泡状化液体の微粒化原理に基づいた溶融セラミックス素材の微細粉末化に関する基礎研究

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本研究は,溶融素材を泡状化し気流微粒化する方式を用いて,粒径の揃った微細金属・セラミックス粉末を多量生産する方法を提示することを目的としている。従来のガスアトマイズ法ではタンディッシュからの液柱状の溶融素材に高速ガスジェットを衡突させる方法を採用しているが、この方法では素材の流量が増大した場合,液柱が太くなり生成粉末粒子の粒径が増大して粒度分布が広がってしまうために,生産性の向上が困難な状況にあった。そこで,溶融素材にガスを吹き込み泡状化しさらに液膜状に広げて高速気流を衡突させることによって,素材の供給流量を増大しても粒径,粒度分布ともにあまり変化しない方法を考案した。具体的には,ノズルの中心からガスを供給して溶融素材を泡状化し,さらにその周囲から高速気流を噴出することにより,生じた負圧によって素材が液膜状になって高速気流に引き寄せられ微粒化する。また中心からガスを供給するノズルを上下することにより,素材の供給流量をコントロ-ルすることが可能である。本研究では,初めに水を用いて予備実験を行い,平均径30μm程度の噴霧を多量に生成できることを確認した。つぎに溶融素材を微粒化実験できる実験炉を製作し,まず第一段階として,融点の低いUアロイを用いて微細化実験を行った。その結果,平均径70μm程度の粉末粒子を,従来に比べて数十倍の生産性で生成できることが分かった。また2系統の供給ガス量を調整することにより,粉末粒子の粒度分布や供給流量をコントロ-ルできることも明らかとなった。粒子径がまだかなり大きいが,ガスの供給方法を工夫することにより小さくすることも可能である。本年度の研究では,セラミックスに比べてかなり融点の低い素材を用いて模擬実験を行ったが,今後さらに融点の高い素材の微細化実験も可能なように,実験炉を改良する予定である。