the molten metal is dropped after blowing an oxidizing gas into the molten metal. , Metal powder manufacturing method:
(1) The free energy ΔGM of the oxide of the constituent metal of the molten metal at the temperature T is larger than the free energy ΔGC of the oxide of the carbon at the temperature T.
前記原料金属が、有機化合物を含む金属Mを含み、前記溶湯の温度を、下記条件(1)を満足する温度Tに保持しながら、当該溶湯中に酸化性ガスを吹き込んだ後に溶湯を落下させる、金属粉末の製造方法:
(1)前記溶湯の構成金属の92質量%以上の金属について、温度Tにおける該金属の酸化物の生成自由エネルギーΔGMが、温度Tにおける炭素の酸化物の生成自由エネルギーΔGCよりも大きい。 A method for producing metal powder, in which a raw metal is heated and melted to form a molten metal, the molten metal is dropped, and a fluid is sprayed on the flowing molten metal to crush and solidify the molten metal to obtain a metal powder.
The raw material metal contains a metal M containing an organic compound, and while maintaining the temperature of the molten metal at a temperature T satisfying the following condition (1), the molten metal is dropped after blowing an oxidizing gas into the molten metal. , Metal powder manufacturing method:
(1) For a metal having an amount of 92% by mass or more of the constituent metals of the molten metal, the free energy ΔGM of the oxide of the metal at the temperature T is larger than the free energy ΔGC of the oxide of the carbon at the temperature T.
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