JP2006022377A - Dendritic titanium powder and production method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属チタンの製法に関するものであり、特に、金属の低級塩化物を出発原料として金属粉を製造する方法に関する。 The present invention relates to a method for producing metal titanium, and more particularly, to a method for producing metal powder using a metal lower chloride as a starting material.
金属チタンは、軽量であり、強度や耐食性や加工性に優れるなどの特徴を有しており、機械部品、エンジンパーツ、フィルター、スポーツ用具等に幅広く利用されている。これらのチタン製品は、チタン粉を成形・焼結することによって製造されるため、成形性、および焼結性の優れているチタン粉が好ましいとされている。 Titanium metal is lightweight and has characteristics such as excellent strength, corrosion resistance, and workability, and is widely used for machine parts, engine parts, filters, sports equipment, and the like. Since these titanium products are manufactured by molding and sintering titanium powder, titanium powder having excellent moldability and sinterability is considered preferable.
このようなチタン粉として、チタン材を水素化して脆化させ、次いで所定の大きさまで破砕・粉砕し、その後脱水素して得られるHDH粉(例えば、特許文献1参照)、チタン塊を溶融しアトマイズして得られるアトマイズ粉(例えば、特許文献2参照)、あるいはチタンブロックにプラズマを照射して溶融させ遠心力により飛散させて得られるPREP粉(例えば、特許文献3参照)等が開示されている。 As such titanium powder, the titanium material is hydrogenated and embrittled, then crushed and pulverized to a predetermined size, and then dehydrogenated (for example, see Patent Document 1), the titanium mass is melted Atomized powder obtained by atomization (for example, refer to Patent Document 2), PREP powder (for example, refer to Patent Document 3) obtained by irradiating plasma on a titanium block and melting it by centrifugal force is disclosed. Yes.
アトマイズ粉あるいはPREP粉などの球状粉は流動性が優れている反面、成形性および焼結性が非常に劣るという問題があった。また、HDH粉は、形状が比較的角張っているのでアトマイズ粉やPREP粉に比べると成形性・焼結性は改善されているものの、製造コストが高いという問題を有していた。 While spherical powder such as atomized powder or PREP powder is excellent in fluidity, there is a problem that moldability and sinterability are very poor. In addition, since the HDH powder has a relatively square shape, the moldability and sintering properties are improved as compared with the atomized powder and PREP powder, but the production cost is high.
チタン製品に対する性能向上の要求は日々高まっており、このように現状生産されているチタン粉では成形性、焼結性および製造コストを満足するものはなく、これらの特性を兼備したチタン粉が望まれている。 The demand for improved performance for titanium products is increasing day by day, and there is no titanium powder that is currently produced in this way that satisfies the moldability, sinterability, and manufacturing cost, and titanium powder that combines these characteristics is desirable. It is rare.
本発明は、上記状況に鑑みてなされたものであり、成形性、焼結性および製造コストの点で優れたチタン粉およびチタン粉の製造方法の提供を目的としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide titanium powder and a titanium powder manufacturing method that are excellent in terms of formability, sinterability, and manufacturing cost.
本発明は、かかる実情に鑑みて鋭意検討を重ねてなされたものであり、本発明の樹枝状チタン粉は、平均長さが10mm以下であり、断面を囲む最小円の平均径が1mm以下である棒状をなし、樹枝状に分岐した粒子を含有することを特徴としている。 The present invention has been made by intensive studies in view of such circumstances, and the dendritic titanium powder of the present invention has an average length of 10 mm or less and an average diameter of a minimum circle surrounding the cross section of 1 mm or less. It has a certain rod shape and is characterized by containing dendritic particles.
本発明の樹枝状チタン粉は、チタン粉の粒子同士が相互に絡み合っているので、従来よりも小さい圧力で粒子を相互に固着させることができ、優れた成形性および焼結性を有している。 In the dendritic titanium powder of the present invention, the particles of the titanium powder are intertwined with each other, so that the particles can be fixed to each other with a pressure smaller than the conventional one, and have excellent moldability and sinterability. Yes.
また、本発明の樹枝状チタン粉の製造方法は、チタン低級塩化物を溶解した溶融塩化マグネシウム中に固体の還元剤を投入し、チタン低級塩化物を還元することを特徴としている。 The method for producing dendritic titanium powder of the present invention is characterized in that a solid reducing agent is introduced into molten magnesium chloride in which titanium lower chloride is dissolved to reduce titanium lower chloride.
このような製造方法によれば、投入された固体の還元剤が溶融塩中に順次溶解しながらチタン低級塩化物を還元するので、生成するチタンはスポンジ質になり難く粒子が樹枝状に成長して本発明の樹枝状チタン粉を効率的に製造することができる。 According to such a manufacturing method, since the charged solid reducing agent is sequentially dissolved in the molten salt to reduce the titanium lower chloride, the titanium produced is unlikely to be spongy and the particles grow in a dendritic shape. Thus, the dendritic titanium powder of the present invention can be produced efficiently.
本発明の最良の実施形態について図面を用いて以下に説明する。本実施形態においては、まずは、本発明の樹枝状チタン粉の製造方法につき説明し、その後、得られたチタン粉の特徴について説明する。 The best embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In this embodiment, first, the manufacturing method of the dendritic titanium powder of the present invention will be described, and then the characteristics of the obtained titanium powder will be described.
図1は、本発明を実施するために用いるチタンの低級塩化物を塩化マグネシウムに溶解させるために用いる装置構成を表している。符号1は、反応容器であり、この反応容器1に固体の塩化マグネシウムを装入した後、反応容器1全体を塩化マグネシウムの融点以上に加熱して塩化マグネシウムを溶融させ、塩浴2を形成させる。 FIG. 1 shows an apparatus configuration used for dissolving lower chloride of titanium used for carrying out the present invention in magnesium chloride. Reference numeral 1 denotes a reaction vessel. After charging solid magnesium chloride into the reaction vessel 1, the entire reaction vessel 1 is heated to a temperature equal to or higher than the melting point of magnesium chloride to melt the magnesium chloride to form a salt bath 2. .
塩浴2の温度が安定したところで、チタン材3を保持した籠4を塩浴2に浸漬配置させ、その近傍に浸漬配置された四塩化チタン供給管5から四塩化チタンを籠4の底部に向けて供給する。供給された四塩化チタンは、すぐにガス化してチタン材3と反応し、主に二塩化チタン(低級塩化物)を生成する(Ti+TiCl4→2TiCl2)。この際条件によっては三塩化チタンも同時に生成する場合がある。生成した低級塩化物は、塩浴2に対して溶解し、塩化マグネシウムおよび塩化チタンの混合塩浴を形成する。
When the temperature of the salt bath 2 is stabilized, the
上記工程において、塩浴2の温度は、塩浴が溶融状態に保持され、かつ蒸発ロスが抑制されていればよい。そのような温度範囲としては、塩浴2が塩化マグネシウムの場合には、融点が714℃であるので、好ましくは750〜950℃に、より好ましくは800〜900℃に維持しておくことがよい。 In the above step, the temperature of the salt bath 2 may be such that the salt bath is maintained in a molten state and evaporation loss is suppressed. As such a temperature range, when the salt bath 2 is magnesium chloride, since the melting point is 714 ° C., it is preferably maintained at 750 to 950 ° C., more preferably 800 to 900 ° C. .
チタン材3としては、スポンジチタンやチタンスクラップなど、あらゆる形状のチタンを使用することができる。前述した低級塩化物の生成過程においてチタン材中の不純物酸素や窒化物は反応し難いため酸素あるいは窒素の濃度が高いスポンジチタンでも使用することができる。
As the
チタン材3を収納する籠4としては任意の素材が使用可能であるが、高温の塩浴に対する耐食性を考慮し、炭素鋼あるいはステンレス鋼、より好ましくはニッケルで構成しておくことが好ましい。
Any material can be used as the
塩化マグネシウム中でスポンジチタンと四塩化チタンを反応させるとチタンの低級塩化物が生成すると同時に塩化マグネシウム中に溶解する。800〜900℃付近の塩化マグネシウムに対するチタン低級塩化物は、8モル%〜33モル%の範囲の溶解度を有する。よって、この範囲を超えない範囲で四塩化チタンを供給することが好ましい。しかしながら、高い純度が要求されない場合には、この範囲を超えて四塩化チタンを供給しても良い。塩化マグネシウムに溶解できないチタン低級塩化物は、塩浴2中に固体状態で析出するので塩浴2と共に還元容器に移送することでチタン源として利用することができる。 When titanium sponge and titanium tetrachloride are reacted in magnesium chloride, lower chloride of titanium is formed and simultaneously dissolved in magnesium chloride. Titanium lower chloride with respect to magnesium chloride near 800 to 900 ° C. has a solubility in the range of 8 mol% to 33 mol%. Therefore, it is preferable to supply titanium tetrachloride within a range not exceeding this range. However, when high purity is not required, titanium tetrachloride may be supplied beyond this range. Titanium lower chloride that cannot be dissolved in magnesium chloride precipitates in a solid state in the salt bath 2 and can be used as a titanium source by being transferred to the reduction vessel together with the salt bath 2.
図2は、本発明のチタン粉を生成させるための装置構造を表している。図1の装置で製造されたチタン低級塩化物を溶解した塩浴12を反応容器11に装入した後、所定温度に加熱・保持し、温度の安定を待ってから、固体の還元性金属6を投入する。この還元性金属6は、塩浴12中に溶解しながらチタンの低級塩化物を還元し、還元性金属の塩化物を生成するとともに金属チタンを生成する。この過程で生成するチタンは、樹枝状に成長する。
FIG. 2 shows an apparatus structure for producing the titanium powder of the present invention. The
還元性金属6の投入を継続し、反応容器11内で生成した樹枝状チタン粉は塩浴12中を沈降して底部に沈積する。また、反応容器11の内壁に析出するものもある。還元反応を終了した後、塩浴12を反応容器11から抜き出した後、室温まで冷却し、反応容器11内に希酸を注水して、樹枝状チタンの粒子間に残留している塩化マグネシウムをリーチング(洗浄)する。注水操作を複数回繰り返して行うことにより、樹枝状チタン中に残留している塩化マグネシウムを除去し、更に乾燥して、本発明の樹枝状チタン粉を製造する。
The charging of the reducing
上記還元工程において、固形の還元剤は、粒状のものを使用することが好ましく、これを間歇的に投入することが好ましい。固体の還元性金属の投入速度は、塩浴12に投入した1個の還元剤が完全に消費されてから次の還元剤を投入することが好ましい。このような投入速度を選択することにより、効率的に樹枝状のチタン粉を得ることができる。
In the reduction step, it is preferable to use a solid reducing agent, and it is preferable to intermittently add it. It is preferable that the solid reducing metal is introduced at a rate after one reducing agent introduced into the
本発明に用いる固体の還元性金属の粒度は、小規模設備では1mm〜10mmの範囲のものを用いることが好ましい。しかし、実機規模設備では、例えば、200mmx700mmx60mm程度のインゴットを用いることが好ましい。
固体の還元性金属としては、金属マグネシウム、金属カルシウム、あるいは金属ナトリウムを用いることができる。
The particle size of the solid reducing metal used in the present invention is preferably in the range of 1 mm to 10 mm in a small-scale facility. However, it is preferable to use an ingot of about 200 mm × 700 mm × 60 mm, for example, in actual equipment.
As the solid reducing metal, metallic magnesium, metallic calcium, or metallic sodium can be used.
尚、前記した工程は全てアルゴンガスの不活性雰囲気下で行うことが好ましい。アルゴンガス雰囲気で反応を行うことにより、樹枝状チタン粉への水分や酸素による汚染を抑制することができる。 Note that it is preferable to perform all the steps described above under an inert atmosphere of argon gas. By performing the reaction in an argon gas atmosphere, contamination of the dendritic titanium powder with moisture and oxygen can be suppressed.
塩浴2中で生成したチタン粉を洗浄する際には、該樹枝状チタン粉を反応容器から取り出して小塊に粉砕した後、水または希酸でリーチングすることが好ましい。 When the titanium powder produced in the salt bath 2 is washed, it is preferable that the dendritic titanium powder is taken out from the reaction vessel and pulverized into small lumps and then leached with water or dilute acid.
図3に、上記のようにして製造した本発明の樹枝状チタン粉のSEM写真を示す。樹枝状チタン粉は相互に網目状に絡みあった様子を呈している。個々のチタンは樹枝状に分岐しており、その長さは10mm以下である。また、その断面は矩形または円形を呈しており、断面を囲む最小円の直径は1mm以下の範囲にある。この樹枝状チタンは、その長さが揃っており均一であるという特徴を有している。さらに、本発明で得られる樹枝状チタン粉は、純度が高く酸素濃度は0.20wt%以下の範囲にある。 FIG. 3 shows an SEM photograph of the dendritic titanium powder of the present invention produced as described above. The dendritic titanium powder is entangled in a mesh form. Individual titanium is branched in a dendritic shape, and its length is 10 mm or less. The cross section is rectangular or circular, and the diameter of the minimum circle surrounding the cross section is in the range of 1 mm or less. This dendritic titanium is characterized by its uniform length and uniformity. Furthermore, the dendritic titanium powder obtained by the present invention has a high purity and an oxygen concentration in the range of 0.20 wt% or less.
また、従来から用いられているアトマイズ粉は球状であるため、成型後、焼結工程が必要となるが、本発明の樹枝状チタン粉では、個々の樹枝状チタン粒子が相互に固着しているものが多いので、このままの状態あるいは成型するだけで例えばフィルターとしてそのまま利用することができる。 Moreover, since the atomized powder conventionally used is spherical, a sintering step is required after molding. In the dendritic titanium powder of the present invention, individual dendritic titanium particles are fixed to each other. Since there are many things, it can be used as it is as a filter, for example, as it is or just by molding.
なお、前記した水によるリーチングして乾燥した後、さらに減圧下で高温真空分離することにより不純物濃度の低い樹枝状チタン粉を製造することができる。この方法では生成チタン粉同士が相互に焼結するため、精密フィルターとして効果的に機能させることができる。 In addition, after leaching with water as described above and drying, dendritic titanium powder having a low impurity concentration can be produced by vacuum separation at high temperature under reduced pressure. In this method, the produced titanium powders are sintered together, so that they can function effectively as a precision filter.
また、本発明のチタン粉が樹枝状である特徴を活かして、FRM(繊維強化金属)、FRP(繊維強化プラスチック)、あるいは焼結部品の繊維強化を目的とした繊維強化用フィラー材としての機能を兼ね備えた原料として用いることもできる。 In addition, taking advantage of the dendritic feature of the titanium powder of the present invention, it functions as a fiber reinforcing filler material for the purpose of fiber reinforcement of FRM (fiber reinforced metal), FRP (fiber reinforced plastic), or sintered parts. Can also be used as a raw material.
図1に示した装置を用いて溶融塩化マグネシウム中にチタンの低級塩化物を溶解させた後、図2の装置を用いて固形マグネシウムを加え、樹枝状チタン粉を得た。反応条件および得られた樹枝状チタンの物性は下記のとおりである。
1)反応条件
塩化マグネシウム中のチタン低級塩化物濃度:7wt%
固形Mgの粒度:5〜10mm
反応温度:900℃
2)リーチング条件
リーチング液:5%HCl−1%HNO3
洗浄液:水+アセトン
3)乾燥条件
温度:65℃
圧力:大気圧
4)解砕
装置:ボールミル
5)樹枝状チタン粉の物性
比表面積:0.4g/m2
アスペクト比:6(平均値)、2〜16(範囲)
After the lower chloride of titanium was dissolved in molten magnesium chloride using the apparatus shown in FIG. 1, solid magnesium was added using the apparatus shown in FIG. 2 to obtain dendritic titanium powder. Reaction conditions and physical properties of the obtained dendritic titanium are as follows.
1) Reaction conditions Titanium lower chloride concentration in magnesium chloride: 7 wt%
Solid Mg particle size: 5-10mm
Reaction temperature: 900 ° C
2) Reaching condition Reaching solution: 5% HCl-1% HNO 3
Cleaning liquid: water + acetone 3) Drying conditions Temperature: 65 ° C
Pressure: Atmospheric pressure 4) Crushing equipment: Ball mill 5) Physical properties of dendritic titanium powder Specific surface area: 0.4 g / m 2
Aspect ratio: 6 (average value), 2 to 16 (range)
得られたチタン粉を用いてラトラー試験による成形性を調べた。表1に示すように水素化脱水素法で得られた従来のチタン粉に比べて本発明のチタン粉は、低圧成形時の成形性および生産コストの点で、優れていることが確認された。ここで表1の数値は、比較例を基準にした相対値を表す。尚、成形性の数値が小さいほど成形体が壊れにくいことを意味している。 Using the obtained titanium powder, the moldability by the Rattler test was examined. As shown in Table 1, it was confirmed that the titanium powder of the present invention was superior to the conventional titanium powder obtained by the hydrodehydrogenation method in terms of formability at low pressure molding and production cost. . Here, the numerical values in Table 1 represent relative values based on the comparative example. In addition, it means that a molded object is hard to break, so that the numerical value of a moldability is small.
本発明の樹枝状チタン粉によれば、優れた性能を有する繊維強化材、フィルター、および焼結部品を得ることができる。 According to the dendritic titanium powder of the present invention, a fiber reinforcing material, a filter, and a sintered part having excellent performance can be obtained.
1 反応容器
2 塩浴
3 チタン材
4 籠
5 四塩化チタン供給管
6 固体還元剤
11 還元容器
12 混合塩浴
1 Reaction vessel 2
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US2839385A (en) * | 1954-12-08 | 1958-06-17 | Du Pont | Method of producing titanium metal |
JP2001143970A (en) * | 1999-11-16 | 2001-05-25 | Showa Kyabotto Super Metal Kk | Tantalum powder, manufacturing method thereof, porous sintered body, and solid electrolytic capacitor |
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2004
- 2004-07-08 JP JP2004201602A patent/JP2006022377A/en active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2839385A (en) * | 1954-12-08 | 1958-06-17 | Du Pont | Method of producing titanium metal |
JP2001143970A (en) * | 1999-11-16 | 2001-05-25 | Showa Kyabotto Super Metal Kk | Tantalum powder, manufacturing method thereof, porous sintered body, and solid electrolytic capacitor |
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