JP2863469B2 - 高純度チタン材の製造方法 - Google Patents
高純度チタン材の製造方法Info
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- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B34/00—Obtaining refractory metals
- C22B34/10—Obtaining titanium, zirconium or hafnium
- C22B34/12—Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08
- C22B34/1263—Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08 obtaining metallic titanium from titanium compounds, e.g. by reduction
- C22B34/1268—Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08 obtaining metallic titanium from titanium compounds, e.g. by reduction using alkali or alkaline-earth metals or amalgams
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Description
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体用の配線材
料として使用される高純度チタン材の製造方法に関し、
更に詳しくは、クロール法によって製造されたスポンジ
チタンから不純物の含有が極めて少なく、ＬＳＩ用配線
材料の薄膜形成用として好適な高純度チタン材を製造す
る方法に関するものである。
料として使用される高純度チタン材の製造方法に関し、
更に詳しくは、クロール法によって製造されたスポンジ
チタンから不純物の含有が極めて少なく、ＬＳＩ用配線
材料の薄膜形成用として好適な高純度チタン材を製造す
る方法に関するものである。
【従来の技術】半導体製造分野においては、近年、高集
積化の進捗が著しく、超ＬＳＩと称されるディバイスで
は、１μｍ以下の微細パターンの加工が必要とされてい
る。このような超ＬＳＩ製造プロセスに使用される電極
材料は、より高純度で高強度のものに移行しつつある。
例えば、電極配線の細線化による信号遅延を解消するた
めに、従来から多用されてきたポリシリコンに替わっ
て、より低抵抗な高純度高融点金属材料が注目を集めて
いる。このような高純度高融点金属材料として、モリブ
デン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）ま
たはそれらのシリサイドが挙げられるが、なかでもチタ
ンは優れた比強度、加工性および耐蝕性を発揮すること
から、特に有望とされている。現在、チタン材の製造方
法として工業的に操業されているものとして、中間原料
であるチタン化合物の四塩化チタン（TiCl4 ）を純チタ
ン金属に還元する方法があり、次の３つの製造方法に大
別される。すなわち、マグネシウム（Ｍｇ）を還元剤と
して熱還元するクロール（Kroll ）法、ナトリウム（Ｎ
ａ）を還元剤とするハンター（Hunter）法および溶融塩
電解による電解法である。これらのなかで、クロール法
が生産性および省エネルギーの観点から多用されてい
る。クロール法によるスポンジチタンの製造方法は、前
記のようにチタン鉱石の塩化処理によって得られたTiCl
4 を中間原料として使用し、その製造工程は還元工程、
真空分離工程および破砕混合工程からなる。図１は、ク
ロール法によるスポンジチタンの製造工程およびさらに
スポンジチタンを原料とするチタンインゴットの製造工
程の概要を示した図である。還元工程（）では、還元
炉１内のノズル２からTiCl4 を噴霧させて、約 900℃で
溶融Ｍｇと反応させる。このとき還元炉１内の反応雰囲
気中に酸素等の混入があると、スポンジチタンを汚染す
ることになるので、反応は密閉した鋼製の反応容器３内
で行われる。このため、クロール法による操業は、反応
容器を製造単位とするバッチ式となる。反応に必要なＭ
ｇを反応容器３に装入して、容器内を不活性なアルゴン
ガスで置換したのち、加熱昇温してＭｇを溶融させる。
溶融Ｍｇを収容した反応容器３内にノズル２からTiCl4
が供給され、Ｔｉと副生物であるMgCl2 が生成される。
副生物であるMgCl2 は適宜反応容器３の外へ抜き取ら
れ、最終的には未反応Ｍｇおよび残留MgCl2 を含むスポ
ンジ状または針状のチタンが反応容器３内で得られる。
真空分離工程（）では、反応容器３を真空分離炉４内
に収納してから、反応容器３の内部を真空状態とすると
ともに、さらに反応容器３の外部からその内部を加熱し
て、反応容器３内のスポンジチタンに含まれる未反応Ｍ
ｇおよび残留MgCl2 を蒸発させる。蒸発した未反応Ｍｇ
や残留MgCl2 は真空分離炉４外の凝縮器５によって回収
される。未反応Ｍｇおよび残留MgCl2 を蒸発によって分
離されたスポンジチタンは、製造されたバッチ毎に反応
容器３から円筒状の塊として押し出される。破砕混合工
程（および）では、押し出されたスポンジチタンの
塊はその底部、頂部および円周部を除去・整形されての
ち、切断プレス６で切断される。その後、ジョークラッ
シャーで細粒（1/2 インチ以下）に破砕される。このよ
うに所定の粒径まで破砕されたスポンジチタンは、さら
に品質を均一に維持するためブレンダー７で混合したの
ち、アルゴンガスを充填した密閉ドラム缶に入れて保管
される。このようにして製造されたチタン材はスポンジ
状または針状の粒状物であり、最終的に金属チタン管や
金属チタン板に加工するために溶解され、インゴットに
鋳造される。スポンジチタン溶解工程（、または
）では、スポンジチタンはアーク溶解法または電子ビ
ーム溶解法によって溶解され、インゴットに鋳造され
る。アーク溶解法によってインゴット鋳造する場合
（、）には、アーク溶解の際の陽極電極となる消耗
電極材11に加工される。具体的には、スポンジチタンは
圧縮プレス８によって圧縮成形されてブリケット９とさ
れ、これらは電極溶接機10によってつなぎ合わされて消
耗電極材11とされる。所望の消耗電極材11が作製される
と、例えば、10-2〜10-4Torrの真空中でアーク溶解され
てインゴット12が製造される。電子ビーム溶解法によっ
てインゴット鋳造する場合（）には、上記と同程度の
真空中でスポンジチタンがそのまま溶解される。投入口
13からハース14上に投入されたスポンジチタンは、ハー
ス14上を照射する電子ビームガン15a のビームによって
溶解され、溶湯を作り一定時間保持される。このとき不
純物が蒸発し、精製が行われる。その後、チタン溶湯は
電子ビームガン15b で照射されるモールド16内に滴下
し、モールド下方から引き抜かれることによって凝固し
インゴット12となる。上記のクロール法によって製造さ
れたスポンジチタンから溶解されたインゴットは、比較
的、酸素（O2）、鉄（Fe）、ニッケル（Ni）またはクロ
ム（Cr）等の不純物の含有が多く、その純度は２Ｎ〜３
Ｎ（99〜99.9％）程度である。一方、ＬＳＩ用の配線材
料として使用する場合、チタン材中の不純物が少なけれ
ば少ないほど配線材料として優れた特性が得られ、例え
ば、４Ｍバイト以上のＬＳＩ用配線材料に使用する場合
には、O2含有量が300ppm以下およびFe、Ni、Cr等の各重
金属元素の含有量がそれぞれ10ppm 以下であることが必
要であるとされる。したがって、クロール法によって製
造されたインゴットのように純度が３Ｎ（99.9％）程度
のチタン材であれば、64Ｋバイト用の薄膜形成用ターゲ
ットとして使用されるが、 256Ｋバイト、１Ｍバイト、
更に４Ｍバイト用以上の配線材料に用いられる薄膜形成
用ターゲットとしては使用できないという問題があっ
た。上記の問題を解決するため、還元工程および真空分
離工程で使用される反応容器がスポンジチタンの汚染源
であるとの観点から、反応容器の内面を極低酸素鋼と
し、反応容器の外面は耐熱強度を確保するためにオース
テナイトステンレス鋼としたクラッド構造の反応容器が
提案された（特願昭61- 129548号参照）。しかし、提案
のあった反応容器を用いて製造した場合でも、反応容器
からスポンジチタン塊を押し出し後、前記の破砕混合工
程での処理によって塊平均のNi、Crの含有量を30ppm 以
下に低減することができるが、さらにそれぞれ10ppm 以
下に抑えることができない。また、O2、Feの不純物の含
有を抑制することが困難である。
積化の進捗が著しく、超ＬＳＩと称されるディバイスで
は、１μｍ以下の微細パターンの加工が必要とされてい
る。このような超ＬＳＩ製造プロセスに使用される電極
材料は、より高純度で高強度のものに移行しつつある。
例えば、電極配線の細線化による信号遅延を解消するた
めに、従来から多用されてきたポリシリコンに替わっ
て、より低抵抗な高純度高融点金属材料が注目を集めて
いる。このような高純度高融点金属材料として、モリブ
デン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）ま
たはそれらのシリサイドが挙げられるが、なかでもチタ
ンは優れた比強度、加工性および耐蝕性を発揮すること
から、特に有望とされている。現在、チタン材の製造方
法として工業的に操業されているものとして、中間原料
であるチタン化合物の四塩化チタン（TiCl4 ）を純チタ
ン金属に還元する方法があり、次の３つの製造方法に大
別される。すなわち、マグネシウム（Ｍｇ）を還元剤と
して熱還元するクロール（Kroll ）法、ナトリウム（Ｎ
ａ）を還元剤とするハンター（Hunter）法および溶融塩
電解による電解法である。これらのなかで、クロール法
が生産性および省エネルギーの観点から多用されてい
る。クロール法によるスポンジチタンの製造方法は、前
記のようにチタン鉱石の塩化処理によって得られたTiCl
4 を中間原料として使用し、その製造工程は還元工程、
真空分離工程および破砕混合工程からなる。図１は、ク
ロール法によるスポンジチタンの製造工程およびさらに
スポンジチタンを原料とするチタンインゴットの製造工
程の概要を示した図である。還元工程（）では、還元
炉１内のノズル２からTiCl4 を噴霧させて、約 900℃で
溶融Ｍｇと反応させる。このとき還元炉１内の反応雰囲
気中に酸素等の混入があると、スポンジチタンを汚染す
ることになるので、反応は密閉した鋼製の反応容器３内
で行われる。このため、クロール法による操業は、反応
容器を製造単位とするバッチ式となる。反応に必要なＭ
ｇを反応容器３に装入して、容器内を不活性なアルゴン
ガスで置換したのち、加熱昇温してＭｇを溶融させる。
溶融Ｍｇを収容した反応容器３内にノズル２からTiCl4
が供給され、Ｔｉと副生物であるMgCl2 が生成される。
副生物であるMgCl2 は適宜反応容器３の外へ抜き取ら
れ、最終的には未反応Ｍｇおよび残留MgCl2 を含むスポ
ンジ状または針状のチタンが反応容器３内で得られる。
真空分離工程（）では、反応容器３を真空分離炉４内
に収納してから、反応容器３の内部を真空状態とすると
ともに、さらに反応容器３の外部からその内部を加熱し
て、反応容器３内のスポンジチタンに含まれる未反応Ｍ
ｇおよび残留MgCl2 を蒸発させる。蒸発した未反応Ｍｇ
や残留MgCl2 は真空分離炉４外の凝縮器５によって回収
される。未反応Ｍｇおよび残留MgCl2 を蒸発によって分
離されたスポンジチタンは、製造されたバッチ毎に反応
容器３から円筒状の塊として押し出される。破砕混合工
程（および）では、押し出されたスポンジチタンの
塊はその底部、頂部および円周部を除去・整形されての
ち、切断プレス６で切断される。その後、ジョークラッ
シャーで細粒（1/2 インチ以下）に破砕される。このよ
うに所定の粒径まで破砕されたスポンジチタンは、さら
に品質を均一に維持するためブレンダー７で混合したの
ち、アルゴンガスを充填した密閉ドラム缶に入れて保管
される。このようにして製造されたチタン材はスポンジ
状または針状の粒状物であり、最終的に金属チタン管や
金属チタン板に加工するために溶解され、インゴットに
鋳造される。スポンジチタン溶解工程（、または
）では、スポンジチタンはアーク溶解法または電子ビ
ーム溶解法によって溶解され、インゴットに鋳造され
る。アーク溶解法によってインゴット鋳造する場合
（、）には、アーク溶解の際の陽極電極となる消耗
電極材11に加工される。具体的には、スポンジチタンは
圧縮プレス８によって圧縮成形されてブリケット９とさ
れ、これらは電極溶接機10によってつなぎ合わされて消
耗電極材11とされる。所望の消耗電極材11が作製される
と、例えば、10-2〜10-4Torrの真空中でアーク溶解され
てインゴット12が製造される。電子ビーム溶解法によっ
てインゴット鋳造する場合（）には、上記と同程度の
真空中でスポンジチタンがそのまま溶解される。投入口
13からハース14上に投入されたスポンジチタンは、ハー
ス14上を照射する電子ビームガン15a のビームによって
溶解され、溶湯を作り一定時間保持される。このとき不
純物が蒸発し、精製が行われる。その後、チタン溶湯は
電子ビームガン15b で照射されるモールド16内に滴下
し、モールド下方から引き抜かれることによって凝固し
インゴット12となる。上記のクロール法によって製造さ
れたスポンジチタンから溶解されたインゴットは、比較
的、酸素（O2）、鉄（Fe）、ニッケル（Ni）またはクロ
ム（Cr）等の不純物の含有が多く、その純度は２Ｎ〜３
Ｎ（99〜99.9％）程度である。一方、ＬＳＩ用の配線材
料として使用する場合、チタン材中の不純物が少なけれ
ば少ないほど配線材料として優れた特性が得られ、例え
ば、４Ｍバイト以上のＬＳＩ用配線材料に使用する場合
には、O2含有量が300ppm以下およびFe、Ni、Cr等の各重
金属元素の含有量がそれぞれ10ppm 以下であることが必
要であるとされる。したがって、クロール法によって製
造されたインゴットのように純度が３Ｎ（99.9％）程度
のチタン材であれば、64Ｋバイト用の薄膜形成用ターゲ
ットとして使用されるが、 256Ｋバイト、１Ｍバイト、
更に４Ｍバイト用以上の配線材料に用いられる薄膜形成
用ターゲットとしては使用できないという問題があっ
た。上記の問題を解決するため、還元工程および真空分
離工程で使用される反応容器がスポンジチタンの汚染源
であるとの観点から、反応容器の内面を極低酸素鋼と
し、反応容器の外面は耐熱強度を確保するためにオース
テナイトステンレス鋼としたクラッド構造の反応容器が
提案された（特願昭61- 129548号参照）。しかし、提案
のあった反応容器を用いて製造した場合でも、反応容器
からスポンジチタン塊を押し出し後、前記の破砕混合工
程での処理によって塊平均のNi、Crの含有量を30ppm 以
下に低減することができるが、さらにそれぞれ10ppm 以
下に抑えることができない。また、O2、Feの不純物の含
有を抑制することが困難である。
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来のスポ
ンジチタンに含有される酸素（O2）、鉄（Fe）、ニッケ
ル（Ni）またはクロム（Cr）等の不純物の問題に鑑み、
クロール法で製造されたスポンジチタンから、ＬＳＩ用
配線材料の薄膜形成用として優れた特性を発揮する高純
度チタン材を製造する方法を提供することを目的として
いる。
ンジチタンに含有される酸素（O2）、鉄（Fe）、ニッケ
ル（Ni）またはクロム（Cr）等の不純物の問題に鑑み、
クロール法で製造されたスポンジチタンから、ＬＳＩ用
配線材料の薄膜形成用として優れた特性を発揮する高純
度チタン材を製造する方法を提供することを目的として
いる。
【課題を解決するための手段】本発明者らは、クロール
法で製造したスポンジチタンの純度が２Ｎ〜３Ｎ（99〜
99.9％）程度に留まる要因となっている不純物の汚染に
ついて、種々の検討を加えた結果、汚染要因とそれを防
止する対策に関して、次の知見を得ることができた。 １．反応容器からの不純物汚染 還元工程および真空分離工程におけるFe、Ni、Cr等の汚
染は、反応容器内の溶融Mgを介して行われる。図２は、
SUS304製反応容器による溶融Mgの汚染状況を示す図であ
り、内径50mm、有効高さ 200mmのSUS304製反応容器内に
800℃の溶融Mgを保持して、保持時間の経過にともなう
溶融Mg中のFe、Ni、Cr濃度の推移を示している。同図か
ら明らかなように、いずれの金属元素も時間経過にとも
ない濃度が増加し、FeおよびCrは所定の濃度に達したの
ち飽和するのに対し、Niは飽和濃度を有せず時間経過と
ともに溶融Mg中に溶出し続ける。したがって、反応容器
から溶融Mgに溶出するこれらの不純物が、スポンジチタ
ンを汚染する要因の一つであることが明らかである。図
３は、還元工程における反応容器内の還元反応の状態を
説明する図であるが、ノズル２から滴下されたTiCl4 は
溶融Mgによって還元され、生成されたチタンは反応容器
３の底部に設けられた底板上に沈降し、さらに還元反応
の進行にともなって反応容器３の内面に沿って堆積す
る。このとき、反応初期に生成されたチタンは溶融Mg中
のFe、Ni、Crを取り込み、溶融Mgの中心部分では不純物
の濃度が低減されることとなる。このため、還元反応の
進行にともない、反応容器の中心部分で生成されるチタ
ンに含有されるFe、Ni、Cr量は減少する。真空分離工程
に移行すると、反応容器が約1000℃に外部加熱され、反
応容器３内のスポンジチタンに含まれる未反応Mgおよび
残留MgCl2 が蒸発される。このとき溶融Mg中から残留し
て反応容器内面やスポンジチタン表面に付着したFe、N
i、Crがスポンジチタンに直接拡散し、若しくは反応容
器から直接スポンジチタンに固相拡散して、スポンジチ
タンを汚染することになる。還元工程および真空分離工
程における反応容器からの溶出に起因する不純物汚染を
低減するには、反応容器をクラッド鋼製にするのが有効
である。すなわち、反応容器の外側をステンレス鋼とし
て高温強度を確保するとともに、溶融Mgと接する反応容
器の内側を炭素鋼として不純物（特に、Ni、Cr）の溶出
を防止できるからである。図４は、 SUS304L製反応容器
とクラッド鋼製反応容器（外側:SUS304Lステンレス鋼／
内側:SS400炭素鋼）とを用いて還元および真空分離した
後に押し出された円筒状塊（重量６ton ）を軸中心に 1
/4分割したときのNiおよびCrの分布状況を示した図であ
る。クラッド製反応容器を用いることによって、スポン
ジチタン塊内部のNiおよびCrの不純物濃度を低減できる
ことが分かる。特に、塊の中心部においてこれらの不純
物濃度が著しく低減している。 ２．スポンジチタンの不純物分布 前述の図４から明らかなように、クロール法によって円
筒状塊として製造されたスポンジチタンは、その円筒状
塊内部の不純物分布は均一でない。Ni、Crの他、O2、Fe
等も著しく偏在している。図５は、クラッド鋼製反応容
器を用いて還元および真空分離後に押し出された円筒状
塊（重量６〜10ton ）を軸中心に 1/4分割したときのス
ポンジチタンの円筒状塊内のFeおよびO2の分布状況を示
した図である。同図から明らかなように、塊内のFe不純
物の含有は、NiおよびCrの汚染の場合と同様、還元中の
溶融Mgを介する反応容器内面からの汚染によるものであ
るから、塊の周辺部、すなわち底部および円周部にFe不
純物が偏在し、塊の中心部に近づくに従って不純物の含
有は少なくなり、中心部においてその含有は極めて少な
い。このような分布状況は、Ni、Cr、Feの他、Al、Siの
各元素においても同様である。一方、O2による汚染は、
反応容器から押し出されたバッチが大気中のO2と接触
し、バッチの外表面から汚染されることが原因であるか
ら、O2の含有量もバッチの中心部で少なくなる。したが
って、採取するスポンジチタンを円筒状塊の中心部に限
定することによって、含有するO2およびFe、Ni、Cr、A
l、Siの各元素の不純物含有量を制限し、所定の特性を
満たす高純度チタンを確保することができる。 ３．スポンジチタンの粒径 スポンジチタンは切断プレスで切断したのち、ジョーク
ラッシャーで細粒（通常、10メッシュ〜1/2 インチ）に
破砕する。このように細粒化を行うのは、スポンジチタ
ン中の成分偏析を回避して品質を維持するとともに、溶
解原料としての特性（例えば、消耗電極を作製する時の
圧縮成形性）を確保するためである。しかし、1/2 イン
チ以下に整粒することによって、スポンジチタン自体の
単位重量当たりの表面積（比表面積）が増大し、大気中
の酸素や水分（H2O ）の影響を受けやすくなり、酸素汚
染が激しくなる。さらに、破砕時のスポンジチタンの変
形とそれにともなう摩擦熱の発生も、酸素汚染を促進す
る要因となっている。本来、成分偏析の少ないバッチの
中心部分から採取したスポンジチタンであれば、品質維
持のために細粒化する必要がない。また、インゴット製
造工程でアーク溶解法を採用する場合でも、スポンジチ
タンを圧縮成形する圧縮プレスの容量増加や電極溶接の
技術の向上もあり、スポンジチタンを破砕することな
く、大粒のままで消耗電極を作製しても、電極の圧縮成
形に問題がない。 ４．破砕混合工程における微粉混入 従来の破砕工程での切断プレスおよびジョークラッシャ
ーによって、スポンジチタンが長時間にわたり繰り返し
加工をうけるため、切断プレス等の加工刃やジョークラ
ッシャーの摩耗によって、これらを構成する素材の摩耗
微粉が、スポンジチタン粒に混入することがある。この
場合にも金属元素による汚染をおこし、品質低下の原因
となっている。通常、破砕から混合までの工程間のスポ
ンジチタン粒の運搬には鋼製のコンベヤーが用いられて
いる。従って、コンベヤー表面上の錆や汚れも、スポン
ジチタンの品質を低下させる要因となっている。そのた
め、スポンジチタンの破砕および混合工程における処理
を、切断プレスによる切断のみとし、破砕による細流化
およびブレンダーによる混合を省略し、搬送コンベヤー
による運搬距離を短縮することによって、スポンジチタ
ンの汚染防止を図ることができる。本発明は、上記の知
見に基づき完成されたものであり、下記の (1)および
(2)の薄膜形成用として優れた高純度チタン材の製造方
法を要旨とする。 (1) クロール法による高純度チタン材の製造方法であっ
て、クラッド鋼で構成された反応容器を用いて製造され
たスポンジチタンの円筒状塊の底部から厚さが塊高さの
25％以上の部分と頂部から厚さが塊高さの10％以上の部
分とを切断除去し、かつ円筒状塊の円周部から厚さが塊
直径の18％以上の円周部分を切断除去してのち、前記の
円筒状塊重量の30％未満に相当する中心部分のスポンジ
チタンを採取し、切断プレスで粒径10〜 300mmに切断し
たのち溶解原料とすることを特徴とする高純度チタン材
の製造方法。上記の場合に、切断プレスで粒径 200〜 3
00mmに切断したのち溶解原料とするのが望ましい。 (2) 上記(1) の高純度チタン材が酸素含有量：300ppm以
下、Fe、Ni、Cr、Al、Siの各元素の含有量：10ppm 以下
であって、残部がチタンおよび不可避不純物からなるこ
とを特徴とする高純度チタン材の製造方法。
法で製造したスポンジチタンの純度が２Ｎ〜３Ｎ（99〜
99.9％）程度に留まる要因となっている不純物の汚染に
ついて、種々の検討を加えた結果、汚染要因とそれを防
止する対策に関して、次の知見を得ることができた。 １．反応容器からの不純物汚染 還元工程および真空分離工程におけるFe、Ni、Cr等の汚
染は、反応容器内の溶融Mgを介して行われる。図２は、
SUS304製反応容器による溶融Mgの汚染状況を示す図であ
り、内径50mm、有効高さ 200mmのSUS304製反応容器内に
800℃の溶融Mgを保持して、保持時間の経過にともなう
溶融Mg中のFe、Ni、Cr濃度の推移を示している。同図か
ら明らかなように、いずれの金属元素も時間経過にとも
ない濃度が増加し、FeおよびCrは所定の濃度に達したの
ち飽和するのに対し、Niは飽和濃度を有せず時間経過と
ともに溶融Mg中に溶出し続ける。したがって、反応容器
から溶融Mgに溶出するこれらの不純物が、スポンジチタ
ンを汚染する要因の一つであることが明らかである。図
３は、還元工程における反応容器内の還元反応の状態を
説明する図であるが、ノズル２から滴下されたTiCl4 は
溶融Mgによって還元され、生成されたチタンは反応容器
３の底部に設けられた底板上に沈降し、さらに還元反応
の進行にともなって反応容器３の内面に沿って堆積す
る。このとき、反応初期に生成されたチタンは溶融Mg中
のFe、Ni、Crを取り込み、溶融Mgの中心部分では不純物
の濃度が低減されることとなる。このため、還元反応の
進行にともない、反応容器の中心部分で生成されるチタ
ンに含有されるFe、Ni、Cr量は減少する。真空分離工程
に移行すると、反応容器が約1000℃に外部加熱され、反
応容器３内のスポンジチタンに含まれる未反応Mgおよび
残留MgCl2 が蒸発される。このとき溶融Mg中から残留し
て反応容器内面やスポンジチタン表面に付着したFe、N
i、Crがスポンジチタンに直接拡散し、若しくは反応容
器から直接スポンジチタンに固相拡散して、スポンジチ
タンを汚染することになる。還元工程および真空分離工
程における反応容器からの溶出に起因する不純物汚染を
低減するには、反応容器をクラッド鋼製にするのが有効
である。すなわち、反応容器の外側をステンレス鋼とし
て高温強度を確保するとともに、溶融Mgと接する反応容
器の内側を炭素鋼として不純物（特に、Ni、Cr）の溶出
を防止できるからである。図４は、 SUS304L製反応容器
とクラッド鋼製反応容器（外側:SUS304Lステンレス鋼／
内側:SS400炭素鋼）とを用いて還元および真空分離した
後に押し出された円筒状塊（重量６ton ）を軸中心に 1
/4分割したときのNiおよびCrの分布状況を示した図であ
る。クラッド製反応容器を用いることによって、スポン
ジチタン塊内部のNiおよびCrの不純物濃度を低減できる
ことが分かる。特に、塊の中心部においてこれらの不純
物濃度が著しく低減している。 ２．スポンジチタンの不純物分布 前述の図４から明らかなように、クロール法によって円
筒状塊として製造されたスポンジチタンは、その円筒状
塊内部の不純物分布は均一でない。Ni、Crの他、O2、Fe
等も著しく偏在している。図５は、クラッド鋼製反応容
器を用いて還元および真空分離後に押し出された円筒状
塊（重量６〜10ton ）を軸中心に 1/4分割したときのス
ポンジチタンの円筒状塊内のFeおよびO2の分布状況を示
した図である。同図から明らかなように、塊内のFe不純
物の含有は、NiおよびCrの汚染の場合と同様、還元中の
溶融Mgを介する反応容器内面からの汚染によるものであ
るから、塊の周辺部、すなわち底部および円周部にFe不
純物が偏在し、塊の中心部に近づくに従って不純物の含
有は少なくなり、中心部においてその含有は極めて少な
い。このような分布状況は、Ni、Cr、Feの他、Al、Siの
各元素においても同様である。一方、O2による汚染は、
反応容器から押し出されたバッチが大気中のO2と接触
し、バッチの外表面から汚染されることが原因であるか
ら、O2の含有量もバッチの中心部で少なくなる。したが
って、採取するスポンジチタンを円筒状塊の中心部に限
定することによって、含有するO2およびFe、Ni、Cr、A
l、Siの各元素の不純物含有量を制限し、所定の特性を
満たす高純度チタンを確保することができる。 ３．スポンジチタンの粒径 スポンジチタンは切断プレスで切断したのち、ジョーク
ラッシャーで細粒（通常、10メッシュ〜1/2 インチ）に
破砕する。このように細粒化を行うのは、スポンジチタ
ン中の成分偏析を回避して品質を維持するとともに、溶
解原料としての特性（例えば、消耗電極を作製する時の
圧縮成形性）を確保するためである。しかし、1/2 イン
チ以下に整粒することによって、スポンジチタン自体の
単位重量当たりの表面積（比表面積）が増大し、大気中
の酸素や水分（H2O ）の影響を受けやすくなり、酸素汚
染が激しくなる。さらに、破砕時のスポンジチタンの変
形とそれにともなう摩擦熱の発生も、酸素汚染を促進す
る要因となっている。本来、成分偏析の少ないバッチの
中心部分から採取したスポンジチタンであれば、品質維
持のために細粒化する必要がない。また、インゴット製
造工程でアーク溶解法を採用する場合でも、スポンジチ
タンを圧縮成形する圧縮プレスの容量増加や電極溶接の
技術の向上もあり、スポンジチタンを破砕することな
く、大粒のままで消耗電極を作製しても、電極の圧縮成
形に問題がない。 ４．破砕混合工程における微粉混入 従来の破砕工程での切断プレスおよびジョークラッシャ
ーによって、スポンジチタンが長時間にわたり繰り返し
加工をうけるため、切断プレス等の加工刃やジョークラ
ッシャーの摩耗によって、これらを構成する素材の摩耗
微粉が、スポンジチタン粒に混入することがある。この
場合にも金属元素による汚染をおこし、品質低下の原因
となっている。通常、破砕から混合までの工程間のスポ
ンジチタン粒の運搬には鋼製のコンベヤーが用いられて
いる。従って、コンベヤー表面上の錆や汚れも、スポン
ジチタンの品質を低下させる要因となっている。そのた
め、スポンジチタンの破砕および混合工程における処理
を、切断プレスによる切断のみとし、破砕による細流化
およびブレンダーによる混合を省略し、搬送コンベヤー
による運搬距離を短縮することによって、スポンジチタ
ンの汚染防止を図ることができる。本発明は、上記の知
見に基づき完成されたものであり、下記の (1)および
(2)の薄膜形成用として優れた高純度チタン材の製造方
法を要旨とする。 (1) クロール法による高純度チタン材の製造方法であっ
て、クラッド鋼で構成された反応容器を用いて製造され
たスポンジチタンの円筒状塊の底部から厚さが塊高さの
25％以上の部分と頂部から厚さが塊高さの10％以上の部
分とを切断除去し、かつ円筒状塊の円周部から厚さが塊
直径の18％以上の円周部分を切断除去してのち、前記の
円筒状塊重量の30％未満に相当する中心部分のスポンジ
チタンを採取し、切断プレスで粒径10〜 300mmに切断し
たのち溶解原料とすることを特徴とする高純度チタン材
の製造方法。上記の場合に、切断プレスで粒径 200〜 3
00mmに切断したのち溶解原料とするのが望ましい。 (2) 上記(1) の高純度チタン材が酸素含有量：300ppm以
下、Fe、Ni、Cr、Al、Siの各元素の含有量：10ppm 以下
であって、残部がチタンおよび不可避不純物からなるこ
とを特徴とする高純度チタン材の製造方法。
【発明の実施の形態】本発明において還元工程および真
空分離工程で用いれる反応容器は、内側を炭素鋼とし外
側をステンレス鋼として構成されるクラッド鋼製にする
必要がある。内側の炭素鋼は溶融MgへのNi、Cr等の溶出
を回避するために用いるものであるから、JIS に規定す
る一般構造用圧延鋼材（SS330 〜SS540 ）、ボイラ及び
圧力容器用炭素鋼（SB410 〜SB480 ）および圧力容器用
鋼板（SPV315〜SPV490）等を採用すれば良い。一方、外
側のステンレス鋼は高温強度を確保する観点からオース
テナイト系が好ましく、JIS に規定するステンレス鋼板
であるSUS304、SUS304L、SUS310、SUS316、SUS316L お
よびSUS321等が用いられる。前述の通り、採取するスポ
ンジチタンを円筒状塊の中心部に限定することによっ
て、含有する不純物量を制限し、所定の特性を満たす高
純度チタンを確保することができる。前記の図４、図５
に示した不純物の分布状況は一般的な傾向を示したにす
ぎないが、さらに詳細な不純物の分布傾向とスポンジチ
タンの粒径や破砕混合工程での改善を考慮して、本発明
者らはＬＳＩ用配線材料として使用できるスポンジチタ
ンを採取する円筒状塊の中心部分を特定する。図６は、
スポンジチタンを採取する円筒状塊の中心部分を説明す
る図であるが、上記の配線材料用スポンジチタンを採取
する円筒状塊の中心部分は、塊の底部23から厚さが塊高
さの25％以上の部分（ｈ1 ≧0.25×Ｈ）と頂部24から厚
さが塊高さの10％以上の部分（ｈ2 ≧0.10×Ｈ）とを切
断除去し、かつ円筒状塊の円周部25から厚さが塊直径の
18％以上の部分（ｗ≧0.18×Ｄ）を切断除去してのち、
前記の円筒状塊重量の30％未満に相当する部分にすれば
良い。スポンジチタンを採取する円筒状塊の中心部分
は、高純度チタン材が満たすべき特性によって選択する
ことができる。例えば、４Ｍバイト以上のＬＳＩ用の配
線材料として使用する場合には、チタン材中のO2含有量
が300ppm以下、Fe、Ni、Cr、Al、Siの各元素の含有量が
10ppm 以下としなければならないため、スポンジチタン
を採取する塊の中心部分は、上記の塊重量の30％未満に
相当する部分にしなければならず、さらに好ましくは塊
重量の20％以下に相当する部分となる。しかし、 256Ｋ
バイト程度の配線材料として使用する場合には上記のバ
ッチの中心部分に限定されるものではない。現状のクロ
ール法の製造技術においては、スポンジチタン円筒状塊
の重量は、使用される反応容器の容量の応じて６〜10to
n とされる。本発明者らの検討によれば、いずれの重量
の円筒状塊であっても上記で特定する円筒状塊の中心部
分からスポンジチタンを採取すれば、ＬＳＩ用の配線材
料として高純度チタン材が満たすべき特性を確保できる
ことを確認している。さらに、本発明の高純度チタン材
の製造方法においては、ジョークラッシャーでの細粒化
の工程とブレンダーでの混合工程を省略して、スポンジ
チタンの粒径が大きいままで溶解原料とすることを特徴
としている。これによって、インゴット製造工程で問題
を生じることなく、スポンジチタンの比表面積を小さく
し、チタンインゴットの汚染を防止することができる。
具体的には、スポンジチタンの処理は切断プレスでの切
断のみとし、その粒径は10〜 300mmとする。さらに好ま
しくは 200〜 300mmとする。インゴット製造工程では、
アーク溶解法または電子ビーム溶解法が採用される。い
ずれも通常の条件が適用され、例えば、アーク溶解法の
場合には10-2〜10-4torrの真空度で電圧約40V および電
流20〜40KAの通電条件で、また、電子ビーム溶解法の場
合には10-4〜10-5torrの真空度で数10KWの出力によって
融点より 100℃高温の溶湯を形成する条件で溶解するの
が望ましい。なお、溶解原料としての配合は、粒径が10
〜 300mmのスポンジチタンを主体とする配合であるが、
不可避的に混入する前記以外の粒径のものを混合しても
問題はない。
空分離工程で用いれる反応容器は、内側を炭素鋼とし外
側をステンレス鋼として構成されるクラッド鋼製にする
必要がある。内側の炭素鋼は溶融MgへのNi、Cr等の溶出
を回避するために用いるものであるから、JIS に規定す
る一般構造用圧延鋼材（SS330 〜SS540 ）、ボイラ及び
圧力容器用炭素鋼（SB410 〜SB480 ）および圧力容器用
鋼板（SPV315〜SPV490）等を採用すれば良い。一方、外
側のステンレス鋼は高温強度を確保する観点からオース
テナイト系が好ましく、JIS に規定するステンレス鋼板
であるSUS304、SUS304L、SUS310、SUS316、SUS316L お
よびSUS321等が用いられる。前述の通り、採取するスポ
ンジチタンを円筒状塊の中心部に限定することによっ
て、含有する不純物量を制限し、所定の特性を満たす高
純度チタンを確保することができる。前記の図４、図５
に示した不純物の分布状況は一般的な傾向を示したにす
ぎないが、さらに詳細な不純物の分布傾向とスポンジチ
タンの粒径や破砕混合工程での改善を考慮して、本発明
者らはＬＳＩ用配線材料として使用できるスポンジチタ
ンを採取する円筒状塊の中心部分を特定する。図６は、
スポンジチタンを採取する円筒状塊の中心部分を説明す
る図であるが、上記の配線材料用スポンジチタンを採取
する円筒状塊の中心部分は、塊の底部23から厚さが塊高
さの25％以上の部分（ｈ1 ≧0.25×Ｈ）と頂部24から厚
さが塊高さの10％以上の部分（ｈ2 ≧0.10×Ｈ）とを切
断除去し、かつ円筒状塊の円周部25から厚さが塊直径の
18％以上の部分（ｗ≧0.18×Ｄ）を切断除去してのち、
前記の円筒状塊重量の30％未満に相当する部分にすれば
良い。スポンジチタンを採取する円筒状塊の中心部分
は、高純度チタン材が満たすべき特性によって選択する
ことができる。例えば、４Ｍバイト以上のＬＳＩ用の配
線材料として使用する場合には、チタン材中のO2含有量
が300ppm以下、Fe、Ni、Cr、Al、Siの各元素の含有量が
10ppm 以下としなければならないため、スポンジチタン
を採取する塊の中心部分は、上記の塊重量の30％未満に
相当する部分にしなければならず、さらに好ましくは塊
重量の20％以下に相当する部分となる。しかし、 256Ｋ
バイト程度の配線材料として使用する場合には上記のバ
ッチの中心部分に限定されるものではない。現状のクロ
ール法の製造技術においては、スポンジチタン円筒状塊
の重量は、使用される反応容器の容量の応じて６〜10to
n とされる。本発明者らの検討によれば、いずれの重量
の円筒状塊であっても上記で特定する円筒状塊の中心部
分からスポンジチタンを採取すれば、ＬＳＩ用の配線材
料として高純度チタン材が満たすべき特性を確保できる
ことを確認している。さらに、本発明の高純度チタン材
の製造方法においては、ジョークラッシャーでの細粒化
の工程とブレンダーでの混合工程を省略して、スポンジ
チタンの粒径が大きいままで溶解原料とすることを特徴
としている。これによって、インゴット製造工程で問題
を生じることなく、スポンジチタンの比表面積を小さく
し、チタンインゴットの汚染を防止することができる。
具体的には、スポンジチタンの処理は切断プレスでの切
断のみとし、その粒径は10〜 300mmとする。さらに好ま
しくは 200〜 300mmとする。インゴット製造工程では、
アーク溶解法または電子ビーム溶解法が採用される。い
ずれも通常の条件が適用され、例えば、アーク溶解法の
場合には10-2〜10-4torrの真空度で電圧約40V および電
流20〜40KAの通電条件で、また、電子ビーム溶解法の場
合には10-4〜10-5torrの真空度で数10KWの出力によって
融点より 100℃高温の溶湯を形成する条件で溶解するの
が望ましい。なお、溶解原料としての配合は、粒径が10
〜 300mmのスポンジチタンを主体とする配合であるが、
不可避的に混入する前記以外の粒径のものを混合しても
問題はない。
【実施例】本発明の効果を具体的な実施例によって説明
する。説明にあたっては、図６に示す寸法符号を併記す
る。クラッド鋼製反応容器（外側:SUS304Lステンレス鋼
／内側:SS400炭素鋼）を用いクロール法によって製造さ
れた、真空分離後の重量が約６Ｔである円筒状塊（寸
法：高さＨ2000mm×直径Ｄ1500mm）を製造し、次に示す
条件で本発明例（スポンジＡ、Ｂ、Ｃ）と比較例（スポ
ンジＤ、Ｅ、Ｆ）に区分して、溶解原料となるスポンジ
チタンを採取した。ただし、比較例にはクラッド鋼製反
応容器を使用しない場合を含めている（スポンジＦ）。 (1) スポンジＡ：円筒状塊の底部から厚さh1が 550mm
（塊高さの28％）の部分と頂部から厚さh2が 250mm（塊
高さの13％）の部分とを切断除去し、さらに円筒状塊の
円周部から厚さｗが 350mm（塊直径の23％）の部分を切
断除去して、塊重量の20％に相当する中心部（中心部分
の高さ1200mm×直径 800mm×重量1,200Kg に相当する部
分）から採取したのち、切断プレスで粒径10〜300mm に
切断した。 (2) スポンジＢ：円筒状塊の底部から厚さh1が 500mm
（塊高さの25％）の部分と頂部から厚さh2が 240mm（塊
高さの12％）の部分とを切断除去し、さらに円筒状塊の
円周部から厚さｗが 300mm（塊直径の20％）の部分を切
断除去して、塊重量の25％に相当する中心部（中心部分
の高さ1260mm×直径 900mm×重量1,500Kg に相当する部
分）から採取したのち、切断プレスで粒径10〜300mm に
切断した。 (3) スポンジＣ：スポンジＢと同様に、塊重量の25％に
相当する中心部（中心部分の高さ1260mm×直径 900mm×
重量1,500Kg に相当する部分）から採取したのち、切断
プレスで粒径 200〜300mm に切断した。 (4) スポンジＤ：円筒状塊の底部から厚さh1が 330mm
（塊高さの16％）の部分と頂部から厚さh2が 250mm（塊
高さの13％）の部分とを切断除去し、さらに円筒状塊の
円周部から厚さｗが 225mm（塊直径の15％）の部分を切
断除去して、塊重量の35％に相当する中心部（中心部分
の高さ1420mm×直径1050mm×重量2,100Kg に相当する部
分）から採取したのち、切断プレスで粒径10〜300mm に
切断した。 (5) スポンジＥ：スポンジＢと同様に、塊重量の25％に
相当する中心部（中心部分の高さ1260mm×直径 900mm×
重量1,500Kg に相当する部分）から採取したのち、切断
プレスで粒径10〜300mm に切断後、更に、ジョークラッ
シャーで1/2 インチ〜20メッシュの細粒に小割りしてブ
レンダーで混合した。 (6) スポンジＦ：SUS304Lステンレス鋼製反応容器を用
いて、真空分離後の重量が約６Ｔである円筒状塊を製造
し、スポンジＢと同様に、塊重量の25％に相当する中心
部（中心部分の高さ1260mm×直径 900mm×重量1,500Kg
に相当する部分）から採取したのち、切断プレスで粒径
10〜300mm に切断した。上記のスポンジチタンＡ〜Ｆを
それぞれを使用して、アーク溶解法または電子ビーム溶
解法によってインゴットチタンを製造した。スポンジチ
タンおよびインゴットチタンの品質状況（不純物の含有
量）を調査し、その結果を表１にまとめた。ただし、表
中のインゴットチタンACはアーク溶解法によって溶製さ
れたインゴットを、インゴットチタンEBは電子ビーム溶
解法によって溶製されたインゴットをそれぞれ示す。
する。説明にあたっては、図６に示す寸法符号を併記す
る。クラッド鋼製反応容器（外側:SUS304Lステンレス鋼
／内側:SS400炭素鋼）を用いクロール法によって製造さ
れた、真空分離後の重量が約６Ｔである円筒状塊（寸
法：高さＨ2000mm×直径Ｄ1500mm）を製造し、次に示す
条件で本発明例（スポンジＡ、Ｂ、Ｃ）と比較例（スポ
ンジＤ、Ｅ、Ｆ）に区分して、溶解原料となるスポンジ
チタンを採取した。ただし、比較例にはクラッド鋼製反
応容器を使用しない場合を含めている（スポンジＦ）。 (1) スポンジＡ：円筒状塊の底部から厚さh1が 550mm
（塊高さの28％）の部分と頂部から厚さh2が 250mm（塊
高さの13％）の部分とを切断除去し、さらに円筒状塊の
円周部から厚さｗが 350mm（塊直径の23％）の部分を切
断除去して、塊重量の20％に相当する中心部（中心部分
の高さ1200mm×直径 800mm×重量1,200Kg に相当する部
分）から採取したのち、切断プレスで粒径10〜300mm に
切断した。 (2) スポンジＢ：円筒状塊の底部から厚さh1が 500mm
（塊高さの25％）の部分と頂部から厚さh2が 240mm（塊
高さの12％）の部分とを切断除去し、さらに円筒状塊の
円周部から厚さｗが 300mm（塊直径の20％）の部分を切
断除去して、塊重量の25％に相当する中心部（中心部分
の高さ1260mm×直径 900mm×重量1,500Kg に相当する部
分）から採取したのち、切断プレスで粒径10〜300mm に
切断した。 (3) スポンジＣ：スポンジＢと同様に、塊重量の25％に
相当する中心部（中心部分の高さ1260mm×直径 900mm×
重量1,500Kg に相当する部分）から採取したのち、切断
プレスで粒径 200〜300mm に切断した。 (4) スポンジＤ：円筒状塊の底部から厚さh1が 330mm
（塊高さの16％）の部分と頂部から厚さh2が 250mm（塊
高さの13％）の部分とを切断除去し、さらに円筒状塊の
円周部から厚さｗが 225mm（塊直径の15％）の部分を切
断除去して、塊重量の35％に相当する中心部（中心部分
の高さ1420mm×直径1050mm×重量2,100Kg に相当する部
分）から採取したのち、切断プレスで粒径10〜300mm に
切断した。 (5) スポンジＥ：スポンジＢと同様に、塊重量の25％に
相当する中心部（中心部分の高さ1260mm×直径 900mm×
重量1,500Kg に相当する部分）から採取したのち、切断
プレスで粒径10〜300mm に切断後、更に、ジョークラッ
シャーで1/2 インチ〜20メッシュの細粒に小割りしてブ
レンダーで混合した。 (6) スポンジＦ：SUS304Lステンレス鋼製反応容器を用
いて、真空分離後の重量が約６Ｔである円筒状塊を製造
し、スポンジＢと同様に、塊重量の25％に相当する中心
部（中心部分の高さ1260mm×直径 900mm×重量1,500Kg
に相当する部分）から採取したのち、切断プレスで粒径
10〜300mm に切断した。上記のスポンジチタンＡ〜Ｆを
それぞれを使用して、アーク溶解法または電子ビーム溶
解法によってインゴットチタンを製造した。スポンジチ
タンおよびインゴットチタンの品質状況（不純物の含有
量）を調査し、その結果を表１にまとめた。ただし、表
中のインゴットチタンACはアーク溶解法によって溶製さ
れたインゴットを、インゴットチタンEBは電子ビーム溶
解法によって溶製されたインゴットをそれぞれ示す。
【表１】 表１から明らかなように、本発明例のスポンジチタンお
よびインゴットチタンは、比較例に比べ不純物の含有が
極めて少なく、４Ｍバイト以上のＬＳＩ用配線材料の薄
膜形成用として優れた特性を発揮できることが分かる。
よびインゴットチタンは、比較例に比べ不純物の含有が
極めて少なく、４Ｍバイト以上のＬＳＩ用配線材料の薄
膜形成用として優れた特性を発揮できることが分かる。
【発明の効果】本発明の高純度チタン材の製造方法によ
れば、クロール法で製造したスポンジチタンから、不純
物の含有量が極めて少なく、ＬＳＩ用配線材料の薄膜形
成用として優れた特性を発揮する高純度チタン材を提供
することができる。
れば、クロール法で製造したスポンジチタンから、不純
物の含有量が極めて少なく、ＬＳＩ用配線材料の薄膜形
成用として優れた特性を発揮する高純度チタン材を提供
することができる。
【図１】クロール法によるスポンジチタンの製造工程お
よびスポンジチタンを原料とするチタンインゴットの製
造工程の概要を示した図である。
よびスポンジチタンを原料とするチタンインゴットの製
造工程の概要を示した図である。
【図２】SUS304製反応容器による溶融Mgの汚染状況を示
す図である。
す図である。
【図３】還元工程における反応容器内の還元反応の状態
を説明する図である。
を説明する図である。
【図４】SUS304L製反応容器とクラッド鋼製反応容器
（外側:SUS304Lステンレス鋼／内側:SS400炭素鋼）とを
用いて還元および真空分離した後に押し出された円筒状
塊（重量６ton ）を軸中心に 1/4分割したときのNiおよ
びCrの分布状況を示した図である。
（外側:SUS304Lステンレス鋼／内側:SS400炭素鋼）とを
用いて還元および真空分離した後に押し出された円筒状
塊（重量６ton ）を軸中心に 1/4分割したときのNiおよ
びCrの分布状況を示した図である。
【図５】クラッド鋼製反応容器を用いて還元および真空
分離後に押し出された円筒状塊（重量６〜10ton ）を軸
中心に 1/4分割したときのスポンジチタンの円筒状塊内
のFeおよびO2の分布状況を示した図である。
分離後に押し出された円筒状塊（重量６〜10ton ）を軸
中心に 1/4分割したときのスポンジチタンの円筒状塊内
のFeおよびO2の分布状況を示した図である。
【図６】スポンジチタンを採取するバッチの中心部分を
説明する図である。
説明する図である。
１…還元炉、２…ノズル、３…反応容器、４…真空分離
炉、５…凝縮器 ６…切断プレス、７…ブレンダー、８…圧縮プレス、９
…ブリケット 10…電極溶接機、11…消耗電極材、12…インゴット、13
…投入口 14…ハース、15a 15b …電子ビームガン、16…モールド 21…円筒状塊、22…塊中心部、23…塊底部、24…塊頂
部、25…塊円周部
炉、５…凝縮器 ６…切断プレス、７…ブレンダー、８…圧縮プレス、９
…ブリケット 10…電極溶接機、11…消耗電極材、12…インゴット、13
…投入口 14…ハース、15a 15b …電子ビームガン、16…モールド 21…円筒状塊、22…塊中心部、23…塊底部、24…塊頂
部、25…塊円周部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−110823（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−231150（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−280335（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−286537（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−73960（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C22B 34/12 103
Claims (3)
- 【請求項１】クロール法による高純度チタン材の製造方
法であって、クラッド鋼で構成された反応容器を用いて
製造されたスポンジチタンの円筒状塊の底部から厚さが
塊高さの25％以上の部分と頂部から厚さが塊高さの10％
以上の部分とを切断除去し、かつ円筒状塊の円周部から
厚さが塊直径の18％以上の円周部分を切断除去しての
ち、前記の円筒状塊重量の30％未満に相当する中心部分
のスポンジチタンを採取し、切断プレスで粒径10〜 300
mmに切断したのち溶解原料とすることを特徴とする高純
度チタン材の製造方法。 - 【請求項２】クロール法による高純度チタン材の製造方
法であって、クラッド鋼で構成された反応容器を用いて
製造されたスポンジチタンの円筒状塊の中心部分のスポ
ンジチタンを採取し、切断プレスで粒径 200〜 300mmに
切断したのち溶解原料とすることを特徴とする請求項１
記載の高純度チタン材の製造方法。 - 【請求項３】前記の高純度チタン材が酸素含有量：300p
pm以下、Fe、Ni、Cr、Al、Siの各元素の含有量：10ppm
以下であって、残部がチタンおよび不可避不純物からな
ることを特徴とする請求項１または請求項２記載の高純
度チタン材の製造方法。
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