JPH01123990A

JPH01123990A - クロム製坩堝の製造方法

Info

Publication number: JPH01123990A
Application number: JP28234787A
Authority: JP
Inventors: Toru Degawa; 出川　通; Kinya Kamata; 勤也鎌田; Takashi Yoneda; 隆志米田; Tatsuya Kawae; 河江　達也
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 1987-11-09
Filing date: 1987-11-09
Publication date: 1989-05-16

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明はクロム（Ｃｒ）製坩堝の製造方法に係り、特に
、酸化物単結晶の製造に好適な、耐熱性、化学的安定性
に優れ、安価なＣｒ製坩堝の製造方法に関する。

［従来の技術］近年、電子、光分野でその実用化が研究されている酸化
物糸車結晶で、すでに一定規模の市場が確立しているも
のとしては、磁気バブルメモリー用のＧＧＧ、シンチレ
ータ（Ｘ線ＣＴ、ポジトロンＣＴ、高エネルギー物理学
研究などに使用）用のＢＧＯ，表面弾性波素子（ＴＶや
ＶＴＲの映像中間周波フィルターなどに使用）用のＬＮ
及びＬＴ、レーザー発振（加工機に使用）用のＹＡＧや
ＧＳＧＧ、マイクロ波共振器やアイソレータ用のＹＩＧ
などがあるが、研究開発中のものを含めるとその種類は
極めて多い。これまでに開発された酸化物単結晶は第１
表のとおりである。

これらの酸化物単結晶を高品質材料として製造するには
、酸化物の溶融に際し、不純物の混入を避け、高純度融
液を得ることが極めて重要な要件となる。これらの酸化
物溶融体は第１表に示す如く、一般にその融点が高＜（
１４００〜１８００℃、場合によっては２４００℃程度
以上のものもある。）、また、反応性に富むため、用い
られる坩堝は限られていた。

従来、これらの酸化物の溶融には、融点１８００℃程度
以下のものではｐｔ坩堝が、２４００℃程度まではＩｒ
坩堝が使用されていた。

一方、鋼の硼素処理に際して、アルカリ金属又はアルカ
リ土類金属の塩化物、アルカリ金属又はアルカリ土類金
属の弗化物、酸化硼素、硼素塩、炭化硼素等を含む塩浴
中に、８５０〜９５０ｔｌ：で鋼を浸漬処理するが、こ
のような塩浴は極めて酸化性、腐食性が強いため、坩堝
材質を侵食し、通常の坩堝では長期間の使用には耐え得
なかった。

従来、このような塩浴用の坩堝としては、Ｃ０１０５〜
０．８％、Ｓｔ　　０．８〜２．５％、Ｍｎ０．１〜２
．０％、ｃｒ　６〜３０％、Ｎｉ　　４〜３９％、残部
Ｆｅの鋼合金製坩堝が提案されている（特開昭６０−５
３７７６号）。

［発明が解決しようとする問題点］しかしながら、ｐｔ坩堝やＩｒ坩堝は非常に高価である
ため（小さいものでも１個数百万円にもなる。）、実用
的ではなかった。

マタ、特開昭６０−５３７７６号に開示される鋼合金製
坩堝でも、十分な耐食性は得られなかった。

「問題点を解決するための手段］本発明は上記従来の問題点を解決し、酸化物等の溶融に
好適な、安価で優れた特性を有するＣｒ製坩堝を工業的
に有利に製造する方法を提供するものである。

本発明のＣｒ製坩堝の製造方法は、カルシア質鋳型でク
ロム溶湯を鋳造することを特徴とする。

即ち、本発明者らは、Ｉｒ、Ｐｔに代る、安価な坩堝材
料について検討した結果、純クロムが優れた特性を有す
ることを見出した。

しかしながら、純クロムは加工が難しく、坩堝形状に製
作するのが容易ではない上に、融点が著しく高く通常の
方法では鋳造することができない。そこで、本発明者ら
は、純クロム製坩堝を工業的有利に製造する方法につい
て更に検討を重ねた結果、カルシア質鋳型を用いる鋳造
であれば、容易に高品質の製品を得ることができること
を見出し、本発明を完成させた。

以下、本発明につき詳細に説明する。

本発明の方法においては、クロム（Ｃｒ）溶湯をカルシ
ア質鋳型で鋳造することにより、実質的に純クロムより
なる坩堝を製造する。

本発明で用いるカルシア質鋳型のカルシア質耐火材とし
ては、カルシア（Ｃａｂ）、ラルナイト（安定化２Ｃａ
Ｏ・ｓ　ｉＯ２）　、メルウィナイト（３Ｃａｏ−Ｍｇ
Ｏ・２Ｓｉｏ２）、アノルサイト（ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ２
・２Ｓｉ０２）ならびにＣａＯを富化したドロマイト等
が挙げられる。

このようなカルシア質耐火材は、そのＣａＯ含有率が４
０％以上、特に８０％以上のものが好ましい。ＣａＯ含
有量の高いカルシア質耐火材は酸化物、硫化物と反応し
易く、Ｃｒ溶湯中の酸化物、硫化物を吸収し、酸化物、
硫化物系の非金属介在物量を大幅に減少させることがで
き、また、Ｃｒ等に対する安定性が高いという利点もあ
る。

本発明においては、このようなカルシア質鋳型（なお、
本発明において、「鋳型」は外型と内型（中子）との両
方を指すものとする。）に、電解クロム等の純度９９％
以上の工業釣線Ｃｒの溶湯を、好ましくは真空又はアル
ゴン等の不活性ガス雰囲気下で鋳込んで精密鋳造する。

このような本発明の方法によれば、小型のものから大型
のものまで、その形状、構成等においても様々な悪用の
Ｃｒ製坩堝を容易に製造することができる。

なお、鋳造に用いるＣｒ溶湯は、純Ｃｒを高純度カルシ
ア質坩堝で真空又は不活性ガスτ囲気下にて溶製して得
られたものとするのが好ましい。

即ち、カルシア質坩堝を用いて溶製することにより、溶
製中の不純物混入の問題が解消され、また、カルシア質
坩堝の炉壁反応により、溶湯中の０、Ｓ、Ｎ含有量を低
減するという効果が奏され、著しく高純度のＣｒ溶湯が
得られる。

また、このような溶製にあたり、溶湯中に、Ａｌｌ、Ｌ
ａ等の脱酸剤を添加することも有効である。特に、Ａｊ
Ｚを添加することで脱酸効果が認められると共に、カル
シア質坩堝の場合、脱硫効果も認められ、純クロムの靭
性改善に大きく寄与する。又、Ｃｒ中にＡｎがはいるこ
とで、坩堝表面にできる酸化物保護層が、Ｃｒ−Ａｊ２
−０系のものになり、より強固になる効果もある。

本発明においては、製造されるＣｒ製坩堝の使用目的に
よって、例えば被溶融物の種類によって、ごく少量のＣ
ｒイオンの混入もきらう場合等には、製造されたＣｒ製
坩堝の鋳肌面にｐｔ又はＩｒ等の高融点貴金属の薄膜コ
ーティングを施し、場合によっては更にこれを加熱処理
（拡散熱処理）することにより、強固な保護皮膜を形成
することにより、より安定性の高い坩堝とすることもで
きる。なお、ｐｔ又はＺｒのコーティング方法は乾式、
湿式のいずれの方法でも良く、常法に従って行なうこと
ができる。コーティング方法としては、具体的には、ス
パッタリング法、蒸着法、イオンブレーティング、メツ
キ法、溶射法などがある。

本発明の方法により製造されるＣｒ製坩堝は、前述の酸
化物系単結晶の製造用坩堝として極めて有用であるが、
その他、高温超伝導体系酸化物溶融用坩堝、塩浴保持用
坩堝等として、融点１８００℃程度以下の高温、高活性
溶融液に好適に使用することができる。

［作　用コ純クロムは非常に安価で、またその融点は１８９０℃と
、ｐｔよりも高融点である上に、酸化性雰囲気下では、
非常に緻密で酸素の拡散の少ない保護膜を作り、極めて
安定である。このため、Ｃｒ製坩堝は酸化物溶融用坩堝
として被溶融物を汚染することがなく、また、被溶融物
により侵食されることもなく、極めて有用である。

しかして、このようなＣｒ製坩堝は、カルシア質鋳型を
用いる鋳造により、極めて容易に高品質なものとして製
造することができる。

［実施例］以下に本発明を実施例及び実験例により更に具体的に説
明するが、本発明はその要旨を超えない限り以下の実施
例に限定されるものではない。

実施例１電解クロム（公称純度９９．８０ｗｔ、％Ｃｒ、酸素含
有量０．０５４ｗｔ、％、窒素含有量０．０２２ｗｔ、
％）を用い、高純度Ｃｒ坩堝の製造を行った。

まずＣｒ原料をＣａＯ純度９８ｗｔ、％のカルシア質坩
堝に入れ、これを出力１０ＫＷ、周波数５０ＫＨｚの内
熱式誘導炉に入れ、Ａｒ６０Ｔｏｒｒの雰囲気下で溶解
し、次いでＡｊＺ及びＬａを、各々、０．３ｗｔ、％、
０．５ｗｔ、％添加し、十分に攪拌し、第２表に示すＣ
ｒ溶湯を得た。

次いで、この溶湯を第３表に示す組成のカルシア質鋳型
（外型及び中子）を用いてアルゴン雰囲気下で鋳造し、
下記形状の高純度Ｃｒ製坩堝を製造した。この鋳造によ
り、極めて容易に、Ｃｒ製坩堝を精密鋳造することがで
きた。

坩堝形状高　　　さ　：１５ｃｍ内　　　径　：５．Ｏｃｍ外　　　径ニア、Ｏｃｍ底部肉厚：１．Ｏｃｍ実験例１実施例１で製造された高純度Ｃｒ製坩堝を用いて、Ｃｕ
−Ｙ−Ｂａ−０系スラグの溶融を温度１３００℃ｘｌｏ
ｈｒの条件で行なった。

その結果、良好な溶融を行なうことができ、坩堝の損傷
等については０．３ｍｍ程度におさえられ、特に問題な
く、高純度のスラグを得ることができた。

なお、用いたＣｕ−Ｙ−Ｂａ−０系スラグはＣｕ：Ｙ：
Ｂａが１：２：３になるようにＣｕｂ、Ｙ２Ｏ３，Ｂａ
ＣＯ３を混合したものである。

実験例２実施例１で製造したＣｒ製坩堝に下記組成の塩浴を入れ
、９００℃で保持した。その結果、３００時間後も坩堝
は侵食されることなく、著しく耐食性に優れることが確
認された。

塩浴組成りａＣＪＺ２：４０重量％ＮａＣｕ　　　　：２０　　　　ＢＮａＦ　　　　　　；　３５／／８４Ｃ：　　５　））一方、特開昭６０−５３７７６号の実施例に開示される
鋼合金製坩堝にて同様に保持時間を調べたところ、約１
５０時間後に坩堝壁に若干腐食による粗面化が認められ
た。

実験例３ＢＳＯ（Ｂｉｔ２ＳｉＯ２ｏ）　、ＹＩＧ　（Ｙ３Ｆｅ
５Ｏ１２）　、ＬＴ　（ＬｉＴａ０２　）、２ＷＯ（Ｚ
ｎＷＯ４）及びＣＷ　Ｏ（Ｃｄ　Ｗ　Ｏ４）について実
験例１と同様にして、それぞれの溶融温度で溶融を行な
った。その結果、ｐｔ製坩堝の場合と同様、良好な溶融
が可能であった。

［発明の効果コ以上詳述した通り、本発明のＣｒ製坩堝の製造方法は、
カルシア質鋳型を用いてＣｒ溶湯を鋳造するものであっ
て、従来より加工が困難で製品化が難しいとされていた
Ｃｒ製の坩堝を容易に、極めて高品質なものとして製造
することができる。

本発明で製造されるＣｒ製坩堝は、高温において、極め
て高い耐食性、耐酸化性を有し、酸化物系単結晶や塩浴
等の高温高活性の溶融体に、安定に使用することができ
る。しかも、Ｃｒは非常に安価で、カルシア質鋳型によ
る鋳造も低コストで行なえることから、本発明によるＣ
ｒ製坩堝は非常に安価なものとなる。

本発明によれば、このような高特性、低コストのＣｒ製
坩堝を、小型のものから大型犬容量のものまで効率的に
製造することができる。

代理人　　弁理士　　重　野　　剛

Claims

【特許請求の範囲】

（１）クロム溶湯をカルシア質鋳型で鋳造することを特
徴とするクロム製坩堝の製造方法。