JP2004269954A - チタン−亜鉛母合金の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】亜鉛に対するチタンの溶解時間を短縮し、ドロスへの移行を少なくし、酸化物の生成量を低減させることができる、チタン−亜鉛母合金の製造方法を提供する。
【解決手段】大気雰囲気中において、亜鉛を加熱溶解して得られた亜鉛溶湯の表面に、亜鉛溶湯の表面を覆うように木炭を添加し、木炭を燃焼させながら７００〜７２０℃の温度に昇温させた後、亜鉛溶湯を撹拌しながら５８０〜６００℃の温度に降温させ、亜鉛溶湯の表面から木炭を回収し、その後、亜鉛溶湯にスポンジ状チタンを添加して加熱溶解することにより、１〜１０重量％のチタンを含み且つ残部が亜鉛と不可避不純物からなるチタン−亜鉛母合金を製造する。このようにして製造されたチタン−亜鉛母合金は、ダイカスト用亜鉛合金塊を製造する際の母合金として使用することができる。
【選択図】 なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チタン−亜鉛母合金の製造方法に関し、特に、チタン含有亜鉛合金塊を製造する際に成分調整を行うために使用するチタン−亜鉛母合金の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ダイカスト用亜鉛合金塊の製造には、チタン−アルミニウム母合金が使用されており、チタン−亜鉛母合金を使用することは一般的ではなかった。これは、チタン−亜鉛母合金を製造する際に板材または粒状のチタンを使用して亜鉛に溶解すると、チタンの融点が高いために溶解時間が長くなり、ドロスへの移行が増大し、コストが増大するという問題があるからである。
【０００３】
このような問題を解消するため、主原料の亜鉛にチタンを添加して溶解した後にアルミニウムを添加することによりチタン含有亜鉛合金を製造する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この方法では、主原料の亜鉛に対して０．００３〜３重量％のスポンジチタンを添加して溶解した後、０．００３〜１０重量％のアルミニウムを添加し、５００〜７５０℃の温度で０．５〜３時間加熱溶解することによりチタン含有亜鉛合金を製造している。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−８１９２３号公報（段落番号０００５−０００７）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の特許文献１に開示された方法では、チタンの溶解時間の短縮が必ずしも十分でなく、特に、チタン含有量の多いチタン含有亜鉛合金、例えば、３重量％より多いチタンを含むチタン含有亜鉛合金を製造する場合に、チタンの溶解時間が非常に長くなり、製造コストが増大し、また、酸化物の生成量が多くなるという問題がある。
【０００６】
したがって、本発明は、このような従来の問題点に鑑み、亜鉛に対するチタンの溶解時間を短縮し、ドロスへの移行を少なくし、酸化物の生成量を低減させることができる、チタン−亜鉛母合金の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、亜鉛溶湯にチタンを溶解する前に亜鉛溶湯の表面を覆うように木炭を添加することにより、酸化物の発生を抑えて溶解時間を短縮できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明によるチタン−亜鉛母合金の製造方法は、大気雰囲気中において、亜鉛溶湯の表面に木炭を添加し、木炭を燃焼させながら昇温させた後、降温させ、亜鉛溶湯の表面から木炭を回収し、その後、亜鉛溶湯にチタンを添加して加熱溶解することを特徴とする。
【０００９】
このチタン−亜鉛母合金の製造方法において、木炭が亜鉛溶湯の表面を覆うように添加されるのが好ましい。亜鉛溶湯に添加されるチタンは、スポンジ状チタンであるのが好ましい。降温の際には亜鉛溶湯を撹拌するのが好ましく、亜鉛溶湯にチタンを添加した後に亜鉛溶湯を撹拌するのが好ましい。昇温させる温度は、好ましくは６７０〜８００℃であり、さらに好ましくは７００〜７２０℃である。また、降温させる温度は、好ましくは５５０〜６５０℃であり、さらに好ましくは５８０〜６００℃である。このチタン−亜鉛母合金の製造方法により、１〜１０重量％のチタンを含み且つ残部が亜鉛と不可避不純物からなるチタン−亜鉛母合金を製造することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明によるチタン−亜鉛母合金の製造方法の実施の形態では、大気雰囲気中において、亜鉛を加熱溶解して得られた亜鉛溶湯の表面に、亜鉛溶湯の表面を覆うように木炭を添加し、木炭を燃焼させながら７００〜７２０℃の温度に昇温させた後、亜鉛溶湯を撹拌しながら５８０〜６００℃の温度に降温させ、亜鉛溶湯の表面から木炭を回収し、その後、亜鉛溶湯にスポンジ状チタンを添加して加熱溶解することにより、１〜１０重量％のチタンを含み且つ残部が亜鉛と不可避不純物からなるチタン−亜鉛母合金を製造する。
【００１１】
このようにして製造されたチタン−亜鉛母合金は、ダイカスト用亜鉛合金塊を製造する際の母合金として使用することができる。また、亜鉛溶湯の表面に木炭を浮かべることにより、木炭の脱酸効果によって亜鉛溶湯の表面が過度に酸化されるのを防止することができる。
【００１２】
大気雰囲気中において亜鉛溶湯にチタンを溶解する際の加熱温度は、亜鉛の沸点（９０６℃）より低い８５０℃付近が上限である。また、亜鉛溶湯へのスポンジ状チタンの溶解にはガス炉を使用することができ、亜鉛溶湯の撹拌にはカーボン製の撹拌機を使用することができる。
【００１３】
チタン含有量の多いチタン−亜鉛母合金を製造する場合には、溶解時間が長くなるので、溶湯温度を高くするのが好ましい。但し、溶湯温度が高くなるとチタンの溶解の際に溶湯の表面に生じる酸化皮膜の量が多くなるので、溶湯温度を高くし過ぎないように注意する必要がある。
【００１４】
なお、亜鉛溶湯を撹拌しながらスポンジ状チタンを添加すると酸化が激しくなるので、スポンジ状チタンを添加した後にチタンの表面が加熱されて青紫色に変色した時点で撹拌し始めるのが好ましい。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明によるチタン−亜鉛母合金の製造方法の実施例について詳細に説明する。
【００１６】
［実施例１］
黒鉛ルツボ中で４Ｎ電気亜鉛地金を溶解し、４５０℃に達した時点で７〜８ｋｇの木炭を厚さ５０ｍｍ程度で隙間なく亜鉛溶湯の表面を覆うように添加した。木炭を燃焼させながら７００℃に昇温させた後、６００℃まで自然降温させた。この降温の際に、溶湯内の酸素を取り除く（脱酸効果）ために、１０分間隔で溶湯内を定期的に撹拌した。６００℃に到達した後、亜鉛溶湯の表面の木炭を回収した。
【００１７】
溶湯温度が６００℃であることを確認した後、２５０ｋｇの亜鉛に対して約１ｋｇのスポンジ状チタンを添加して溶湯の表面に浮かべ、チタンの表面が加熱されて青紫色に変色した時点で撹拌機により撹拌し始め、チタンを溶湯内に巻き込みながら溶解した。
【００１８】
チタンの溶解状況（青紫色に変色）を確認しながら、チタン含有量が目標とする１重量％になるまで、上記のスポンジ状チタンの添加を繰り返した。なお、チタン含有量が目標含有量になったか否かは、添加したスポンジ状チタンの全量が溶解した後にサンプリングしてＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）で分析することによって確認した。
【００１９】
この実施例の方法により、チタンの溶解時間１０分間で０．９８重量％のチタンを含むチタン−亜鉛母合金を製造することができた。
【００２０】
［実施例２］
チタンの目標含有量を４重量％として約１０ｋｇのスポンジ状チタンを添加した以外は実施例１と同様の方法により、チタン−亜鉛母合金を製造した。この実施例の方法により、チタンの溶解時間３０分間で３．９５重量％のチタンを含むチタン−亜鉛母合金を製造することができた。
【００２１】
［実施例３］
チタンの目標含有量を８重量％として約２５ｋｇのスポンジ状チタンを添加した以外は実施例１と同様の方法により、チタン−亜鉛母合金を製造した。この実施例の方法により、チタンの溶解時間５０分間で７．９０重量％のチタンを含むチタン−亜鉛母合金を製造することができた。
【００２２】
［比較例］
黒鉛ルツボ中で４Ｎ電気亜鉛地金を溶解し、６００℃まで昇温させた後、溶湯の温度を確認し、撹拌機により撹拌しながら２．５ｋｇ（１重量％相当）のスポンジ状チタンを添加して溶湯の表面に浮かべた。この比較例では、チタンが亜鉛に溶解するよりも酸化してドロスに移行する分が多く、亜鉛溶湯の表面に粉状になっていた。その結果、チタンの溶解時間６０分間でも、得られたチタン−亜鉛母合金中のチタン含有量は０．１０重量％に過ぎなかった。
【００２３】
なお、実施例１〜３および比較例の結果を表１にまとめて示す。
【００２４】
【表１】

【００２５】
表１の結果から明らかなように、実施例１〜３では、目標含有量に近いチタン含有量のチタン−亜鉛母合金を得ることができ、また、比較例と比べてチタンの溶解時間を大幅に短縮できることがわかる。
【００２６】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、１〜１０重量％のチタンを含むチタン−亜鉛母合金を製造する際に、亜鉛溶湯に木炭を浮かべることにより脱酸効果が得られ、ドロスへの移行を最小限に抑えることができ、チタンの溶解時間も大幅に短縮できるため、製造コストを低減することができるとともに、作業効率を向上させることができる。また、木炭は安価で取扱いも容易であるため、安価で且つ簡便にチタン−亜鉛母合金を製造することができる。

Claims (10)

1. 大気雰囲気中において、亜鉛溶湯の表面に木炭を添加し、木炭を燃焼させながら昇温させた後、降温させ、亜鉛溶湯の表面から木炭を回収し、その後、亜鉛溶湯にチタンを添加して加熱溶解することを特徴とする、チタン−亜鉛母合金の製造方法。
2. 前記木炭が前記亜鉛溶湯の表面を覆うように添加されることを特徴とする、請求項１に記載のチタン−亜鉛母合金の製造方法。
3. 前記亜鉛溶湯に添加されるチタンがスポンジ状チタンであることを特徴とする、請求項１または２に記載のチタン−亜鉛母合金の製造方法。
4. 前記降温の際に亜鉛溶湯を撹拌することを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載のチタン−亜鉛母合金の製造方法。
5. 前記亜鉛溶湯にチタンを添加した後に前記亜鉛溶湯を撹拌することを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載のチタン−亜鉛母合金の製造方法。
6. 前記昇温させる温度が６７０〜８００℃の温度であることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載のチタン−亜鉛母合金の製造方法。
7. 前記昇温させる温度が７００〜７２０℃の温度であることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載のチタン−亜鉛母合金の製造方法。
8. 前記降温させる温度が５５０〜６５０℃の温度であることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれかに記載のチタン−亜鉛母合金の製造方法。
9. 前記降温させる温度が５８０〜６００℃の温度であることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれかに記載のチタン−亜鉛母合金の製造方法。
10. 前記チタン−亜鉛母合金が、１〜１０重量％のチタンを含み且つ残部が亜鉛と不可避不純物からなるチタン−亜鉛母合金であることを特徴とする、請求項１乃至９のいずれかに記載のチタン−亜鉛母合金の製造方法。