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粉末の一般的な製造方法について教えてください。


粉体について 〜各種粉末材料・粉末製法の紹介

1)粉体とは

各種粉末材料一般的に大きさや形状の異なる固体粒子の集合体を粉体と呼んでいます。粉体の粒子の大きさや、形、集合形態は生成過程の製法に依存しています。
原料として御使用される粉体の性質は、製品の物性、不良率を左右する重要なファクターとなります。
今回は、一般的な粉体の製法を一部御紹介させて頂きます。



2)粉体の製法

①固体の粉砕による生成法

粉体を製造する最も一般的な手法です。固体に圧縮、衝撃、摩擦等の力を加え、細分化することで粉体を生成します。

乳鉢、乳棒
鉢と棒の摩擦により細分化されていきます。おもに実験室等で使用され、少量を粉砕するのに適しています。
ボールミル
容器の中にボールと原料を入れ回転等させます。ボールの衝撃により原料が細分化されます。
ジェットミル
高圧ガスにより原料を噴射させます。原料粒子同士がぶつかることにより細分化されます。
スタンプミル
ハンマーにより原料に衝撃を与え、細分化されます。



②アトマイズによる生成粉

アトマイズによる生成粉固体を粉砕すること無く、溶湯から直接粉体を得る方法です。急冷凝固させる為、形状は丸く、又偏析が少ないのが特徴です。

ガスアトマイズ
溶湯を高圧のガスにより噴霧させ、急冷粉体を得ます。
ディスクアトマイズ
溶湯を高回転しているディスクで飛散させ、急冷粉体を得ます。
水アトマイズ
溶湯を水中に噴霧させ、急冷粉体を得ます。

写真:アトマイズ粉末の例 



③溶液からの析出による生成粉

液体に溶け込んだ成分を沈殿させて粉体を得ます。

この方法では、多成分系の粒子を作成する際に液相で均一な組成が得られる為、均一な粉体が生成できます。また、生成反応条件を変えることにより、粒子の大きさ、形、結晶構造の制御が可能です。

イオン反応法
目的成分を含んだ溶液を混合し反応させ、生成した難溶性沈殿物を処理し粉体を得ます。一般的には用いる溶液濃度が高い程、生成する粒子は細かい物が得られます。
アルコキシドの加水分解法
金属アルコキシドと水を作用させて粉体を得ます。
アルコール中で加水分解すると、アルキル基の吸着によって結晶核の成長が抑制され、微細な結晶が得られます。
乾燥法
【噴霧法】
金属塩を含んだ水溶液を噴霧し、生成物を急激に乾燥、熱分解させる事により粉体を得ます。
【凍結法】
噴霧法同様に水溶液を噴霧し、生成物を氷結させた後、低温・低圧で水を気化させる事により粉体を得ます。

④気相反応による生成粉

金属または非金属を気化して粉体を晶出させ、粉体を得ます。
気相反応から晶出される粉体は原料の金属化合物を気化して反応させるので、高純度化しやすく超微粒子が得られます。

PVD法
減圧下で加熱、気化した金属又は非金属をそのまま急冷するか、または反応ガスと反応させた後、急冷して粉体を析出させます。
CVD法
蒸気圧の比較的高い金属化合物を気化し、制御された圧力、温度の条件で反応ガスと化学反応させ、粉体を析出させる方法です。


3)粉末の形状の例

製造方法等により、粉末の形状は様々です。

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