JP2001032003A - 金属粉末の調製方法およびこのようにして調製された金属粉末ならびにこのような金属粉末を含有した成形体 - Google Patents
金属粉末の調製方法およびこのようにして調製された金属粉末ならびにこのような金属粉末を含有した成形体Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 押圧したときに大きな機械的強度が得られる
ような金属粉末の提供、および、そのための金属粉末を
構成する粒子のモルフォロジーの特定化。 【解決手段】 金属粉末または合金粉末の調製方法であ
って、第１ステージとして、針状比（長さと直径との比
として定義される）の平均値が４〜２０でありかつ長さ
が５〜２０μｍであるような針状モルフォロジーを有し
た粒子からなる、１つ以上の金属のシュウ酸塩を調製
し、第２ステージにおいて、水素ガスでもってシュウ酸
金属を還元する、あるいは、空気中でシュウ酸金属を酸
化物へと分解した後この酸化物を還元する。
ような金属粉末の提供、および、そのための金属粉末を
構成する粒子のモルフォロジーの特定化。 【解決手段】 金属粉末または合金粉末の調製方法であ
って、第１ステージとして、針状比（長さと直径との比
として定義される）の平均値が４〜２０でありかつ長さ
が５〜２０μｍであるような針状モルフォロジーを有し
た粒子からなる、１つ以上の金属のシュウ酸塩を調製
し、第２ステージにおいて、水素ガスでもってシュウ酸
金属を還元する、あるいは、空気中でシュウ酸金属を酸
化物へと分解した後この酸化物を還元する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属粉末の、特に
鉄粉末の、調製方法に関するものである。
鉄粉末の、調製方法に関するものである。
【０００２】『金属粉末』という用語は、純金属の粉末
と、合金の粉末と、の双方を意味している。
と、合金の粉末と、の双方を意味している。
【０００３】より詳細には、本発明は、例えばシュウ酸
鉄やシュウ酸鉄から派生した鉄酸化物といったようなシ
ュウ酸遷移金属またはシュウ酸希土類金属の分解によっ
て得られたシュウ酸遷移金属または遷移金属酸化物また
はシュウ酸希土類金属または希土類金属酸化物を熱的に
還元することによって、金属粉末を調製するための、特
に鉄粉末を調製するための、方法に関するものである。
この場合、シュウ酸鉄や鉄酸化物は、格別のサイズを有
した厳密には格別の長さを有した針状形状の粒子から構
成される。
鉄やシュウ酸鉄から派生した鉄酸化物といったようなシ
ュウ酸遷移金属またはシュウ酸希土類金属の分解によっ
て得られたシュウ酸遷移金属または遷移金属酸化物また
はシュウ酸希土類金属または希土類金属酸化物を熱的に
還元することによって、金属粉末を調製するための、特
に鉄粉末を調製するための、方法に関するものである。
この場合、シュウ酸鉄や鉄酸化物は、格別のサイズを有
した厳密には格別の長さを有した針状形状の粒子から構
成される。
【０００４】例えば調製された鉄粉末といったような金
属粉末は、スポンジ状でありかつフィラメント状構造を
有している。これは、例えば鉄粉末といったような金属
粉末の現在の仕様と同等あるいはそれ以上のものであ
る。よって、このような金属粉末は、様々な用途に適す
るものであり、とりわけ、鉄粉末を使用したサーモパイ
ルのための加熱組成物において使用するのに適してい
る。
属粉末は、スポンジ状でありかつフィラメント状構造を
有している。これは、例えば鉄粉末といったような金属
粉末の現在の仕様と同等あるいはそれ以上のものであ
る。よって、このような金属粉末は、様々な用途に適す
るものであり、とりわけ、鉄粉末を使用したサーモパイ
ルのための加熱組成物において使用するのに適してい
る。
【０００５】加えて、本発明は、本発明による金属粉末
に対して押し固め圧力を印加することによって得られ
た、可能であれば部分焼結を併用して得られた、熱処理
前のすなわち焼鈍前の金属成形体に関するものである。
に対して押し固め圧力を印加することによって得られ
た、可能であれば部分焼結を併用して得られた、熱処理
前のすなわち焼鈍前の金属成形体に関するものである。
【０００６】本発明は、成形体の空隙内に含有されてい
る他の成分を含んでいても含んでいなくても良いといっ
たような、純金属とも合金ともすることのできる１つ以
上の金属粉末を押圧する必要のあるような様々な応用や
使用に関連する。
る他の成分を含んでいても含んでいなくても良いといっ
たような、純金属とも合金ともすることのできる１つ以
上の金属粉末を押圧する必要のあるような様々な応用や
使用に関連する。
【０００７】これら応用や使用のうちで、例えば、本発
明による鉄粉末と酸化剤とを備えてなる火工品（花火に
似た装置、点火装置、爆発装置、等）用混合物の製造
や、例えば電気化学的Ｎｉ−Ｃｄ電池やＮｉ金属複合電
池等といったような電気エネルギー蓄電池に特に使用さ
れる多孔質電極の製造や、例えば電気モータにおける電
機子や永久磁石といったようなソフトなまたはハードな
磁性材料の製造や、多孔質金属構造内に触媒粉末が含有
されているような触媒支持体の製造や、磁気分離のため
にある種の金属の強磁性特性を使用し得るようなフィル
タの製造、などを例示することができ、より一般的に
は、複雑な機械加工操作を行う必要なく単純な押圧操作
によって製造し得る複雑形状を有した機械部品の製造を
例示することができる。
明による鉄粉末と酸化剤とを備えてなる火工品（花火に
似た装置、点火装置、爆発装置、等）用混合物の製造
や、例えば電気化学的Ｎｉ−Ｃｄ電池やＮｉ金属複合電
池等といったような電気エネルギー蓄電池に特に使用さ
れる多孔質電極の製造や、例えば電気モータにおける電
機子や永久磁石といったようなソフトなまたはハードな
磁性材料の製造や、多孔質金属構造内に触媒粉末が含有
されているような触媒支持体の製造や、磁気分離のため
にある種の金属の強磁性特性を使用し得るようなフィル
タの製造、などを例示することができ、より一般的に
は、複雑な機械加工操作を行う必要なく単純な押圧操作
によって製造し得る複雑形状を有した機械部品の製造を
例示することができる。
【０００８】したがって、本発明が属する技術分野は、
金属粉末の技術分野、および、金属粉末の調製の技術分
野、および、可能であれば部分焼結を伴っているような
押圧処理によって調製された、未焼成のまたは焼鈍済み
の金属成形体の技術分野、として特定することができ
る。
金属粉末の技術分野、および、金属粉末の調製の技術分
野、および、可能であれば部分焼結を伴っているような
押圧処理によって調製された、未焼成のまたは焼鈍済み
の金属成形体の技術分野、として特定することができ
る。
【０００９】そのような成形体は、大きな機械的強度が
要求されるような様々な工業分野において使用すること
ができる。
要求されるような様々な工業分野において使用すること
ができる。
【００１０】公知の金属粉末から製造される成形体は、
極めて不十分な機械的強度しか有していない。
極めて不十分な機械的強度しか有していない。
【００１１】本発明を制限するものではないが、好まし
い態様においては、本発明は、とりわけ、サーモパイル
の分野に応用される。
い態様においては、本発明は、とりわけ、サーモパイル
の分野に応用される。
【００１２】特に、本発明は、とりわけ本発明による鉄
粉末といったような金属粉末を含有してなる火工品用加
熱混合物に関するものであり、また、この火工品用加熱
混合物を備えたサーモパイルに関するものである。
粉末といったような金属粉末を含有してなる火工品用加
熱混合物に関するものであり、また、この火工品用加熱
混合物を備えたサーモパイルに関するものである。
【００１３】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】サー
モパイルは、充電不可能な電池であり、使用するまでは
不活性であり、時には２０年以上の期間にわたるくらい
にメンテナンスなしで蓄電することができる。しかも、
任意の時点で使用可能であって、その応答時間は、３０
秒よりも短い。
モパイルは、充電不可能な電池であり、使用するまでは
不活性であり、時には２０年以上の期間にわたるくらい
にメンテナンスなしで蓄電することができる。しかも、
任意の時点で使用可能であって、その応答時間は、３０
秒よりも短い。
【００１４】サーモパイルは、非常に長期の蓄電時間後
においてさえも信頼性高く即座にエネルギーを必要とす
るようなすべての分野において、利用が増大している。
においてさえも信頼性高く即座にエネルギーを必要とす
るようなすべての分野において、利用が増大している。
【００１５】よって、サーモパイルは、航空宇宙産業に
おいて主に使用され、また、例えば原子力産業や石油産
業や商業ビルや倉庫建物等といったようなそのようなエ
ネルギー源を必要とするようなすべての緊急サービスに
おいて使用される。
おいて主に使用され、また、例えば原子力産業や石油産
業や商業ビルや倉庫建物等といったようなそのようなエ
ネルギー源を必要とするようなすべての緊急サービスに
おいて使用される。
【００１６】鉄と過塩素酸カリウムとからなる押圧成形
体は、サーモパイルのための従来的な加熱火工品組成物
である。
体は、サーモパイルのための従来的な加熱火工品組成物
である。
【００１７】実際、この組成物は、サーモパイルのため
の火工品用加熱組成物として旧来的に使用されていたい
わゆる『紙』ジルコニウム／塩化バリウムと比較すれ
ば、明瞭に優れていることが示されている。
の火工品用加熱組成物として旧来的に使用されていたい
わゆる『紙』ジルコニウム／塩化バリウムと比較すれ
ば、明瞭に優れていることが示されている。
【００１８】サーモパイルの性能は、このような組成物
の性質と直接的に関連しており、特に、鉄粉末の微小構
造と関連している。
の性質と直接的に関連しており、特に、鉄粉末の微小構
造と関連している。
【００１９】サーモパイルのための鉄／過塩素酸カリウ
ム製の加熱火工品組成物において現在最も一般的に使用
されている鉄粉末は、米国コネチカット州 Walkingford
にあるPFIZER METAL and Composite Products 社によっ
て、あるいは、AMETEK（登録商標）特殊金属事業部によ
り市販されている粉末である。
ム製の加熱火工品組成物において現在最も一般的に使用
されている鉄粉末は、米国コネチカット州 Walkingford
にあるPFIZER METAL and Composite Products 社によっ
て、あるいは、AMETEK（登録商標）特殊金属事業部によ
り市販されている粉末である。
【００２０】この鉄粉末は、サーモパイルにおいて使用
される鉄粉末が満たさなければならない以下の仕様のす
べてを満たす。すなわち、スポンジ状構造であること
と、鉄の総含有率が９５％より大きいことと、原子状鉄
の含有率が８９％より大きいことと、比表面積（単位質
量あたりの表面積）Ｓw（ｍ2／ｇ）が０．５ｍ2／ｇ よ
りも大きいことと、水素の散逸が３％より小さいこと
と、Fisherのサブ粒度が１．５〜３．５μｍであるこ
と、７０％超の粒子が４４μｍ開口のふるいを通過しか
つ１％未満の粒子が１５０μｍ開口のふるい上に残ると
いうような粒度であること、『Green 力』すなわち押圧
耐性（ＡＳＴＭ規格Ｂ３１２−５６Ｔに基づいて決定さ
れる）が、２７６ＭＰａという成形圧力において３５Ｍ
Ｐａよりも大きいこと、という仕様のすべてを満たす。
される鉄粉末が満たさなければならない以下の仕様のす
べてを満たす。すなわち、スポンジ状構造であること
と、鉄の総含有率が９５％より大きいことと、原子状鉄
の含有率が８９％より大きいことと、比表面積（単位質
量あたりの表面積）Ｓw（ｍ2／ｇ）が０．５ｍ2／ｇ よ
りも大きいことと、水素の散逸が３％より小さいこと
と、Fisherのサブ粒度が１．５〜３．５μｍであるこ
と、７０％超の粒子が４４μｍ開口のふるいを通過しか
つ１％未満の粒子が１５０μｍ開口のふるい上に残ると
いうような粒度であること、『Green 力』すなわち押圧
耐性（ＡＳＴＭ規格Ｂ３１２−５６Ｔに基づいて決定さ
れる）が、２７６ＭＰａという成形圧力において３５Ｍ
Ｐａよりも大きいこと、という仕様のすべてを満たす。
【００２１】鉄粉末を調製するための多くの方法が文献
において提案されてきた。しかしながら、いずれの方法
においても、サーモパイルのための火工品用加熱組成物
において使用可能でありかつ上記仕様を満たし得るよう
な鉄粉末を調製することはできない。
において提案されてきた。しかしながら、いずれの方法
においても、サーモパイルのための火工品用加熱組成物
において使用可能でありかつ上記仕様を満たし得るよう
な鉄粉末を調製することはできない。
【００２２】米国特許明細書第４ ４１４ ０２１号は、
サーモパイルのための鉄／過塩素酸カリウム製火工品用
加熱混合体において使用するのに適した鉄粉末の調製方
法に関するものである。
サーモパイルのための鉄／過塩素酸カリウム製火工品用
加熱混合体において使用するのに適した鉄粉末の調製方
法に関するものである。
【００２３】この方法においては、第二鉄塩、ギ酸、硫
酸、水酸化アンモニウム、および、沈澱剤としての尿素
からなる水性溶液から、水酸化鉄の一様稠密沈澱物を調
製する。
酸、水酸化アンモニウム、および、沈澱剤としての尿素
からなる水性溶液から、水酸化鉄の一様稠密沈澱物を調
製する。
【００２４】そして、得られた沈澱物を０．５〜２時間
にわたって６５０〜９００℃の温度で水素によって還元
することにより、スポンジ構造を有しかつ上記仕様に適
合する鉄粉末を調製する。
にわたって６５０〜９００℃の温度で水素によって還元
することにより、スポンジ構造を有しかつ上記仕様に適
合する鉄粉末を調製する。
【００２５】この方法の第１ステージにおいて得られる
沈澱物は、全体的にＦｅＯＯＨという組成式を有した水
酸化鉄である。実際、水性溶液内において第二鉄塩が使
用されている場合には、形成される塩は、Ｆｅ3（Ｓ
Ｏ4）2（ＯＨ）5・２Ｈ2Ｏ であり、これは、サーモパ
イルにおいて使用するには硫黄含有量が多すぎるような
鉄粉末をもたらす。
沈澱物は、全体的にＦｅＯＯＨという組成式を有した水
酸化鉄である。実際、水性溶液内において第二鉄塩が使
用されている場合には、形成される塩は、Ｆｅ3（Ｓ
Ｏ4）2（ＯＨ）5・２Ｈ2Ｏ であり、これは、サーモパ
イルにおいて使用するには硫黄含有量が多すぎるような
鉄粉末をもたらす。
【００２６】沈澱によって得られた粉末の形状およびモ
ルフォロジーは、明確にはされていない。
ルフォロジーは、明確にはされていない。
【００２７】この文献における実験例５においては、様
々な鉄ベース化合物の水素還元が研究されている。
々な鉄ベース化合物の水素還元が研究されている。
【００２８】５０回の試験において試験された１２個の
化合物の中で、５個の化合物だけが、水素還元後におい
て、サーモパイルにおいて使用するのに適した鉄粉末、
すなわち、PFIZER（登録商標）社からのＮＸ−１０００
鉄粉末（AMETEK（登録商標））と同等の性質を有した鉄
粉末をもたらした。上述の沈澱物とは異なり、これら化
合物は、第二鉄の様々な硝酸塩および酸化塩である。
化合物の中で、５個の化合物だけが、水素還元後におい
て、サーモパイルにおいて使用するのに適した鉄粉末、
すなわち、PFIZER（登録商標）社からのＮＸ−１０００
鉄粉末（AMETEK（登録商標））と同等の性質を有した鉄
粉末をもたらした。上述の沈澱物とは異なり、これら化
合物は、第二鉄の様々な硝酸塩および酸化塩である。
【００２９】４つの異なる試験においては、モルフォロ
ジーが記載されていないもののシュウ酸第一鉄が、ま
た、水素還元された。この化合物は、スポンジ状構造を
有する鉄粉末をもたらす。しかしながら、本発明者ら
は、シュウ酸第一鉄から調製されたこの鉄粉末が、サー
モパイルにおける使用に適さないこと、および、PFIZER
（登録商標）社からのＮＸ−１０００鉄粉末（AMETEK
（登録商標））と類似の性質を有していないことを、確
認している。
ジーが記載されていないもののシュウ酸第一鉄が、ま
た、水素還元された。この化合物は、スポンジ状構造を
有する鉄粉末をもたらす。しかしながら、本発明者ら
は、シュウ酸第一鉄から調製されたこの鉄粉末が、サー
モパイルにおける使用に適さないこと、および、PFIZER
（登録商標）社からのＮＸ−１０００鉄粉末（AMETEK
（登録商標））と類似の性質を有していないことを、確
認している。
【００３０】米国特許明細書第４ ４１４ ０２１号に開
示されている方法は、上記仕様を満たす鉄粉末の調製を
明確に可能とするものではあるけれども、なおも多くの
欠点を有している。例えば、『良好な』前駆体のモルフ
ォロジーに関しての指標が与えられていない、還元ステ
ージ前においてモルフォロジー制御を行うことができず
このためこの方法によって調製された鉄粉末の性質にば
らつきが出る、といった欠点を有している。
示されている方法は、上記仕様を満たす鉄粉末の調製を
明確に可能とするものではあるけれども、なおも多くの
欠点を有している。例えば、『良好な』前駆体のモルフ
ォロジーに関しての指標が与えられていない、還元ステ
ージ前においてモルフォロジー制御を行うことができず
このためこの方法によって調製された鉄粉末の性質にば
らつきが出る、といった欠点を有している。
【００３１】同様に、上述したように、金属粉末のより
一般的な調製事例においては、現在公知となっている方
法によって調整された金属粉末は、押圧されたときに、
強度すなわち機械的耐力が広範な応用に際して著しく不
適切であるような成形体しか形成することができない。
一般的な調製事例においては、現在公知となっている方
法によって調整された金属粉末は、押圧されたときに、
強度すなわち機械的耐力が広範な応用に際して著しく不
適切であるような成形体しか形成することができない。
【００３２】したがって、押圧して成形体を形成したと
きに耐力や機械的強度が改善されるとともに他の性質に
ついては許容範囲内のままであるような金属粉末の調製
を可能とするような調製方法が要望されている。
きに耐力や機械的強度が改善されるとともに他の性質に
ついては許容範囲内のままであるような金属粉末の調製
を可能とするような調製方法が要望されている。
【００３３】より詳細には、少なくとも上記仕様を満た
すとともに火工品用加熱組成物の構成材料として適切で
あるような鉄粉末の調製を可能とするような調製方法が
要望されている。
すとともに火工品用加熱組成物の構成材料として適切で
あるような鉄粉末の調製を可能とするような調製方法が
要望されている。
【００３４】加えて、そのような金属粉末を高収率で得
られるような調製方法が要望されている。究極的には、
要望される方法は、信頼性の高いものであり、再現性の
高いものであり、実施の容易なものであり、構成ステッ
プ数が限られたものであり、例えば鉄粉末といったよう
な金属粉末を短時間で大量に調製し得るものである。
られるような調製方法が要望されている。究極的には、
要望される方法は、信頼性の高いものであり、再現性の
高いものであり、実施の容易なものであり、構成ステッ
プ数が限られたものであり、例えば鉄粉末といったよう
な金属粉末を短時間で大量に調製し得るものである。
【００３５】本発明の目的は、このような要望を満たす
ような金属粉末の調製方法特に鉄粉末の調製方法を提供
することである。
ような金属粉末の調製方法特に鉄粉末の調製方法を提供
することである。
【００３６】また、本発明の目的は、従来技術における
欠点や制限を有しておらず従来技術における問題点を克
服し得るような方法を提供することである。
欠点や制限を有しておらず従来技術における問題点を克
服し得るような方法を提供することである。
【００３７】
【課題を解決するための手段】上記目的および他の目的
は、本発明による金属粉末または合金粉末の調製方法で
あって、−針状比（長さと直径との比として定義され
る）の平均値が４〜２０でありかつ長さが５〜２０μｍ
であるような針状モルフォロジーを有した粒子からな
る、１つ以上の金属のシュウ酸塩を調製し、−水素ガス
でもってシュウ酸金属を還元する、という方法によって
得られる。
は、本発明による金属粉末または合金粉末の調製方法で
あって、−針状比（長さと直径との比として定義され
る）の平均値が４〜２０でありかつ長さが５〜２０μｍ
であるような針状モルフォロジーを有した粒子からな
る、１つ以上の金属のシュウ酸塩を調製し、−水素ガス
でもってシュウ酸金属を還元する、という方法によって
得られる。
【００３８】本発明による方法の一変形例においては、
第２ステージにおいて、水素ガスでもってシュウ酸金属
を還元する代わりに、空気中でシュウ酸金属を酸化物へ
と分解する。そして、この酸化物を還元することによ
り、目的とする金属粉末または合金粉末を得る。
第２ステージにおいて、水素ガスでもってシュウ酸金属
を還元する代わりに、空気中でシュウ酸金属を酸化物へ
と分解する。そして、この酸化物を還元することによ
り、目的とする金属粉末または合金粉末を得る。
【００３９】空気中での分解は、通常、２５０℃〜６０
０℃という温度で行われる。
０℃という温度で行われる。
【００４０】金属は、好ましくは、遷移金属および希土
類金属の中から選択される。
類金属の中から選択される。
【００４１】好ましくは、金属は、鉄、コバルト、ニッ
ケル、等の中から選択される。
ケル、等の中から選択される。
【００４２】本発明による方法は、鉄粉末の調製に特に
好適である。この場合には、シュウ酸金属は、シュウ酸
第一鉄とされる。
好適である。この場合には、シュウ酸金属は、シュウ酸
第一鉄とされる。
【００４３】水素ガスは、純粋な水素ガスとすることも
できるし、例えば窒素等の不活性ガスで希釈した水素ガ
スとすることもできる。
できるし、例えば窒素等の不活性ガスで希釈した水素ガ
スとすることもできる。
【００４４】シュウ酸前駆体の格別のモルフォロジー
（形状）や格別の寸法（長さ）や格別の還元条件に基づ
き、上記要求を満たす金属粉末を得ることができる、特
に鉄粉末を得ることができる。これら金属粉末や鉄粉末
は、上記要求を満たすものであって、サーモパイルにお
ける使用に好適であるようなスポンジ状かつフィラメン
ト状の微視構造を有している。
（形状）や格別の寸法（長さ）や格別の還元条件に基づ
き、上記要求を満たす金属粉末を得ることができる、特
に鉄粉末を得ることができる。これら金属粉末や鉄粉末
は、上記要求を満たすものであって、サーモパイルにお
ける使用に好適であるようなスポンジ状かつフィラメン
ト状の微視構造を有している。
【００４５】他方、本発明による方法によって調製され
た鉄粉末は、そのような鉄粉末のための仕様を満たす。
それどころか、大部分の特性において、ＮＸ−１０００
という商標名でPFIZER（登録商標）社（AMETEK（登録商
標）社）によって市販されている公知の粉末の性質より
も、優秀であることが示された。
た鉄粉末は、そのような鉄粉末のための仕様を満たす。
それどころか、大部分の特性において、ＮＸ−１０００
という商標名でPFIZER（登録商標）社（AMETEK（登録商
標）社）によって市販されている公知の粉末の性質より
も、優秀であることが示された。
【００４６】概して、本発明による方法によって調製さ
れた金属粉末の粒子は、驚くべきことに、成形圧力の効
果によって、大きな機械的強度を有した均質な多孔質固
体を形成するようにして凝集するという性質を有してい
る。
れた金属粉末の粒子は、驚くべきことに、成形圧力の効
果によって、大きな機械的強度を有した均質な多孔質固
体を形成するようにして凝集するという性質を有してい
る。
【００４７】この性質は、本発明における粉末の特徴点
であるスポンジ状かつフィラメント状構造に基づく粒子
のもつれに起因している。
であるスポンジ状かつフィラメント状構造に基づく粒子
のもつれに起因している。
【００４８】よって、例示するならば、所定条件下で例
えば２９２ＭＰａでもって押圧された成形体の機械的耐
性が、規格寸法とされた平行六面体試験片に関して周知
の３点曲げ試験によって測定されたときには、この機械
的性質に関する粒子モルフォロジーの効果を評価するこ
とができる。
えば２９２ＭＰａでもって押圧された成形体の機械的耐
性が、規格寸法とされた平行六面体試験片に関して周知
の３点曲げ試験によって測定されたときには、この機械
的性質に関する粒子モルフォロジーの効果を評価するこ
とができる。
【００４９】純粋な鉄粉末に関しては、円滑表面を有し
た球形または多面体粒子を押圧することによって形成さ
れた試験片であれば、１０〜１５ＭＰａという圧力で破
壊するものの、これに対して、本発明の特徴点であるス
ポンジ状かつフィラメント状構造を有した粒子を押圧す
ることによって形成された試験片であれば、５０ＭＰａ
以上あるいは実際には６０ＭＰａ以上にも耐え得ること
が示されている。
た球形または多面体粒子を押圧することによって形成さ
れた試験片であれば、１０〜１５ＭＰａという圧力で破
壊するものの、これに対して、本発明の特徴点であるス
ポンジ状かつフィラメント状構造を有した粒子を押圧す
ることによって形成された試験片であれば、５０ＭＰａ
以上あるいは実際には６０ＭＰａ以上にも耐え得ること
が示されている。
【００５０】有利には、例えば針状比が４〜２０であり
かつ長さが５〜２０μｍであるような針状モルフォロジ
ーを有した粒子からなるシュウ酸第一鉄といったような
シュウ酸金属は、例えば第一鉄塩といったような金属塩
の溶液とシュウ酸化合物の溶液とを混合して混合溶液を
調製し、この混合溶液から例えばシュウ酸第一鉄といっ
たようなシュウ酸金属を沈澱させることにより、調製さ
れる。
かつ長さが５〜２０μｍであるような針状モルフォロジ
ーを有した粒子からなるシュウ酸第一鉄といったような
シュウ酸金属は、例えば第一鉄塩といったような金属塩
の溶液とシュウ酸化合物の溶液とを混合して混合溶液を
調製し、この混合溶液から例えばシュウ酸第一鉄といっ
たようなシュウ酸金属を沈澱させることにより、調製さ
れる。
【００５１】例えばシュウ酸第一鉄等のシュウ酸金属の
調製は、中程度のコストであって容易に調達可能な出発
原料を沈澱させることにより、行われる。
調製は、中程度のコストであって容易に調達可能な出発
原料を沈澱させることにより、行われる。
【００５２】有利には、例えばシュウ酸第一鉄等の沈澱
形成されたシュウ酸金属の還元は、中程度の温度におい
て水素ガスによって処理することにより、行われる。
形成されたシュウ酸金属の還元は、中程度の温度におい
て水素ガスによって処理することにより、行われる。
【００５３】５００〜７００℃という還元温度が好まし
く、５２０〜６２０℃という還元温度が特に好ましいこ
とが示された。
く、５２０〜６２０℃という還元温度が特に好ましいこ
とが示された。
【００５４】本発明の他の目的は、金属粉末特に鉄粉末
であって、上述の方法によって得ることができるような
スポンジ状かつフィラメント状の粒子から構成されてい
る金属粉末特に鉄粉末である。
であって、上述の方法によって得ることができるような
スポンジ状かつフィラメント状の粒子から構成されてい
る金属粉末特に鉄粉末である。
【００５５】好ましくは、粒子は、１０〜５０μｍとい
うサイズを有している。
うサイズを有している。
【００５６】本発明の他の目的は、新規な製品であり、
すなわち、スポンジ状かつフィラメント状の微小構造を
有した鉄粉末であって、 −鉄の総含有率が、９８％以上であり、 −原子状鉄の含有率が、９５．７以上であり、 −水素の散逸が、１．３％以下であり、 −比表面積が、０．５０ｍ2／ｇ 以上であり、 −Fischer サブ粒度が、３．２５〜３．５μｍであり、 −ふるい分けにより決定される粒度に関し、７０％より
多くの粒子が４５μｍ未満のサイズであるとともに、１
％未満の数の粒子が１５０μｍ超のサイズであり、 −２７６ＭＰａという成形圧力におけるGreen 力（生の
成形体の耐性）が、５０ＭＰａ以上である、という特性
を有した鉄粉末である。
すなわち、スポンジ状かつフィラメント状の微小構造を
有した鉄粉末であって、 −鉄の総含有率が、９８％以上であり、 −原子状鉄の含有率が、９５．７以上であり、 −水素の散逸が、１．３％以下であり、 −比表面積が、０．５０ｍ2／ｇ 以上であり、 −Fischer サブ粒度が、３．２５〜３．５μｍであり、 −ふるい分けにより決定される粒度に関し、７０％より
多くの粒子が４５μｍ未満のサイズであるとともに、１
％未満の数の粒子が１５０μｍ超のサイズであり、 −２７６ＭＰａという成形圧力におけるGreen 力（生の
成形体の耐性）が、５０ＭＰａ以上である、という特性
を有した鉄粉末である。
【００５７】本発明による鉄粉末は、上述の仕様を大き
く超えており、特に鉄元素の含有率と水素散逸とグリー
ン力とに関しては、AMETEK（登録商標）社によるＮＸ１
０００粉末よりも優秀である。
く超えており、特に鉄元素の含有率と水素散逸とグリー
ン力とに関しては、AMETEK（登録商標）社によるＮＸ１
０００粉末よりも優秀である。
【００５８】本発明による鉄粉末は、様々な工業分野に
おいて使用することができる。
おいて使用することができる。
【００５９】本発明による鉄粉末は、用途に応じて、単
独でそのままで使用することもできるし、混合物を形成
するための他の構成成分を混合することもできる。
独でそのままで使用することもできるし、混合物を形成
するための他の構成成分を混合することもできる。
【００６０】加えて、本発明は、本発明による金属粉末
または合金粉末を含む粉末を押圧することによって得ら
れる成形体（または、圧粉体）に関するものである。
または合金粉末を含む粉末を押圧することによって得ら
れる成形体（または、圧粉体）に関するものである。
【００６１】このような成形体が、本発明による粉末の
格別の構造のために、著しく改良された機械的強度特性
を有していることは、上述した通りである。
格別の構造のために、著しく改良された機械的強度特性
を有していることは、上述した通りである。
【００６２】このような成形体は、純金属粉末または合
金粉末を単独で押圧することにより、あるいは、各々が
純金属粉末または合金粉末からなる複数の粉末を押圧す
ることにより、得ることができる。
金粉末を単独で押圧することにより、あるいは、各々が
純金属粉末または合金粉末からなる複数の粉末を押圧す
ることにより、得ることができる。
【００６３】金属粉末または合金粉末を含む粉末に対し
て、付加的に、１つまたは複数の化合物を添加すること
ができる。このような化合物は、成形体の空隙内に包含
されることとなる。これら化合物は、例えば、個体また
は液体とすることができる。これら化合物としては、セ
ラミクス、イオン性化合物、水素化物、酸化物、強磁性
金属、水酸化物、脂肪族有機液体化合物または環状有機
液体化合物、を例示することができる。
て、付加的に、１つまたは複数の化合物を添加すること
ができる。このような化合物は、成形体の空隙内に包含
されることとなる。これら化合物は、例えば、個体また
は液体とすることができる。これら化合物としては、セ
ラミクス、イオン性化合物、水素化物、酸化物、強磁性
金属、水酸化物、脂肪族有機液体化合物または環状有機
液体化合物、を例示することができる。
【００６４】本発明による成形体を得る目的で行われる
押圧は、通常、押し固め圧力と称されるような、５０〜
５００ＭＰａという成形圧力で行われ、好ましくは、１
００〜３００ＭＰａという成形圧力で行われる。
押圧は、通常、押し固め圧力と称されるような、５０〜
５００ＭＰａという成形圧力で行われ、好ましくは、１
００〜３００ＭＰａという成形圧力で行われる。
【００６５】本発明においては、本発明による成形体の
機械的強度（Ｒ）は、従来技術による粉末から得られる
成形体よりも既に良好な性質を有するものであるけれど
も、より大きな成形圧力を使用することにより特に５０
０〜１０００ＭＰａという成形圧力を使用することによ
り、および／または、押圧時にまたは押圧後に付加的な
部分焼結を行うことにより、さらに著しく改良すること
ができる。
機械的強度（Ｒ）は、従来技術による粉末から得られる
成形体よりも既に良好な性質を有するものであるけれど
も、より大きな成形圧力を使用することにより特に５０
０〜１０００ＭＰａという成形圧力を使用することによ
り、および／または、押圧時にまたは押圧後に付加的な
部分焼結を行うことにより、さらに著しく改良すること
ができる。
【００６６】この部分焼結は、例えば水素ガスや一酸化
窒素ガスや水素と窒素との混合ガスによって形成される
雰囲気といったような還元雰囲気下で行われる焼結、あ
るいは、例えば窒素ガスやアルゴン等の希ガスやこれら
の混合ガスによって形成される雰囲気といったような不
活性雰囲気下で行われる焼結、である。
窒素ガスや水素と窒素との混合ガスによって形成される
雰囲気といったような還元雰囲気下で行われる焼結、あ
るいは、例えば窒素ガスやアルゴン等の希ガスやこれら
の混合ガスによって形成される雰囲気といったような不
活性雰囲気下で行われる焼結、である。
【００６７】部分焼結は、通常、例えば４００〜６００
℃という中程度の温度で行われる。これは、成形体の空
隙率をごくわずかしか変更することがなく、必要であれ
ば、機械的性質を増強しつつも、例えば３０％以上とい
ったような空隙率を保存することができる。
℃という中程度の温度で行われる。これは、成形体の空
隙率をごくわずかしか変更することがなく、必要であれ
ば、機械的性質を増強しつつも、例えば３０％以上とい
ったような空隙率を保存することができる。
【００６８】例示するならば、本発明による方法によっ
て調製された鉄粉末を５００ＭＰａで押圧することによ
り、機械的強度が１００ＭＰａに達するような成形体が
得られる。
て調製された鉄粉末を５００ＭＰａで押圧することによ
り、機械的強度が１００ＭＰａに達するような成形体が
得られる。
【００６９】さらに、Ｒが６０ＭＰａに等しいような成
形体は、純粋水素雰囲気下において４５０℃でもって部
分焼結を行った後においては、機械的強度が２２０ＭＰ
ａにまで増大する。
形体は、純粋水素雰囲気下において４５０℃でもって部
分焼結を行った後においては、機械的強度が２２０ＭＰ
ａにまで増大する。
【００７０】本発明による粉末および本発明による成形
体は、上述のように様々な技術分野において使用するこ
とができる。
体は、上述のように様々な技術分野において使用するこ
とができる。
【００７１】本発明は、また、上述のような粉末の使用
または成形体の使用に関するものである。
または成形体の使用に関するものである。
【００７２】よって、本発明は、ソフトまたはハードな
強磁性材料を調製するに際しての、本発明による金属粉
末の使用に関するものであり、特に、強磁性分離を行う
ための１つ以上の金属の強磁性特性を使用したフィルタ
を調製するに際しての、本発明による金属粉末の使用に
関するものであり、あるいは、自動車用のおよび国内電
気規格セクター用の電気モータのための電機子を製造す
るに際しての、本発明による金属粉末の使用に関するも
のであり、永久磁石を製造するに際しての、本発明によ
る金属粉末の使用に関するものである。
強磁性材料を調製するに際しての、本発明による金属粉
末の使用に関するものであり、特に、強磁性分離を行う
ための１つ以上の金属の強磁性特性を使用したフィルタ
を調製するに際しての、本発明による金属粉末の使用に
関するものであり、あるいは、自動車用のおよび国内電
気規格セクター用の電気モータのための電機子を製造す
るに際しての、本発明による金属粉末の使用に関するも
のであり、永久磁石を製造するに際しての、本発明によ
る金属粉末の使用に関するものである。
【００７３】これら応用においては、金属粉末は、通
常、鉄やコバルトやニッケルやこれらの合金混合物等の
強磁性金属粉末の中から選択される。
常、鉄やコバルトやニッケルやこれらの合金混合物等の
強磁性金属粉末の中から選択される。
【００７４】本発明は、また、例えばニッケル−カドミ
ウム電気化学電池やニッケル−水素化金属電池といった
ような特に電気エネルギー蓄電装置において使用するた
めの多孔質電極の形成に際しての、本発明による金属粉
末の使用に関するものである。
ウム電気化学電池やニッケル−水素化金属電池といった
ような特に電気エネルギー蓄電装置において使用するた
めの多孔質電極の形成に際しての、本発明による金属粉
末の使用に関するものである。
【００７５】本発明は、また、多孔質金属構造内に触媒
粉末を収容するような触媒支持体の形成に際しての、本
発明による金属粉末の使用に関するものである。
粉末を収容するような触媒支持体の形成に際しての、本
発明による金属粉末の使用に関するものである。
【００７６】概して、本発明は、複雑な機械操作を行う
ことなく単一の押圧操作でもって製造し得るよう、複雑
形状を有した機械部品の押圧による形成に際しての本発
明による金属粉末の使用に関するものである。
ことなく単一の押圧操作でもって製造し得るよう、複雑
形状を有した機械部品の押圧による形成に際しての本発
明による金属粉末の使用に関するものである。
【００７７】換言すれば、本発明は、粉末冶金学におけ
る本発明による金属粉末の使用に関するものである。
る本発明による金属粉末の使用に関するものである。
【００７８】本発明による金属粉末の好ましい使用は、
特に本発明による鉄粉末の使用は、特にサーモパイルの
ための、火工品用加熱化合物における使用である。
特に本発明による鉄粉末の使用は、特にサーモパイルの
ための、火工品用加熱化合物における使用である。
【００７９】したがって、本発明は、また、本発明によ
る鉄粉末を具備している火工品用加熱組成物に関するも
のである。
る鉄粉末を具備している火工品用加熱組成物に関するも
のである。
【００８０】このような組成物中においては、通常、鉄
粉末は、過塩素酸カリウム、二酸化鉛、酸化タングステ
ン、酸化鉄、等の中から選択された強力な酸化剤と協働
する。この場合、鉄粉末が８０〜８８％でありかつ酸化
剤が１２〜２０％という重量比率である。
粉末は、過塩素酸カリウム、二酸化鉛、酸化タングステ
ン、酸化鉄、等の中から選択された強力な酸化剤と協働
する。この場合、鉄粉末が８０〜８８％でありかつ酸化
剤が１２〜２０％という重量比率である。
【００８１】サーモパイルのための火工品組成物の場合
には、酸化剤は、通常、過塩素酸カリウムであり、好ま
しい組成物は、重量比で以下の組成を有している。−鉄
粉末が８４％であり、かつ、ＫＣｌＯ4 が１６％。−鉄
粉末が８３％であり、かつ、ＫＣｌＯ4 が１７％。
には、酸化剤は、通常、過塩素酸カリウムであり、好ま
しい組成物は、重量比で以下の組成を有している。−鉄
粉末が８４％であり、かつ、ＫＣｌＯ4 が１６％。−鉄
粉末が８３％であり、かつ、ＫＣｌＯ4 が１７％。
【００８２】サーモパイル内において使用するために、
この火工品用加熱組成物は、見かけの密度が好ましくは
３．２〜３．８であるようなタブレットを形成するよう
に、押圧されるまたはタブレット化されるまたは押し固
められる。
この火工品用加熱組成物は、見かけの密度が好ましくは
３．２〜３．８であるようなタブレットを形成するよう
に、押圧されるまたはタブレット化されるまたは押し固
められる。
【００８３】本発明は、また、そのようなタブレットに
関するものである。
関するものである。
【００８４】最後に、本発明は、また、タブレット化さ
れた火工品用加熱組成物を備えた、あるいは、上述のタ
ブレットを備えた、サーモパイルに関するものである。
れた火工品用加熱組成物を備えた、あるいは、上述のタ
ブレットを備えた、サーモパイルに関するものである。
【００８５】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明について詳細に説明する。
明について詳細に説明する。
【００８６】図１は、本発明によるタブレット化火工品
用加熱組成物を使用したサーモパイルを示す鉛直方向断
面図である。図２Ａ〜図２Ｃは、走査型電子顕微鏡によ
る顕微鏡写真であって、本発明による鉄粉末の微小構造
を示している。図３Ａ〜図３Ｃは、走査型電子顕微鏡に
よる顕微鏡写真であって、従来技術におけるＮＸ−１０
００鉄粉末の微小構造を示している。図４は、サーモパ
イルの典型的な放電曲線を示すグラフである。ｙ軸は、
電圧Ｕ（単位：ボルト）であり、ｘ軸は、時間ｔ（単
位：秒）である。
用加熱組成物を使用したサーモパイルを示す鉛直方向断
面図である。図２Ａ〜図２Ｃは、走査型電子顕微鏡によ
る顕微鏡写真であって、本発明による鉄粉末の微小構造
を示している。図３Ａ〜図３Ｃは、走査型電子顕微鏡に
よる顕微鏡写真であって、従来技術におけるＮＸ−１０
００鉄粉末の微小構造を示している。図４は、サーモパ
イルの典型的な放電曲線を示すグラフである。ｙ軸は、
電圧Ｕ（単位：ボルト）であり、ｘ軸は、時間ｔ（単
位：秒）である。
【００８７】詳細には、本発明による方法においては、
第１ステップにおいて、シュウ酸金属を調製する、例え
ば、針状モルフォロジーを有しかつ５〜１０μｍのサイ
ズとされた粒子からなるシュウ酸第一鉄二水和物を調製
する。
第１ステップにおいて、シュウ酸金属を調製する、例え
ば、針状モルフォロジーを有しかつ５〜１０μｍのサイ
ズとされた粒子からなるシュウ酸第一鉄二水和物を調製
する。
【００８８】針状粒子のサイズと用語は、一般に、最も
長い方向における寸法すなわち『長さ』を測定したもの
として理解される。この長さは、通常、電子顕微鏡像上
における統計的測定から決定される。さらに、針状物と
称する以上は、好ましくは４〜２０という針状比（長さ
／直径）を有しているべきであり、より好ましくは１０
に近い針状比を有しているべきである。
長い方向における寸法すなわち『長さ』を測定したもの
として理解される。この長さは、通常、電子顕微鏡像上
における統計的測定から決定される。さらに、針状物と
称する以上は、好ましくは４〜２０という針状比（長さ
／直径）を有しているべきであり、より好ましくは１０
に近い針状比を有しているべきである。
【００８９】本発明においては、シュウ酸金属粒子は、
例えば好ましくはそのようなモルフォロジーを有しかつ
そのような特徴的サイズを有したシュウ酸第一鉄二水和
物粒子とされたシュウ酸第一鉄粒子は、例えば第一鉄塩
といったような金属塩の溶液とシュウ酸化の溶液とを混
合して得られる溶液において沈澱を形成することにより
得られる。
例えば好ましくはそのようなモルフォロジーを有しかつ
そのような特徴的サイズを有したシュウ酸第一鉄二水和
物粒子とされたシュウ酸第一鉄粒子は、例えば第一鉄塩
といったような金属塩の溶液とシュウ酸化の溶液とを混
合して得られる溶液において沈澱を形成することにより
得られる。
【００９０】例えば第一鉄塩といったような使用される
金属塩は、好ましくは、その金属の塩化物である。例え
ば、塩化第一鉄の四水和物ＦｅＣｌ2・４Ｈ2Ｏである。
しかしながら、例えば第一鉄塩といったような他の金属
塩を使用することもできる。例えば、硫酸塩やモール塩
（Mohr's salt）を使用することができる。
金属塩は、好ましくは、その金属の塩化物である。例え
ば、塩化第一鉄の四水和物ＦｅＣｌ2・４Ｈ2Ｏである。
しかしながら、例えば第一鉄塩といったような他の金属
塩を使用することもできる。例えば、硫酸塩やモール塩
（Mohr's salt）を使用することができる。
【００９１】金属塩の溶液は、例えば第一鉄塩の溶液
は、通常、水とかエタノールやイソプロパノール等の単
純アルコールとかグリセロールやエチレングリコールや
プロパン−１，２−ジオールといったような多価アルコ
ールとかこれらの混合物とかの中から選択された溶媒を
使用した溶液である。
は、通常、水とかエタノールやイソプロパノール等の単
純アルコールとかグリセロールやエチレングリコールや
プロパン−１，２−ジオールといったような多価アルコ
ールとかこれらの混合物とかの中から選択された溶媒を
使用した溶液である。
【００９２】これら混合物の中で、水−エタノールまた
は水−エタノール−イソプロパノールまたは水−エチレ
ングリコール混合体を例示することができる。それぞれ
の好ましい混合比率は、水５０％、エタノール５０％；
水６０％、エタノール１０％、イソプロパノール３０
％；水６０％、エチレングリコール４０％である。
は水−エタノール−イソプロパノールまたは水−エチレ
ングリコール混合体を例示することができる。それぞれ
の好ましい混合比率は、水５０％、エタノール５０％；
水６０％、エタノール１０％、イソプロパノール３０
％；水６０％、エチレングリコール４０％である。
【００９３】金属塩の濃度は、例えば第一鉄塩の濃度
は、混合物中における金属塩の濃度が例えば第一鉄塩の
濃度が通常０．５〜２ｍｏｌ／ｌであるような濃度とさ
れる。
は、混合物中における金属塩の濃度が例えば第一鉄塩の
濃度が通常０．５〜２ｍｏｌ／ｌであるような濃度とさ
れる。
【００９４】使用されるシュウ酸化合物は、好ましく
は、Ｈ2Ｃ2Ｏ4・２Ｈ2Ｏという組成のシュウ酸の二水和
物である。しかしながら、例えばシュウ酸アンモニウム
といったような他の化合物を使用することもできる。
は、Ｈ2Ｃ2Ｏ4・２Ｈ2Ｏという組成のシュウ酸の二水和
物である。しかしながら、例えばシュウ酸アンモニウム
といったような他の化合物を使用することもできる。
【００９５】このシュウ酸化合物の溶液は、通常、上述
した溶媒と同様の溶媒を使用した溶液とされる。
した溶媒と同様の溶媒を使用した溶液とされる。
【００９６】シュウ酸化合物の濃度は、混合物中におけ
るシュウ酸化合物の濃度が通常０．２〜２ｍｏｌ／ｌで
あるような濃度とされる。
るシュウ酸化合物の濃度が通常０．２〜２ｍｏｌ／ｌで
あるような濃度とされる。
【００９７】一般に、沈澱形成は、雰囲気温度に近い温
度で行われる。すなわち、一般的には、１５〜３０℃で
行われ、例えば、２０℃近辺において行われる。
度で行われる。すなわち、一般的には、１５〜３０℃で
行われ、例えば、２０℃近辺において行われる。
【００９８】沈澱形成後においては、シュウ酸金属は、
例えば沈澱したシュウ酸第一鉄は、付加的に、熟成や分
離や洗浄や乾燥や可能であればふるい分け等の一連の操
作を受ける。
例えば沈澱したシュウ酸第一鉄は、付加的に、熟成や分
離や洗浄や乾燥や可能であればふるい分け等の一連の操
作を受ける。
【００９９】沈澱形成後には、シュウ酸金属の例えばシ
ュウ酸第一鉄の、雰囲気温度近辺での１５分間〜１時間
にわたる熟成が行われる。
ュウ酸第一鉄の、雰囲気温度近辺での１５分間〜１時間
にわたる熟成が行われる。
【０１００】沈澱物は、その後、例えば濾過や遠心分離
といったような、周知の固液分離操作を受ける。
といったような、周知の固液分離操作を受ける。
【０１０１】得られた沈澱物は、その後、洗浄される。
例えば、脱イオン水によって洗浄される。
例えば、脱イオン水によって洗浄される。
【０１０２】洗浄済みの沈澱物は、乾燥される。例え
ば、吸着水分量を０近辺とし得るよう、加熱される、す
なわち、４０〜９０℃の温度下において霧化される。
ば、吸着水分量を０近辺とし得るよう、加熱される、す
なわち、４０〜９０℃の温度下において霧化される。
【０１０３】このシュウ酸金属は、例えば乾燥されたシ
ュウ酸第一鉄は、その後、可能であれば、所望サイズ以
外の粉末の分離を可能とするようなふるい分け処理を受
ける。
ュウ酸第一鉄は、その後、可能であれば、所望サイズ以
外の粉末の分離を可能とするようなふるい分け処理を受
ける。
【０１０４】このような条件下において得られたシュウ
酸金属例えばシュウ酸第一鉄は、針状のモルフォロジー
を有していて５〜１０μｍのサイズ（長さ）を有してい
る。
酸金属例えばシュウ酸第一鉄は、針状のモルフォロジー
を有していて５〜１０μｍのサイズ（長さ）を有してい
る。
【０１０５】例えば、鉄の場合には、ＦｅＣ2Ｏ4・２Ｈ
2Ｏ粒子が得られる。
2Ｏ粒子が得られる。
【０１０６】異なるモルフォロジーを有したおよび／ま
たは様々なサイズを有した多数のシュウ酸前駆体が、合
成された。しかしながら、驚くべきことに、針状形状粒
子といった特定モルフォロジーを有した、より詳細には
５〜１０μｍというサイズ（長さ）を有し針状比が４〜
２０であるような、シュウ酸金属粉末例えばシュウ酸第
一鉄粉末であると、還元後に、所望特性を有したスポン
ジ状かつフィラメント状微小構造を有した金属粉末例え
ば鉄粉末を得ることができることがわかっている。
たは様々なサイズを有した多数のシュウ酸前駆体が、合
成された。しかしながら、驚くべきことに、針状形状粒
子といった特定モルフォロジーを有した、より詳細には
５〜１０μｍというサイズ（長さ）を有し針状比が４〜
２０であるような、シュウ酸金属粉末例えばシュウ酸第
一鉄粉末であると、還元後に、所望特性を有したスポン
ジ状かつフィラメント状微小構造を有した金属粉末例え
ば鉄粉末を得ることができることがわかっている。
【０１０７】よって、卵形や平行六面体や八面体といっ
たモルフォロジーといったようなつまり小さなロッドの
形状を有したＦｅＣ2Ｏ4・２Ｈ2Ｏ 等のシュウ酸前駆体
の場合には、還元後に、上記仕様を満たさないような金
属粉末例えば鉄粉末しか得られないことが示された。
たモルフォロジーといったようなつまり小さなロッドの
形状を有したＦｅＣ2Ｏ4・２Ｈ2Ｏ 等のシュウ酸前駆体
の場合には、還元後に、上記仕様を満たさないような金
属粉末例えば鉄粉末しか得られないことが示された。
【０１０８】同様に、針状モルフォロジーではあって
も、例えば１０μｍよりも大きいとかさらに言えば１５
〜２０μｍであるとかまたは逆に１μｍよりも小さいと
かいったように、本発明において特定した範囲からは遠
くかけ離れたサイズを有したシュウ酸前駆体の場合に
も、還元後において、金属粉末例えば鉄粉末として適切
なものを得ることはできない。
も、例えば１０μｍよりも大きいとかさらに言えば１５
〜２０μｍであるとかまたは逆に１μｍよりも小さいと
かいったように、本発明において特定した範囲からは遠
くかけ離れたサイズを有したシュウ酸前駆体の場合に
も、還元後において、金属粉末例えば鉄粉末として適切
なものを得ることはできない。
【０１０９】本発明による方法の第２ステージは、第１
ステージにおいて得られたシュウ酸金属例えばシュウ酸
第一鉄を水素ガスによって処理するという、熱還元であ
る。
ステージにおいて得られたシュウ酸金属例えばシュウ酸
第一鉄を水素ガスによって処理するという、熱還元であ
る。
【０１１０】上述のように、水素ガスによるシュウ酸金
属例えばシュウ酸第一鉄の還元は、５００〜７００℃と
いう温度で好ましくは５２０〜６２０℃という温度でさ
らに好ましくは５２０〜５８０℃で、行われる。特に、
この温度は、使用される金属に依存して決定される。
属例えばシュウ酸第一鉄の還元は、５００〜７００℃と
いう温度で好ましくは５２０〜６２０℃という温度でさ
らに好ましくは５２０〜５８０℃で、行われる。特に、
この温度は、使用される金属に依存して決定される。
【０１１１】驚くべきことに、このような温度領域であ
ると、最良の結果が得られることが示された。特に、粉
末の微小構造に関して、金属粉末例えば鉄粉末の塊状化
に関して、さらに、金属含有量例えば鉄元素含有量に関
して、最良の結果が得られることが示された。
ると、最良の結果が得られることが示された。特に、粉
末の微小構造に関して、金属粉末例えば鉄粉末の塊状化
に関して、さらに、金属含有量例えば鉄元素含有量に関
して、最良の結果が得られることが示された。
【０１１２】この温度は、好ましくは１〜３時間にわた
って、より好ましくは２時間にわたって、維持される。
って、より好ましくは２時間にわたって、維持される。
【０１１３】また、好ましくは、本発明においては、例
えばシュウ酸第一鉄のようなシュウ酸金属といったよう
なシュウ酸前駆体の熱還元時に以下の熱サイクルを管理
することにより、特に金属含有率に関して例えば鉄元素
含有率に関して金属粉末例えば鉄粉末の微小構造に関し
て、最良の結果が得られた。 −第１に、熱酸化処理時における、１２０℃〜１５０℃
という第１温度レベルが、３〜５時間にわたって管理さ
れる。これにより、シュウ酸中に含有されている水分子
の散逸が促進され、さらに、大量の磁鉄鉱の形成が避け
られる。特に、磁鉄鉱が４％を超えて形成されることが
避けられる。−第２に、好ましくは５２０℃であるよう
な上記還元温度にまで、温度を急速に上昇させること。
えばシュウ酸第一鉄のようなシュウ酸金属といったよう
なシュウ酸前駆体の熱還元時に以下の熱サイクルを管理
することにより、特に金属含有率に関して例えば鉄元素
含有率に関して金属粉末例えば鉄粉末の微小構造に関し
て、最良の結果が得られた。 −第１に、熱酸化処理時における、１２０℃〜１５０℃
という第１温度レベルが、３〜５時間にわたって管理さ
れる。これにより、シュウ酸中に含有されている水分子
の散逸が促進され、さらに、大量の磁鉄鉱の形成が避け
られる。特に、磁鉄鉱が４％を超えて形成されることが
避けられる。−第２に、好ましくは５２０℃であるよう
な上記還元温度にまで、温度を急速に上昇させること。
【０１１４】急激な温度上昇という用語は、例えば３〜
５℃／分といったような速度での温度上昇として理解さ
れる。
５℃／分といったような速度での温度上昇として理解さ
れる。
【０１１５】この急激な温度上昇により、例えばシュウ
酸第一鉄から金属鉄への分解といったようなシュウ酸金
属から金属への分解時に発生するガスの急激な散逸を助
長することができ、これにより、所望のスポンジ状微小
構造の形成を促進することができる。
酸第一鉄から金属鉄への分解といったようなシュウ酸金
属から金属への分解時に発生するガスの急激な散逸を助
長することができ、これにより、所望のスポンジ状微小
構造の形成を促進することができる。
【０１１６】その後、上記所定還元温度が、１〜３時間
にわたって例えば２時間にわたって維持される。
にわたって例えば２時間にわたって維持される。
【０１１７】その後、自然放冷によって、雰囲気温度へ
と戻される。
と戻される。
【０１１８】本発明における特定の針状モルフォロジー
を有した特定のシュウ酸前駆体を、本発明における特定
の好ましい還元条件でもって還元することによって得ら
れた金属粉末例えば鉄粉末は、粒子どうしが１０〜５０
μｍというサイズへと好ましくは３０〜５０μｍという
サイズへと塊状化することによって形成された金属粉末
例えば鉄粉末をもたらした。
を有した特定のシュウ酸前駆体を、本発明における特定
の好ましい還元条件でもって還元することによって得ら
れた金属粉末例えば鉄粉末は、粒子どうしが１０〜５０
μｍというサイズへと好ましくは３０〜５０μｍという
サイズへと塊状化することによって形成された金属粉末
例えば鉄粉末をもたらした。
【０１１９】このような押圧圧縮の容易な粉末は、スポ
ンジ状微小構造およびフィラメント状微小構造によって
特徴づけられる。
ンジ状微小構造およびフィラメント状微小構造によって
特徴づけられる。
【０１２０】この構造は、走査型電子顕微鏡を使用した
観測によって明らかとされた。例えば、鉄粉末の場合に
は、この鉄粉末は、ＮＸ１０００鉄粉末の構造と同様の
構造を有していることが示された。
観測によって明らかとされた。例えば、鉄粉末の場合に
は、この鉄粉末は、ＮＸ１０００鉄粉末の構造と同様の
構造を有していることが示された。
【０１２１】この粉末は、加えて、この種の鉄粉末とし
て要求される上記仕様を満たすとともにそれら使用をは
るかに超えるような良好な物理的特性および化学的特性
を有している。
て要求される上記仕様を満たすとともにそれら使用をは
るかに超えるような良好な物理的特性および化学的特性
を有している。
【０１２２】さらに、本発明による粉末の特性および性
質は、大部分において、ＮＸ１０００粉末において測定
される特性および性質よりも良好なものである。
質は、大部分において、ＮＸ１０００粉末において測定
される特性および性質よりも良好なものである。
【０１２３】上述のように、本発明による金属粉末は、
様々な多数の工業的分野において使用することができ
る。よって、本発明による鉄粉末は、例えば小さな電気
モータのための電機子の製造や複雑形状をなす金属部品
の製造のために使用されるような強磁性成形体の製造に
特に好適である。
様々な多数の工業的分野において使用することができ
る。よって、本発明による鉄粉末は、例えば小さな電気
モータのための電機子の製造や複雑形状をなす金属部品
の製造のために使用されるような強磁性成形体の製造に
特に好適である。
【０１２４】この使用に際しては、鉄粉末は、最終部品
の形状を規定するためのダイ中における単なる押圧操作
によって、あるいは、押圧操作を行った後に還元雰囲気
下や不活性雰囲気下における焼成を行うことによって、
簡単に成形される。
の形状を規定するためのダイ中における単なる押圧操作
によって、あるいは、押圧操作を行った後に還元雰囲気
下や不活性雰囲気下における焼成を行うことによって、
簡単に成形される。
【０１２５】成形条件（圧縮圧力、焼成温度および焼成
時間）が、最終成形体の機械的特性を決める。
時間）が、最終成形体の機械的特性を決める。
【０１２６】特に、成形条件は、曲げによる破断や引っ
張りや破断点近傍における破断特性に対して、やや大き
めの耐性をもたらす。
張りや破断点近傍における破断特性に対して、やや大き
めの耐性をもたらす。
【０１２７】本発明による鉄粉末がサーモパイルのため
の火工品用加熱組成物内において使用されるときには、
組成物が押圧されるあるいは圧縮されるあるいはタブレ
ット化されることがわかっており、これにより、３．２
〜３．８といった密度のタブレットが得られる。
の火工品用加熱組成物内において使用されるときには、
組成物が押圧されるあるいは圧縮されるあるいはタブレ
ット化されることがわかっており、これにより、３．２
〜３．８といった密度のタブレットが得られる。
【０１２８】これらタブレットは、サーモパイルにおい
て使用される。このようなタブレットは、ＮＸ１０００
粉末の場合と同等の密度でありかつＮＸ１０００粉末の
場合よりも小さな機械的強度を有したタブレットすなわ
ち成形体を得るのに必要な圧力よりも、より小さな圧力
で押圧するという目的のために適したプレスを使用する
ことにより、従来と同様にして得られる。
て使用される。このようなタブレットは、ＮＸ１０００
粉末の場合と同等の密度でありかつＮＸ１０００粉末の
場合よりも小さな機械的強度を有したタブレットすなわ
ち成形体を得るのに必要な圧力よりも、より小さな圧力
で押圧するという目的のために適したプレスを使用する
ことにより、従来と同様にして得られる。
【０１２９】容易に押圧成形することができるというこ
の点は、本発明による金属粉末例えば鉄粉末における効
果および本質的利点のうちの１つであり、したがって、
特にこの粉末を含有した火工品用組成物における効果お
よび本質的利点のうちの１つである。
の点は、本発明による金属粉末例えば鉄粉末における効
果および本質的利点のうちの１つであり、したがって、
特にこの粉末を含有した火工品用組成物における効果お
よび本質的利点のうちの１つである。
【０１３０】さらに、本発明による金属粉末例えば鉄粉
末から得られるタブレットすなわち成形体は、驚くべき
ことに、従来技術における金属粉末から得られる同様の
タブレットすなわち成形体よりも、特にＮＸ１０００鉄
粉末から得られる同様のタブレットすなわち成形体より
も、取扱い性においてより融通の利くものである。すな
わち、本発明におけるタブレットは、従来技術における
金属粉末に基づくタブレットよりも例えばＮＸ１０００
鉄粉末に基づいて得られるタブレットよりも、衝撃に対
する耐性がずっと大きい。
末から得られるタブレットすなわち成形体は、驚くべき
ことに、従来技術における金属粉末から得られる同様の
タブレットすなわち成形体よりも、特にＮＸ１０００鉄
粉末から得られる同様のタブレットすなわち成形体より
も、取扱い性においてより融通の利くものである。すな
わち、本発明におけるタブレットは、従来技術における
金属粉末に基づくタブレットよりも例えばＮＸ１０００
鉄粉末に基づいて得られるタブレットよりも、衝撃に対
する耐性がずっと大きい。
【０１３１】さらに、本発明によるタブレットは、従来
技術の金属粉末から形成されたタブレットと比較して例
えば鉄粉末ＮＸ１０００から形成されたタブレットと比
較して、機械的強度特性が著しく改良されている。
技術の金属粉末から形成されたタブレットと比較して例
えば鉄粉末ＮＸ１０００から形成されたタブレットと比
較して、機械的強度特性が著しく改良されている。
【０１３２】本発明による加熱火工品組成物を備えた上
記タブレットすなわち成形体は、サーモパイルにおいて
使用される。
記タブレットすなわち成形体は、サーモパイルにおいて
使用される。
【０１３３】本発明によるタブレット型火工品用加熱組
成物を使用することができるサーモパイルの例が、図１
に概略的に示されている。
成物を使用することができるサーモパイルの例が、図１
に概略的に示されている。
【０１３４】サーモパイルは、例えば直径が３４ｍｍで
ありかつ長さが８２ｍｍのものとすることができる。し
かしながら、サーモパイルの応用に応じて、他の寸法と
することもできる。
ありかつ長さが８２ｍｍのものとすることができる。し
かしながら、サーモパイルの応用に応じて、他の寸法と
することもできる。
【０１３５】サーモパイルは、積層された複数の活性部
材を備えている。活性部材の数は、使用者が得ようとす
る電圧値に依存して決められる。活性部材の高さおよび
直径は、サーモパイルによって供給されるべき電流値に
応じて決められる。
材を備えている。活性部材の数は、使用者が得ようとす
る電圧値に依存して決められる。活性部材の高さおよび
直径は、サーモパイルによって供給されるべき電流値に
応じて決められる。
【０１３６】各活性部材は、加熱組成物１とカソード２
と電解質３とアノード４とからなるタブレットから構成
されている。
と電解質３とアノード４とからなるタブレットから構成
されている。
【０１３７】加熱組成物は、例えば、本発明による鉄粉
末を８４％とし、ＫＣｌＯ4 を１６％として、構成する
ことができる。
末を８４％とし、ＫＣｌＯ4 を１６％として、構成する
ことができる。
【０１３８】各活性部材は、例えばスチールから形成さ
れるセパレータ５によって、隣接する活性部材と隔離さ
れている。
れるセパレータ５によって、隣接する活性部材と隔離さ
れている。
【０１３９】積層の両サイドには、例えば絶縁性セラミ
ックから形成された所定数の部材１０，１１によって形
成された固定熱ガード８，９が設けられている。
ックから形成された所定数の部材１０，１１によって形
成された固定熱ガード８，９が設けられている。
【０１４０】複数の活性部材からなる積層によって形成
されたアセンブリは、上パッキング部材１２と下パッキ
ング部材１４との間に配置されている。下パッキング部
材１４には、グロメットアセンブリ１３が設けられてい
る。パッキング部材１２，１４は、フランジ１５，１６
によって所定位置に保持されている。
されたアセンブリは、上パッキング部材１２と下パッキ
ング部材１４との間に配置されている。下パッキング部
材１４には、グロメットアセンブリ１３が設けられてい
る。パッキング部材１２，１４は、フランジ１５，１６
によって所定位置に保持されている。
【０１４１】以下、例示のためだけのものであって本発
明を何ら制限するものではない実験例を参照して、本発
明について説明する。
明を何ら制限するものではない実験例を参照して、本発
明について説明する。
【０１４２】以下の実験例１〜３は、金属鉄粉末に基づ
いた成形体の製造例を示している。
いた成形体の製造例を示している。
【０１４３】〔実験例１〕 〔（ａ１）シュウ酸前駆体の合成〕以下のものを混合す
ることにより、Ａ溶液（１ｍｏｌ／ｌ）が調製された。 −ＦｅＣｌ2・４Ｈ2Ｏ（＞９９％） ： １９８．８０
ｇ −脱イオンされたＨ2Ｏ ： ９７０ｍｌ −容積濃度で３６％のＨＣｌ ： ３０ｍｌ
ることにより、Ａ溶液（１ｍｏｌ／ｌ）が調製された。 −ＦｅＣｌ2・４Ｈ2Ｏ（＞９９％） ： １９８．８０
ｇ −脱イオンされたＨ2Ｏ ： ９７０ｍｌ −容積濃度で３６％のＨＣｌ ： ３０ｍｌ
【０１４４】また、以下のものを混合することにより、
Ｂ溶液（０．５ｍｏｌ／ｌ）が調製された。 −Ｈ2Ｃ2Ｏ4・２Ｈ2Ｏ（＞９９％） ： １２６．２０
ｇ −９５％エタノール： １６００ｍｌ −脱イオンされたＨ2Ｏ ： ３９０ｍｌ −容積濃度で３６％のＨＣｌ ： １０ｍｌ
Ｂ溶液（０．５ｍｏｌ／ｌ）が調製された。 −Ｈ2Ｃ2Ｏ4・２Ｈ2Ｏ（＞９９％） ： １２６．２０
ｇ −９５％エタノール： １６００ｍｌ −脱イオンされたＨ2Ｏ ： ３９０ｍｌ −容積濃度で３６％のＨＣｌ ： １０ｍｌ
【０１４５】その後、Ｂ溶液に対して、Ａ溶液が０．５
ｌ／ｈという速度で加えられた。
ｌ／ｈという速度で加えられた。
【０１４６】雰囲気温度において沈澱形成が行われ、沈
澱物は、熟成のために雰囲気温度において１５分間にわ
たって放置された。その後、沈澱物の濾過と脱イオン水
による洗浄と５０〜９０℃での乾燥とが行われた。
澱物は、熟成のために雰囲気温度において１５分間にわ
たって放置された。その後、沈澱物の濾過と脱イオン水
による洗浄と５０〜９０℃での乾燥とが行われた。
【０１４７】〔（ｂ１）鉄粉末の合成〕２５０μｍとい
う開口直径を有したふるいを使用してふるい分けが行わ
れた後、シュウ酸第一鉄は、純粋水素中において還元を
受けた。
う開口直径を有したふるいを使用してふるい分けが行わ
れた後、シュウ酸第一鉄は、純粋水素中において還元を
受けた。
【０１４８】使用された熱サイクルは、以下の通りであ
った。−雰囲気温度から１２０℃へと、５００℃／ｈと
いう速度でもって温度を上昇させる。 −１２０℃という温度を５時間にわたって維持する。 −１２０℃から５２０℃へと、３００℃／ｈという速度
でもって温度を上昇させる。 −５２０℃という温度を２時間にわたって維持する。 −５２０℃から５０℃へと、３００℃／ｈという速度で
もって温度を下降させる。
った。−雰囲気温度から１２０℃へと、５００℃／ｈと
いう速度でもって温度を上昇させる。 −１２０℃という温度を５時間にわたって維持する。 −１２０℃から５２０℃へと、３００℃／ｈという速度
でもって温度を上昇させる。 −５２０℃という温度を２時間にわたって維持する。 −５２０℃から５０℃へと、３００℃／ｈという速度で
もって温度を下降させる。
【０１４９】〔（ｃ１）金属成形体の合成〕２９２ＭＰ
ａという成形圧力によって鉄粉末の一軸性冷間押圧を行
い、５〜６ｍｍ厚さであり１３．３ｍｍ幅であり３２．
４ｍｍ長さであるような複数のバーが形成された。
ａという成形圧力によって鉄粉末の一軸性冷間押圧を行
い、５〜６ｍｍ厚さであり１３．３ｍｍ幅であり３２．
４ｍｍ長さであるような複数のバーが形成された。
【０１５０】３点曲げ試験により測定された機械的強度
は、３７ＭＰａであり、稠密率は、６９．７％であっ
た。
は、３７ＭＰａであり、稠密率は、６９．７％であっ
た。
【０１５１】〔実験例２〕 〔（ａ２）シュウ酸前駆体の合成〕以下のものを混合す
ることにより、Ａ溶液（１ｍｏｌ／ｌ）が調製された。 −ＦｅＣｌ2・４Ｈ2Ｏ（＞９９％） ： １９８．８０
ｇ −脱イオンされたＨ2Ｏ ： ９５０ｍｌ −容積濃度で３６％のＨＣｌ ： ５０ｍｌ
ることにより、Ａ溶液（１ｍｏｌ／ｌ）が調製された。 −ＦｅＣｌ2・４Ｈ2Ｏ（＞９９％） ： １９８．８０
ｇ −脱イオンされたＨ2Ｏ ： ９５０ｍｌ −容積濃度で３６％のＨＣｌ ： ５０ｍｌ
【０１５２】また、以下のものを混合することにより、
Ｂ溶液（１ｍｏｌ／ｌ）が調製された。 −Ｈ2Ｃ2Ｏ4・２Ｈ2Ｏ（＞９９％） ： １２６．２０
ｇ −９５％エタノール： ８００ｍｌ −脱イオンされたＨ2Ｏ ： １９０ｍｌ −容積濃度で３６％のＨＣｌ ： １０ｍｌ
Ｂ溶液（１ｍｏｌ／ｌ）が調製された。 −Ｈ2Ｃ2Ｏ4・２Ｈ2Ｏ（＞９９％） ： １２６．２０
ｇ −９５％エタノール： ８００ｍｌ −脱イオンされたＨ2Ｏ ： １９０ｍｌ −容積濃度で３６％のＨＣｌ ： １０ｍｌ
【０１５３】その後、Ｂ溶液に対して、Ａ溶液が０．５
ｌ／ｈという速度で加えられた。
ｌ／ｈという速度で加えられた。
【０１５４】雰囲気温度において沈澱形成が行われ、沈
澱物は、熟成のために雰囲気温度において１５分間にわ
たって放置された。その後、沈澱物の濾過と脱イオン水
による洗浄と５０〜９０℃での乾燥とが行われた。
澱物は、熟成のために雰囲気温度において１５分間にわ
たって放置された。その後、沈澱物の濾過と脱イオン水
による洗浄と５０〜９０℃での乾燥とが行われた。
【０１５５】〔（ｂ２）鉄粉末の合成〕実験例１と同じ
手順でもって、シュウ酸第一鉄に対しての純粋水素によ
る熱還元操作が行われた。
手順でもって、シュウ酸第一鉄に対しての純粋水素によ
る熱還元操作が行われた。
【０１５６】〔（ｃ２）金属成形体の合成〕実験例１と
同じようにして、２９２ＭＰａという成形圧力によって
鉄粉末の一軸性冷間押圧を行われた。
同じようにして、２９２ＭＰａという成形圧力によって
鉄粉末の一軸性冷間押圧を行われた。
【０１５７】３点曲げ試験により測定された機械的強度
は、４４ＭＰａであり、稠密率は、６７．８％であっ
た。
は、４４ＭＰａであり、稠密率は、６７．８％であっ
た。
【０１５８】〔実験例３〕 〔（ａ３）シュウ酸前駆体の合成〕以下のものを混合す
ることにより、Ａ溶液（１ｍｏｌ／ｌ）が調製された。 −ＦｅＣｌ2・４Ｈ2Ｏ（＞９９％） ： １９８．８０
ｇ −９５％エタノール： ４７５ｍｌ −脱イオンされたＨ2Ｏ ： ４７５ｍｌ −容積濃度で３６％のＨＣｌ ： ５０ｍｌ
ることにより、Ａ溶液（１ｍｏｌ／ｌ）が調製された。 −ＦｅＣｌ2・４Ｈ2Ｏ（＞９９％） ： １９８．８０
ｇ −９５％エタノール： ４７５ｍｌ −脱イオンされたＨ2Ｏ ： ４７５ｍｌ −容積濃度で３６％のＨＣｌ ： ５０ｍｌ
【０１５９】また、以下のものを混合することにより、
Ｂ溶液（０．２ｍｏｌ／ｌ）が調製された。 −Ｈ2Ｃ2Ｏ4・２Ｈ2Ｏ（＞９９％） ： １２６．２０
ｇ −９５％エタノール： ４９５０ｍｌ −容積濃度で３６％のＨＣｌ ： ５０ｍｌ
Ｂ溶液（０．２ｍｏｌ／ｌ）が調製された。 −Ｈ2Ｃ2Ｏ4・２Ｈ2Ｏ（＞９９％） ： １２６．２０
ｇ −９５％エタノール： ４９５０ｍｌ −容積濃度で３６％のＨＣｌ ： ５０ｍｌ
【０１６０】その後、Ｂ溶液に対して、Ａ溶液が０．５
ｌ／ｈという速度で加えられた。
ｌ／ｈという速度で加えられた。
【０１６１】雰囲気温度において沈澱形成が行われ、沈
澱物は、熟成のために雰囲気温度において１５分間にわ
たって放置された。その後、沈澱物の濾過と脱イオン水
による洗浄と５０〜９０℃での乾燥とが行われた。
澱物は、熟成のために雰囲気温度において１５分間にわ
たって放置された。その後、沈澱物の濾過と脱イオン水
による洗浄と５０〜９０℃での乾燥とが行われた。
【０１６２】〔（ｂ３）鉄粉末の合成〕２５０μｍとい
う開口直径を有したふるいを使用してふるい分けが行わ
れた後、シュウ酸第一鉄は、純粋水素中において還元を
受けた。
う開口直径を有したふるいを使用してふるい分けが行わ
れた後、シュウ酸第一鉄は、純粋水素中において還元を
受けた。
【０１６３】使用された熱サイクルは、以下の通りであ
った。 −雰囲気温度から、１２０℃＜Ｔ1 ＜１５０℃であるよ
うな温度Ｔ1 へと、５００℃／ｈという速度でもって温
度を上昇させる。 −１２０℃＜Ｔ1 ＜１５０℃であるような温度を３〜５
時間にわたって維持する。 −１２０℃＜Ｔ1 ＜１５０℃であるような温度Ｔ1 か
ら、５２０℃＜Ｔ2 ＜６２０℃であるような温度Ｔ2 へ
と、３００℃／ｈという速度でもって温度を上昇させ
る。 −５２０℃＜Ｔ2 ＜６２０℃であるような温度を２時間
にわたって維持する。 −５２０℃＜Ｔ2 ＜６２０℃であるような温度から、５
０℃へと、３００℃／ｈという速度でもって温度を下降
させる。
った。 −雰囲気温度から、１２０℃＜Ｔ1 ＜１５０℃であるよ
うな温度Ｔ1 へと、５００℃／ｈという速度でもって温
度を上昇させる。 −１２０℃＜Ｔ1 ＜１５０℃であるような温度を３〜５
時間にわたって維持する。 −１２０℃＜Ｔ1 ＜１５０℃であるような温度Ｔ1 か
ら、５２０℃＜Ｔ2 ＜６２０℃であるような温度Ｔ2 へ
と、３００℃／ｈという速度でもって温度を上昇させ
る。 −５２０℃＜Ｔ2 ＜６２０℃であるような温度を２時間
にわたって維持する。 −５２０℃＜Ｔ2 ＜６２０℃であるような温度から、５
０℃へと、３００℃／ｈという速度でもって温度を下降
させる。
【０１６４】〔（ｃ３）金属成形体の合成〕２９２ＭＰ
ａという成形圧力によって鉄粉末の一軸性冷間押圧を行
われた。
ａという成形圧力によって鉄粉末の一軸性冷間押圧を行
われた。
【０１６５】３点曲げ試験により測定された機械的強度
は、６０ＭＰａであり、稠密率は、６８％であった。
は、６０ＭＰａであり、稠密率は、６８％であった。
【０１６６】以下の実験例４は、金属ニッケル粉末に基
づいた成形体の製造例を示している。
づいた成形体の製造例を示している。
【０１６７】〔実験例４〕 〔（ａ）シュウ酸前駆体の合成〕以下のものを混合する
ことにより、Ａ溶液（０．５ｍｏｌ／ｌ）が調製され
た。 −ＮｉＣｌ2・６Ｈ2Ｏ（＞９９％） ： ４７．５０ｇ −脱イオンされたＨ2Ｏ ： ４００ｍｌ
ことにより、Ａ溶液（０．５ｍｏｌ／ｌ）が調製され
た。 −ＮｉＣｌ2・６Ｈ2Ｏ（＞９９％） ： ４７．５０ｇ −脱イオンされたＨ2Ｏ ： ４００ｍｌ
【０１６８】また、以下のものを混合することにより、
Ｂ溶液（０．２ｍｏｌ／ｌ）が調製された。 −Ｈ2Ｃ2Ｏ4・２Ｈ2Ｏ（＞９９％） ： ２５．２０ｇ −９５％エタノール： ２５０ｍｌ −脱イオンされたＨ2Ｏ ： ７５０ｍｌ
Ｂ溶液（０．２ｍｏｌ／ｌ）が調製された。 −Ｈ2Ｃ2Ｏ4・２Ｈ2Ｏ（＞９９％） ： ２５．２０ｇ −９５％エタノール： ２５０ｍｌ −脱イオンされたＨ2Ｏ ： ７５０ｍｌ
【０１６９】その後、Ｂ溶液に対して、Ａ溶液が１．６
ｌ／ｈという速度で加えられた。
ｌ／ｈという速度で加えられた。
【０１７０】反応媒体の温度は、９０℃とされた。
【０１７１】９０℃で５分間にわたって熟成を行うこと
により、沈澱形成が行われた。
により、沈澱形成が行われた。
【０１７２】その後、沈澱物は、濾過され、脱イオン水
によって洗浄され、５０〜９０℃で乾燥された。
によって洗浄され、５０〜９０℃で乾燥された。
【０１７３】〔（ｂ）ニッケル粉末の合成〕２５０μｍ
という開口直径を有したふるいを使用してふるい分けが
行われた後、シュウ酸ニッケルは、純粋水素中において
還元を受けた。
という開口直径を有したふるいを使用してふるい分けが
行われた後、シュウ酸ニッケルは、純粋水素中において
還元を受けた。
【０１７４】使用された熱サイクルは、以下の通りであ
った。 −雰囲気温度から１５０℃へと、５００℃／ｈという速
度でもって温度を上昇させる。 −１５０℃という温度を３時間にわたって維持する。 −１５０℃から４２０℃へと、３００℃／ｈという速度
でもって温度を上昇させる。 −４２０℃という温度を２時間にわたって維持する。 −４２０℃から５０℃へと、３００℃／ｈという速度で
もって温度を下降させる。
った。 −雰囲気温度から１５０℃へと、５００℃／ｈという速
度でもって温度を上昇させる。 −１５０℃という温度を３時間にわたって維持する。 −１５０℃から４２０℃へと、３００℃／ｈという速度
でもって温度を上昇させる。 −４２０℃という温度を２時間にわたって維持する。 −４２０℃から５０℃へと、３００℃／ｈという速度で
もって温度を下降させる。
【０１７５】〔（ｃ）金属成形体の合成〕２９２ＭＰａ
という成形圧力によってニッケル粉末の一軸性冷間押圧
を行った。
という成形圧力によってニッケル粉末の一軸性冷間押圧
を行った。
【０１７６】３点曲げ試験により測定された機械的強度
は、４６ＭＰａであり、稠密率は、６０．６％であっ
た。
は、４６ＭＰａであり、稠密率は、６０．６％であっ
た。
【０１７７】以下の実験例５は、金属コバルト粉末に基
づいた成形体の製造例を示している。
づいた成形体の製造例を示している。
【０１７８】〔実験例５〕 〔（ａ）シュウ酸前駆体の合成〕以下のものを混合する
ことにより、Ａ溶液（１ｍｏｌ／ｌ）が調製された。 −ＣｏＣｌ2・６Ｈ2Ｏ（＞９９％） ： ２３７．９０
ｇ −９５％エタノール： ４７５ｍｌ −脱イオンされたＨ2Ｏ ： ４７５ｍｌ −容積濃度で３６％のＨＣｌ ： ５０ｍｌ
ことにより、Ａ溶液（１ｍｏｌ／ｌ）が調製された。 −ＣｏＣｌ2・６Ｈ2Ｏ（＞９９％） ： ２３７．９０
ｇ −９５％エタノール： ４７５ｍｌ −脱イオンされたＨ2Ｏ ： ４７５ｍｌ −容積濃度で３６％のＨＣｌ ： ５０ｍｌ
【０１７９】また、以下のものを混合することにより、
Ｂ溶液（０．２ｍｏｌ／ｌ）が調製された。 −Ｈ2Ｃ2Ｏ4・２Ｈ2Ｏ（＞９９％） ： １２６．２０
ｇ −９５％エタノール： ４９５０ｍｌ −容積濃度で３６％のＨＣｌ ： ５０ｍｌ
Ｂ溶液（０．２ｍｏｌ／ｌ）が調製された。 −Ｈ2Ｃ2Ｏ4・２Ｈ2Ｏ（＞９９％） ： １２６．２０
ｇ −９５％エタノール： ４９５０ｍｌ −容積濃度で３６％のＨＣｌ ： ５０ｍｌ
【０１８０】その後、Ｂ溶液に対して、Ａ溶液が０．５
ｌ／ｈという速度で加えられた。
ｌ／ｈという速度で加えられた。
【０１８１】雰囲気温度において１５分間にわたって熟
成を行うことにより、沈澱形成が行われた。その後、沈
澱物は、濾過され、脱イオン水によって洗浄され、５０
〜９０℃で乾燥された。
成を行うことにより、沈澱形成が行われた。その後、沈
澱物は、濾過され、脱イオン水によって洗浄され、５０
〜９０℃で乾燥された。
【０１８２】〔（ｂ）コバルト粉末の合成〕２５０μｍ
という開口直径を有したふるいを使用してふるい分けが
行われた後、シュウ酸コバルトは、純粋水素中において
還元を受けた。
という開口直径を有したふるいを使用してふるい分けが
行われた後、シュウ酸コバルトは、純粋水素中において
還元を受けた。
【０１８３】使用された熱サイクルは、以下の通りであ
った。 −雰囲気温度から１５０℃へと、５００℃／ｈという速
度でもって温度を上昇させる。 −１５０℃という温度を３時間にわたって維持する。 −１５０℃から５２０℃へと、３００℃／ｈという速度
でもって温度を上昇させる。 −５２０℃という温度を２時間にわたって維持する。 −５２０℃から５０℃へと、３００℃／ｈという速度で
もって温度を下降させる。
った。 −雰囲気温度から１５０℃へと、５００℃／ｈという速
度でもって温度を上昇させる。 −１５０℃という温度を３時間にわたって維持する。 −１５０℃から５２０℃へと、３００℃／ｈという速度
でもって温度を上昇させる。 −５２０℃という温度を２時間にわたって維持する。 −５２０℃から５０℃へと、３００℃／ｈという速度で
もって温度を下降させる。
【０１８４】〔（ｃ）金属成形体の合成〕コバルト粉末
の一軸性冷間押圧を行った（圧力：２９２ＭＰａ）。
の一軸性冷間押圧を行った（圧力：２９２ＭＰａ）。
【０１８５】３点曲げ試験により測定された機械的強度
は、３０ＭＰａであり、稠密率は、６０．２％であっ
た。
は、３０ＭＰａであり、稠密率は、６０．２％であっ
た。
【０１８６】〔実験例６〕 〔本発明による鉄粉末の調製および特徴決定〕本発明に
よる方法における条件下において粉末がいくつかのバッ
チで作製された。つまり、針状モルフォロジーを有しか
つ５〜１０μｍという粒子サイズを有したシュウ酸第一
鉄から、粉末がいくつかのバッチで作製された。この前
駆体は、その後、上述のような好ましい熱サイクルとい
う条件管理を行いつつ、つまり、１２０℃〜１５０℃の
温度で３〜５時間にわたって保持しその後５２０℃〜６
２０℃という還元温度にまで５℃／分という速度でもっ
て急速に温度上昇させさらに５２０℃〜６２０℃という
還元温度で２時間にわたって保持するという温度管理を
行いつつ、水素ガスによって熱的に還元された。
よる方法における条件下において粉末がいくつかのバッ
チで作製された。つまり、針状モルフォロジーを有しか
つ５〜１０μｍという粒子サイズを有したシュウ酸第一
鉄から、粉末がいくつかのバッチで作製された。この前
駆体は、その後、上述のような好ましい熱サイクルとい
う条件管理を行いつつ、つまり、１２０℃〜１５０℃の
温度で３〜５時間にわたって保持しその後５２０℃〜６
２０℃という還元温度にまで５℃／分という速度でもっ
て急速に温度上昇させさらに５２０℃〜６２０℃という
還元温度で２時間にわたって保持するという温度管理を
行いつつ、水素ガスによって熱的に還元された。
【０１８７】本発明による鉄粉末を走査型電子顕微鏡
（ＭＥＢ）によって観測することにより、スポンジ状で
ありかつフィラメント状の微小構造が確認された（図２
Ａ〜図２Ｃの顕微鏡写真を参照されたい）。このような
微小構造は、特にAMETEK（登録商標）社によって市販さ
れているような従来技術による鉄粉末ＮＸ１０００の微
小構造と類似している（図３Ａ〜図３Ｃの顕微鏡写真を
参照されたい）。
（ＭＥＢ）によって観測することにより、スポンジ状で
ありかつフィラメント状の微小構造が確認された（図２
Ａ〜図２Ｃの顕微鏡写真を参照されたい）。このような
微小構造は、特にAMETEK（登録商標）社によって市販さ
れているような従来技術による鉄粉末ＮＸ１０００の微
小構造と類似している（図３Ａ〜図３Ｃの顕微鏡写真を
参照されたい）。
【０１８８】さらに、本発明によるいくつかのバッチに
おける粉末の物理的特性および化学的特性が測定され、
これら特性が、AMETEK（登録商標）社によって市販され
ている鉄粉末ＮＸ１０００の特性と比較された。結果
は、表I にまとめられている。
おける粉末の物理的特性および化学的特性が測定され、
これら特性が、AMETEK（登録商標）社によって市販され
ている鉄粉末ＮＸ１０００の特性と比較された。結果
は、表I にまとめられている。
【０１８９】これら特性決定のために使用された方法
は、以下のようなものである。 −鉄の総含有率は、プラズマ発光分光法によって決定さ
れた。 −鉄元素の含有率は、以下の式（１）に基づいた熱重量
分析（ＡＴＧ）によって、磁鉄鉱からなる保護層によっ
てコーティングされた鉄粉末が空気中において酸化され
る際の質量増加を知ることにより、決定された。
は、以下のようなものである。 −鉄の総含有率は、プラズマ発光分光法によって決定さ
れた。 −鉄元素の含有率は、以下の式（１）に基づいた熱重量
分析（ＡＴＧ）によって、磁鉄鉱からなる保護層によっ
てコーティングされた鉄粉末が空気中において酸化され
る際の質量増加を知ることにより、決定された。
【数１】
【０１９０】鉄元素の含有率の決定に際しては、式
（２）に基づいた雰囲気温度における磁化飽和方法を使
用することもできる。
（２）に基づいた雰囲気温度における磁化飽和方法を使
用することもできる。
【数２】 ここで、ＭSＦｅ＝２１７．４μｅｍ／ｇ（雰囲気温
度）であり、ＭSＦｅ3Ｏ4＝９２．３μｅｍ／ｇ（雰囲
気温度）である。 −Ｈ2 の散逸は、Ｈ2 雰囲気下における熱的重量分析に
よって決定された。 −鉄粉末の分裂状態を表す比表面積Ｓw（ｍ2／ｇ）は、
ＢＥＴ法に基づいて、試料の表面上に物理的吸着層を形
成するのに必要な窒素ガスの容積を測定することによっ
て、決定された。
度）であり、ＭSＦｅ3Ｏ4＝９２．３μｅｍ／ｇ（雰囲
気温度）である。 −Ｈ2 の散逸は、Ｈ2 雰囲気下における熱的重量分析に
よって決定された。 −鉄粉末の分裂状態を表す比表面積Ｓw（ｍ2／ｇ）は、
ＢＥＴ法に基づいて、試料の表面上に物理的吸着層を形
成するのに必要な窒素ガスの容積を測定することによっ
て、決定された。
【０１９１】粒度は、自動分級設備を使用した従来方法
によって決定された。
によって決定された。
【０１９２】生の成形体の耐力（Green 力）は、所定の
ダイおよび曲げ支持体を使用してＡＳＴＭ規格Ｂ３１２
−５６ＴおよびＭＰＩＦ１５に従って決定された。
ダイおよび曲げ支持体を使用してＡＳＴＭ規格Ｂ３１２
−５６ＴおよびＭＰＩＦ１５に従って決定された。
【０１９３】表I 内における生の成形体の耐力（Green
力）は、５．５〜６．３ｍｍの厚さのバーに関して測定
された。
力）は、５．５〜６．３ｍｍの厚さのバーに関して測定
された。
【表１】
【０１９４】以上のことから、電子顕微鏡を使用した分
析により、本発明による鉄粉末のスポンジ状かつフィラ
メント状微小構造が、ＮＸ１０００粉末の微小構造と類
似しているあるいは実際同一であることが明確に示され
ていることがわかる。
析により、本発明による鉄粉末のスポンジ状かつフィラ
メント状微小構造が、ＮＸ１０００粉末の微小構造と類
似しているあるいは実際同一であることが明確に示され
ていることがわかる。
【０１９５】さらに、本発明による粉末の物理的性質お
よび化学的性質の測定値は、サーモパイルのための火工
品用加熱組成物内において使用するのに必要な一連の仕
様が満たされていて実際それら仕様を超えていることが
示されている。
よび化学的性質の測定値は、サーモパイルのための火工
品用加熱組成物内において使用するのに必要な一連の仕
様が満たされていて実際それら仕様を超えていることが
示されている。
【０１９６】実際、鉄の総含有率は、９８〜９９％であ
る（この数値は、９５％超という仕様と比較すれば、は
るかに大きいものである）。
る（この数値は、９５％超という仕様と比較すれば、は
るかに大きいものである）。
【０１９７】原子状鉄の含有率は、９５．７〜９８．２
％であり、この数値は、仕様（＞８９％）と比較すれ
ば、はるかに大きいものであって、ＮＸ１０００粉末に
おける９２．８〜９６．３％という数値よりも大きい。
％であり、この数値は、仕様（＞８９％）と比較すれ
ば、はるかに大きいものであって、ＮＸ１０００粉末に
おける９２．８〜９６．３％という数値よりも大きい。
【０１９８】その結果、水素の散逸が０．２６〜１．３
０％であって仕様の３％よりもはるかに小さく、ＮＸ１
０００粉末における１．７０〜２．４０％という数値よ
りも小さい。
０％であって仕様の３％よりもはるかに小さく、ＮＸ１
０００粉末における１．７０〜２．４０％という数値よ
りも小さい。
【０１９９】比表面積（０．５０〜０．９０ｍ2／ｇ）
と、ふるい分けにより決定される粒度（＞１５０μｍ：
０．０５〜１％、＜４５μｍ：７０．６〜８１％）と
は、ＮＸ１０００粉末における結果と同等であり、より
微細な粒子（＜４５μｍ）の比率は、ＮＸ１０００粉末
における結果よりも大きい。
と、ふるい分けにより決定される粒度（＞１５０μｍ：
０．０５〜１％、＜４５μｍ：７０．６〜８１％）と
は、ＮＸ１０００粉末における結果と同等であり、より
微細な粒子（＜４５μｍ）の比率は、ＮＸ１０００粉末
における結果よりも大きい。
【０２００】使用される成形圧力（２７６ＭＰａあるい
は２９２ＭＰａ）にかかわらず、本発明による鉄粉末の
Green 力Ｓは、ＮＸ１０００粉末における結果よりも大
きい。つまり、ＰC＝２９２ＭＰａ においては、本発明
による粉末では、Ｓ＝５１〜６９ＭＰａであり、ＮＸ１
０００粉末では、３４〜３９ＭＰａである。
は２９２ＭＰａ）にかかわらず、本発明による鉄粉末の
Green 力Ｓは、ＮＸ１０００粉末における結果よりも大
きい。つまり、ＰC＝２９２ＭＰａ においては、本発明
による粉末では、Ｓ＝５１〜６９ＭＰａであり、ＮＸ１
０００粉末では、３４〜３９ＭＰａである。
【０２０１】これら結果は、本発明における鉄粉末の製
造バッチにかかわらず、再現性の高いものであった。
造バッチにかかわらず、再現性の高いものであった。
【０２０２】〔実験例７〕 〔火工品用加熱組成物の調製および試験〕 〔（ａ）調製〕比較の目的のために、８４％の鉄粉末と
１６％の過塩素酸カリウムとを備えてなる２つの火工品
用加熱組成物が、調製された。第１組成物は、ＮＸ１０
００鉄粉末を備えるものであり、第２組成物は、本発明
による鉄粉末を備えるものである。
１６％の過塩素酸カリウムとを備えてなる２つの火工品
用加熱組成物が、調製された。第１組成物は、ＮＸ１０
００鉄粉末を備えるものであり、第２組成物は、本発明
による鉄粉末を備えるものである。
【０２０３】〔（ｂ）熱量測定試験〕２つの組成物の熱
量測定試験が行われた。得られた結果は、以下の表IIに
まとめられている。
量測定試験が行われた。得られた結果は、以下の表IIに
まとめられている。
【表２】
【０２０４】測定精度は、１％よりも良好である。
【０２０５】したがって、熱量測定の観点からは、２つ
の組成物が同等であることが示された。
の組成物が同等であることが示された。
【０２０６】〔（ｃ）タブレット化および押圧試験〕上
記２つの組成物について、タブレット化試験が行われ
た。
記２つの組成物について、タブレット化試験が行われ
た。
【０２０７】材料の特性を反映させるために、２つの組
成物の各々から形成された２つのタブレットについて、
参照密度が採用された。参照密度は、３．５とされた。
成物の各々から形成された２つのタブレットについて、
参照密度が採用された。参照密度は、３．５とされた。
【０２０８】試験は、３６ｍｍの直径のものと１００ｍ
ｍの直径のものとについて行われた。主要な結果は、本
発明による粉末に基づいて得られたタブレットの方が取
扱いに融通性があること、および、本発明による粉末に
基づくタブレットの方がＮＸ１０００に基づくタブレッ
トよりも衝撃耐性が大きいこと、が観測された。
ｍの直径のものとについて行われた。主要な結果は、本
発明による粉末に基づいて得られたタブレットの方が取
扱いに融通性があること、および、本発明による粉末に
基づくタブレットの方がＮＸ１０００に基づくタブレッ
トよりも衝撃耐性が大きいこと、が観測された。
【０２０９】３６ｍｍ直径のものにおいても１００ｍｍ
直径のものについても、圧力比が決定された。 −ＮＸ１０００粉末を含有した混合物においては、３．
４７という密度を得るためには、９４トンの圧力が必要
であった。 −本発明による粉末を含有した混合物においては、３．
４７という密度を得るためには、８０トンの圧力を適用
するだけでよかった。
直径のものについても、圧力比が決定された。 −ＮＸ１０００粉末を含有した混合物においては、３．
４７という密度を得るためには、９４トンの圧力が必要
であった。 −本発明による粉末を含有した混合物においては、３．
４７という密度を得るためには、８０トンの圧力を適用
するだけでよかった。
【０２１０】したがって、圧力比は、１．１７５と決定
された。
された。
【０２１１】製造されたタブレットの機械的強度は、本
発明による鉄粉末を含有したタブレットの優秀性に関連
して上述したものと同様に優秀なものである。
発明による鉄粉末を含有したタブレットの優秀性に関連
して上述したものと同様に優秀なものである。
【０２１２】〔（ｄ）燃焼速度の測定〕カットワイヤ法
と称される方法を使用して、燃焼速度が測定された。
と称される方法を使用して、燃焼速度が測定された。
【０２１３】２枚の圧縮プレートの間に配置されたタブ
レットに対して、７０ｍｍ離れた２つの位置において穴
が開けられ、２本のワイヤが各穴を通された。
レットに対して、７０ｍｍ離れた２つの位置において穴
が開けられ、２本のワイヤが各穴を通された。
【０２１４】加熱組成物が点火されたときには、電子カ
ードが、ワイヤがカットされる時間を記録する。
ードが、ワイヤがカットされる時間を記録する。
【０２１５】ＮＸ１０００粉末（AMETEK（登録商標）混
合物）を含有した加熱混合物と、本発明による鉄粉末を
含有した本発明による加熱混合物と、のそれぞれに関し
て得られた結果が、表III および表IVにまとめられてい
る。
合物）を含有した加熱混合物と、本発明による鉄粉末を
含有した本発明による加熱混合物と、のそれぞれに関し
て得られた結果が、表III および表IVにまとめられてい
る。
【表３】
【表４】
【０２１６】したがって、本発明によるタブレットにお
いては、速度が１０％近く増大したことが記録された。
いては、速度が１０％近く増大したことが記録された。
【０２１７】さらに、本発明による混合物を含有して製
造されたタブレットからのスラグは、ＮＸ１０００粉末
に基づくタブレットと比較して、同程度の機械的強度の
優秀さを保持している。本発明によるタブレットは、融
通の利くままであり、脆性に関する特性は、より良好で
ある
造されたタブレットからのスラグは、ＮＸ１０００粉末
に基づくタブレットと比較して、同程度の機械的強度の
優秀さを保持している。本発明によるタブレットは、融
通の利くままであり、脆性に関する特性は、より良好で
ある
【０２１８】これらの結果により、本発明による鉄粉末
を備えて構成された成形体の強度が良好であることは、
製品の一連の応用全体に対して有利である。
を備えて構成された成形体の強度が良好であることは、
製品の一連の応用全体に対して有利である。
【０２１９】〔実験例８〕 〔サーモパイルの試験〕サーモパイルの点火が、本発明
による鉄粉末と過塩素酸カリウムとを８４：１６という
割合で備えて形成された火工品用混合体を具備したサー
モパイルと、参照混合体と称される、AMETEK（登録商
標）社によるＮＸ１０００鉄粉末と過塩素酸カリウムと
を同じく８４：１６という割合で備えて形成された火工
品用混合体を具備したサーモパイルと、に関して行われ
た。
による鉄粉末と過塩素酸カリウムとを８４：１６という
割合で備えて形成された火工品用混合体を具備したサー
モパイルと、参照混合体と称される、AMETEK（登録商
標）社によるＮＸ１０００鉄粉末と過塩素酸カリウムと
を同じく８４：１６という割合で備えて形成された火工
品用混合体を具備したサーモパイルと、に関して行われ
た。
【０２２０】この粉末を押圧することによりすなわちタ
ブレット化することにより、測定密度が３．５であるよ
うなタブレットが得られた。
ブレット化することにより、測定密度が３．５であるよ
うなタブレットが得られた。
【０２２１】これらタブレットは、図１に示すようなサ
ーモパイルにおける活性部材として使用される。試験の
ために選択されたサーモパイルは、直径が３４ｍｍであ
り長さが８２ｍｍであった。このサイズは、制限された
仕様のもとで現在使用され製造されているサーモパイル
のサイズである。
ーモパイルにおける活性部材として使用される。試験の
ために選択されたサーモパイルは、直径が３４ｍｍであ
り長さが８２ｍｍであった。このサイズは、制限された
仕様のもとで現在使用され製造されているサーモパイル
のサイズである。
【０２２２】合計で、１４個のサーモパイルが製造され
た。
た。
【０２２３】４個のサーモパイルが、ＮＸ１０００鉄粉
末を備えた火工品用加熱混合体の参照品を備えたものと
して、製造された。
末を備えた火工品用加熱混合体の参照品を備えたものと
して、製造された。
【０２２４】他の１０個のサーモパイルは、本発明によ
る火工品用加熱混合体を備えたものとして、製造され
た。
る火工品用加熱混合体を備えたものとして、製造され
た。
【０２２５】１４個のサーモパイルは、厳密に同一の様
式で製造され、厳密に同じ構成要素から構成されてい
る。
式で製造され、厳密に同じ構成要素から構成されてい
る。
【０２２６】２種のサーモパイルの相異点は、使用され
ている鉄粉末だけである。
ている鉄粉末だけである。
【０２２７】行われた試験の第１目的は、本発明による
加熱組成物の良好な冷間点火をチェックすることであ
る、換言すれば、低温での性能をチェックすることであ
り、点火にばらつきがなく再現性が高いことをチェック
することである。
加熱組成物の良好な冷間点火をチェックすることであ
る、換言すれば、低温での性能をチェックすることであ
り、点火にばらつきがなく再現性が高いことをチェック
することである。
【０２２８】実際、不規則な点火というリスクがある場
合には、点火前の安定化温度を下げることで、そのよう
な問題の存在が明らかとされることは、当然である。
合には、点火前の安定化温度を下げることで、そのよう
な問題の存在が明らかとされることは、当然である。
【０２２９】放電に関する仕様は、抵抗を介しての連続
放電である。
放電である。
【０２３０】試験時に注目されるパラメータは、図４の
グラフにおいて示されている。このグラフは、サーモパ
イルの典型的な放電曲線を示すものであって、電圧Ｕ
（単位：ボルト）が時間ｔ（単位：秒）の関数として表
されている。
グラフにおいて示されている。このグラフは、サーモパ
イルの典型的な放電曲線を示すものであって、電圧Ｕ
（単位：ボルト）が時間ｔ（単位：秒）の関数として表
されている。
【０２３１】パラメータは、次のようなものである。 −１６Ｖまでの立ち上がり時間（すなわち、点火時
間）： ｔm（ｓ） −最大電圧値： Ｕmax（Ｖ） −１６Ｖまでの減衰時間： ｔd（ｓ） −２１秒経過時点における内部抵抗： Ｒi（Ω）
間）： ｔm（ｓ） −最大電圧値： Ｕmax（Ｖ） −１６Ｖまでの減衰時間： ｔd（ｓ） −２１秒経過時点における内部抵抗： Ｒi（Ω）
【０２３２】回路が開放されている場合の、２１秒経過
時点における内部抵抗Ｒi（Ω） は、ΔＵ＝ＲΔＩによ
って決定される（図４）。
時点における内部抵抗Ｒi（Ω） は、ΔＵ＝ＲΔＩによ
って決定される（図４）。
【０２３３】本発明によるサーモパイルに関して得られ
た結果（１〜１０）および『参照』混合物本発明による
サーモパイルに関して得られた結果（１１〜１４）が、
以下の表V にまとめられている。
た結果（１〜１０）および『参照』混合物本発明による
サーモパイルに関して得られた結果（１１〜１４）が、
以下の表V にまとめられている。
【表５】
【０２３４】〔結果の分析〕 〔開始時間（１６Ｖに達するまでの立ち上がり時間）〕
これについては、同じである。ばらついた開始は、起こ
っていない。電圧上昇は、統計的範囲内で起こってお
り、ばらつきは有意のものではない。
これについては、同じである。ばらついた開始は、起こ
っていない。電圧上昇は、統計的範囲内で起こってお
り、ばらつきは有意のものではない。
【０２３５】〔２１秒経過時点での内部抵抗〕結果は、
より大きくばらついた。
より大きくばらついた。
【０２３６】〔最大電圧値〕ばらつきは、極めて小さく
（＜４％）、『参照用』サーモパイル（１１〜１４）と
本発明によるサーモパイル（１〜１０）との間において
有意の差はない。
（＜４％）、『参照用』サーモパイル（１１〜１４）と
本発明によるサーモパイル（１〜１０）との間において
有意の差はない。
【０２３７】〔１６Ｖに達するまでの減衰時間〕ばらつ
きが見られた。このばらつきは、内部抵抗値のばらつき
に関連したものである。
きが見られた。このばらつきは、内部抵抗値のばらつき
に関連したものである。
【０２３８】結論として、点火時間や最大電圧値におけ
る差が小さいことにより、加熱組成物の燃焼が同じ態様
で起こっていることが示された。
る差が小さいことにより、加熱組成物の燃焼が同じ態様
で起こっていることが示された。
【０２３９】１６Ｖまでの減衰時間におけるばらつき、
および、２１秒経過時点での内部抵抗値のばらつきに関
しては、製造パラメータが原因であるものと考えられ
る。より詳細には、加熱タブレットの実効的質量が本発
明によるタブレットにおいて比較的大きく変化したため
であると考えられる。
および、２１秒経過時点での内部抵抗値のばらつきに関
しては、製造パラメータが原因であるものと考えられ
る。より詳細には、加熱タブレットの実効的質量が本発
明によるタブレットにおいて比較的大きく変化したため
であると考えられる。
【０２４０】このことは、減衰時間および内部抵抗にお
いて見られたばらつきが大いに相対的なものであること
を示している。これは、−１０℃で２０秒間機能するこ
とを目的に開発されたサーモパイル構成である。試験さ
れたすべてのサーモパイルは、−６０℃に適合する。
いて見られたばらつきが大いに相対的なものであること
を示している。これは、−１０℃で２０秒間機能するこ
とを目的に開発されたサーモパイル構成である。試験さ
れたすべてのサーモパイルは、−６０℃に適合する。
【０２４１】サーモパイルに対しての試験に関連したす
べての結果は、大いに満足のいくものであって、AMETEK
（登録商標）社製の火工品混合体を使用して形成された
いわゆる参照用サーモパイルと本発明によるサーモパイ
ルとが同等のものであることを示している。
べての結果は、大いに満足のいくものであって、AMETEK
（登録商標）社製の火工品混合体を使用して形成された
いわゆる参照用サーモパイルと本発明によるサーモパイ
ルとが同等のものであることを示している。
【図１】 本発明によるタブレット化火工品用加熱組成
物を使用したサーモパイルを示す鉛直方向断面図であ
る。
物を使用したサーモパイルを示す鉛直方向断面図であ
る。
【図２】 図２Ａ〜図２Ｃは、走査型電子顕微鏡による
顕微鏡写真であって、本発明による鉄粉末の微小構造を
示している。
顕微鏡写真であって、本発明による鉄粉末の微小構造を
示している。
【図３】 図３Ａ〜図３Ｃは、走査型電子顕微鏡による
顕微鏡写真であって、従来技術におけるＮＸ−１０００
鉄粉末の微小構造を示している。
顕微鏡写真であって、従来技術におけるＮＸ−１０００
鉄粉末の微小構造を示している。
【図４】 サーモパイルの典型的な放電曲線を示すグラ
フである。
フである。
１ 加熱組成物 ２ カソード ３ 電解質 ４ アノード ５ セパレータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２２Ｆ 1/00 Ｂ２２Ｆ 1/00 Ｓ Ｙ 3/02 3/02 Ｐ 3/10 3/10 Ｄ 5/00 5/00 Ｋ Ｚ Ｈ０１Ｆ 1/06 Ｈ０１Ｆ 1/08 Ｂ 1/08 1/20 1/20 1/22 1/22 Ｈ０１Ｍ 6/36 // Ｈ０１Ｍ 6/36 Ｈ０１Ｆ 1/06 Ａ (72)発明者 フィリップ・タイヤード フランス・31650・サン−トラン・ドゥ・ ガムヴィル・アヴニュ・ドゥ・ガムヴィ ル・16・ドマーヌ・ラ・クレリエール (72)発明者 ヴァレリー・カルル フランス・31120・パンサギュエル・リ ュ・ダンドール・15 (72)発明者 アベル・ルセ フランス・31520・ラモンヴィル・サン・ タンジュ・リュ・ジャン・ムラン・16
Claims (74)
- 【請求項１】 金属粉末または合金粉末の調製方法であ
って、 −針状比（長さと直径との比として定義される）の平均
値が４〜２０でありかつ長さが５〜２０μｍであるよう
な針状モルフォロジーを有した粒子からなる、１つ以上
の金属のシュウ酸塩を調製し、その後、水素ガスでもっ
て前記シュウ酸金属を還元する、あるいは、 −針状比（長さと直径との比として定義される）の平均
値が４〜２０でありかつ長さが５〜２０μｍであるよう
な針状モルフォロジーを有した粒子からなる、１つ以上
の金属のシュウ酸塩を調製し、その後、空気中で前記シ
ュウ酸金属を酸化物へと分解した後、該酸化物を還元す
る、ことを特徴とする方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の方法において、 前記金属を、遷移金属および希土類金属の中から選択す
ることを特徴とする方法。 - 【請求項３】 請求項２記載の方法において、 前記金属を、鉄、コバルト、および、ニッケルの中から
選択することを特徴とする方法。 - 【請求項４】 請求項１記載の方法において、 前記シュウ酸金属を、金属塩の溶液とシュウ酸化合物の
溶液とを混合して混合溶液を調製し該混合溶液から前記
シュウ酸金属を沈澱させることにより、調製することを
特徴とする方法。 - 【請求項５】 請求項４記載の方法において、 前記シュウ酸金属を、シュウ酸第一鉄とすることを特徴
とする方法。 - 【請求項６】 請求項４記載の方法において、 前記金属塩を、前記金属の塩化物とすることを特徴とす
る方法。 - 【請求項７】 請求項６記載の方法において、 前記金属塩を、塩化第一鉄四水和物（ＦｅＣｌ2・４Ｈ2
Ｏ）とすることを特徴とする方法。 - 【請求項８】 請求項４記載の方法において、 前記金属塩を、硫酸塩とすることを特徴とする方法。
- 【請求項９】 請求項８記載の方法において、 前記金属塩を、硫化第一鉄とすることを特徴とする方
法。 - 【請求項１０】 請求項４記載の方法において、 前記混合溶液中における前記金属塩の濃度を、０．５〜
２ｍｏｌ／ｌとすることを特徴とする方法。 - 【請求項１１】 請求項４記載の方法において、 前記金属塩の溶液は、水、例えばエタノールやイソプロ
パノール等の炭素原子数が１〜４個の単純アルコール、
例えばグリセロールやエチレングリコールやプロパン−
１，２−ジオールといったような多価アルコール、およ
び、これらの混合溶媒、の中から選択された溶媒を使用
した溶液とされることを特徴とする方法。 - 【請求項１２】 請求項４記載の方法において、 前記シュウ酸化合物を、シュウ酸の二水和物（Ｈ2Ｃ2Ｏ
4・２Ｈ2Ｏ）とすることを特徴とする方法。 - 【請求項１３】 請求項４記載の方法において、 前記混合溶液中における前記シュウ酸化合物の濃度を、
０．２〜２ｍｏｌ／ｌとすることを特徴とする方法。 - 【請求項１４】 請求項４記載の方法において、 前記シュウ酸化合物の溶液は、水、例えばエタノールや
イソプロパノール等の炭素原子数が１〜４個の単純アル
コール、例えばグリセロールやエチレングリコールやプ
ロパン−１，２−ジオールといったような多価アルコー
ル、および、これらの混合溶媒、の中から選択された溶
媒を使用した溶液とされることを特徴とする方法。 - 【請求項１５】 請求項４記載の方法において、 前記沈澱形成を、１５〜３０℃という雰囲気温度近傍の
温度で行うことを特徴とする方法。 - 【請求項１６】 請求項４記載の方法において、 前記沈澱形成後に得られたシュウ酸第一鉄に対して、熟
成操作、分離操作、洗浄操作、乾燥操作、および、可能
であればふるい分け操作、をこの順に行うことを特徴と
する方法。 - 【請求項１７】 請求項１記載の方法において、 前記還元を、５００〜７００℃という温度で行うことを
特徴とする方法。 - 【請求項１８】 請求項１記載の方法において、 前記還元を、５２０〜６２０℃という温度で１〜３時間
にわたって行うことを特徴とする方法。 - 【請求項１９】 請求項１０記載の方法において、 前記還元を、５２０〜５８０℃という温度で行うことを
特徴とする方法。 - 【請求項２０】 請求項１７記載の方法において、前記
還元を、 −１２０℃〜１５０℃という第１温度レベルに、３〜５
時間にわたって維持し、 −還元温度にまで温度を急激に上昇させ、 −前記還元温度からなる第２温度レベルに、１〜３時間
にわたって維持する、という熱サイクルに従って行うこ
とを特徴とする方法。 - 【請求項２１】 請求項２０記載の方法において、 前記還元温度を、５２０℃とし、 前記第２温度レベルを、２時間にわたって維持すること
を特徴とする方法。 - 【請求項２２】 請求項１記載の方法において、 空気中における前記分解操作を、２５０〜６００℃とい
う温度で行うことを特徴とする方法。 - 【請求項２３】 金属粉末または合金粉末であって、 請求項１に記載された方法によって得ることができるよ
うなスポンジ状かつフィラメント状の粒子から構成され
ていることを特徴とする粉末。 - 【請求項２４】 請求項２３記載の粉末において、 前記粒子が、１０〜５０μｍというサイズを有している
ことを特徴とする粉末。 - 【請求項２５】 スポンジ状かつフィラメント状の微小
構造を有した鉄粉末であって、 −鉄の総含有率が、９８％以上であり、 −原子状鉄の含有率が、９５．７以上であり、 −水素の散逸が、１．３％以下であり、 −比表面積が、０．５０ｍ2／ｇ 以上であり、 −Fischer サブ粒度が、３．２５〜３．５μｍであり、 −ふるい分けにより決定される粒度に関し、７０％より
多くの粒子が４５μｍ未満のサイズであるとともに、１
％未満の数の粒子が１５０μｍ超のサイズであり、 −２７６ＭＰａという成形圧力におけるGreen 力（生の
成形体の耐性）が、５０ＭＰａ以上である、という特性
を有していることを特徴とする鉄粉末。 - 【請求項２６】 成形体であって、 請求項２３記載の金属粉末または合金粉末を含む粉末を
押圧することによって得られたことを特徴とする成形
体。 - 【請求項２７】 請求項２６記載の成形体において、 前記金属粉末または前記合金粉末を含む前記粉末に対し
て、１つまたは複数の化合物が添加されて形成されたこ
とを特徴とする成形体。 - 【請求項２８】 請求項２７記載の成形体において、 前記１つまたは複数の化合物が、セラミクス、イオン性
化合物、水素化物、酸化物、強磁性金属、水酸化物、脂
肪族有機液体化合物または環状有機液体化合物、の中か
ら選択されたものであることを特徴とする成形体。 - 【請求項２９】 請求項２６記載の成形体において、 ５０〜５００ＭＰａという成形圧力で押圧されたもので
あることを特徴とする成形体。 - 【請求項３０】 請求項２６記載の成形体において、 ５００〜１０００ＭＰａという成形圧力で押圧されたも
のであることを特徴とする成形体。 - 【請求項３１】 請求項２６記載の成形体において、 押圧時にまたは押圧後に、付加的な部分焼結が行われる
ことを特徴とする成形体。 - 【請求項３２】 請求項３１記載の成形体において、 前記部分焼結が、還元雰囲気下または不活性雰囲気下に
おいて行われることを特徴とする成形体。 - 【請求項３３】 請求項３１記載の成形体において、 前記部分焼結が、４００〜６００℃で行われることを特
徴とする成形体。 - 【請求項３４】 ソフトまたはハードな磁性材料の調製
に際して、請求項２３に記載された粉末を使用すること
を特徴とする使用。 - 【請求項３５】 請求項３４記載の使用において、 前記金属粉末が、例えば鉄やコバルトやニッケルやこれ
らの混合物等の強磁性金属粉末の中から選択されたもの
であることを特徴とする使用。 - 【請求項３６】 多孔質電極の形成に際して、請求項２
３に記載された粉末を使用することを特徴とする使用。 - 【請求項３７】 触媒支持体の形成に際して、請求項２
３に記載された粉末を使用することを特徴とする使用。 - 【請求項３８】 複雑形状を有した機械部品を押圧によ
って形成するに際して、請求項２３に記載された粉末を
使用することを特徴とする使用。 - 【請求項３９】 粉末冶金学において請求項２３に記載
された粉末を使用することを特徴とする使用。 - 【請求項４０】 火工品用化合物において請求項２３に
記載された粉末を使用することを特徴とする使用。 - 【請求項４１】 特にソフトなまたはハードな強磁性材
料といったようなソフトなまたはハードな磁性材料であ
って、 請求項２６に記載された成形体を具備していることを特
徴とする使用。 - 【請求項４２】 請求項２６に記載された成形体を具備
していることを特徴とする多孔質電極。 - 【請求項４３】 請求項２６に記載された成形体を具備
していることを特徴とする触媒支持体。 - 【請求項４４】 請求項２６に記載された成形体を具備
していることを特徴とする機械部品。 - 【請求項４５】 請求項２３に記載された鉄粉末を具備
していることを特徴とする火工品用加熱組成物。 - 【請求項４６】 請求項４５に記載された火工品用加熱
組成物において、 過塩素酸カリウム、二酸化鉛、酸化タングステン、およ
び、酸化鉄の中から選択された強力な酸化剤を、鉄粉末
が８０〜８８％でありかつ酸化剤が１２〜２０％という
重量比率で備えていることを特徴とする火工品用加熱組
成物。 - 【請求項４７】 請求項４６に記載された火工品用加熱
組成物において、 鉄粉末が８４％でありかつ過塩素酸カリウムが１６％と
いう重量比率でもってこれら鉄粉末および過塩素酸カリ
ウムを備えていることを特徴とする火工品用加熱組成
物。 - 【請求項４８】 見かけの密度が３．２〜３．８である
とともに、請求項４５に記載された火工品用加熱組成物
から形成されたことを特徴とするタブレット。 - 【請求項４９】 請求項４８に記載されたタブレットを
具備してなることを特徴とするサーモパイル。 - 【請求項５０】 サーモパイルの製造に際して、請求項
２３に記載された鉄粉末を使用することを特徴とする使
用。 - 【請求項５１】 成形体であって、 請求項２５記載の鉄粉末を押圧することによって得られ
たことを特徴とする成形体。 - 【請求項５２】 請求項５１記載の成形体において、 前記鉄粉末に対して、１つまたは複数の化合物が添加さ
れて形成されたことを特徴とする成形体。 - 【請求項５３】 請求項５２記載の成形体において、 前記１つまたは複数の化合物が、セラミクス、イオン性
化合物、水素化物、酸化物、強磁性金属、水酸化物、脂
肪族有機液体化合物または環状有機液体化合物、の中か
ら選択されたものであることを特徴とする成形体。 - 【請求項５４】 請求項５１記載の成形体において、 ５０〜５００ＭＰａという成形圧力で押圧されたもので
あることを特徴とする成形体。 - 【請求項５５】 請求項５１記載の成形体において、 ５００〜１０００ＭＰａという成形圧力で押圧されたも
のであることを特徴とする成形体。 - 【請求項５６】 請求項５１記載の成形体において、 押圧時にまたは押圧後に、付加的な部分焼結が行われる
ことを特徴とする成形体。 - 【請求項５７】 請求項５６記載の成形体において、 前記部分焼結が、還元雰囲気下または不活性雰囲気下に
おいて行われることを特徴とする成形体。 - 【請求項５８】 請求項５６記載の成形体において、 前記部分焼結が、４００〜６００℃で行われることを特
徴とする成形体。 - 【請求項５９】 ソフトまたはハードな磁性材料の調製
に際して、請求項２５に記載された鉄粉末を使用するこ
とを特徴とする使用。 - 【請求項６０】 多孔質電極の形成に際して、請求項２
５に記載された金属粉末を使用することを特徴とする使
用。 - 【請求項６１】 触媒支持体の形成に際して、請求項２
５に記載された金属粉末を使用することを特徴とする使
用。 - 【請求項６２】 複雑形状を有した機械部品を押圧によ
って形成するに際して、請求項２５に記載された金属粉
末を使用することを特徴とする使用。 - 【請求項６３】 粉末冶金学において請求項２５に記載
された金属粉末を使用することを特徴とする使用。 - 【請求項６４】 火工品用化合物において請求項２５に
記載された金属粉末を使用することを特徴とする使用。 - 【請求項６５】 特にソフトなまたはハードな強磁性材
料といったようなソフトなまたはハードな磁性材料であ
って、 請求項５１に記載された成形体を具備していることを特
徴とする使用。 - 【請求項６６】 請求項５１に記載された成形体を具備
していることを特徴とする多孔質電極。 - 【請求項６７】 請求項５１に記載された成形体を具備
していることを特徴とする触媒支持体。 - 【請求項６８】 請求項５１に記載された成形体を具備
していることを特徴とする機械部品。 - 【請求項６９】 請求項２５に記載された鉄粉末を具備
していることを特徴とする火工品用加熱組成物。 - 【請求項７０】 請求項６９に記載された火工品用加熱
組成物において、 過塩素酸カリウム、二酸化鉛、酸化タングステン、およ
び、酸化鉄の中から選択された強力な酸化剤を、鉄粉末
が８０〜８８％でありかつ酸化剤が１２〜２０％という
重量比率で備えていることを特徴とする火工品用加熱組
成物。 - 【請求項７１】 請求項７０に記載された火工品用加熱
組成物において、 鉄粉末が８４％でありかつ過塩素酸カリウムが１６％と
いう重量比率でもってこれら鉄粉末および過塩素酸カリ
ウムを備えていることを特徴とする火工品用加熱組成
物。 - 【請求項７２】 見かけの密度が３．２〜３．８である
とともに、請求項６９に記載された火工品用加熱組成物
から形成されたことを特徴とするタブレット。 - 【請求項７３】 請求項７２に記載されたタブレットを
具備してなることを特徴とするサーモパイル。 - 【請求項７４】 サーモパイルの製造に際して、請求項
２５に記載された鉄粉末を使用することを特徴とする使
用。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| FR9907340 | 1999-06-10 | ||
| FR9907340A FR2794672B1 (fr) | 1999-06-10 | 1999-06-10 | Procede de preparation de poudres metalliques, poudres metalliques ainsi preparees et compacts incluant ces poudres |
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|---|---|
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