JPS609081B2 - 球状化亜沿粒の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、金属粒の製造方法に関するものであり、特に
は微細な球状金属粒を簡易効率的に製造する方法に関す
る。

球状の金属粒を製造する方法としては、冷却媒体への滴
下法或いは気体贋霧により得られた金属粒をスパラル管
を通して気流搬送することにより形状修正を行なう物理
的球状化法が提唱されている。

しかしながら、冷却媒体への滴下法で金属粒を製造する
場合には、粒寸の小さいものが得られず、例えば１００
メッシュ以上の粒が９０％近くまでも占め、１００メッ
シュ以下の微細な金属粒の製造方法としては適当でない
。

また、上記した金属溶体を気体贋移した後スパイラル管
を通過させる方法は、尖鋭突起を無くする点である程度
の効果があるとは云え、球状と言えるにはまだ尚不足し
ており、加えて装置の構造が複雑となるばかりか、操業
管理が煩雑である。

従って、従来からの提唱方法は、微細な球状金属粒を得
るには満足すべきものと言い難い。ところで、近時、亜
鉛、カドミウム、鉛、鋼等の金属粒において微細な球状
形態のものを製造することが、粉末成形体の品質向上等
の目的から、強く要望されている。例えばアルカリ電池
においては、最近ますます小型化及び薄型化に進む額向
があり、電池寿命を長くする対策として電極成型体に用
いられる亜鉛が微粒子であり且つ球状であることが要望
されている。このような微粒球状の金属粒製造は上記の
ような方法では得ることが難しく、新たな方法の確立が
必要である。本発明は、上記従来技術の欠点を解消する
と共に、斯界での要望に答えるべく微粒の球状金属粒を
容易に製造する方法を確立したものである。

本発明者は、金属溶体を噂霧気体により紬滴に分散させ
る気体燈霧法について、金属粒の生成状況を仔細に観察
検討した結果、金属溶瓶が凝固するまでの間に生成する
酸化物が球状化の成否の鍵をにぎり、酸化物量が所定量
を越えると球状化が阻まれることを知見した。金属容体
溜め容器から落下する金属溶体は頃霧気体により贋霧化
されて溶滴として分散し、金属粒回収ホッパ内を落下し
つつ凝固してその底に溜まるのであるが、その過程での
金属溶体と酸素との結びつく機会を所定限以下に抑制す
ることが必要である。そのためには、贋霧気体中の酸素
濃度はもちろんのこと、金属粒回収ホッパ内の酸素濃度
をも所定限度以下に維持することが必要である。酸素濃
度の上限は、対象とする金属に依存はするが、球状化の
程度の観察から８％とするのが一般である。

斯くして、本発明は、金属溶体を頃霧気体により紬滴に
分散せしめ、そして金属粒回収ホッパ内を落下せしめて
瓶集することから成る金属粒製造方法において、贋霧気
体中の酸素濃度及び金属粒回収ホッパ内雰囲気の酸素濃
度を８％以下とすることを特徴とする金属粒製造方法を
提供する。

以下、本発明について詳細に述べる。本発明において対
象とする金属は頃霧法により金属粒を製造しうる金属一
般をすべて含むものであるが、特に酸素との親和力の高
い、例えば亜鉛、カドミウム、鉛或いはこれらの合金等
の金属が対象とされる。

金属溶体は、金属粒回収ホッパ上に設置された溜め容器
において所定の温度に維持されつつその底に設けられた
ノズルを通して放出され、放出直後頃霧気体によって細
滴に分散される。

分散した紬滴はホッパ内を落下しつつ凝固し、そしてホ
ッパ底において金属粒として橘集される。金属熔体の温
度は、融点にできることだけ近いほどよいが、頃霧化が
可能な範囲の温度にあることを要する。

例えば、電池用の亜鉛粒製造の場合には、最純亜鉛（９
９．９９％Ｚｎ）が用いられ、溶体温度は４５０〜６０
０午０とされる。溶体の温度は噴霧化紬滴の凝固時間と
相関するから、細滴がホッパ壁に衝突する際充分に凝固
していないと衝撃によって偏平化或いは歪曲化しやすい
ので、ホツパ壁への衝突までに充分の凝固粒が得られる
よう、設備の他の因子を考慮して港体温度を選定するこ
とが望まれる。ホッパの容積が大きく、ホツパ壁に分散
紬滴が衝突するまでの時間が比較的長くとれる場合には
、溶体温度を高くすることができる。しかし、大形のホ
ッパの使用は設備がかさむ点で好ましくないので、溶体
温度を低目することが好ましい。ホツパの側壁は曲面を
呈することが好ましい。

これは前述したように噴霧化金属が側壁に当るまでに充
分冷却されていないと変形しやすいので、曲面とするこ
とによって衝撃を少しでも綾らげるためである。噂霧気
体圧力は、紬粒を得るには高い程良いが、あまり高くし
すぎると側壁等に分散溶滴が当って変形したり或いは圧
力衝撃によって溶滴が偏平になるのでかえって好ましく
ない。

なるだけ一様なそして微細な頃霧化効果が得られるよう
溜め容器底の放出ノズル寸法等をも勘案して適正な圧力
を選定する必要がある。例えば、亜鉛の場合では、一般
に１〜５ｋ９／地の範囲とされ、２ｋ９／地が好ましい
。本発明に従えば、贋霧気体は酸素濃度は８％以下に抑
制されることを要する。

これは、金属溶体と酸素との接触する機会をできる限り
少なくするためである。填霧気体としては、噴霧ガス、
Ｃ０２ガス、アルゴンその他の不活性ガスが用いられる
。特に本発明において重要なことは、噴霧化後細適が未
凝固状態で滞留する金属粒回収ホッパ内雰囲気の酸素濃
度をも８％以下に管理することである。

従来装置においては、このホッパ内のフリーエアー雰囲
気の管理が不十分若しくはほとんど配慮されず、特にそ
の酸素濃度を厳密に限定することは行われず、これが球
状の金属粒を得られなかった重大原因であったと思われ
る。従来装置においては、溶体溜め容器と回収ホッパと
の間から周囲空気が侵入しやすく、ホッパ内雰囲気の酸
素濃度はかなり高いものと推察される。従って、本発明
においては、ホッパ内部が外部と密閉性の良い構造をと
る必要がある。溶体溜め容器とホッパとの連結部及び金
属粒回収口に適宜の密閉手段を設けねばならない。こう
して、最小限の酸素接触下で頃霧化された分散細滴は、
それらが凝固し終るまで酸素との接触を最小限に絶たれ
、以つて、酸化物がほとんど生成されない状態で表面張
力により球状化する。

酸化物が所定以上あると、液滴の表面張力、粘性等に悪
影響を及ぼして充分なる球状化効果が発現しない。この
ように、金属溶体の贋霧化から凝固までに至る期間、金
属と酸素との接触を最小限に抑えることこそ一層球状化
した金属粒を得る為に最重要な要件であり、従釆はここ
まで綿密な考慮が払われていなかったのである。

酸素濃度の上限の限定は、先にも少し触れたように、対
象金属の酸素親和力の程度に依存はするが、金属全般に
対して８％以下（零も含む）であ＊れば充分であること
が見出された。

この限界値は、各種金属に対してカサ比重を測定するこ
と及び顕微鏡観察により球状化の程度の把握することに
より為された。例えば酸素との親和力の強い亜鉛の場合
、次のような結果が得られた。カサ密度は、金属粒が整
粒のものであり且つ球状Ｚ化する程大きくなり、金属粒
の性状に関してきわめて明確なめやすを与えるものであ
り、本発明と関連しては３．２０を超えるものが優秀と
判定された。

参考写真１及び２の対比からわかるように、酸２素濃度
の減少による球状化効果はまさに驚くべきものであり、
従来品が細長く異形であったのに較べ、酸素濃度を厳密
に管理することによりカサ比重の大きい整流球状化金属
粒が得られる。

また、本発明に従って製造された金属粒は例えば一般に
求められる１００〜２００メッシュのものが多い微細な
ものである。上記考慮に加えて、噂霧気体の温度も最終
金属粒製品に影響を及ぼす。

溜め容器ノズルから流下する金属落陽に対して、贋霧気
体による急激な冷却作用は、充分には解明されていない
が、粘性、局所的凝固等の因子と関連して良好な球状化
をもたらされない。従って、昇温された曙霧気体の使用
も本発明の目的に好作用を及ぼす。しかし、あまりに高
温の贋霧気体の使用は、かえって金属滴の凝固を遅らせ
しかも排ガス温度が高くなりバグフィルタ等の簡易な収
塵設備の使用ができなくなるので好ましくない。次に亜
鉛溶湯を使用しての実施例並びに比較例を述べる。

例噴霧気体として所定の酸素濃度に調節された常温の窒
素＋酸素ガスを使用してアルカＩＪ電池用の亜鉛粒の製
造を行った。

カサ比重３．３２０以上の１００〜２００メッシュの球
状粒を生成することを目標とした。実施条件及び結果は
次の通りである；上表からわかるように、酸素濃度を８
％以下に管理することによって３．２０以上のカサ比重
を有する亜鉛粒が生成され、これは非常に整粒され且つ
球状化された亜鉛粒が生成されることを意味する。また
、冷却媒体への滴下法とは対照的に、特にアルカリ電池
に要求される１００〜２００メッシュの微細な粒が高い
占有率で生成された。こうして本発明により生成された
亜鉛粒はカサ比重が従来品より約１．劫音程大きくなる
ため、アルカリ電池等小型電池の能力アップに著しい貢
献をなすものである。また、アルカリ電池においては、
従来一定の粒蚤のものが得られず、また細長い形態のも
のが大多数であったため（参考写真１）、亜鉛線を一定
形状のものに切断することも行われていたが、本発明に
より一定寸の球状のものがそのような面倒な方法に依ら
ず、簡単な頃霧法によって連続的に製造しうろことも大
きなメリットである。更には、電池用原料としての亜鉛
粒は不純物成分としての酸素が嫌われるが、酸素量の少
ない亜鉛粒が本発明によって同時的に縛られることも、
本発明の好ましい結果の一つである。以上のことはカド
ミ電池用のカドミウム粒等に対しても該当する。以上説
明した通り、本発明は、従釆ほとんど配慮されることの
なかった金陣溶体の頃霧化から凝固に至るまでの過程全
体を通しての酸素との接触を厳密に管理することにより
、気体噴霧法によって簡易に且つ効率的に微細な球状金
属粒の製造を可能ならしめたものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 亜鉛溶体を噴霧気体により細滴に分散せしめ、そし
   て亜鉛粒回収ホツパ内を落下せしめて捕集することから
   成る亜鉛粒製造方法において、噴霧気体中の酸素濃度及
   び亜鉛粒回収ホツパ内雰囲気の酸素濃度を８％以下とす
   ることにより球状化亜鉛粒を生成することを等徴とする
   球状化亜鉛粒の製造方法。