JP6784746B2 - Manufacturing method of metal container or tube, sponge titanium, and manufacturing method of titanium processed product or cast product - Google Patents

Manufacturing method of metal container or tube, sponge titanium, and manufacturing method of titanium processed product or cast product Download PDF

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Description

本発明は、四塩化チタンと金属マグネシウムとの還元反応によるスポンジチタンの製造に使用する金属製容器又は管、スポンジチタンの製造方法、及び、チタン加工品又は鋳造品の製造方法に関し、特に、金属製容器及び/又は管からの不純物による汚染を防止し、高純度なスポンジチタンの製造を可能とする金属製容器又は管、スポンジチタンの製造方法、及び、チタン加工品又は鋳造品の製造方法に関する。 The present invention relates to a metal container or tube used for producing titanium sponge by a reduction reaction between titanium tetrachloride and metallic magnesium, a method for producing titanium sponge, and a method for producing a processed titanium product or a cast product, in particular, a metal. Regarding a metal container or tube, a method for producing titanium sponge, and a method for producing a processed titanium product or a cast product, which prevents contamination by impurities from the container and / or tube and enables the production of high-purity titanium sponge. ..

スポンジチタンは、工業的にはクロール法により製造される。クロール法によるスポンジチタン製造工程は、造液工程、還元分離工程、破砕工程及び電解工程の四工程に大別することができる。
これらの工程の一つである還元分離工程は、還元工程及び真空分離工程からなる。還元工程では、ステンレス製もしくは鋼製の反応容器内の溶融状態の金属マグネシウムに四塩化チタンを滴下することで還元反応が起こり、スポンジチタンが生成する。さらに、真空分離工程において、還元工程で生成したスポンジチタンを高温かつ減圧下で真空引きすることで、残存した塩化マグネシウムや金属マグネシウムが取り除かれたスポンジチタンが製造される。(非特許文献1)
Titanium sponge is industrially produced by the Kroll process. The titanium sponge titanium manufacturing process by the Kroll process can be roughly divided into four processes: a liquid forming process, a reduction separation process, a crushing process, and an electrolysis process.
The reduction separation step, which is one of these steps, comprises a reduction step and a vacuum separation step. In the reduction step, titanium tetrachloride is dropped onto molten metallic magnesium in a stainless steel or steel reaction vessel to cause a reduction reaction, and sponge titanium is produced. Further, in the vacuum separation step, the sponge titanium produced in the reduction step is evacuated at a high temperature and under reduced pressure to produce sponge titanium from which residual magnesium chloride and metallic magnesium have been removed. (Non-Patent Document 1)

還元分離工程で用いられるスポンジチタン製造用の反応容器(以下、単に反応容器という)及び溶融状態の金属マグネシウムの保管、移送用の容器の内面である内壁は、ステンレス製又は低炭素鋼製であるため、高温下では鉄、ニッケル、クロムなどの不純物金属が容器の内壁から溶出し、スポンジチタンや金属マグネシウムの純度を低下させる原因となる。特に、未使用の反応容器では、不純物金属の溶出が顕著に目立つ。
さらに、還元分離工程における、溶融状態の金属マグネシウムの反応容器への移送の際の、及び、真空分離による溶融状態の塩化マグネシウム及び金属マグネシウムの除去の際の、使用する金属製の管からこれらの溶融状態の金属及び/又は金属塩への不純物金属の溶出もまた、スポンジチタンや金属マグネシウムの純度を低下させる原因となる。
The inner wall, which is the inner surface of the reaction vessel for producing titanium sponge used in the reduction separation step (hereinafter, simply referred to as the reaction vessel) and the container for storing and transferring molten metallic magnesium, is made of stainless steel or low carbon steel. Therefore, at high temperatures, impurity metals such as iron, nickel, and chromium elute from the inner wall of the container, causing a decrease in the purity of titanium sponge and metallic magnesium. In particular, in an unused reaction vessel, the elution of impurity metals is conspicuous.
In addition, these from the metal tubes used during the reduction separation step, during the transfer of the molten metallic magnesium to the reaction vessel, and during the removal of the molten magnesium chloride and metallic magnesium by vacuum separation. Elution of impurity metals into molten metal and / or metal salts also causes a decrease in the purity of titanium sponge and magnesium metal.

金属製容器及び/又は管からスポンジチタンへ不純物金属が溶出した場合、純度の低下はスポンジチタンの外周部が特に顕著であり、純度の低下が起きたスポンジチタンの外周部を除去する必要が生じる。
純度の低いスポンジチタンは、航空機向けなどの高純度チタンと比較すると大きく価値が下がってしまう。そのため、より高純度なスポンジチタンを製造する必要がある。
When the impurity metal elutes from the metal container and / or tube to the sponge titanium, the decrease in purity is particularly remarkable in the outer peripheral portion of the sponge titanium, and it becomes necessary to remove the outer peripheral portion of the sponge titanium in which the decrease in purity has occurred. ..
The value of low-purity titanium sponge is significantly lower than that of high-purity titanium for aircraft. Therefore, it is necessary to produce titanium sponge with higher purity.

このようなスポンジチタンの反応容器からの不純物金属による汚染を防ぐ方法の一つとして、特許文献1には、生成する金属と同じ金属であるチタンを反応容器内で蒸発させて容器内壁に蒸着させることにより、反応容器の内壁に反応容器を形成する金属とチタンとの合金層を形成し、不純物金属による汚染を防止する方法が記載されている。 As one of the methods for preventing such contamination of sponge titanium from the reaction vessel by an impurity metal, Patent Document 1 states that titanium, which is the same metal as the generated metal, is evaporated in the reaction vessel and deposited on the inner wall of the vessel. Thereby, a method of forming an alloy layer of titanium and a metal forming the reaction vessel on the inner wall of the reaction vessel to prevent contamination by impurity metals is described.

また、特許文献2にも、スポンジチタンの反応容器からの不純物金属による汚染を防ぐ方法の発明が記載されている。この発明は、未使用の反応容器を使用する際に、高塩素のスポンジチタンの粉砕粒を装填し、高温に昇温することで、反応容器の内壁に反応容器を形成する金属とチタンとの合金層を形成させ、既に使用した反応容器と同等のレベルで不純物金属による汚染を防止する方法の発明である。 Further, Patent Document 2 also describes an invention of a method for preventing contamination of a sponge titanium reaction vessel by an impurity metal. In the present invention, when an unused reaction vessel is used, crushed particles of high chlorine sponge titanium are loaded and the temperature is raised to a high temperature to form a reaction vessel on the inner wall of the reaction vessel. It is an invention of a method of forming an alloy layer and preventing contamination by an impurity metal at a level equivalent to that of a reaction vessel already used.

これらの先行技術は、いずれも、未使用の反応容器の初回使用前に、反応容器を形成する金属と反応容器中で生成する金属(チタン、等)との合金を、反応容器の内壁にあらかじめ形成させることを開示している。そうすることによって、未使用の反応容器の内壁に、数回の還元分離工程に使用された反応容器に自然に形成される合金層と同等の合金層を意図的に形成することができる。そして、この反応容器を使用することで、反応により生成する金属(スポンジチタン、等)は反応容器の内壁に形成された合金層と接することとなり、不純物金属(反応容器を形成する金属、等)による汚染を防ぐことが可能となる。 In each of these prior arts, an alloy of the metal forming the reaction vessel and the metal (titanium, etc.) produced in the reaction vessel is previously applied to the inner wall of the reaction vessel before the first use of the unused reaction vessel. It discloses that it is formed. By doing so, an alloy layer equivalent to the alloy layer naturally formed in the reaction vessel used in several reduction separation steps can be intentionally formed on the inner wall of the unused reaction vessel. Then, by using this reaction vessel, the metal (titanium sponge, etc.) generated by the reaction comes into contact with the alloy layer formed on the inner wall of the reaction vessel, and the impurity metal (metal forming the reaction vessel, etc.) It is possible to prevent contamination by.

しかしながら、反応容器の内壁に合金層を形成させる上記先行技術の方法では、生成する金属の不純物金属による汚染を幾分低減させることは可能であるが、大幅な汚染の低減にまでは至っていない。
さらに、上記先行技術の方法では、反応容器を形成する金属とチタンとの合金層の形成を反応容器のみでしか行うことができず、不純物金属による汚染の防止の効果は反応容器のみに限定されてしまう。また、これらの方法では、四塩化チタンの還元に供される溶融状態の金属マグネシウムの保管又は移送のための金属製容器、及び、還元反応に用いる金属製の管を形成する金属による、溶融状態の塩化マグネシウム及び金属マグネシウムへの汚染を防ぐことはできない。
However, although the method of the above-mentioned prior art in which the alloy layer is formed on the inner wall of the reaction vessel can reduce the contamination of the produced metal by the impurity metal to some extent, the contamination has not been significantly reduced.
Further, in the method of the above prior art, the alloy layer of the metal forming the reaction vessel and titanium can be formed only in the reaction vessel, and the effect of preventing contamination by the impurity metal is limited to the reaction vessel only. It ends up. Further, in these methods, a molten state is formed by a metal container for storing or transferring molten metallic magnesium used for reduction of titanium tetrachloride, and a metal forming a metal tube used for the reduction reaction. It is not possible to prevent the contamination of magnesium chloride and metallic magnesium.

そのため、反応により生成する金属、特にスポンジチタン、のさらなる高純度化を目指すためには、容器の内壁を形成する金属と生成する金属との合金層を形成する上記先行技術の方法よりも優れた汚染防止効果があり、かつ、短時間で行うことができる方法が求められている。 Therefore, in order to aim for further purification of the metal produced by the reaction, particularly titanium sponge, it is superior to the method of the above-mentioned prior art for forming an alloy layer between the metal forming the inner wall of the container and the generated metal. There is a need for a method that has a pollution-preventing effect and can be performed in a short time.

資源と素材 Vo.1.109 P1157−1163(1993)Resources and Materials Vo. 1.109 P1157-1163 (1993)

特開2009−127107号JP-A-2009-127107 特開2014−214356号JP-A-2014-214356

本発明は上記課題を解決するもので、四塩化チタンと金属マグネシウムとの還元反応によりスポンジチタンを製造する方法において使用される金属製容器及び/又は管の内壁から、スポンジチタンへの不純物金属が溶出する問題を効果的に解決できる金属製容器又は管、スポンジチタンの製造方法、及び、チタン加工品又は鋳造品の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention solves the above problems, and the impurity metal to titanium sponge is removed from the inner wall of the metal container and / or tube used in the method for producing titanium sponge by the reduction reaction between titanium tetrachloride and metallic magnesium. An object of the present invention is to provide a method for producing a metal container or tube, a titanium sponge, and a method for producing a processed titanium product or a cast product, which can effectively solve the problem of elution.

上記問題を解決すべく、本発明者らが鋭意検討を重ねたところ、溶融状態の金属等と接触する部分の少なくとも一部にチタン膜を有する金属製容器及び/又は管を用いることで、生成するスポンジチタンの不純物金属による汚染の防止が著しく改善されることを見いだし、本発明を完成するに至った。 As a result of diligent studies by the present inventors in order to solve the above problem, it is generated by using a metal container and / or a tube having a titanium film in at least a part of a portion in contact with a molten metal or the like. We have found that the prevention of contamination by the impurity metal of titanium sponge is significantly improved, and have completed the present invention.

本発明は、かかる知見に基づきなされたもので、次のとおりである。
〔1〕四塩化チタンと金属マグネシウムとの還元反応によるスポンジチタンの製造に使用する金属製容器又は管であって、内壁の少なくとも一部にチタン膜を有する金属製容器又は管。
〔2〕前記チタン膜の厚さが0.02mm以上である、上記〔1〕に記載の金属製容器又は管。
〔3〕前記チタン膜が、溶融状態の金属マグネシウム、溶融状態の塩化マグネシウム若しくはスポンジチタン又はこれらの2つ以上の混合物と接触する部分に形成される、上記〔1〕又は〔2〕に記載の金属製容器又は管。
The present invention has been made based on such findings, and is as follows.
[1] A metal container or tube used for producing titanium sponge by a reduction reaction between titanium tetrachloride and metallic magnesium, which has a titanium film on at least a part of an inner wall.
[2] The metal container or tube according to the above [1], wherein the thickness of the titanium film is 0.02 mm or more.
[3] The above-mentioned [1] or [2], wherein the titanium film is formed at a portion in contact with molten metallic magnesium, molten magnesium chloride or sponge titanium, or a mixture of two or more thereof. Metal container or tube.

〔4〕四塩化チタンと金属マグネシウムとの還元反応によるスポンジチタンの製造方法であって、溶融状態の金属マグネシウム、溶融状態の塩化マグネシウム若しくは生成したスポンジチタン又はこれらの2つ以上の混合物と接触する部分の少なくとも一部にチタン膜を有する金属製容器及び/又は管を用いる、スポンジチタンの製造方法。
〔5〕前記チタン膜の厚さが0.02mm以上である、上記〔4〕に記載のスポンジチタンの製造方法。
〔6〕前記チタン膜は、チタン粉、水素化チタン粉又はその両方を含むペーストを金属製容器及び/又は管の内壁に塗布し、熱処理することにより形成される、上記〔4〕又は〔5〕に記載のスポンジチタンの製造方法。
[4] A method for producing sponge titanium by a reduction reaction between titanium tetrachloride and metallic magnesium, which is in contact with molten metallic magnesium, molten magnesium chloride or produced sponge titanium, or a mixture of two or more thereof. A method for producing titanium sponge, using a metal container and / or a tube having a titanium film on at least a part of the portion.
[5] The method for producing sponge titanium according to the above [4], wherein the thickness of the titanium film is 0.02 mm or more.
[6] The titanium film is formed by applying a paste containing titanium powder, titanium hydride powder, or both to the inner wall of a metal container and / or a tube and heat-treating the above [4] or [5]. ]. The method for producing titanium sponge.

〔7〕上記〔4〕〜〔6〕のいずれか1つに記載の製造方法により製造されたスポンジチタンを用いる、チタン加工品又は鋳造品の製造方法。 [7] A method for producing a processed titanium product or a cast product, using sponge titanium produced by the production method according to any one of the above [4] to [6].

本発明の金属製容器又は管、及び、スポンジチタンの製造方法は、金属製容器及び/又は管からの、生成するスポンジチタン、並びに、保管、移送される溶融状態の塩化マグネシウム及び金属マグネシウムへの不純物金属の溶出を防止する効果を奏する。本発明の製造方法で得られたスポンジチタンは高純度であるため、様々なチタン加工品又は鋳造品の原料として好適である。また、本発明の製造方法に使用される金属製容器及び/又は管は、溶融状態のマグネシウム、溶融状態の塩化マグネシウム若しくはスポンジチタン又はこれらの2つ以上の混合物と接触する部材としても好適である。 The method for producing a metal container or tube and sponge titanium of the present invention is to produce sponge titanium from a metal container and / or tube, and to magnesium chloride and metallic magnesium in a molten state to be stored and transferred. It has the effect of preventing the elution of impurity metals. Since the sponge titanium obtained by the production method of the present invention has high purity, it is suitable as a raw material for various processed titanium products or cast products. The metal container and / or tube used in the production method of the present invention is also suitable as a member that comes into contact with molten magnesium, molten magnesium chloride or titanium sponge, or a mixture of two or more thereof. ..

本発明の一実施形態によるチタン膜を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the titanium film by one Embodiment of this invention.

本発明のスポンジチタンの製造方法における四塩化チタンと金属マグネシウムとの還元反応とは、金属製の反応容器を不活性雰囲気とした後、マグネシウムの保管のための金属製容器から金属マグネシウムを溶融状態で金属製の管を用いて装入し、装入された金属マグネシウムに対して四塩化チタンを滴下することで、スポンジチタンと塩化マグネシウムを製造する還元工程と、その後、反応容器中から金属製の管を通じて塩化マグネシウムと未反応の金属マグネシウムを真空分離し、スポンジチタンを得る真空分離工程とからなる反応をいう。前記還元工程では、高温に保持された金属製の反応容器のなかに溶融状態の金属マグネシウムを満たし、そこに四塩化チタンを滴下することにより、四塩化チタンをマグネシウムで還元し、金属製の反応容器内のロストル上にスポンジチタンを生成する。 In the reduction reaction between titanium tetrachloride and metallic magnesium in the method for producing sponge titanium of the present invention, the metallic magnesium is melted from the metallic vessel for storing magnesium after the metallic reaction vessel is made into an inert atmosphere. In the reduction process of producing sponge titanium and magnesium chloride by charging using a metal tube and dropping titanium tetrachloride to the charged metallic magnesium, and then metal from the reaction vessel. This is a reaction consisting of a vacuum separation step in which magnesium chloride and unreacted metallic magnesium are vacuum-separated to obtain titanium sponge through the tube. In the reduction step, molten metallic magnesium is filled in a metallic reaction vessel kept at a high temperature, and titanium tetrachloride is dropped therein to reduce titanium tetrachloride with magnesium, resulting in a metallic reaction. Titanium sponge is formed on the rostrum in the container.

前記還元工程では塩化マグネシウムが副生するため、これを反応容器内から適宜抜き取るが、完全に抜き取ることは不可能であり、工程終了後もこの塩化マグネシウムが未反応の金属マグネシウムと共に金属製の反応容器内に残る。これらをスポンジチタンから除去するのが真空分離工程である。
また、前記真空分離工程では、生成したスポンジチタンが入っている金属製の反応容器と空の金属製の反応容器を隣接配置し、両者の上部同士を金属製の管により接続する。そして、前者の金属製の反応容器を外部から加熱しながら後者の金属製の反応容器の内部を真空引きすることにより、前者の金属製の反応容器内のスポンジチタンに含まれる金属マグネシウム及び塩化マグネシウムを、前記金属製の管を通じてガス状および/または溶融状態で空の金属製の反応容器内へ移動させる。空の金属製の反応容器内へ移動された金属マグネシウムは再び還元工程に利用される。また、同じく空の金属製の反応容器内へ移動された塩化マグネシウムは電気分解反応により金属マグネシウムに戻され、還元工程に再利用される。
Since magnesium chloride is produced as a by-product in the reduction step, it is appropriately extracted from the reaction vessel, but it cannot be completely extracted, and even after the process is completed, this magnesium chloride is a metallic reaction together with unreacted metallic magnesium. Remains in the container. The vacuum separation step removes these from the titanium sponge.
Further, in the vacuum separation step, a metal reaction vessel containing the produced titanium sponge and an empty metal reaction vessel are arranged adjacent to each other, and the upper portions of the two are connected to each other by a metal pipe. Then, by vacuuming the inside of the latter metal reaction vessel while heating the former metal reaction vessel from the outside, metallic magnesium and magnesium chloride contained in the sponge titanium in the former metal reaction vessel are formed. Is moved into an empty metal reaction vessel in a gaseous and / or molten state through the metal tube. The metallic magnesium transferred into the empty metallic reaction vessel is used again in the reduction step. In addition, magnesium chloride that has also been moved into an empty metal reaction vessel is returned to metallic magnesium by an electrolysis reaction and reused in the reduction step.

本発明のスポンジチタンの製造方法において用いられる金属製容器及び/又は管は、溶融状態の金属マグネシウム、溶融状態の塩化マグネシウム若しくは生成したスポンジチタン又はこれらの2つ以上の混合物と接触する部分の少なくとも一部にチタン膜を有する。このようなチタン膜を設けることにより、金属製容器及び/又は管から溶出する不純物金属の拡散速度を抑えることができ、スポンジチタンのみでなく、溶融状態の金属マグネシウム及び溶融状態の塩化マグネシウムへの不純物金属による汚染を低減することができる。このため、最終的に生成するスポンジチタンへの不純物金属による汚染を著しく低減することができる。 The metal container and / or tube used in the method for producing titanium sponge of the present invention includes at least a portion of contact with molten metallic magnesium, molten magnesium chloride or produced titanium sponge, or a mixture of two or more thereof. It has a titanium film in part. By providing such a titanium film, the diffusion rate of the impurity metal eluted from the metal container and / or the tube can be suppressed, and not only the sponge titanium but also the molten metallic magnesium and the molten magnesium chloride. Contamination by impurity metals can be reduced. Therefore, the contamination of the finally produced titanium sponge with the impurity metal can be significantly reduced.

本発明のチタン膜とは、金属チタンにより形成されている層である。例えば、容器の内壁にチタン粉ペーストを塗布し熱処理を行った金属製の反応容器の場合、図1に示されるように、該金属製の反応容器内壁1とチタン膜3との境界には、金属製の反応容器内壁の金属とチタンとの相互拡散により生成した合金層2が形成される。本発明のチタン膜は、チタン濃度が75%以上で構成されている部分を本発明のチタン膜と定義する。ここでいうチタン濃度とは、電子線マイクロアナライザ(SUPERPROBE JXA−8100、日本電子株式会社製)を用いて測定した各金属の測定結果から、下記式で算出したものである。
(Ti濃度)(%)
=(Tiの質量%)/{(Tiの質量%)+(Niの質量%)+(Feの質量%)+(Crの質量%)}
×100
The titanium film of the present invention is a layer formed of metallic titanium. For example, in the case of a metal reaction vessel in which titanium powder paste is applied to the inner wall of the vessel and heat-treated, as shown in FIG. 1, the boundary between the metal reaction vessel inner wall 1 and the titanium film 3 is formed. The alloy layer 2 formed by mutual diffusion between the metal and titanium on the inner wall of the reaction vessel made of metal is formed. In the titanium film of the present invention, a portion having a titanium concentration of 75% or more is defined as the titanium film of the present invention. The titanium concentration referred to here is calculated by the following formula from the measurement results of each metal measured using an electron probe microanalyzer (SUPERPROBE JXA-8100, manufactured by JEOL Ltd.).
(Ti concentration) (%)
= (Mass% of Ti) / {(Mass% of Ti) + (Mass% of Ni) + (Mass% of Fe) + (Mass% of Cr)}
× 100

本発明のチタン膜の厚さの測定は、下記方法で行う。チタン膜が成膜されている金属製容器又は管の内壁の一部(約1cm×1cm×1cm角)を測定サンプルとして、電子線マイクロアナライザ(SUPERPROBE JXA−8100、日本電子株式会社製)を用いて断面を測定し、該測定サンプル中のチタン膜の厚さを10点測定する。そして、その10点のうちの最小値をチタン膜の厚さとする。 The thickness of the titanium film of the present invention is measured by the following method. An electron probe microanalyzer (SUPERPROBE JXA-8100, manufactured by JEOL Ltd.) was used as a measurement sample for a part of the inner wall (about 1 cm x 1 cm x 1 cm square) of a metal container or tube on which a titanium film was formed. The cross section is measured, and the thickness of the titanium film in the measurement sample is measured at 10 points. Then, the minimum value among the 10 points is taken as the thickness of the titanium film.

上記チタン膜の厚さは、0.02mm以上が好ましく、0.02mm以上、5mm以下がより好ましく、0.1mm以上、5mm以下がさらに好ましく、0.3mm以上、5mm以下が一層好ましく、0.7mm以上、5mm以下がより一層好ましく、2mm以上、5mm以下が最も好ましい。膜厚をこの範囲とすることで、金属製容器及び/又は管から溶出する不純物金属の拡散速度をより効果的に抑えることができ、不純物金属によるスポンジチタンへの汚染をより一層低減することができる。 The thickness of the titanium film is preferably 0.02 mm or more, more preferably 0.02 mm or more and 5 mm or less, further preferably 0.1 mm or more and 5 mm or less, further preferably 0.3 mm or more and 5 mm or less, and 0. 7 mm or more and 5 mm or less are more preferable, and 2 mm or more and 5 mm or less are most preferable. By setting the film thickness within this range, the diffusion rate of the impurity metal eluted from the metal container and / or the tube can be suppressed more effectively, and the contamination of the sponge titanium by the impurity metal can be further reduced. it can.

前記金属製容器及び管とは、より具体的には、溶融状態の金属マグネシウムを保管するための金属製容器、溶融状態の金属マグネシウムを移送するための金属製容器、還元工程において四塩化チタンと金属マグネシウムとを反応させる金属製の反応容器、真空分離工程において金属マグネシウム若しくは塩化マグネシウム又はこれらの混合物を回収後、回収された金属マグネシウムと塩化マグネシウムを加熱して溶融状態とするための金属製容器、或いは、スポンジチタンの製造方法において溶融状態のマグネシウム、溶融状態の塩化マグネシウム又はこれらの2つ以上の混合物と接触する金属製の管等を指す。 More specifically, the metal container and tube include a metal container for storing molten metal magnesium, a metal container for transferring molten metal magnesium, and titanium tetrachloride in the reduction step. A metal reaction vessel that reacts with metallic magnesium, a metallic container for recovering metallic magnesium or magnesium chloride or a mixture thereof in a vacuum separation step, and then heating the recovered metallic magnesium and magnesium chloride to bring them into a molten state. Alternatively, it refers to a molten magnesium, a molten magnesium chloride, or a metal tube in contact with a mixture of two or more of these in a method for producing titanium sponge.

本発明のスポンジチタンの製造方法における金属製容器及び/又は管は、溶融状態の金属マグネシウム、溶融状態の塩化マグネシウム若しくは生成したスポンジチタン又はこれらの2つ以上の混合物と接触する部分の少なくとも一部にチタン膜を有していればよく、金属製容器及び/又は管は、溶融状態のマグネシウム、溶融状態の塩化マグネシウム若しくは生成したスポンジチタン又はこれらの2つ以上の混合物と接触する部分の全体にチタン膜を有することが好ましく、金属製容器及び/又は管の内壁全体にチタン膜を有することがより好ましい。 The metal container and / or tube in the method for producing titanium sponge of the present invention is at least a part of a portion in contact with molten metallic magnesium, molten magnesium chloride or produced titanium sponge, or a mixture of two or more thereof. The metal container and / or tube may have a titanium film on the entire surface of contact with molten magnesium, molten magnesium chloride or produced titanium sponge, or a mixture of two or more thereof. It is preferable to have a titanium film, and it is more preferable to have a titanium film on the entire inner wall of the metal container and / or tube.

前記チタン膜は、特に、四塩化チタンと溶融状態の金属マグネシウムとを反応させる金属製の反応容器、及び、真空分離工程において金属マグネシウム、塩化マグネシウム又はこれらの混合物を回収後、回収された金属マグネシウムと塩化マグネシウムを加熱して溶融状態とするための金属製容器の内壁の少なくとも一部に形成させることが好ましい。金属製の反応容器であれば、溶融状態の金属マグネシウム、溶融状態の塩化マグネシウム若しくは生成したスポンジチタン又はこれらの2つ以上の混合物と接触する可能性のある部分の少なくとも一部に塗布することが好ましい。また、金属マグネシウムを保管又は移送するため金属製容器であれば、溶融状態のマグネシウムが直接接触する高さまでの少なくとも一部に前記チタン膜を形成することが好ましい。また、金属製の管であれば、溶融状態の金属が流れる際に接触する可能性のある部分の少なくとも一部に前記チタン膜を形成することが好ましい。 The titanium film is particularly a metal reaction vessel for reacting titanium tetrachloride with molten metallic magnesium, and the metallic magnesium recovered after recovering metallic magnesium, magnesium chloride or a mixture thereof in a vacuum separation step. And magnesium chloride are preferably formed on at least a part of the inner wall of the metal container for heating and melting. If it is a metal reaction vessel, it can be applied to at least a part of molten metal magnesium, molten magnesium chloride or titanium sponge produced, or a mixture of two or more of these. preferable. Further, in the case of a metal container for storing or transferring metallic magnesium, it is preferable to form the titanium film at least a part of the height up to the height at which the molten magnesium comes into direct contact. Further, in the case of a metal tube, it is preferable to form the titanium film on at least a part of a portion that may come into contact with the molten metal when it flows.

本発明の金属製容器及び/又は管は、溶融状態の金属マグネシウムと四塩化チタンとの還元反応が起こる高温下での反応に耐えうるように、好ましくは、ステンレス鋼又は低炭素鋼で製造されているものが使用される。 The metal container and / or tube of the present invention is preferably made of stainless steel or low carbon steel so as to withstand the reaction at high temperature where the reduction reaction of molten metallic magnesium and titanium tetrachloride occurs. Is used.

本発明のスポンジチタンの製造方法におけるチタン膜は、例えば、チタン粉、水素化チタン粉又はその両方を含むペースト(すなわち、チタン粉ペースト、水素化チタン粉ペースト、又はチタン粉と水素化チタン粉の混合粉ペースト)を作成し、作成したペーストを金属製容器及び/又は管の内壁の少なくとも一部に塗布し、その後、熱処理することにより形成することができる。 The titanium film in the method for producing titanium sponge of the present invention is, for example, a titanium powder, a paste containing titanium hydride powder or both (that is, titanium powder paste, titanium hydride powder paste, or titanium powder and titanium hydride powder. It can be formed by preparing a mixed powder paste), applying the prepared paste to at least a part of the inner wall of a metal container and / or a tube, and then heat-treating.

上記ペーストを用いた本発明におけるスポンジチタンの製造方法の一つの実施形態として、例えば、チタン粉、水素化チタン粉又はその両方を含むペーストを金属製容器及び/又は管の内壁に塗布し、その後熱処理することによって、該金属製容器及び/又は管の内壁における溶融状態の金属マグネシウム、溶融状態の塩化マグネシウム若しくは生成したスポンジチタン又はこれらの2つ以上の混合物と接触する部分の少なくとも一部にチタン膜を形成し、該チタン膜が形成された金属製容器及び/又は管を用いて、四塩化チタンと金属マグネシウムとの還元反応によるスポンジチタンの製造を行う方法を挙げることができる。 As one embodiment of the method for producing titanium sponge in the present invention using the above paste, for example, a paste containing titanium powder, titanium hydride powder, or both is applied to the inner wall of a metal container and / or a pipe, and then By heat treatment, at least a part of the metal container and / or the inner wall of the pipe in contact with molten metallic magnesium, molten magnesium chloride or produced titanium sponge, or a mixture of two or more thereof is titanium. Examples thereof include a method in which a film is formed and sponge titanium is produced by a reduction reaction between titanium tetrachloride and metallic magnesium using a metal container and / or a tube on which the titanium film is formed.

以下、チタン粉ペーストによる、チタン膜の形成の好ましい例について説明する。なお、水素化チタン粉ペースト、又はチタン粉と水素化チタン粉の混合粉ペーストを用いる場合であっても、チタン粉ペーストを用いる場合と同様に、下記の好ましい態様又は範囲を適用することができる。 Hereinafter, a preferable example of forming a titanium film by the titanium powder paste will be described. Even when the hydrogenated titanium powder paste or the mixed powder paste of titanium powder and hydrogenated titanium powder is used, the following preferable aspects or ranges can be applied as in the case of using the titanium powder paste. ..

本発明のチタン膜の形成に使用することができるチタン粉ペーストは、チタン粉とバインダー樹脂を含む有機成分からなるペーストであることが好ましい。 The titanium powder paste that can be used for forming the titanium film of the present invention is preferably a paste composed of an organic component containing titanium powder and a binder resin.

上記チタン粉ペーストに使用するチタン粉の平均粒径は、内壁との密着性が高いチタン膜を形成し、チタン膜の部分的な剥離による不純物金属の溶出を防ぐ観点から、1μm以上、500μm以下が好ましく、1μm以上、200μm以下がより好ましく、1μm以上、50μm以下がさらに好ましく、1μm以上、25μm以下がより一層好ましい。チタン粉は発火の危険を伴うため、平均粒径の下限は15μm以上でも良い。
チタン粉の平均粒径は、レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置によって測定することができる。具体的には、出力30Wにて4分間チタン粉の超音波分散処理した後、分散媒である純水と分散剤であるヘキサメタりん酸ナトリウムとを用いて、レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置(LA−920、株式会社堀場製作所製)により測定されるD50を、チタン粉の平均粒径とする。
The average particle size of the titanium powder used in the titanium powder paste is 1 μm or more and 500 μm or less from the viewpoint of forming a titanium film having high adhesion to the inner wall and preventing the elution of impurity metals due to partial peeling of the titanium film. Is preferable, 1 μm or more and 200 μm or less are more preferable, 1 μm or more and 50 μm or less are further preferable, and 1 μm or more and 25 μm or less are even more preferable. Since titanium powder has a risk of ignition, the lower limit of the average particle size may be 15 μm or more.
The average particle size of the titanium powder can be measured by a laser diffraction / scattering type particle size distribution measuring device. Specifically, after ultrasonically dispersing titanium powder at an output of 30 W for 4 minutes, a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device is used using pure water as a dispersion medium and sodium hexametaphosphate as a dispersant. Let D50 measured by (LA-920, manufactured by HORIBA, Ltd.) be the average particle size of the titanium powder.

使用するチタン粉は、公知のチタン粉を使用することができる。公知のチタン粉としては、例えば、HDH法(水素化脱水素法)で製造されたHDH粉、ガスアトマイズ法で製造されたアトマイズ粉、PREP法(プラズマ回転電極法)で作成したチタン粉などがあげられる。バインダー樹脂は、熱処理時に酸化及び/又は分解及び/又は気化するものが好ましく、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルブチラール、水系セルロース(メチルセルロース、2−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン、ヒドロキシプロピルメチルセルロースなど)、水系アクリル(エマルジョンなど)、ポリエチレンオキサイド、エチルセルロース、ニトロセルロースなどがあげられる。 As the titanium powder to be used, known titanium powder can be used. Examples of known titanium powder include HDH powder produced by the HDH method (hydrogenation dehydrogenation method), atomization powder produced by the gas atomization method, titanium powder produced by the PREP method (plasma rotating electrode method), and the like. Be done. The binder resin is preferably one that oxidizes and / or decomposes and / or vaporizes during heat treatment. For example, polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, polyvinyl butyral, aqueous cellulose (methylcellulose, 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine, hydroxypropylmethylcellulose, etc.), aqueous cellulose, etc. Examples include acrylic (emulsion, etc.), polyethylene oxide, ethyl cellulose, nitrocellulose, and the like.

本発明のチタン膜は、必要に応じて、チタン粉に水や有機溶剤などを添加してチタン粉ペーストを作成し、熱処理することにより形成することができる。チタン粉ペーストを作成する際の有機溶剤には、有機溶剤対水が1:10〜1:1000になるように水を混合して作成したものを使用することが好ましい。 The titanium film of the present invention can be formed by adding water, an organic solvent, or the like to titanium powder to prepare a titanium powder paste and heat-treating it, if necessary. As the organic solvent for preparing the titanium powder paste, it is preferable to use one prepared by mixing water so that the ratio of water to the organic solvent is 1: 10 to 1: 1000.

また、チタン粉の分散性を向上させるために、必要に応じて分散剤を添加しても良い。例えば、SNディスパーサント5040(サンプノコ株式会社製)などがあげられる。分散剤の添加量は、チタン粉、バインダー及び溶媒の全量に対して0.1質量%程度が好ましい。 Further, in order to improve the dispersibility of the titanium powder, a dispersant may be added as needed. For example, SN Dispersant 5040 (manufactured by Sampunoco Co., Ltd.) and the like can be mentioned. The amount of the dispersant added is preferably about 0.1% by mass with respect to the total amount of the titanium powder, the binder and the solvent.

チタン粉ペーストを製造する方法としては、例えば、前記チタン粉末、バインダー樹脂と必要に応じて溶媒、分散剤、その他の剤(可塑剤、チキソ剤、泡消剤など)を含む有機成分を、混練、分散する方法があげられる。混練するための分散方法は特に限定されない。分散機を用いる場合は、例えば、3本ロールミルやボールミル、ビーズミル、ローラーミル、プラネタリーミキサー、クレアミックスなどを用いることができる。 As a method for producing a titanium powder paste, for example, the titanium powder, a binder resin, and an organic component containing a solvent, a dispersant, and other agents (plasticizer, thixo agent, foam disinfectant, etc.), if necessary, are kneaded. , The method of dispersion can be mentioned. The dispersion method for kneading is not particularly limited. When a disperser is used, for example, a three-roll mill, a ball mill, a bead mill, a roller mill, a planetary mixer, a clear mix, or the like can be used.

金属製容器及び/又は管の内壁に塗布したチタン粉ペーストの熱処理は、好ましくは、真空中又は不活性ガス雰囲気(アルゴンガス雰囲気、窒素ガス雰囲気など)にて100℃以上、1080℃以下、より好ましくは、700℃以上、1080℃以下で行う。この温度域で熱処理を行う理由は、鉄とチタンの共晶溶融温度が1080℃であり、1080℃を越える温度で熱処理を行うと容器壁面が溶融する危険性があるためである。しかしながら、短時間であれば、一時的に容器の内壁表面を溶解し、チタン粉と容器の内壁とを焼き固めることもできるため、温度と時間は適切な組み合わせで行う必要がある。
なお、金属製容器及び/又は管の内壁に塗布したチタン粉ペーストは、熱処理を行う前に、脱媒を行っても良い。脱媒とは、加熱することでチタンペースト中から有機溶媒、および水のほとんどが揮発除去されることを指す。例えば、100℃以上、300℃以下で1〜3時間乾燥空気を流しながら脱媒することで、真空加熱時に使用する真空ポンプの劣化を防ぐことができるため好ましい。
The heat treatment of the titanium powder paste applied to the inner wall of the metal container and / or the tube is preferably performed at 100 ° C. or higher and 1080 ° C. or lower in a vacuum or in an inert gas atmosphere (argon gas atmosphere, nitrogen gas atmosphere, etc.). Preferably, it is carried out at 700 ° C. or higher and 1080 ° C. or lower. The reason for performing the heat treatment in this temperature range is that the eutectic melting temperature of iron and titanium is 1080 ° C., and if the heat treatment is performed at a temperature exceeding 1080 ° C., there is a risk of melting the container wall surface. However, for a short time, the surface of the inner wall of the container can be temporarily melted and the titanium powder and the inner wall of the container can be baked and hardened. Therefore, the temperature and time must be appropriately combined.
The titanium powder paste applied to the inner wall of the metal container and / or the pipe may be demineralized before the heat treatment. Demetrization means that most of the organic solvent and water are volatilized and removed from the titanium paste by heating. For example, it is preferable to remove the medium while flowing dry air at 100 ° C. or higher and 300 ° C. or lower for 1 to 3 hours because deterioration of the vacuum pump used during vacuum heating can be prevented.

本発明のスポンジチタンの製造方法で得られるスポンジチタンは、一般的なスポンジチタンと比べ、不純物金属の濃度が大幅に低減されたスポンジチタンである。特に、スポンジチタンの中心部(表面から50mm内側)の鉄が2ppm以下、ニッケル及びクロムがそれぞれ1ppm以下のスポンジチタンを得ることができる。 The sponge titanium obtained by the method for producing sponge titanium of the present invention is a sponge titanium having a significantly reduced concentration of impurity metals as compared with general sponge titanium. In particular, it is possible to obtain titanium sponge having 2 ppm or less of iron in the center of titanium sponge (50 mm inside from the surface) and 1 ppm or less of nickel and chromium, respectively.

また、本発明のチタン加工品又は鋳造品の製造方法は、本発明の方法により製造されたスポンジチタンを用いる。本発明の製造方法で得られたスポンジチタンは、高純度であるため、様々なチタン加工品又は鋳造品の原料として好適である。例えば、チタン鋳造品としては、インゴット、ビレット、スラブなどが挙げられ、チタン加工品としては、チタン板、チタン条、チタン管、チタン棒、チタン線、チタンターゲット材などが挙げられる。 Further, as the method for producing a processed titanium product or a cast product of the present invention, sponge titanium produced by the method of the present invention is used. Since the sponge titanium obtained by the production method of the present invention has high purity, it is suitable as a raw material for various processed titanium products or cast products. For example, examples of titanium castings include ingots, billets, and slabs, and examples of titanium processed products include titanium plates, titanium strips, titanium tubes, titanium rods, titanium wires, and titanium target materials.

本発明の金属製容器及び/又は管は、四塩化チタンと金属マグネシウムとの還元反応によるスポンジチタンの製造に使用する金属製容器又は管であって、内壁の少なくとも一部にチタン膜を有する。特に、溶融状態の金属マグネシウム、溶融状態の塩化マグネシウム若しくは生成したスポンジチタン又はこれらの2つ以上の混合物と接触する金属製容器及び/又は管であることが好ましく、高温状態となる溶融状態の金属マグネシウム若しくは溶融状態の塩化マグネシウム又はこれらの混合物と接触する金属製容器及び/又は管であることがより好ましい。 The metal container and / or tube of the present invention is a metal container or tube used for producing sponge titanium by a reduction reaction between titanium tetrachloride and metallic magnesium, and has a titanium film on at least a part of an inner wall. In particular, it is preferably a molten metal magnesium, a molten magnesium chloride or a produced sponge titanium, or a metal container and / or a tube in contact with a mixture of two or more thereof, and a molten metal that becomes a high temperature state. More preferably, it is a metal container and / or tube that comes into contact with magnesium or magnesium chloride in a molten state or a mixture thereof.

以下、本発明の内容を実施例及び比較例によってさらに具体的に説明するが、本発明はこれら例によってなんら限定されるものではない。 Hereinafter, the contents of the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

(1)チタン粉ペーストの原料、及びチタン粉ペーストの製造方法
1)チタン粉:HDH粉(平均粒径20μm),HDH粉(平均粒径45μm),HDH粉(平均粒径150μm)
2)有機溶剤:ポリビニルアルコール
3)分散剤:SNディスパーサント(サンノプコ株式会社製)
(1) Raw material for titanium powder paste and method for producing titanium powder paste 1) Titanium powder: HDH powder (average particle size 20 μm), HDH powder (average particle size 45 μm), HDH powder (average particle size 150 μm)
2) Organic solvent: Polyvinyl alcohol 3) Dispersant: SN Dispersant (manufactured by San Nopco Co., Ltd.)

(有機溶剤):(水)=1:100の割合になるように配合して混合溶剤とし、分散剤を前記混合溶剤に対して0.2質量%で添加し、溶媒を作製した。その後、チタン粉と前記溶媒とを(チタン粉):(溶媒)=30kg:9kgの割合になるように混合し、チタン粉ペーストを製造した。 (Organic solvent): (water) = 1: 100 was blended to prepare a mixed solvent, and a dispersant was added in an amount of 0.2% by mass with respect to the mixed solvent to prepare a solvent. Then, the titanium powder and the solvent were mixed so as to have a ratio of (titanium powder): (solvent) = 30 kg: 9 kg to produce a titanium powder paste.

(2)チタン膜の成膜方法
上記(1)で得られたチタン粉ペーストを低炭素鋼製又はSUS316製の反応容器の内壁に塗布し、チタン粉ペースト膜を形成後、以下の条件にて脱媒、熱処理を行い、反応容器の内壁にチタン膜を形成した。
(2) Titanium film forming method The titanium powder paste obtained in (1) above is applied to the inner wall of a reaction vessel made of low carbon steel or SUS316 to form a titanium powder paste film, and then under the following conditions. The medium was removed and heat treatment was performed to form a titanium film on the inner wall of the reaction vessel.

1)脱媒条件
温度:100℃
乾燥空気通気時間:3時間
2)熱処理条件
温度:800℃
時間:3時間
雰囲気:真空
1) Demediation conditions Temperature: 100 ° C
Dry air ventilation time: 3 hours 2) Heat treatment conditions Temperature: 800 ° C
Time: 3 hours Atmosphere: Vacuum

(3)チタン膜厚の測定方法
チタン膜の厚さの測定方法は、例えば、図1に示すように、反応容器の内壁1にチタン層3が成膜されている場合、反応容器の内壁の材料とチタンとの合金層2の外側の部分のチタン膜3のみの厚さを下記のとおり測定する。反応容器の内壁に成膜されているチタン膜の一部を切り取り、スライシングマシンで約1cm×1cm×1cm角に切断し、冷間埋込樹脂(主成分ポリエステル系樹脂)約20gと硬化剤(メチルエチルケトンパーオキサイド、メチルエチルケトン)約2gを用いて成形型に埋め込み、1日程度放置して樹脂を固め、サンプルとする。そして、耐水研磨紙を用いてサンプルの断面が樹脂層から出るように研磨を行い、さらに、測定を行うサンプル表面を真空蒸着機で白金コーティングする。このようにして得られたサンプルについて、電子線マイクロアナライザ(SUPERPROBE JXA−8100、日本電子株式会社製)を用いてチタン膜に相当する層の厚さを10点測定し、それらのうちの最小値をチタン膜の厚さとした。
(3) Method for measuring the thickness of the titanium film The method for measuring the thickness of the titanium film is, for example, as shown in FIG. 1, when the titanium layer 3 is formed on the inner wall 1 of the reaction vessel, the inner wall of the reaction vessel is measured. The thickness of only the titanium film 3 in the outer portion of the alloy layer 2 of the material and titanium is measured as follows. A part of the titanium film formed on the inner wall of the reaction vessel is cut out and cut into about 1 cm × 1 cm × 1 cm square with a slicing machine, and about 20 g of cold embedded resin (main component polyester resin) and a curing agent (hardener) Embed in a molding mold using about 2 g of methyl ethyl ketone peroxide (methyl ethyl ketone) and leave it for about 1 day to harden the resin and use it as a sample. Then, polishing is performed using water-resistant abrasive paper so that the cross section of the sample comes out of the resin layer, and the surface of the sample to be measured is platinum-coated with a vacuum vapor deposition machine. For the sample thus obtained, the thickness of the layer corresponding to the titanium film was measured at 10 points using an electron probe microanalyzer (SUPERPROBE JXA-8100, manufactured by JEOL Ltd.), and the minimum value among them was measured. Was the thickness of the titanium film.

(4)反応容器の内壁からの不純物金属の相対的な溶出速度の測定方法
上記(2)で得られた反応容器内に、純度99.9%の金属マグネシウムを10t添加後、アルゴン雰囲気中で3時間加熱し、900℃で3時間保持し、冷却した。得られた金属マグネシウムをサンプリングし、その中の不純物金属の濃度(鉄、ニッケル、クロム)を、ICP発光分光分析装置(SPS3100(24H)、株式会社日立ハイテクサイエンス製)により測定し、チタン膜を成膜していない比較例1(又は比較例4)を基準(=1)として、反応容器から金属マグネシウムへ溶出した不純物金属の相対濃度を求め、これを不純物金属の相対的な溶出速度とした。
(4) Method for measuring the relative elution rate of impurity metals from the inner wall of the reaction vessel In the reaction vessel obtained in (2) above, 10 tons of metallic magnesium having a purity of 99.9% was added, and then in an argon atmosphere. It was heated for 3 hours, held at 900 ° C. for 3 hours, and cooled. The obtained metallic magnesium is sampled, and the concentration of impurity metals (iron, nickel, chromium) in the sample is measured by an ICP emission spectroscopic analyzer (SPS3100 (24H), manufactured by Hitachi High-Tech Science Co., Ltd.) to obtain a titanium film. Using Comparative Example 1 (or Comparative Example 4) in which no film was formed as a reference (= 1), the relative concentration of the impurity metal eluted from the reaction vessel into the metallic magnesium was determined, and this was used as the relative dissolution rate of the impurity metal. ..

(5)スポンジチタンの中心部の鉄濃度の測定方法
スポンジチタンの中心部の鉄濃度は、還元反応工程を行い、その後の真空分離工程を終え、反応容器から抜き出したスポンジチタンの円柱塊(直径約2m、高さ約2m)の外周面から50mmの深さより内側部分の平均鉄濃度を、ICP−MS(SPQ9700、株式会社日立ハイテクサイエンス製)により測定した。
(5) Method for measuring iron concentration in the center of sponge titanium The iron concentration in the center of sponge titanium is determined by a columnar mass of sponge titanium (diameter) extracted from the reaction vessel after a reduction reaction step and a subsequent vacuum separation step. The average iron concentration in the inner part from the depth of 50 mm from the outer peripheral surface of about 2 m and the height of about 2 m) was measured by ICP-MS (SPQ9700, manufactured by Hitachi High-Tech Science Co., Ltd.).

[実施例1]
チタン粉としてHDH粉(平均粒径20μm)を用いたチタン粉ペーストを用い、内壁全体に膜厚0.6mmのチタン膜を有する反応容器(低炭素鋼製、直径:約2m、高さ:約4m)を作製した。これを用いて、反応容器から金属マグネシウムへの鉄の相対的な溶出速度を求めた。その結果を表1に示す。
[Example 1]
A reaction vessel (made of low carbon steel, diameter: about 2 m, height: about) using a titanium powder paste using HDH powder (average particle size 20 μm) as the titanium powder and having a titanium film with a thickness of 0.6 mm on the entire inner wall. 4 m) was prepared. Using this, the relative elution rate of iron from the reaction vessel to metallic magnesium was determined. The results are shown in Table 1.

[実施例2]
チタン膜の膜厚を0.6mmから0.02mmに変更した以外は、実施例1と同じ条件で、反応容器から金属マグネシウムへの鉄の相対的な溶出速度を求めた。その結果を表1に示す。
[Example 2]
The relative elution rate of iron from the reaction vessel to the metallic magnesium was determined under the same conditions as in Example 1 except that the thickness of the titanium film was changed from 0.6 mm to 0.02 mm. The results are shown in Table 1.

[実施例3]
チタン膜の膜厚を0.6mmから1mmに変更した以外は、実施例1と同じ条件で、反応容器から金属マグネシウムへの鉄の相対的な溶出速度を求めた。その結果を表1に示す。
[Example 3]
The relative elution rate of iron from the reaction vessel to the metallic magnesium was determined under the same conditions as in Example 1 except that the film thickness of the titanium film was changed from 0.6 mm to 1 mm. The results are shown in Table 1.

[実施例4]
チタン膜の膜厚を0.6mmから3mmに変更した以外は、実施例1と同じ条件で、反応容器から金属マグネシウムへの鉄の相対的な溶出速度を求めた。その結果を表1に示す。
[Example 4]
The relative elution rate of iron from the reaction vessel to the metallic magnesium was determined under the same conditions as in Example 1 except that the film thickness of the titanium film was changed from 0.6 mm to 3 mm. The results are shown in Table 1.

[実施例5]
チタン粉をHDH粉(平均粒径20μm)からHDH粉(平均粒径45μm)に変更した以外は、実施例1と同じ条件で、反応容器から金属マグネシウムへの鉄の相対的な溶出速度を求めた。その結果を表1に示す。
[Example 5]
The relative elution rate of iron from the reaction vessel to metallic magnesium was determined under the same conditions as in Example 1 except that the titanium powder was changed from HDH powder (average particle size 20 μm) to HDH powder (average particle size 45 μm). It was. The results are shown in Table 1.

[実施例6]
チタン粉をHDH粉(平均粒径20μm)からHDH粉(平均粒径150μm)に変更した以外は、実施例1と同じ条件で、反応容器から金属マグネシウムへの鉄の相対的な溶出速度を求めた。その結果を表1に示す。
[Example 6]
The relative elution rate of iron from the reaction vessel to metallic magnesium was determined under the same conditions as in Example 1 except that the titanium powder was changed from HDH powder (average particle size 20 μm) to HDH powder (average particle size 150 μm). It was. The results are shown in Table 1.

[比較例1]
チタン膜を有しない反応容器(低炭素鋼製、直径:約2m、高さ:約4m)を用いた以外は、実施例1と同じ条件で、反応容器から金属マグネシウムへの鉄の溶出濃度を求め、これを実施例1〜6及び比較例2〜3に対する基準(=1)とした。
[Comparative Example 1]
The elution concentration of iron from the reaction vessel to metallic magnesium was determined under the same conditions as in Example 1 except that a reaction vessel without a titanium film (made of low carbon steel, diameter: about 2 m, height: about 4 m) was used. This was used as a reference (= 1) for Examples 1 to 6 and Comparative Examples 2 to 3.

[比較例2]
低炭素鋼製の容器(直径:約2m、高さ:約4m)及びスポンジチタン(成膜原料)の粉砕粒(平均粒径:50mm〜150mm,気孔率30〜50%)を用い、特開2009−127107号の実施例1に記載されたとおりの以下の条件にて熱処理を行い、反応容器の内壁全体にチタンを蒸着させ、反応容器の内壁の材料とチタンとの合金層を形成した。チタン膜の膜厚0.6mmの反応容器の代わりにこの容器を用いたこと以外は、実施例1と同じ条件で、反応容器から金属マグネシウムへの鉄の相対的な溶出速度を求めた。その結果を表1に示す。
[Comparative Example 2]
Using a container made of low carbon steel (diameter: about 2 m, height: about 4 m) and crushed particles of titanium sponge (raw material for film formation) (average particle size: 50 mm to 150 mm, porosity 30 to 50%), The heat treatment was performed under the following conditions as described in Example 1 of 2009-127107, and titanium was vapor-deposited on the entire inner wall of the reaction vessel to form an alloy layer of the material of the inner wall of the reaction vessel and titanium. The relative elution rate of iron from the reaction vessel to metallic magnesium was determined under the same conditions as in Example 1 except that this vessel was used instead of the reaction vessel having a titanium film thickness of 0.6 mm. The results are shown in Table 1.

熱処理条件
温度:1000℃
真空度:10〜50Pa
時間:40時間
Heat treatment conditions Temperature: 1000 ° C
Vacuum degree: 10 to 50 Pa
Time: 40 hours

[比較例3]
低炭素鋼製の容器(直径:約2m、高さ:約4m)及び高塩素スポンジチタンの粉砕粒(平均粒径:12.5mm)を用い、特開2014−214356号の実施例2に示されたとおりに、チタンと反応容器の内壁の材料との接触部に合金層を形成させた。具体的には、高塩素スポンジチタンの粉砕粒を未使用の反応容器に装填し、以下の条件にて熱処理を行った。チタン膜の膜厚0.6mmの反応容器の代わりにこの容器を用いたこと以外は、実施例1と同じ条件で、反応容器から金属マグネシウムへの鉄の相対的な溶出速度を求めた。その結果を表1に示す。
[Comparative Example 3]
Using a container made of low carbon steel (diameter: about 2 m, height: about 4 m) and crushed particles of high chlorine sponge titanium (average particle size: 12.5 mm), as shown in Example 2 of JP-A-2014-214356. As was done, an alloy layer was formed at the contact portion between titanium and the material of the inner wall of the reaction vessel. Specifically, crushed particles of high chlorine sponge titanium were loaded into an unused reaction vessel and heat-treated under the following conditions. The relative elution rate of iron from the reaction vessel to metallic magnesium was determined under the same conditions as in Example 1 except that this vessel was used instead of the reaction vessel having a titanium film thickness of 0.6 mm. The results are shown in Table 1.

熱処理条件
温度:800℃〜1080℃
時間:100時間
Heat treatment conditions Temperature: 800 ° C to 1080 ° C
Time: 100 hours

Figure 0006784746
Figure 0006784746

[実施例7]
低炭素鋼製の反応容器に代えてSUS316製の反応容器(直径:約2m、高さ:約4m)を使用し、内壁全体に実施例1と同じ方法で、厚さ0.6mmのチタン膜を形成した以外は、実施例1と同じ条件で、反応容器から金属マグネシウムへの不純物金属(鉄、ニッケル、クロム)の相対的な溶出速度を求めた。その結果を表2に示す。
[Example 7]
A reaction vessel made of SUS316 (diameter: about 2 m, height: about 4 m) was used instead of the reaction vessel made of low carbon steel, and a titanium film having a thickness of 0.6 mm was applied to the entire inner wall in the same manner as in Example 1. The relative elution rate of the impurity metal (iron, nickel, chromium) from the reaction vessel to the metallic magnesium was determined under the same conditions as in Example 1 except that the above was formed. The results are shown in Table 2.

[比較例4]
低炭素鋼製の反応容器に代えてSUS316製の反応容器(直径:約2m、高さ:約4m)を使用し、かつ、チタン膜を形成しなかった以外は、実施例1と同じ条件で、反応容器から金属マグネシウムへの不純物金属(鉄、ニッケル、クロム)の溶出濃度を求め、これを実施例7に対する基準(=1)とした。
[Comparative Example 4]
Under the same conditions as in Example 1 except that a reaction vessel made of SUS316 (diameter: about 2 m, height: about 4 m) was used instead of the reaction vessel made of low carbon steel, and a titanium film was not formed. , The elution concentration of the impurity metal (iron, nickel, chromium) from the reaction vessel to the metallic magnesium was determined, and this was used as the standard (= 1) for Example 7.

Figure 0006784746
Figure 0006784746

[実施例8]
反応容器(SUS316製、直径:約2m、高さ:約4m)の内壁全体に実施例1と同じ方法で、厚さ0.6mmのチタン膜を成膜した。この反応容器を用いて、非特許文献1に記載の方法でスポンジチタンを製造し、スポンジチタンの中心部の鉄濃度を測定した。その結果を表3に示す。
[Example 8]
A titanium film having a thickness of 0.6 mm was formed on the entire inner wall of the reaction vessel (made of SUS316, diameter: about 2 m, height: about 4 m) by the same method as in Example 1. Using this reaction vessel, titanium sponge was produced by the method described in Non-Patent Document 1, and the iron concentration at the center of the titanium sponge was measured. The results are shown in Table 3.

[実施例9]
実施例8で用いた反応容器の内壁全体に加えて、溶融状態の金属マグネシウムを移送する下記の容器及び溶融状態の金属マグネシウムを保管する下記容器の内壁全体に、実施例1と同じ方法で厚さ0.6mmのチタン膜を成膜した。この容器を用いて非特許文献1に記載の方法でスポンジチタンを製造し、スポンジチタンの中心部の鉄濃度を測定した。その結果を表3に示す。
[Example 9]
In addition to the entire inner wall of the reaction vessel used in Example 8, the thickness of the entire inner wall of the following container for transferring molten metallic magnesium and the following container for storing molten metallic magnesium in the same manner as in Example 1 A 0.6 mm titanium film was formed. Using this container, sponge titanium was produced by the method described in Non-Patent Document 1, and the iron concentration at the center of the sponge titanium was measured. The results are shown in Table 3.

溶融状態のマグネシウムの保管容器:低炭素鋼直径:約1.5m、高さ:約2m
溶融状態のマグネシウムの移送容器:低炭素鋼直径:約1.5m、高さ:約1.5m
Storage container for molten magnesium: Low carbon steel Diameter: Approx. 1.5 m, Height: Approx. 2 m
Transfer container for molten magnesium: Low carbon steel Diameter: Approx. 1.5 m, Height: Approx. 1.5 m

[比較例5]
特開2014−214356号の実施例2に示されたとおりに、チタンと反応容器(SUS316製、直径:約2m、高さ:約4m)の内壁の材料との接触部に合金層を形成させた。合金層を有するこの反応容器を用いて、非特許文献1に記載の方法でスポンジチタンを製造し、スポンジチタンの中心部の鉄濃度を測定した。その結果を表3に示す。
[Comparative Example 5]
As shown in Example 2 of JP-A-2014-214356, an alloy layer is formed at the contact portion between titanium and the material of the inner wall of the reaction vessel (made of SUS316, diameter: about 2 m, height: about 4 m). It was. Using this reaction vessel having an alloy layer, titanium sponge was produced by the method described in Non-Patent Document 1, and the iron concentration at the center of the titanium sponge was measured. The results are shown in Table 3.

Figure 0006784746
Figure 0006784746

本発明の金属製容器又は管、及び、スポンジチタンの製造方法は、金属製容器及び/又は管からの不純物による汚染を防止することができるため、高純度なスポンジチタンの製造を可能にする。本発明により製造された高純度なスポンジチタンは、様々なチタン加工品又は鋳造品の原料として好適に使用することができる。 The method for producing a metal container or tube and sponge titanium of the present invention can prevent contamination by impurities from the metal container and / or tube, and thus enables the production of high-purity titanium sponge. The high-purity titanium sponge produced by the present invention can be suitably used as a raw material for various processed titanium products or cast products.

1 反応容器の内壁
2 反応容器の内壁の金属とチタンとの合金層
3 チタン膜
1 Inner wall of the reaction vessel 2 Alloy layer of metal and titanium on the inner wall of the reaction vessel 3 Titanium film

Claims (2)

四塩化チタンと金属マグネシウムとの還元反応によるスポンジチタンの製造方法であって、溶融状態の金属マグネシウム、溶融状態の塩化マグネシウム若しくは生成したスポンジチタン又はこれらの2つ以上の混合物と接触する部分の少なくとも一部に、平均粒径1μm以上200μm以下のチタン粉、平均粒径1μm以上200μm以下の水素化チタン粉又はその両方を含むペーストを金属製容器及び/又は管の内壁に塗布し、700℃以上1080℃以下の熱処理することにより形成されるチタン膜を有する金属製容器及び/又は管を用いる、スポンジチタンの製造方法。 A method for producing sponge titanium by a reduction reaction between titanium tetrachloride and metallic magnesium, at least of a portion in contact with molten metallic magnesium, molten magnesium chloride or produced sponge titanium, or a mixture of two or more thereof. some, average particle size 1μm or 200μm or less titanium powder, the average particle diameter of 1μm or 200μm or less titanium hydride powder or paste containing both applied to the inner wall of the metal container and / or the tube, 700 ° C. or higher A method for producing titanium sponge, using a metal container and / or a tube having a titanium film formed by heat treatment at 1080 ° C. or lower . 前記チタン膜の厚さが0.02mm以上である、請求項に記載のスポンジチタンの製造方法。 The method for producing titanium sponge according to claim 1 , wherein the thickness of the titanium film is 0.02 mm or more.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019044917A1 (en) * 2017-09-01 2019-03-07 東邦チタニウム株式会社 Device for analyzing chlorine concentration, method for analyzing chlorine concentration, device for producing titanium tetrachloride, and method for producing sponge titanium
JP7106372B2 (en) * 2018-06-28 2022-07-26 東邦チタニウム株式会社 METHOD FOR MANUFACTURING METAL REDUCTION REACTION VESSEL, METHOD FOR MANUFACTURING METAL REDUCTION REACTION VESSEL, AND TITANIUM
JP7106371B2 (en) * 2018-06-28 2022-07-26 東邦チタニウム株式会社 METHOD FOR MANUFACTURING METAL REDUCTION REACTION VESSEL WITH DIFFUSION LAYER, METHOD FOR MANUFACTURE OF HIGH-MELTING METAL, AND COATING MATERIAL FOR METAL REDUCE REACTION VESSEL
JP7301590B2 (en) * 2019-04-26 2023-07-03 東邦チタニウム株式会社 A method for producing sponge titanium, and a method for producing titanium processed or cast products.

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60110824A (en) * 1983-11-22 1985-06-17 Mitsubishi Metal Corp Reaction vessel for producing high melting high- toughness metal
JPS6112838A (en) * 1984-06-28 1986-01-21 Hiroshi Ishizuka Manufacturing apparatus of spongy titanium
JP3952303B2 (en) * 2001-09-03 2007-08-01 住友チタニウム株式会社 Reaction vessel for producing sponge titanium, heat shielding plate used for the same, and method for producing sponge titanium
JP6165499B2 (en) * 2012-09-07 2017-07-19 東邦チタニウム株式会社 Method for producing porous titanium thin film
JP5751724B2 (en) * 2013-04-26 2015-07-22 株式会社大阪チタニウムテクノロジーズ Refractory metal manufacturing method

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