特許 7154570 プラズマ回転電極法による粉末製造装置および粉末製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-10-07

(45)【発行日】2022-10-18

(54)【発明の名称】プラズマ回転電極法による粉末製造装置および粉末製造方法

(51)【国際特許分類】

   B22F 9/14 20060101AFI20221011BHJP

   C22C 14/00 20060101ALN20221011BHJP

【ＦＩ】

B22F9/14 Z

C22C14/00 Z

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2018124681

(22)【出願日】2018-06-29

(65)【公開番号】P2019196542

(43)【公開日】2019-11-14

【審査請求日】2021-06-29

(31)【優先権主張番号】P 2018088688

(32)【優先日】2018-05-02

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】520027291

【氏名又は名称】株式会社東北ＰＲＥＰ技術

(74)【代理人】

【識別番号】100095359

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100143834

【弁理士】

【氏名又は名称】楠 修二

(72)【発明者】

【氏名】王 新敏

(72)【発明者】

【氏名】李 世敏

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 司

【審査官】岡田 隆介

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６２－２２７００７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６１－０９２３７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】登録実用新案第３１３３６２１（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２２Ｆ ９／００－９／３０

Ｆ１６Ｊ １５／１６－１５／３２９６

Ｆ１６Ｊ １５／４６－１５／５３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガス供給口と電極挿入口とを有するチャンバーと、
前記ガス供給口から前記チャンバーの内部に雰囲気ガスを供給可能に設けられたガス供給手段と、
細長く、少なくとも一方の端部が金属製または合金製であり、前記一方の端部が前記電極挿入口を通して前記チャンバーの内部に配置され、長さ方向に沿った中心軸周りに回転するよう設けられた電極部材と、
前記チャンバーの内部で、前記電極部材の前記一方の端部に向かってプラズマを照射可能に設けられたプラズマ照射手段と、
ガス噴射手段とを有し、
前記電極部材を回転しつつ、前記ガス供給手段により前記チャンバーの内部に前記雰囲気ガスを供給したとき、前記雰囲気ガスが前記チャンバーの内部から排出されるよう、前記電極部材が前記電極挿入口に隙間をあけて配置されており、
前記ガス噴射手段は、前記チャンバーの内部で前記隙間を覆うよう、前記雰囲気ガスと同じガスを噴射可能に設けられていることを
特徴とするプラズマ回転電極法による粉末製造装置。

【請求項2】

前記電極部材が停止しているとき、前記隙間を密閉し、前記電極部材が回転したとき、前記隙間を開放するよう構成された密閉部材を有することを特徴とする請求項１記載のプラズマ回転電極法による粉末製造装置。

【請求項3】

前記密閉部材を有し、前記電極部材との間に前記隙間をあけて、前記電極挿入口の周辺部に沿って設けられた密閉機構を有し、
前記密閉機構は、前記隙間に向かって開口し、前記電極部材の回転方向に沿って円環状に設けられた環状室と、前記環状室にガスを供給する加圧手段と、前記環状室から前記ガスを排出する減圧手段とを有し、前記密閉部材は、リング状で、前記電極部材の回転方向に沿って前記環状室の内部に配置されており、前記電極部材が停止しているとき、前記加圧手段で前記環状室に前記ガスを供給することにより、前記密閉部材が前記環状室の開口に向かって移動して、前記電極部材と前記環状室との間で前記隙間を密閉し、前記電極部材が回転するとき、前記減圧手段で前記環状室から前記ガスを排出することにより、前記密閉部材が前記環状室の内部に向かって移動して、前記隙間を開放するよう構成されていることを
特徴とする請求項２記載のプラズマ回転電極法による粉末製造装置。

【請求項4】

前記隙間は、前記電極部材の回転を支持する軸受部に設けられていることを特徴とする請求項１または２記載のプラズマ回転電極法による粉末製造装置。

【請求項5】

前記電極部材は、前記電極挿入口の周縁部と接触しないよう設けられていることを特徴とする請求項１または２記載のプラズマ回転電極法による粉末製造装置。

【請求項6】

前記ガス噴射手段は、前記電極部材を冷却可能に、前記電極部材に向かって前記ガスを噴射可能であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のプラズマ回転電極法による粉末製造装置。

【請求項7】

開閉手段を有し、
前記電極部材は、前記電極挿入口の配置位置に対して、前記チャンバーの外側から着脱可能に設けられ、
前記開閉手段は、前記電極部材を前記電極挿入口の配置位置から外したとき、前記電極挿入口を密閉可能に設けられていることを
特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のプラズマ回転電極法による粉末製造装置。

【請求項8】

請求項１乃至７のいずれか１項に記載のプラズマ回転電極法による粉末製造装置を用いた、プラズマ回転電極法による粉末製造方法であって、
前記チャンバーの内部に前記雰囲気ガスを充填した後、前記電極部材を回転しつつ、前記ガス供給手段により前記チャンバーの内部に前記雰囲気ガスを連続的に供給すると共に、前記ガス噴射手段により前記雰囲気ガスと同じガスを噴射することにより、前記隙間を通して前記チャンバーの内部から前記雰囲気ガスを連続的に排出させ、
この状態で、前記電極部材の前記一方の端部に向かって前記プラズマ照射手段によりプラズマを照射して、前記一方の端部を溶解し、その融液を前記電極部材の回転の遠心力により前記チャンバーの内部で吹き飛ばすことにより、金属製または合金製の粉末を製造することを
特徴とするプラズマ回転電極法による粉末製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プラズマ回転電極法による粉末製造装置および粉末製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来のプラズマ回転電極法による粉末製造装置５０は、図７に示すように、ガス供給口５１ａとガス排出口５１ｂとを有するチャンバー５１と、長さ方向に沿った中心軸周りに回転可能に、チャンバー５１の内部に配置された金属製または合金製の細長い電極部材５２と、その電極部材５２の一方の端部５２ａに向かってプラズマを照射可能なプラズマ照射手段５３と、チャンバー５１の内部に雰囲気ガスを供給するガス供給手段５４とを有している（例えば、非特許文献１乃至３参照）。

【0003】

この従来の粉末製造装置５０は、ガス排出口５１ｂからチャンバー５１の内部のガスを排出して真空にしてから、ガス供給手段５４からガス供給口５１ａを通してＡｒやＨｅなどの雰囲気ガスをチャンバー５１の内部に供給する。その後、チャンバー５１を密封した状態で、電極部材５２を回転させながら、プラズマ照射手段５３でプラズマを照射する。これにより、電極部材５２の一方の端部５２ａを溶解し、その融液を電極部材５２の回転の遠心力によりチャンバー５１の内部で吹き飛ばして凝固させ、球状の金属製または合金製の粉末を製造するようになっている。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0004】

【文献】筧幸次、横森玲、西牧智大、「プラズマ回転電極法を用いて作製した粉末焼結ニッケル超合金の組織と強度」、日本金属学会誌、2016年、第80巻、第8号、p.508-514

【文献】時実正治、磯西和夫、「プラズマ回転電極法によるＴｉ合金粉末の製造」、資源処理技術、1990年、Vol.37、No.4、p.215-221

【文献】熊谷良平、「プラズマ回転電極法による金属球形粉末の作製」、まてりあ、1998年、第37巻、第6号、p.488-494

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、非特許文献１乃至３に記載のような、図７に示す従来のプラズマ回転電極法による粉末製造装置５０は、チャンバー５１を密封した状態で粉末を製造するために、電極部材５２を密封した状態で回転させる必要がある。このため、電極部材５２を、ベアリングなどの電極部材５２を支持する支持部に対して、芯出しが難しく、真空漏れを許さないという過酷な条件で設ける必要があり、そこでの摩擦が大きくなり、ベアリングなどの支持部が摩耗したり、破損したりするという課題があった。また、摩擦により温度が上昇し、電極部材５２や支持部が膨張して電極部材５２が回転しにくくなるという課題もあった。また、電極部材５２の回転による共振の振動が大きくなりやすく、装置が破損する原因になるという課題もあった。

【0006】

本発明は、このような課題に着目してなされたもので、電極部材の回転による摩擦や共振を抑制して、摩耗や破損、温度上昇を防ぐことができる、プラズマ回転電極法による粉末製造装置および粉末製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、本発明に係るプラズマ回転電極法による粉末製造装置は、ガス供給口と電極挿入口とを有するチャンバーと、前記ガス供給口から前記チャンバーの内部に雰囲気ガスを供給可能に設けられたガス供給手段と、細長く、少なくとも一方の端部が金属製または合金製であり、前記一方の端部が前記電極挿入口を通して前記チャンバーの内部に配置され、長さ方向に沿った中心軸周りに回転するよう設けられた電極部材と、前記チャンバーの内部で、前記電極部材の前記一方の端部に向かってプラズマを照射可能に設けられたプラズマ照射手段と、ガス噴射手段とを有し、前記電極部材を回転しつつ、前記ガス供給手段により前記チャンバーの内部に前記雰囲気ガスを供給したとき、前記雰囲気ガスが前記チャンバーの内部から排出されるよう、前記電極部材が前記電極挿入口に隙間をあけて配置されており、前記ガス噴射手段は、前記チャンバーの内部で前記隙間を覆うよう、前記雰囲気ガスと同じガスを噴射可能に設けられていることを特徴とする。

【0008】

本発明に係るプラズマ回転電極法による粉末製造方法は、本発明に係るプラズマ回転電極法による粉末製造装置を用いた、プラズマ回転電極法による粉末製造方法であって、前記チャンバーの内部に前記雰囲気ガスを充填した後、前記電極部材を回転しつつ、前記ガス供給手段により前記チャンバーの内部に前記雰囲気ガスを連続的に供給すると共に、前記ガス噴射手段により前記雰囲気ガスと同じガスを噴射することにより、前記隙間を通して前記チャンバーの内部から前記雰囲気ガスを連続的に排出させ、この状態で、前記電極部材の前記一方の端部に向かって前記プラズマ照射手段によりプラズマを照射して、前記一方の端部を溶解し、その融液を前記電極部材の回転の遠心力により前記チャンバーの内部で吹き飛ばすことにより、金属製または合金製の粉末を製造することを特徴とする。

【0009】

本発明に係るプラズマ回転電極法による粉末製造装置および粉末製造方法は、電極部材が電極挿入口に隙間をあけて配置されているため、ガス供給手段によりチャンバーの内部に雰囲気ガスを連続的に供給したとき、電極挿入口の隙間を通してチャンバーの内部から雰囲気ガスを連続的に排出させることができる。このように、雰囲気ガスが、チャンバーの内部で、ガス供給口から電極挿入口の隙間に向かって一方向に流れるため、プラズマ回転電極法により粉末を製造する際、チャンバーの内部に外気が入り込むのを防ぐことができ、外気により粉末が酸化するのを防止することができる。

【0010】

本発明に係るプラズマ回転電極法による粉末製造装置および粉末製造方法で、前記隙間は、前記電極部材の回転を支持する軸受部に設けられていてもよい。この場合、電極部材から軸受部までが密閉されている従来のものと比べて、回転する電極部材と軸受部との間の摩擦を抑制することができ、摩耗や破損、温度上昇を防ぐことができる。温度上昇により電極部材やその支持部が膨張して電極部材が回転しにくくなるのを防ぐことができるため、電極部材をスムーズに回転し続けることができる。また、電極部材の回転による共振も抑制することができ、装置が破損するのを防ぐことができる。

【0011】

また、本発明に係るプラズマ回転電極法による粉末製造装置で、前記電極部材は、前記電極挿入口の周縁部と接触しないよう設けられていてもよい。この場合、電極部材と電極挿入口の周縁部との間に隙間を形成することができる。電極部材と電極挿入口の周縁部とが接触しないため、それらの間に摩擦や共振が発生するのを防ぐことができ、摩耗や破損、温度上昇を効果的に防ぐことができる。

【0012】

本発明に係るプラズマ回転電極法による粉末製造方法は、製造される粉末が酸化しないよう、前記粉末を製造する前に、前記電極部材を停止した状態で前記隙間を密閉し、前記チャンバーの内部のガスを排出して真空にした後、前記ガス供給手段により前記チャンバーの内部に前記雰囲気ガスを供給して充填することが好ましい。このとき、電極挿入口の隙間を塞ぐために、本発明に係るプラズマ回転電極法による粉末製造装置は、前記電極部材が停止しているとき、前記隙間を密閉する密閉部材を有していてもよい。また、電極部材を回転させて粉末を製造している間は、隙間をあけておく必要があるため、前記密閉部材は、前記電極部材が回転したとき、前記隙間を開放するよう構成されていることが好ましい。

【0013】

この密閉部材を有する場合、例えば、前記電極部材との間に前記隙間をあけて、前記電極挿入口の周辺部に沿って設けられた密閉機構を有し、前記密閉機構は、前記隙間に向かって開口し、前記電極部材の回転方向に沿って円環状に設けられた環状室と、前記環状室にガスを供給する加圧手段と、前記環状室から前記ガスを排出する減圧手段とを有し、前記密閉部材は、リング状で、前記電極部材の回転方向に沿って前記環状室の内部に配置されており、前記電極部材が停止しているとき、前記加圧手段で前記環状室に前記ガスを供給することにより、前記密閉部材が前記環状室の開口に向かって移動して、前記電極部材と前記環状室との間で前記隙間を密閉し、前記電極部材が回転するとき、前記減圧手段で前記環状室から前記ガスを排出することにより、前記密閉部材が前記環状室の内部に向かって移動して、前記隙間を開放するよう構成されていてもよい。これにより、隙間の密閉および開放を比較的容易に行うことができる。

【0014】

本発明に係るプラズマ回転電極法による粉末製造装置は、ガス噴射手段から噴射されるガスにより、電極挿入口の隙間から外気が入り込むのをより効果的に防ぐことができ、製造される粉末の酸化防止効果を高めることができる。

【0015】

本発明に係るプラズマ回転電極法による粉末製造装置で、前記ガス噴射手段は、前記電極部材を冷却可能に、前記電極部材に向かって前記ガスを噴射可能であってもよい。この場合、電極部材を冷却することができるため、電極部材が膨張して回転しにくくなるのをより効果的に防ぐことができる。

【0016】

本発明に係るプラズマ回転電極法による粉末製造装置は、開閉手段を有し、前記電極部材は、前記電極挿入口の配置位置に対して、前記チャンバーの外側から着脱可能に設けられ、前記開閉手段は、前記電極部材を前記電極挿入口の配置位置から外したとき、前記電極挿入口を密閉可能に設けられていてもよい。この場合、例えば電極部材を交換する際など、電極部材を電極挿入口の配置位置から外したときに、開閉手段で電極挿入口を密封することにより、真空のチャンバーの内部に外気や塵埃等の不純物が入ったり、チャンバーの内部から雰囲気ガスが漏れたりするのを防ぐことができる。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、電極部材の回転による摩擦や共振を抑制して、摩耗や破損、温度上昇を防ぐことができる、プラズマ回転電極法による粉末製造装置および粉末製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の実施の形態のプラズマ回転電極法による粉末製造装置を示す、チャンバーの内部を透過した正面図である。

【図2】本発明の実施の形態のプラズマ回転電極法による粉末製造装置の、密閉部材を有する変形例を示す、チャンバーの内部を透過した正面図である。

【図3】本発明の実施の形態のプラズマ回転電極法による粉末製造装置の、ガス噴射手段を有する変形例を示す、チャンバーの内部を透過した正面図である。

【図4】本発明の実施の形態のプラズマ回転電極法による粉末製造装置の、密閉機構を有する変形例を示す、（ａ）隙間を密閉した状態、（ｂ）隙間を開放した状態の、密閉機構付近を拡大した断面図である。

【図5】本発明の実施の形態のプラズマ回転電極法による粉末製造装置の、開閉手段を有する変形例を示す、電極挿入口を密閉した状態の、電極挿入口付近を拡大した（ａ）正面図、（ｂ）右側面図である。

【図6】図１に示すプラズマ回転電極法による粉末製造装置により製造された（ａ）粉末の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真、（ｂ） （ａ）より小さい倍率でのＳＥＭ写真、（ｃ）粉末を半分研磨したときのＳＥＭ写真である。

【図7】従来のプラズマ回転電極法による粉末製造装置を示す、チャンバーの内部を透過した正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。
図１乃至図６は、本発明の実施の形態のプラズマ回転電極法による粉末製造装置を示している。
図１に示すように、粉末製造装置１０は、チャンバー１１とガス供給手段１２と軸受部１３と電極部材１４とプラズマ照射手段１５とを有している。

【0020】

チャンバー１１は、所定の厚みを有する円板状を成し、両面が鉛直になるよう設置されている。チャンバー１１は、一方の表面の上部に設けられたガス供給口２１と、他方の表面の中心部に設けられた電極挿入口２２と、下部側面に設けられた漏斗状の回収部２３とを有している。回収部２３は、下端に開閉可能な回収口２３ａを有している。

【0021】

ガス供給手段１２は、ガス供給口２１に連通しており、ガス供給口２１からチャンバー１１の内部に雰囲気ガスを供給可能に設けられている。雰囲気ガスは、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎ_２などである。軸受部１３は、電極挿入口２２の周縁部に沿って取り付けられている。具体的な一例では、軸受部１３は、ベアリングから成っている。

【0022】

電極部材１４は、細長い円柱状を成し、少なくとも一方の端部１４ａがＣｏやＴｉ等の金属製、または合金製である。電極部材１４は、一方の端部１４ａが電極挿入口２２を通してチャンバー１１の内部に配置され、他方の端部１４ｂがチャンバー１１の外部に配置されている。電極部材１４は、軸受部１３を介して電極挿入口２２に回転可能に取り付けられており、モーターなどにより他方の端部１４ｂを回転させることにより、長さ方向に沿った中心軸周りに回転するよう構成されている。

【0023】

プラズマ照射手段１５は、電極部材１４の一方の端部１４ａに対向するよう、チャンバー１１の一方の表面を貫通して設けられたプラズマトーチ２５と、プラズマトーチ２５と電極部材１４との間に電圧を印加可能に設けられた電圧印加部２６とを有している。プラズマ照射手段１５は、電圧印加部２６でプラズマトーチ２５と電極部材１４との間に電圧を印加することにより、チャンバー１１の内部で、プラズマトーチ２５から電極部材１４の一方の端部１４ａに向かってプラズマを照射するよう構成されている。

【0024】

粉末製造装置１０は、電極部材１４の回転を支持する軸受部１３に、チャンバー１１の内部と外部とに連通した隙間１６が設けられている。粉末製造装置１０は、電極部材１４を回転しつつ、ガス供給手段１２によりチャンバー１１の内部に雰囲気ガスを供給したとき、雰囲気ガスがチャンバー１１の内部からその隙間１６を通って排出されるようになっている。

【0025】

本発明の実施の形態のプラズマ回転電極法による粉末製造方法は、本発明の実施の形態のプラズマ回転電極法による粉末製造装置１０により実施することができる。すなわち、まず、チャンバー１１の内部のガスを排出して真空にしてから、ガス供給手段１２によりチャンバー１１の内部に雰囲気ガスを供給し、チャンバー１１の内部に雰囲気ガスを充填する。その後、電極部材１４を回転しつつ、ガス供給手段１２によりチャンバー１１の内部に雰囲気ガスを連続的に供給する。これにより、電極挿入口２２の軸受部１３の隙間１６を通して、チャンバー１１の内部から雰囲気ガスを連続的に排出させることができる。

【0026】

このように雰囲気ガスを供給しながらオーバーフローさせた状態で、プラズマ照射手段１５により、電極部材１４の一方の端部１４ａに向かってプラズマトーチ２５からプラズマを照射する。これにより、電極部材１４の一方の端部１４ａが溶解し、その融液が電極部材１４の回転の遠心力によりチャンバー１１の内部で吹き飛ばされて冷却され、ほぼ球状の金属製または合金製の粉末となる。こうして製造された粉末は、チャンバー１１の下部の回収部２３に集まるため、回収口２３ａから回収することができる。回収された粉末は、例えば、従来の工業用の用途の他に、積層造形法（３Ｄプリンタ）の原料粉末としても利用することができる。

【0027】

本発明の実施の形態のプラズマ回転電極法による粉末製造装置１０および粉末製造方法は、粉末の製造中に、雰囲気ガスが、チャンバー１１の内部で、ガス供給口２１から電極挿入口２２の隙間１６に向かって一方向に流れるため、チャンバー１１の内部に外気が入り込むのを防ぐことができ、外気により粉末が酸化するのを防止することができる。

【0028】

また、軸受部１３に隙間１６が設けられているため、電極部材１４から軸受部１３までが密閉されている従来のものと比べて、回転する電極部材１４と軸受部１３との間の摩擦を抑制することができ、摩耗や破損、温度上昇を防ぐことができる。温度上昇により電極部材１４やその支持部が膨張して電極部材１４が回転しにくくなるのを防ぐことができるため、電極部材１４をスムーズに回転し続けることができる。また、電極部材１４の回転による共振も抑制することができ、装置が破損するのを防ぐことができる。

【0029】

なお、粉末製造装置１０は、軸受部１３を有さず、電極部材１４が電極挿入口２２の周縁部と接触しないよう設けられていてもよい。この場合、電極部材１４と電極挿入口２２の周縁部との間に隙間１６を形成することができる。電極部材１４と電極挿入口２２の周縁部とが接触しないため、それらの間に摩擦や共振が発生するのを防ぐことができ、摩耗や破損、温度上昇を効果的に防ぐことができる。

【0030】

また、図２に示すように、粉末製造装置１０は、電極部材１４が停止しているとき、電極挿入口２２の隙間１６を密閉し、電極部材１４が回転したとき、その隙間１６を開放するよう構成された密閉部材３１を有していてもよい。この場合、雰囲気ガスを供給する前に、チャンバー１１の内部を真空にする際に、密閉部材３１により電極挿入口２２の隙間１６を塞ぐことができる。また、電極部材１４を回転させて粉末を製造している間は、雰囲気ガスを排出するために、密閉部材３１により電極挿入口２２の隙間１６をあけておくことができる。

【0031】

また、図３に示すように、粉末製造装置１０は、チャンバー１１の内部で電極挿入口２２の隙間１６を覆うよう、雰囲気ガスと同じガスを噴射可能に設けられたガス噴射手段３２を有していてもよい。図３に示す一例では、ガス噴射手段３２は、チャンバー１１の電極挿入口２２の内側で、電極部材１４の側面を囲うよう設けられた噴射部３３を有し、噴射部３３から電極部材１４の側面に向かって、隙間なく雰囲気ガスを噴射するようになっている。この場合、ガス噴射手段３２から噴射されるガスにより、電極挿入口２２の隙間１６から外気が入り込むのをより効果的に防ぐことができ、製造される粉末の酸化防止効果を高めることができる。また、ガス噴射手段３２から噴射されるガスにより、電極部材１４を冷却することができ、電極部材１４が膨張して回転しにくくなるのをより効果的に防ぐことができる。

【0032】

また、図４に示すように、粉末製造装置１０は、電極部材１４との間に隙間１６をあけて、電極挿入口２２の周辺部に沿って設けられた密閉機構４１を有していてもよい。このとき、密閉機構４１は、環状室４２と加減圧室４３と加圧手段４４と減圧手段４５と密閉部材４６とを有している。環状室４２は、隙間１６に向かって開口し、電極部材１４の回転方向に沿って円環状に設けられている。加減圧室４３は、環状室４２の開口４２ａとは反対側で、環状室４２に接続しており、環状室４２との間が仕切板４７で仕切られている。仕切板４７は、環状室４２と加減圧室４３とを連通するために、厚みを貫通して設けられた連通孔４７ａを有している。

【0033】

加圧手段４４は、加圧弁４４ａを介して加減圧室４３にガスを供給するよう設けられ、連通孔４７ａを通して環状室４２にガスを供給可能になっている。減圧手段４５は、減圧弁４５ａを介して加減圧室４３からガスを排出するよう設けられ、連通孔４７ａを通して環状室４２からガスを排出可能になっている。密閉部材４６は、弾性を有するＯリングから成り、電極部材１４の回転方向に沿って環状室４２の内部に配置されている。密閉部材４６は、環状室４２を幅方向で閉塞可能な厚みを有している。

【0034】

この場合、以下のようにして、密閉機構４１により、隙間１６を密閉および開放することができる。まず、電極部材１４が停止しているとき、図４（ａ）に示すように、減圧弁４５ａを閉じて加圧弁４４ａを開け、加圧手段４４により加減圧室４３から連通孔４７ａを通して環状室４２にガスを供給する。これにより、密閉部材４６が環状室４２の開口４２ａに向かって移動するとともに、環状室４２が高圧になるため、密閉部材４６が電極部材１４の周囲に密着して、電極部材１４と環状室４２との間で隙間１６を密閉することができる。次に、電極部材１４が回転するとき、図４（ｂ）に示すように、加圧弁４４ａを閉じて減圧弁４５ａを開け、減圧手段４５により加減圧室４３および連通孔４７ａを通して環状室４２からガスを排出する。これにより、環状室４２が真空（低圧）になるため、密閉部材４６が電極部材１４から離れて環状室４２の内部に向かって移動し、隙間１６を開放することができる。なお、軸受部１３は、密閉した状態で電極部材１４を支持する必要はなく、密閉機構４１に対して、チャンバー１１の内側に設けられていても、外側に設けられていてもよく、密閉機構４１に内蔵されていてもよい。

【0035】

また、粉末製造装置１０は、電極部材１４を電極挿入口２２の配置位置から外したとき、電極挿入口２２を密閉可能に設けられた開閉手段を有していてもよい。このとき、電極部材１４は、例えば、電極挿入口２２の配置位置に対して、チャンバー１１の外側から着脱可能に設けられている。この場合、例えば電極部材１４を交換する際など、電極部材１４を電極挿入口２２の配置位置から外したときに、開閉手段で電極挿入口２２を密封することにより、真空のチャンバー１１の内部に外気や塵埃等の不純物が入ったり、チャンバー１１の内部から雰囲気ガスが漏れたりするのを防ぐことができる。

【0036】

この場合、開閉手段は、電極挿入口２２を密閉可能であれば、いかなる構成であってもよい。例えば、図５に示すように、開閉部材は、電極挿入口２２の近傍で、チャンバー１１の側面に対して垂直な回転軸４８ａを中心として、電極挿入口２２を塞ぐ位置と開放する位置との間で、チャンバー１１の外側面または内側面に沿って回転可能に設けられた蓋部材４８を有していてもよい。また、開閉手段は、チャンバー１１の内部または外部の電極挿入口２２の近傍で、チャンバー１１の側面に対して平行な回転軸を中心として、チャンバー１１の外側または内側に向かって回転し、電極挿入口２２を開閉可能に設けられた蓋部材を有していてもよい。また、開閉部材は、電極挿入口２２のチャンバー１１の内部側または外部側の開口部に、チャンバー１１の内側面または外側面に沿ってスライドし、電極挿入口２２を開閉可能に設けられたスライド式の蓋部材を有していてもよい。

【実施例1】

【0037】

図１に示すプラズマ回転電極法による粉末製造装置１０を用い、本発明の実施の形態の粉末製造方法により、金属製粉末の製造を行った。雰囲気ガスをＡｒとし、電極部材１４としてＴｉ_６Ａｌ_４Ｖを用い、電極部材１４の回転数を２０，０００ｒｐｍとした。また、プラズマ照射手段１５により、アルゴンガスで１２０ｋＷ出力の条件で、ガス流量を３５リットル／ｍｉｎ以下、冷却水流量を約２５ｍ^３／ｈとして、電極部材１４の一方の端部１４ａに向かってプラズマを照射した。

【0038】

また、比較のため、図７に示す従来のプラズマ回転電極法による粉末製造装置５０を用いて、金属製粉末の製造を行った。製造中のチャンバー５１の外部の温度を最大４５０Ｋとし、それ以外の条件は、図１に示す粉末製造装置１０を用いた場合と同じ条件とした。

【0039】

図１に示す粉末製造装置１０により製造された粉末の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真を、図６（ａ）および（ｂ）に、その粉末を半分研磨したときのＳＥＭ写真を、図６（ｃ）に示す。図６（ａ）および（ｂ）に示すように、製造された粉末は、直径Ｄ５０が６０μｍ～９０μｍの球状を成していることが確認された。また、製造された粉末の酸素含有量を測定したところ、１００ｐｐｍであった。また、図６（ｃ）に示すように、製造された粉末は空洞化されていないことも確認された。これに対し、図７に示す従来の粉末製造装置５０を用いて製造された粉末も、直径Ｄ５０が約６０μｍ～９０μｍの球状であり、酸素含有量が１００ｐｐｍであった。このように、図１に示す粉末製造装置１０を用いても、チャンバー５１を密封して製造する従来の粉末製造装置５０とほぼ同じ品質の粉末を製造できることが確認された。

【0040】

また、製造後の摩耗の状態等を観察したところ、図１に示す粉末製造装置１０の軸受部１３は、図７に示す従来の粉末製造装置５０の軸受部と比べて、寿命が１００倍程度延びることが確認された。

【符号の説明】

【0041】

１０ （プラズマ回転電極法による）粉末製造装置
１１ チャンバー
２１ ガス供給口
２２ 電極挿入口
２３ 回収部
２３ａ 回収口
１２ ガス供給手段
１３ 軸受部
１４ 電極部材
１５ プラズマ照射手段
２５ プラズマトーチ
２６ 電圧印加部
１６ 隙間

３１ 密閉部材
３２ ガス噴射手段
３３ 噴射部

４１ 密閉機構
４２ 環状室
４２ａ 開口
４３ 加減圧室
４４ 加圧手段
４４ａ 加圧弁
４５ 減圧手段
４５ａ 減圧弁
４６ 密閉部材
４７ 仕切板
４７ａ 連通孔

４８ 蓋部材
４８ａ 回転軸

５０ 従来の（プラズマ回転電極法による）粉末製造装置
５１ チャンバー
５１ａ ガス供給口
５１ｂ ガス排出口
５２ 電極部材
５３ プラズマ照射手段
５４ ガス供給手段

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】