JP5896968B2 - 炭化ジルコニウムのインゴット及び粉末の製造方法 - Google Patents
炭化ジルコニウムのインゴット及び粉末の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5896968B2 JP5896968B2 JP2013196717A JP2013196717A JP5896968B2 JP 5896968 B2 JP5896968 B2 JP 5896968B2 JP 2013196717 A JP2013196717 A JP 2013196717A JP 2013196717 A JP2013196717 A JP 2013196717A JP 5896968 B2 JP5896968 B2 JP 5896968B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- zirconium carbide
- ingot
- zirconium
- carbon
- powder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- OTCHGXYCWNXDOA-UHFFFAOYSA-N [C].[Zr] Chemical compound [C].[Zr] OTCHGXYCWNXDOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 92
- 229910026551 ZrC Inorganic materials 0.000 title claims description 91
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims description 39
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 35
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 50
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 48
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 42
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 34
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 34
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 34
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 30
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 30
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 25
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 20
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 17
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 12
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 11
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 7
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 claims description 6
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 14
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- GEIAQOFPUVMAGM-UHFFFAOYSA-N Oxozirconium Chemical compound [Zr]=O GEIAQOFPUVMAGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 10
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 10
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 9
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 8
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 7
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 6
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 5
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 5
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 4
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 4
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 4
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 229910052754 neon Inorganic materials 0.000 description 4
- GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N neon atom Chemical compound [Ne] GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 4
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 3
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 3
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 3
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 3
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 3
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 3
- ZVWKZXLXHLZXLS-UHFFFAOYSA-N zirconium nitride Chemical compound [Zr]#N ZVWKZXLXHLZXLS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M Sodium bicarbonate Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000005049 combustion synthesis Methods 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010583 slow cooling Methods 0.000 description 2
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052845 zircon Inorganic materials 0.000 description 2
- DUNKXUFBGCUVQW-UHFFFAOYSA-J zirconium tetrachloride Chemical compound Cl[Zr](Cl)(Cl)Cl DUNKXUFBGCUVQW-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 2
- GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N zirconium(iv) silicate Chemical compound [Zr+4].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910006501 ZrSiO Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FFBHFFJDDLITSX-UHFFFAOYSA-N benzyl N-[2-hydroxy-4-(3-oxomorpholin-4-yl)phenyl]carbamate Chemical compound OC1=C(NC(=O)OCC2=CC=CC=C2)C=CC(=C1)N1CCOCC1=O FFBHFFJDDLITSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000000748 compression moulding Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000007772 electroless plating Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000009396 hybridization Methods 0.000 description 1
- 238000002354 inductively-coupled plasma atomic emission spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000005551 mechanical alloying Methods 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 229910000030 sodium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000017557 sodium bicarbonate Nutrition 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/653—Processes involving a melting step
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
- B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
- B28B1/00—Producing shaped prefabricated articles from the material
- B28B1/54—Producing shaped prefabricated articles from the material specially adapted for producing articles from molten material, e.g. slag refractory ceramic materials
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
- B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
- B28B17/00—Details of, or accessories for, apparatus for shaping the material; Auxiliary measures taken in connection with such shaping
- B28B17/02—Conditioning the material prior to shaping
- B28B17/026—Conditioning ceramic materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/90—Carbides
- C01B32/914—Carbides of single elements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G25/00—Compounds of zirconium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/56—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides
- C04B35/5607—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on refractory metal carbides
- C04B35/5622—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on refractory metal carbides based on zirconium or hafnium carbides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
- C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
- C04B35/62695—Granulation or pelletising
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/60—Particles characterised by their size
- C01P2004/61—Micrometer sized, i.e. from 1-100 micrometer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/10—Solid density
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/90—Other properties not specified above
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
- C04B2235/3244—Zirconium oxides, zirconates, hafnium oxides, hafnates, or oxide-forming salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/42—Non metallic elements added as constituents or additives, e.g. sulfur, phosphor, selenium or tellurium
- C04B2235/422—Carbon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
- C04B2235/54—Particle size related information
- C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
- C04B2235/5436—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof micrometer sized, i.e. from 1 to 100 micron
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
- C04B2235/66—Specific sintering techniques, e.g. centrifugal sintering
- C04B2235/661—Multi-step sintering
- C04B2235/662—Annealing after sintering
- C04B2235/664—Reductive annealing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
- C04B2235/72—Products characterised by the absence or the low content of specific components, e.g. alkali metal free alumina ceramics
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
- C04B2235/74—Physical characteristics
- C04B2235/77—Density
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
- C04B2235/95—Products characterised by their size, e.g. microceramics
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
- C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Description
本発明は，炭化ジルコニウムのインゴット及び粉末の製造方法に関する。
炭化ジルコニウム（ZrC）は高融点，高硬度，高電気伝導度及び高耐熱衝撃性を有し，化学的に安定な材料である。よって，この特性を活かして高温構造材料，超硬工具材料，電界放射型陰極材料等に使用されている。また，太陽光の近赤外線を効率良く熱エネルギーに変換するとともに遠赤外線を反射する特性もあるため，保温性の高い防寒服にも利用されるなど，多くの可能性を秘めた材料である。
炭化ジルコニウムの製造方法としては，主に（i）金属ジルコニウムと炭素との燃焼合成反応，及び（ii）酸化ジルコニウムの吸熱炭素熱還元法が知られている。しかしながら，上記2種の製造方法には，いずれも下記の通り改良の余地がある。
（i）の燃焼合成反応では，原料である金属ジルコニウムは天然鉱物のジルコン（ZrSiO4）を出発原料とし，塩素化して四塩化ジルコニウムを得て，次いで還元性金属である金属マグネシウムなどにより還元することにより得られる。この反応では，過剰の金属マグネシウムが必要であり，更に反応後に金属マグネシウムを分離する工程も必要であり，製造コストが高くなるという問題がある。
（ii）の吸熱炭素熱還元法は，酸化ジルコニウムの酸素を炭素で還元して炭化ジルコニウムを得る方法である（特許文献1，非特許文献1〜3等）。
特許文献1の従来の技術（3）には，酸化ジルコニウムと炭素を混合し，黒鉛ボードに入れてタンマン炉又は高周波誘導炉で2400℃程度に加熱する方法が記載されている。また，従来の技術（4）には，ジルコニウム含有鉱（例えばジルコン）に，理論量よりも過剰の炭素を混合し，アーク溶解炉で還元性雰囲気中2000℃以上に加熱して溶融する方法が記載されている。ここで，従来の技術（3），（4）には，2000℃以上の処理温度で溶融することが記載されているが，タンマン炉，高周波誘導炉及び通常のアーク溶融炉では，炉内全体を3000℃以上に保持することは難しい。そのため，融点が約3500℃である炭化ジルコニウムは炉内で十分に溶解されないため，一部焼結した炭化ジルコニウムは得られるが，収率良く炭化ジルコニウムを得ることはできない。
なお，炭化ジルコニウムに関する文献として特許文献2及び3があるが，特許文献2は炭化ジルコニウム粉末（市販品）を出発原料として炭化ジルコニウム単結晶を得る工程について記載されているだけであり，出発原料である炭化ジルコニウムの製造方法について言及されていない。また，特許文献3には安定化酸化ジルコニウムと炭化ジルコニウムの複合体耐火物について記載されているが，安定化酸化ジルコニウム（出発原料）を炭素で還元し，一部炭化ジルコニウムを含む複合体を得ることが記載されているだけであり，炭化ジルコニウム単体の製造方法について言及されていない。
上記の通り，炭化ジルコニウム粉末は市場に供給されているものの，より安価で高効率に製造できる方法が望まれている。この点，非特許文献1及び2には，マグネシウムを還元剤とし，メタンガス雰囲気中で酸化ジルコニウムから炭化ジルコニウム粉末を合成する方法が記載されている。また，非特許文献3には，四塩化ジルコニウムを出発原料とし，炭素と炭酸水素ナトリウムを還元剤として用いて炭化ジルコニウム粉末を合成する方法が記載されている。しかしながら，非特許文献1〜3のいずれも，炭化ジルコニウム粉末を合成後に不純物（還元剤を含む化合物）を除去する必要がある。
また，炭化ジルコニウムのインゴット，焼結体等の構造体を得るためには，従来，炭化ジルコニウム粉末を出発原料とし，圧成型後，還元雰囲気下で焼結する必要があり，高密度及び高硬度の特性を有する構造体を得ることは容易ではない。
炭化ジルコニウムは，その優れた特性から市場ニーズはあるものの，市場価格が高く，現在に至っても製造方法の改良が続けられているのが現状である。安価且つ効率的に炭化ジルコニウムのインゴットが得られれば，焼結処理に依らず，インゴットを粉砕することにより簡便に炭化ジルコニウム粉末を得ることもできる。よって，安価且つ効率的に炭化ジルコニウムのインゴットを製造する方法の開発が望まれている。
山根健二et al./粉体工学会誌 Vol.23 No.9(1986)665-670
池田勉et al./窯業協会誌 Vol.93 No.1(1985)7-12
LEE Dong-won et al./Mater.Trans. Vol.51 No.12(2010)2266-2268
本発明は，安価且つ効率的に炭化ジルコニウムのインゴット及び粉末を製造する方法を提供することを目的とする。また，当該製造方法により得られる高密度且つ高硬度の炭化ジルコニウムのインゴット及びその粉末を提供することを目的とする。
本発明者は上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果，容易に合成が可能な酸化ジルコニウムと安価に入手可能な炭素を原料とする特定の製造方法によれば，上記目的を達成できることを見出し，本発明を完成するに至った。
即ち，本発明は，下記の炭化ジルコニウムのインゴット及び粉末の製造方法に関する。
1. 下記工程を有し，得られる炭化ジルコニウムのインゴットの大きさが50mm以上であり，密度が5.7g/cm3以上であり，ビッカース硬度が1500以上であることを特徴とする炭化ジルコニウムのインゴットの製造方法：
（1）酸化ジルコニウムと炭素とを混合して混合物を得る工程であって，前記混合物中の酸化ジルコニウムに対する炭素の質量比率が15〜20質量％である工程1，
（2）前記混合物を造粒して造粒物を得る工程2，
（3）アーク式電融炉をアルゴンガスで満たしてプラズマを発生させることにより当該炉内を炭化ジルコニウムの融点以上の温度に保持することにより，前記造粒物を溶融して溶融物を得る工程3，
（4）前記溶融物を徐冷して炭化ジルコニウムのインゴットを得る工程4。
2. 得られる炭化ジルコニウムのインゴットの大きさが80mm以上であり，密度が6.0g/cm3以上であり，ビッカース硬度が2000以上である，上記項1に記載の製造方法。
3. 上記項1又は2に記載の製造方法により得られる炭化ジルコニウムのインゴットを粉砕することを特徴とする炭化ジルコニウム粉末の製造方法。
1. 下記工程を有し，得られる炭化ジルコニウムのインゴットの大きさが50mm以上であり，密度が5.7g/cm3以上であり，ビッカース硬度が1500以上であることを特徴とする炭化ジルコニウムのインゴットの製造方法：
（1）酸化ジルコニウムと炭素とを混合して混合物を得る工程であって，前記混合物中の酸化ジルコニウムに対する炭素の質量比率が15〜20質量％である工程1，
（2）前記混合物を造粒して造粒物を得る工程2，
（3）アーク式電融炉をアルゴンガスで満たしてプラズマを発生させることにより当該炉内を炭化ジルコニウムの融点以上の温度に保持することにより，前記造粒物を溶融して溶融物を得る工程3，
（4）前記溶融物を徐冷して炭化ジルコニウムのインゴットを得る工程4。
2. 得られる炭化ジルコニウムのインゴットの大きさが80mm以上であり，密度が6.0g/cm3以上であり，ビッカース硬度が2000以上である，上記項1に記載の製造方法。
3. 上記項1又は2に記載の製造方法により得られる炭化ジルコニウムのインゴットを粉砕することを特徴とする炭化ジルコニウム粉末の製造方法。
本発明の炭化ジルコニウムのインゴットの製造方法は，容易に合成が可能な酸化ジルコニウムと安価に入手可能な炭素を原料とする点で安価である上，高密度且つ高硬度のインゴットを高収率で得ることができる。また，インゴットを粉砕することにより焼結処理に依らずに簡便に炭化ジルコニウム粉末を得ることができる。
以下，本発明のインゴット及び粉末の製造方法について詳細に説明する。
炭化ジルコニウムのインゴットの製造方法
本発明の炭化ジルコニウムのインゴットの製造方法は，
（1）酸化ジルコニウムと炭素とを混合して混合物を得る工程であって，前記混合物中の酸化ジルコニウムに対する炭素の質量比率が15〜20質量％である工程1，
（2）前記混合物を造粒して造粒物を得る工程2，
（3）前記造粒物をアルゴンプラズマにより溶融する工程3，
（4）前記溶融物を徐冷して炭化ジルコニウムのインゴットを得る工程4，
を有し，得られる炭化ジルコニウムのインゴットの大きさが50mm以上であり，密度が5.7g/cm3以上であり，ビッカース硬度が1500以上であることを特徴とする。
本発明の炭化ジルコニウムのインゴットの製造方法は，
（1）酸化ジルコニウムと炭素とを混合して混合物を得る工程であって，前記混合物中の酸化ジルコニウムに対する炭素の質量比率が15〜20質量％である工程1，
（2）前記混合物を造粒して造粒物を得る工程2，
（3）前記造粒物をアルゴンプラズマにより溶融する工程3，
（4）前記溶融物を徐冷して炭化ジルコニウムのインゴットを得る工程4，
を有し，得られる炭化ジルコニウムのインゴットの大きさが50mm以上であり，密度が5.7g/cm3以上であり，ビッカース硬度が1500以上であることを特徴とする。
上記特徴を有する本発明の炭化ジルコニウムのインゴットの製造方法は，容易に合成が可能な酸化ジルコニウムと安価に入手可能な炭素を原料とする点で安価である上，高密度且つ高硬度のインゴットを高収率で得ることができる。また，インゴットを粉砕することにより焼結処理に依らずに簡便に炭化ジルコニウム粉末を得ることができる。
以下，工程ごとに説明する。
（工程1）
工程1は，酸化ジルコニウムと炭素とを混合して混合物を得る。本発明では，前記混合物中の酸化ジルコニウムに対する炭素の質量比率は15〜20質量％に設定する。
（工程1）
工程1は，酸化ジルコニウムと炭素とを混合して混合物を得る。本発明では，前記混合物中の酸化ジルコニウムに対する炭素の質量比率は15〜20質量％に設定する。
出発原料である酸化ジルコニウムは，市場から調達できるものでよい。酸化ジルコニウムの平均粒子径，比表面積等の物性値による制限は特にないが，平均粒子径は1μm以上が好ましく，3μm以上がより好ましい。平均粒径が1μm未満の場合でも炭化ジルコニウムは製造可能であるが，後記工程3において造粒物をアルゴンプラズマにより溶融する際に，ZrO2＋2C⇒ZrC＋CO2↑の反応により生じた炭酸ガスなどによって粉末飛散が生じ易くなり，その結果，炭化ジルコニウムの収率が低下するおそれがある。なお，本明細書における平均粒子径は，レーザー回折式粒度分布測定装置 SALD-2200（SHIMADZU社製）により測定した値である。
酸化ジルコニウムは通常，不純物としてハフニウムを含有しており，その含有量は2.2質量％以下である。また，酸化ジルコニウムにハフニウム以外の不純物を含有する場合は，その不純物は1質量％未満が望ましく，0.5質量％以下がより望ましい。ハフニウム以外の不純物を1質量％以上含有している場合は，炭化ジルコニウムの特性に不純物由来の影響があると考えられる。
他方の出発原料である炭素は，粉末状炭素を使用すればよい。塊状炭素の場合には後記工程2で造粒処理が困難になるおそれがある。
粉末状炭素の平均粒子径は限定的ではないが，2mm以下が好ましく，0.5mm以下がより好ましい。但し，平均粒径が10μm以下となる微粒子の場合には，後記工程2で造粒処理する際に大気中に飛散するため，防護具などの使用が必要である。また，後記工程3で炭化ジルコニウム合成時に発生する炭酸ガスによる粉末飛散が生じ易くなる。
炭素中の不純物量は1質量％未満が望ましく，0.5質量％以下がより望ましい。不純物を1質量％以上含有している場合は，炭化ジルコニウムの特性に不純物由来の影響があると考えられる。
出発原料である酸化ジルコニウムと炭素の混合比は，炭素の燃焼分などを考慮し，混合物中の酸化ジルコニウムに対する炭素の質量比率（％）（｛炭素質量／酸化ジルコニウム質量｝×100）を15〜20質量％に設定する。
上記質量比率の中でも，特に16〜19質量％が好ましく，17〜18質量％がより好ましい。質量比率が15質量％未満の場合には，炭素の燃焼及び飛散により結果的に炭素量が不足するため，酸化ジルコニウム（ZrO2）が炭化ジルコニウム（ZrC）にならず，窒化ジルコニウム（ZrN）及び／又は一酸化ジルコニウム（ZrO）となる。他方，質量比率が20質量％を超える場合には，炭素量が過剰となり，得られる炭化ジルコニウムのインゴット内に炭素が残留して密度及びビッカース硬度を低下させる要因となる。
酸化ジルコニウムと炭素の両原料を混合する方法は特に限定されず，均一に混合される手段であれば良い。例えば，V型ミキサー，ロッキングミキサー，リボンミキサー等の公知の撹拌機が例示でき，その中でもV型ミキサーは構造が簡単でデッドゾーンが少なく，均一に混合できる点で特に好ましい。
（工程2）
工程2では，前記工程1で調製した混合物を造粒して造粒物を得る。
（工程2）
工程2では，前記工程1で調製した混合物を造粒して造粒物を得る。
混合物を造粒処理する目的は，後記工程3でアルゴンプラズマを印加時に生じるアーク衝撃及び工程3で生じる炭酸ガスによる原料粉末の飛散を抑制することである。原料粉末の飛散が生じると原料混合物の組成ズレが生じ，反応生成物に窒化ジルコニウムなどが混在することにより炭化ジルコニウムの収率の低下が生じるおそれがある。
造粒物を得る際は，乾式又は湿式の一般的な造粒方法を用いることができる。例えば，乾式では転動造粒器を用いた方法；押出成型機を用いた方法；圧縮力及びせん断力をかけるメカニカルアロイング法；気流中で粉体どうしを高速で衝突させるハイブリダイゼーション法が挙げられる。また，湿式ではスプレードライヤー法；無電解めっき法が挙げられる。これらの造粒方法は単独又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
造粒物を得る際は，必要に応じてバインダーを添加してもよい。バインダーは特に限定されないが，不純物の観点から無機系バインダーよりも有機系バインダーが好ましい。
造粒物の大きさは限定されないが，3〜30mm程度が好ましく，10〜20mm程度がより好ましい。造粒物の形状は球状だけでなく円柱状などでもよい。
有機系バインダーを使用した場合は，造粒物を300〜500℃程度で仮焼することが望ましい。仮焼せずに後記第3工程に供した場合には，アルゴンプラズマの印加により有機系バインダーが瞬間的に燃焼する際の衝撃により原料粉末の飛散が生じて原料混合物の組成ズレ及び炭化ジルコニウムの収率の低下が生じるおそれがある。
（工程3）
工程3では，前記工程2で得た造粒物をアルゴンプラズマにより溶融する。
（工程3）
工程3では，前記工程2で得た造粒物をアルゴンプラズマにより溶融する。
造粒物を溶融するに際しては，公知のアーク式電融炉を使用することができる。但し，一般的なアーク式電融炉をそのまま使用するだけでは炉内を炭化ジルコニウムの融点以上の温度に保持することは困難であるため炭化ジルコニウムのインゴットは収率良く合成することはできない。そのため，本発明ではアルゴンプラズマによる溶融を必須とする。
アーク式電融炉をアルゴンガスで満たしてプラズマを発生させることによりアルゴンプラズマを得ることができる。印加する電力原単位は3〜30kwh/kg程度が好ましく，5〜20 kwh/kg程度がより好ましい。
アルゴンプラズマは誘導結合プラズマ発光分析にも用いられる安定性の高いプラズマであるとともに温度が8000℃以上にも達するとの報告もあり極めて高温である。そのため，炉内全体を炭化ジルコニウムの融点以上の温度に保持することが可能であり，安定的且つ効率的に炭化ジルコニウムのインゴットを得ることができる。炉内の雰囲気圧力は限定的ではなく，常圧，加圧又は減圧のいずれでもよいが，通常は常圧下で実施すればよい。必要に応じて，初期の通電を促すために造粒物に導電材としてコークスを添加してもよい。
電融炉への通電開始と同時に炉内にアルゴンガス又はアルゴンガスを含む不活性ガスを流して充填させる。アルゴンガスを含む不活性ガスとしては，アルゴンガスにヘリウム，ネオン及び炭酸ガスの少なくとも1種を混合した混合ガスが挙げられる。ヘリウム，ネオン及び炭酸ガスの混合量はアルゴンプラズマが得られる範囲内であればよいが，ヘリウム及びネオンは高価であること及び安定的なアルゴンプラズマによる溶融が好ましいことを考慮すると通常はアルゴンガス（単独）を用いることが好ましい。アルゴンガス又はアルゴンガスを含む不活性ガスの流量は炉の大きさや炉内雰囲気の循環状況に依存するため，特に制限を設けることは難しいが，アルゴンプラズマが安定的に発生できる流量が必要である。
（工程4）
工程4では，工程3で得た溶融物を徐冷して炭化ジルコニウムのインゴットを得る。
（工程4）
工程4では，工程3で得た溶融物を徐冷して炭化ジルコニウムのインゴットを得る。
溶融物を徐冷する際は，アーク式電融炉に炭素製の蓋等をして，20時間以上かけて徐冷することが好ましい。これにより炭化ジルコニウムのインゴットが形成される。ここで，徐冷時間は，より好ましくは30〜50時間である。溶融物の温度が急激に下がる場合には，徐冷工程の溶融物を加熱することにより急激な冷却を回避することが好ましい。急激な温度低下を回避しながら徐冷することにより，溶融物中の元素が均一に固溶し，炭化ジルコニウムのインゴットを高収率で得ることができる。なお，インゴット形成後は，アーク式電融炉からインゴットを取り出して，大気中で100℃以下，好ましくは50℃以下となるように放冷してもよい。
上記工程を経ることにより得られる炭化ジルコニウムのインゴットは，大きさが50mm以上であり，密度が5.7g/cm3以上であり，ビッカース硬度が1500以上である。ここで，インゴットの大きさは，インゴットの縦，横，高さ（厚さ）のうち最長辺の長さである。
従来，炭化ジルコニウムの構造体（焼結体又はインゴット）を得るには，炭化ジルコニウム粉末を圧成型後，還元ガス雰囲気下で焼結処理する必要があった。かかる焼結処理はコストがかかるとともに得られる構造体の大きさにも限界があった。これに対して，本発明の製造方法では，大きさ50mm以上（好ましくは80mm以上）のインゴットを焼結処理することなく製造することができる点で多大な優位性がある。
また，従来技術の炭化ジルコニウムの理論密度は6.7g/cm3であるが，本発明の製造方法により得られたインゴットの密度は5.7g/cm3以上であり，好適な実施形態では6.0g/cm3以上である。炭化ジルコニウムの密度が高いことは，炭素成分が少なく炭化ジルコニウムの純度が高いことであると言える。また，本発明の製造方法により得られたインゴットは空隙が少なく破壊起点が少ないため高硬度が発現すると考えられる。
本発明の製造方法により得られたインゴットのビッカース硬度は1500以上，好適な実施態様では2000以上である。ビッカース硬度が高いことにより，超硬材料としての応用ができると考えられる。また，本発明の製造方法により得られた炭化ジルコニウムは，一般に超硬合金として耐磨耗製品等に利用されるWC（炭化タングステン）よりも高融点であるため，その応用幅は広い。
本発明の製造方法により得られたインゴットは，僅かに炭素分を含有するものの，各種の特性を有する。炭化ジルコニウム中の炭素含有量は，理論値で11.6質量％であるが，本発明のインゴット中の炭素含有量は13〜15質量％程度である。
炭化ジルコニウム粉末の製造方法
本発明の炭化ジルコニウム粉末の製造方法は，上記インゴットの製造方法により得られた炭化ジルコニウムのインゴットを粉砕することを特徴とする。前記の通り，本発明のインゴットは従来品と比較して高密度及び高硬度であるため，当該インゴットを粉砕することにより得られる本発明の炭化ジルコニウム粉末も高密度及び高硬度の特性を有する。
本発明の炭化ジルコニウム粉末の製造方法は，上記インゴットの製造方法により得られた炭化ジルコニウムのインゴットを粉砕することを特徴とする。前記の通り，本発明のインゴットは従来品と比較して高密度及び高硬度であるため，当該インゴットを粉砕することにより得られる本発明の炭化ジルコニウム粉末も高密度及び高硬度の特性を有する。
インゴットを粉砕する際は，ジョークラッシャー，ロールクラッシャー等の公知の粉砕機を用いることができる。炭化ジルコニウム粉末の粒径は用途に応じて適宜設定することができ，例えば3mm以下，更には1mm以下に設定することができる。また，粉砕後に分級することにより粒径を揃えることもできる。
以下に実施例及び比較例を示して本発明を具体的に説明する。但し，本発明は実施例に限定されない。
実施例及び比較例におけるビッカース硬度は，ビッカース硬度計（株式会社Mitutoyo製HV-115)を用い，JIS2244（2009）に準拠して測定した値である。測定条件は9.8Nで10秒とした。
実施例1
酸化ジルコニウム粉末として純度99.5質量％，平均粒子径3μm（第一稀元素化学工業株式会社製）を用いた。また，炭素粉末としてファインパウダーSGP（SECカーボン株式会社製）を用いた。
酸化ジルコニウム粉末として純度99.5質量％，平均粒子径3μm（第一稀元素化学工業株式会社製）を用いた。また，炭素粉末としてファインパウダーSGP（SECカーボン株式会社製）を用いた。
先ず，酸化ジルコニウム粉末を83.8kg，炭素粉末を14.6kg計量し，V型混合器で30分間混合した（C／ZrO2混合比率：17.4％）。
次に，セルロース系バインダーMETOLOSE（信越化学工業株式会社製）5kg，水35kgをゆっくり投入し，押出成型機で造粒した。造粒物は，直径及び高さがともに約20mmの円柱状であり，それを500℃で15時間仮焼し，次の電融工程に供した。
電融炉に造粒物を敷き詰め，アルゴンプラズマ発生用アルゴンガスを0.03MPaで流入させながら通電した。電力は110kwhで6時間印加し，炭化ジルコニウムの融点以上での溶融を行った。溶融終了後，アルゴンガス流入を止め，電融炉に炭素蓋をして，そのまま30時間静置及び徐冷し，炭化ジルコニウムのインゴットを得た。
収率は80％であった。特性評価結果を表1に示す。また，得られたインゴットのXRDスペクトルを図4に示す。
実施例2
造粒物を20kg使用し，また印加時間を電力110kwhで2時間とする以外は実施例１と同じ方法で炭化ジルコニウムのインゴットを得た。
造粒物を20kg使用し，また印加時間を電力110kwhで2時間とする以外は実施例１と同じ方法で炭化ジルコニウムのインゴットを得た。
収率は75％であった。得られたインゴットの評価結果を表1に示す。
比較例1
酸化ジルコニウム粉末84kg，炭素粉末12kgを実施例1と同様に造粒処理し，造粒物を得た（C／ZrO2混合比率：14.3％）。
酸化ジルコニウム粉末84kg，炭素粉末12kgを実施例1と同様に造粒処理し，造粒物を得た（C／ZrO2混合比率：14.3％）。
電融工程の条件も実施例1と同様にし，溶融後冷却した。
得られたインゴット状物のXRDスペクトルを図5に示す。得られたインゴット状物は，一酸化ジルコニウムと窒化ジルコニウムの混合体であった。
収率はほぼゼロであった。得られたインゴット状物の評価結果を表1に示す。
比較例2
酸化ジルコニウム粉末84kg，炭素粉末18kgを実施例1と同様に造粒処理し，造粒体を得た（C／ZrO2混合比率：21.4％）。
酸化ジルコニウム粉末84kg，炭素粉末18kgを実施例1と同様に造粒処理し，造粒体を得た（C／ZrO2混合比率：21.4％）。
電融工程の条件も実施例1と同様にし，溶融後冷却した。
得られたインゴットは炭素が多く残存していた。
収率は46％であった。得られたインゴットの評価結果を表1に示す。
比較例3
酸化ジルコニウム粉末84kg，炭素粉末14.6kgを実施例1と同様に造粒処理し，造粒体を得た（C／ZrO2混合比率：17.4％）。
酸化ジルコニウム粉末84kg，炭素粉末14.6kgを実施例1と同様に造粒処理し，造粒体を得た（C／ZrO2混合比率：17.4％）。
アルゴンガスを供給せずに実施例1と同条件で電融工程に供した。
結果，電極直下に一部炭化ジルコニウムが得られたものの，インゴットの大きさは50mm以下の25mm程度であって，更に未反応の酸化ジルコニウムと炭素が多く残存した。
収率は21％と低かった。
比較例4
酸化ジルコニウム粉末84kg，炭素粉末14.6kgを造粒処理せず（C／ZrO2混合比率：17.4％），電融工程に供した。電融は実施例1と同条件とした。
酸化ジルコニウム粉末84kg，炭素粉末14.6kgを造粒処理せず（C／ZrO2混合比率：17.4％），電融工程に供した。電融は実施例1と同条件とした。
結果，原料粉末が多く飛散し，電極直下に一部炭化ジルコニウムが得られたものの，インゴットの大きさは50mm以下の40mm程度であって，更に未反応の酸化ジルコニウムと炭素が多く残存した。
収率は34％と低かった。
本発明の製造方法により安価に炭化ジルコニウムインゴット及び粉末を製造でき，市場に供給し得る。また，本発明の炭化ジルコニウムインゴット及び粉末は硬度が高く，超硬材料及びそれらの原料としての応用が期待できる。更に，炭化ジルコニウムは超硬合金として耐磨耗製品等に一般的に利用されるWC（炭化タングステン）よりも高融点であるため，極限条件下において様々な応用が期待できる。
Claims (3)
- 下記工程を有し，得られる炭化ジルコニウムのインゴットの大きさが50mm以上であり，密度が5.7g/cm3以上であり，ビッカース硬度が1500以上であることを特徴とする炭化ジルコニウムのインゴットの製造方法：
（1）酸化ジルコニウムと炭素とを混合して混合物を得る工程であって，前記混合物中の酸化ジルコニウムに対する炭素の質量比率が15〜20質量％である工程1，
（2）前記混合物を造粒して造粒物を得る工程2，
（3）アーク式電融炉をアルゴンガスで満たしてプラズマを発生させることにより当該炉内を炭化ジルコニウムの融点以上の温度に保持することにより，前記造粒物を溶融して溶融物を得る工程3，
（4）前記溶融物を徐冷して炭化ジルコニウムのインゴットを得る工程4。 - 得られる炭化ジルコニウムのインゴットの大きさが80mm以上であり，密度が6.0g/cm3以上であり，ビッカース硬度が2000以上である，請求項1に記載の製造方法。
- 請求項1又は2に記載の製造方法により得られる炭化ジルコニウムのインゴットを粉砕することを特徴とする炭化ジルコニウム粉末の製造方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013196717A JP5896968B2 (ja) | 2013-09-24 | 2013-09-24 | 炭化ジルコニウムのインゴット及び粉末の製造方法 |
| US15/022,612 US20160229698A1 (en) | 2013-09-24 | 2014-07-04 | Method for producing ingot and powder of zirconium carbide |
| EP14847888.6A EP3029009A4 (en) | 2013-09-24 | 2014-07-04 | Method for producing ingot and powder of zirconium carbide |
| CN201480050498.0A CN105555737A (zh) | 2013-09-24 | 2014-07-04 | 碳化锆的锭及粉末的制造方法 |
| PCT/JP2014/067879 WO2015045547A1 (ja) | 2013-09-24 | 2014-07-04 | 炭化ジルコニウムのインゴット及び粉末の製造方法 |
| KR1020167006295A KR20160060039A (ko) | 2013-09-24 | 2014-07-04 | 탄화 지르코늄 잉곳 및 분말의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013196717A JP5896968B2 (ja) | 2013-09-24 | 2013-09-24 | 炭化ジルコニウムのインゴット及び粉末の製造方法 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2015063414A JP2015063414A (ja) | 2015-04-09 |
| JP2015063414A5 JP2015063414A5 (ja) | 2015-05-28 |
| JP5896968B2 true JP5896968B2 (ja) | 2016-03-30 |
Family
ID=52742705
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2013196717A Active JP5896968B2 (ja) | 2013-09-24 | 2013-09-24 | 炭化ジルコニウムのインゴット及び粉末の製造方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20160229698A1 (ja) |
| EP (1) | EP3029009A4 (ja) |
| JP (1) | JP5896968B2 (ja) |
| KR (1) | KR20160060039A (ja) |
| CN (1) | CN105555737A (ja) |
| WO (1) | WO2015045547A1 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10488114B1 (en) * | 2015-06-09 | 2019-11-26 | Materion Corporation | Fluid-cooled copper lid for arc furnace |
| CN107382321B (zh) * | 2017-09-25 | 2019-12-20 | 常熟理工学院 | 一种超细碳化锆粉体及其制备方法 |
| US20220288793A1 (en) | 2019-08-05 | 2022-09-15 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Robot hand, robot, robot system, and transfer method |
| KR102445158B1 (ko) * | 2020-07-09 | 2022-09-22 | 한국재료연구원 | 제어된 크기, 모양, 및 다공도를 갖는 탄화 지르코늄의 제조 방법 |
| CN115041699A (zh) * | 2022-07-22 | 2022-09-13 | 华材(山东)新材料有限公司 | 一种3d打印用球形锆粉的生产方法 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5812239B2 (ja) * | 1980-03-25 | 1983-03-07 | 科学技術庁無機材質研究所長 | 炭化ジルコニウムの結晶体の製造法 |
| JPH0218310A (ja) * | 1988-07-05 | 1990-01-22 | Kawasaki Steel Corp | ジルコニウム系セラミック粉末の製造方法 |
| JPH0768563B2 (ja) * | 1991-05-27 | 1995-07-26 | 大同特殊鋼株式会社 | 硬質粒子分散合金粉末の製造方法 |
| JPH0753272A (ja) * | 1993-08-12 | 1995-02-28 | Agency Of Ind Science & Technol | 被覆セラミックス準微粒子、セラミックス基焼結体及びその製造法 |
| US5609695A (en) * | 1993-12-21 | 1997-03-11 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for producing alloy powder of the R2 T17 system, a method for producing magnetic powder of the R2 T17 Nx system, and a high pressure heat-treatment apparatus |
| CA2154216A1 (en) * | 1994-08-01 | 1996-02-02 | Gregg Alan Zank | Preparation of high density zirconium carbide ceramics with preceramic polymer binders |
| JP3977164B2 (ja) * | 2002-06-25 | 2007-09-19 | 中部電力株式会社 | プラズマ溶融装置及びプラズマ溶融方法 |
| JP3955901B2 (ja) * | 2005-02-17 | 2007-08-08 | 国立大学法人大阪大学 | 導電性ジルコニア焼結体及びその製造方法 |
| JP2007045670A (ja) * | 2005-08-10 | 2007-02-22 | Hyogo Prefecture | 金属炭化物の製造方法 |
| JP6084601B2 (ja) * | 2012-02-23 | 2017-02-22 | Ｊｘ金属株式会社 | ネオジム系希土類永久磁石及びその製造方法 |
-
2013
- 2013-09-24 JP JP2013196717A patent/JP5896968B2/ja active Active
-
2014
- 2014-07-04 US US15/022,612 patent/US20160229698A1/en not_active Abandoned
- 2014-07-04 KR KR1020167006295A patent/KR20160060039A/ko unknown
- 2014-07-04 EP EP14847888.6A patent/EP3029009A4/en not_active Withdrawn
- 2014-07-04 WO PCT/JP2014/067879 patent/WO2015045547A1/ja active Application Filing
- 2014-07-04 CN CN201480050498.0A patent/CN105555737A/zh active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20160060039A (ko) | 2016-05-27 |
| JP2015063414A (ja) | 2015-04-09 |
| EP3029009A1 (en) | 2016-06-08 |
| WO2015045547A1 (ja) | 2015-04-02 |
| US20160229698A1 (en) | 2016-08-11 |
| CN105555737A (zh) | 2016-05-04 |
| EP3029009A4 (en) | 2017-03-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5896968B2 (ja) | 炭化ジルコニウムのインゴット及び粉末の製造方法 | |
| JP5101277B2 (ja) | 炭素熱還元炉用の耐破壊性電極 | |
| Sen et al. | Preparation of titanium carbide powders by carbothermal reduction of titania/charcoal at vacuum condition | |
| JP4649586B2 (ja) | 窒素プラズマによるＳｉＣナノ粒子の製造法 | |
| TW201829299A (zh) | 高純度氮化矽粉末之製造方法 | |
| US5382405A (en) | Method of manufacturing a shaped article from a powdered precursor | |
| Balog et al. | Industrially fabricated in-situ Al-AlN metal matrix composites (part A): Processing, thermal stability, and microstructure | |
| Nekahi et al. | Effect of KCl, NaCl and CaCl2 mixture on volume combustion synthesis of TiB2 nanoparticles | |
| CN107473237A (zh) | 一种二元钨硼化物超硬材料的制备方法 | |
| Bokhonov et al. | Formation of self-supporting porous graphite structures by Spark Plasma Sintering of nickel–amorphous carbon mixtures | |
| Balasubramanian et al. | Effect of ball-milling on the phase formation and enhanced thermoelectric properties in zinc antimonides | |
| JP4730338B2 (ja) | セラミックス分散マグネシウム複合材料からなる射出成形用複合材料及びその製造方法 | |
| Rosinski et al. | Properties of WCCO/diamond composites produced by PPS method intended for drill bits for machining of building stones | |
| Cho et al. | Synthesis and consolidation behavior of Al/AlN composite powders by reactive RF thermal plasma spraying | |
| JP2013014487A (ja) | 導電性セラミックスの製造方法 | |
| JP6648161B2 (ja) | 硼化ジルコニウム及びその製造方法 | |
| JP2008031016A (ja) | 炭化タンタル粉末および炭化タンタル−ニオブ複合粉末とそれらの製造方法 | |
| Sonber et al. | Effect of TiSi2 addition on densification of cerium hexaboride | |
| TW201638344A (zh) | 合金之熔解方法 | |
| US6908599B2 (en) | Process for the production of zirconium boride powder | |
| Nikkhah et al. | Investigation on mechanochemical synthesis of Al2O3/BN nanocomposite by aluminothermic reaction | |
| JP5252460B2 (ja) | 窒素プラズマによるＳｉＣナノ粒子の製造法 | |
| Zhang et al. | Synthesis of tungsten monocarbide by self-propagating high-temperature synthesis in the presence of an activative additive | |
| Sakkaki et al. | In-situ synthesized phases during the spark plasma sintering of g-C3N4 added TiB2 ceramics: A thermodynamic approach | |
| JPWO2020166380A1 (ja) | スパッタリングターゲット材 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150409 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150409 |
|
| A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20150409 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20150821 |
|
| A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20150821 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150901 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20160209 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160301 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5896968 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |