JPH02311316A - チタン粉末またはチタン複合粉末の製造方法 - Google Patents

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］ この発明は、チタン粉末またはチタン複合粉末の製造方
法に関するものである。

［従来の技術］ チタンまたはチタン合金は、その融点が高く（チタンの
融点は、１６６８℃）、高強度且つ高靭性で密度が小さ
く、しかも耐食性に優れているので、航空機、化学工業
用機器等の各種部品の材料として、広く使用されている
。

しかしなから、チタンまたはチタン合金からなる各種部
品を、精密鋳造によって製造することは、上述したよう
に、チタンまたはチタン合金の融点が高いために容易で
はなく、その製造コストが上昇する。

従って、チタンからなる部品を、より安価に製造するた
めには、チタン粉末を調製し、このチタン粉末をプレス
して所定形状に成形し次いで得られた成形体を焼結する
ことからなる粉末冶金法が期待されている。また、チタ
ン合金からなる部品の製造は、上述したチタン粉末と、
合金化すべき金属粉末とを混合し、得られた混合粉末を
プレスして所定形状に成形し次いで得られた成形体を焼
結することにより行なわれている。

このように、粉末冶金法による、チタンまたはチタン合
金からなる各種部品の製造に当っては、その原料として
チタン粉末を使用することが必要である。

チタン粉末は、従来、次のような方法によって製造され
ている。

即ち、四塩化チタン（ＴｉＣＱ　、）をマグネシウム（
Ｍｇ）　　によって還元するクロール法、または、四塩
化チタンをナトリウム（Ｎａ）　　によって還元するハ
ンター法によって、スポンジチタンをＵ８製する。上述
したクロール法によるスポンジチタンの製造は、次のよ
うにして行なわれる。アルゴンガス雰囲気に保たれた鋼
製の容器内に、マグネシウム塊を装入し、容器内におい
てこれを加熱し溶融する。次いで、その上方から容器内
に、常温において液状の四塩化チタンを滴下する。四塩
化チタンの沸点は１３６℃であって低いために、滴下し
た四塩化チタンはガス状となり、このガス状の四塩化チ
タンと、溶融マグネシウムとの間で、下記（１）式の反
応が生じ、スポンジチタン（Ｔｊ）および塩化マグネシ
ウム（ＭｇＣＱ２）が生成する。

Ｔ１Ｃｆ１．＋２Ｍｇ−）Ｔｉ＋２ＭｇＣＱ、２　・・
（１）次いで、塩化マグネシウムを分離し、スポンジチ
タンを回収する。

還元剤としてナトリウムを使用するハンター法の場合に
は、下記（２）式の反応が生し、スポンジチタン（Ｔ　
ｉ）および塩化ナトリウｌ、　（４ＮａＣＱ　）が生成
す−る。

ＴｉＣＱ、＋４Ｎａ→Ｔｊ＋４ＮａＣＱ　・・・（２）
次いで、塩化すＩ・リウムを分離し、スポンジチタンを
回収する。

粉末を製造する。

（Ａ）スポンジチタンを、粉砕機によって粉化する。

（Ｂ）スポンジチタンに水素を吸収させて脆化させ、こ
れを粉砕後、脱水素処理を行なう。

（Ｃ）上記（Ａ）によって得られたチタン粉末をプレス
により電極状に成形し、得られた成形物に通電すること
によりこれを溶融し、そして、溶融物を造塊し、高純度
のチタン鋳塊を得る。このようにして得たチタン鋳塊を
、アークによって溶融しそして流下する。次いで、溶融
チタンの流れに、不活性ガス中において、圧縮ガスまた
は遠心力を作用させて、前記溶融チタンを細かく飛散さ
せ、そして、その飛散物を急冷凝固し、かくして、前記
溶融金属チタンを粉化する。

［発明が解決しようとする課題］ 上述した従来のチタン粉末の製造方法には、次のような
問題がある。

（１）クロール法またはハンター法により、四塩化チタ
ンを還元してスポンジチタンを調製し、次いで、スポン
ジチタンを粉化する２段階の工程を必要とする。このた
めに、多くの設備および手間を必要とし、更に、上述の
スポンジチタンの調製工程は、バッチ方式であるために
、生産効率が極めて悪い。

（２）スポンジチタンの製造工程において、鋼製の密閉
容器内における反応温度が１．ＯＯＯ’Ｃ−以上になる
と、容器を構成する鉄と、生成したチタンとが反応して
Ｆｅ−Ｔｉが生成しくＦｅ−’Ｔｉの共晶温度：１，０
８０℃）、Ｔｉの歩留りが低下する。

従って、密閉容器内における反応温度を、Ｆｅ−Ｔ１が
生成しない９６０℃以下に保つことが必要である。この
ためには、密閉容器内への四塩化チタンの供給量を制御
しなければならず、その制御が容易ではない上、生産効
率の低下が避けられなレ）。

（３）高純度のチタン粉末の製造のためには、前述した
ように、高純度のチタン鋳塊を溶融し次いで溶融チタン
を飛散させて粉化しなければならない。

チタンは上述したように高融点であるから、これを溶融
しそして粉化するために、大規模な設備を必要とする。

また、チタン合金からなる部品の製造に当り、チタン粉
末と、合金化すべき金属粉末とを均一に混合することは
容易ではなく、高度の技術を必要とし、均質なチタン合
金からなる部品を製造することが困難である。

従って、この発明の目的は、粉末冶金法によってチタン
部品を製造する際の原料としてのチタン粉末、または、
チタン合金部品を製造する際の原料としてのチタン複合
粉末を、簡単な工程で、生産効率高く連続的に製造する
ための方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明者等は、上述した問題を解決し、チタン粉末また
はチタン複合粉末を、簡単な工程で、生産効率高く連続
的に製造するための方法を開発すべく鋭意研究を重ねた
。その結果、次の知見を得た。即ち、四塩化チタンは、
沸点が低くて反応しやすく、前述した（１）式または（
２）式の還元反応は、ガス状の四塩化チタンと、溶融状
のマグネシウムまたはナトリウムとの反応によって進行
する。

従って、溶融マグネシウムまたは溶融ナトリウムの落下
流に、四塩化チタンガスを噴射すれば、四塩化チタンガ
スによって、溶融マグネシウムまたは溶融ナトリウムは
噴霧化して微粒子状となる。

そして、微粒子状のマグネシウムまたはナトリウムと、
ガス状の四塩化チタンとによって、前述した（１）式ま
たは（２）式の還元反応が生じ、チタン粒子が生成する
。

即ち、前述した下記（１）式の還元反応ＴｉＣＱ４＋２
Ｍｇ−＞Ｔｉ＋２ＭｇＣＱ２　　・・（１）において、
ＴｉＣＱ４：１モル（１８９，７ｇ）と、Ｍｇ：２モル
（４，８，６ｇ）とが反応して、Ｔｉ：１モル（４７，
９ｇ）と、　ＭｇＣＱ２７２モル（１９０，６ｇ）とが
生成する。

この発明は、上述した知見に基づいてなされたものであ
って、容器内に収容されている所定温度の溶融マグネシ
ウムまたは溶融ナトリウムを、前記容器の底に設けられ
たノズルから、前記容器の下方に設けられた反応容器内
に流出させ、このような、前記反応容器内における前記
溶融マグネシウムまたは前記溶融ナトリウムの落下流に
、所定温度に予熱された四塩化チタンガスを噴射し、前
記四塩化チタンガスによって、前記溶融マグネシウムま
たは前記溶融ナトリウムを噴霧化し、前記反応容器内に
飛散させて微小な粒子状となし、そして、粒子状のマグ
ネシウムまたはナトリウムと、前記四塩化チタンガスと
の反応によって、チタン粒子と、溶融塩化マグネシウム
または溶融塩化ナトリウムとを生成せしめ、このように
して生成した、前記チタン粒子と、前記溶融塩化マグネ
シウムまたは溶融塩化ナトリウムとを、前記反応容器か
ら排出し、そして、前記チタン粒子を抽出することによ
りチタン粉末を得ることに特徴を有するものである。

次に、この発明を図面を参照しなから説明する。

第１図は、この発明の方法の一実施態様を示す概略工程
図である。第１図に示すように、容器１には、常温で液
体状の四塩化チタンが収容されている。液体状の四塩化
チタンは、容器１から気化器２に送られ、気化器２にお
いて約１５０〜３０’　０℃に加熱されてガス状になる
。このようにして得られた四塩化チタンガスは、予熱器
３に送られ、予熱器３において、６５０〜９００’Ｃに
予熱された上、反応容器４内のガスノズル５に送り込ま
れる。

一方、反応容器４の上方には、反応容器４の上端に接し
て、還元剤としての例えばマグネシウムを収容する還元
剤収容容器６が設けられている。

容器６に収容されている塊状のマグネシウムは、その外
周に設けられた加熱機構７により６５０〜９００℃に加
熱されて溶融状態となる。このようにして得られた溶融
マグネシウムは、容器６の底壁に設けられたノズル８か
ら反応容器４内に流出する。

反応容器４は、容器内の」二部に設けられたガスノズル
５と、容器４を加熱するための、容器４の外周に設けら
れた加熱機構９と、容器側壁４ａの上部に設けられたガ
ス吹込口１０と、容器側壁４ａの下部に設けられたガス
排出口１１および反応生成物排出口１２と、そして、容
器底壁４ｂに設けられたチタン粒子排出口１３とからな
っている。

ガスノズル５は、例えば、容器６のノズル８を囲む環状
の導管５ａと、導管５ａに設けられた、ノズル８の直下
の溶融マグネシウムの落下流に向けた円環状の開口部か
らなるノズル口５ｂとによって構成された環帯式ノズル
であって、ノズル口５ｂから噴射された四塩化チタンガ
スが、ノズル８からの溶融マグネシウムの落下流に当た
るようになっている。ガスノズル５は、ノズル８からの
溶融マグネシウムの落下流に向は対称的に設けられた複
数本のランス式ノズルであってもよい。一般に、大型の
装置においては環帯式ノズルが使用され、小型の装置に
おいてはランス式ノズルが使用される。

反応生成物排出口１２は、反応容器４内において生成し
た溶融状態の塩化マグネシウム１５が溜っている位置の
容器４の側壁４ａに設けられており、ガス排出口１１は
、溶融状態の塩化マグネシウム１５が溜っている位置よ
りも」三方の、容器４の側壁４ａに設けられている。

反応容器４内における、ノズル８からの溶融マグネシウ
ムの落下流に向けて、ガスノズル５から噴射された四塩
化チタンガスにより、溶融マグネシウムは噴霧化され、
反応容器４内に細かく飛散し、微小な粒子状となる。こ
の微小なマグネシウム粒子は、直ちに四塩化チタンガス
と反応し、前述した（１）式によって、チタン（Ｔ１）
粒子と、溶融状態の塩化マグネシウムＣ２ＭｇＣＱ２）
とが生成する。

このようにして生成したチタン粒子１４および溶融塩化
マグネシウム１５は、反応容器４内の底部に溜り、チタ
ン粒子１４は比重差により溶融塩化マグネシウム１５内
に沈む。このようにして、反応容器４内の底部に溜った
、上層の溶融塩化マグネシラ１１１５を、容器側壁４ａ
に設けられた反応生成物排出口］２から反応容器４外に
排出し、そして、塩化マグネシウムを含むチタン粒子１
４を、容器底壁４ｂに設けられたチタン粒子排出口１３
から反応容器４外に排出する。このようにして排出され
た、塩化マグネシウムを含むチタン粒子１４を、水によ
る浸出または真空蒸発等のような周知の方法により処理
して、塩化マグネシウムを除去する。かくして、チタン
粉末が得られる。

反応容器４内の圧力を適正に保つために、容器側壁４ａ
の上部に設けられたガス吹込口１０から、少量の、アル
ゴンガスのような不活性ガスを、反応容器４内に吹き込
むことが好ましい。

（１）式に示した反応にあずかる四塩化チタンおよびマ
グネシウムの量は、それぞれ１モルおよび２モルであり
、四塩化チタンは、ガス状の場合、標準状態で約２２．
４ｆｌとなる。そして、このガス状の四塩化チタンを６
５０℃まで予熱すると、約３．１倍に膨張して約６９ｆ
ｌとなる。

一方、気体により液体を噴霧化するための噴霧γ 但し、ＤＬ＝液体流出ノズルの直径（印）Ｕ：気体の流
速（ａｎ／５ｅｅ） ρ　：気体と液体との密度差（ｇ／ｃＪ）γ：気体と液
体との間の表面張力（ｄｙｎｅ／ｃｍ）通常、ｗｂの値
が１０３〜１０’のときに、良好な噴霧状態が得られる
。

四塩化チタンガスによる溶融マグネシウムの良好な噴霧
条件は、上述した（３）式を適用して求めることができ
る。即ち、先ず、溶融マグネシウムの流量と、四塩化チ
タンガスの流量との関係を求ぬる。次いで、ウェーバ−
数（ｗｂ）を上述した良好な噴霧状態が得られる値に設
定し、四塩化チタンガスの流速（ｕ）および溶融マグネ
シウム流出ノズルの直径（Ｄ、、）を求め、更に、四塩
化チタンガスを噴射するガスノズルの開口断面積を定め
る。

反応しつつあるマグネシウム粒子表面の表面張力は不明
であるので、マグネシウムの融点（６５１℃）における
表面張力（５６９ｄｙｎｅ／ｃｍ　）　　をγ値として
適用する。これらの計算は、周知の化学工学的手法によ
り容易に行なうことができ、これによって、四塩化チタ
ンガスによる溶融マグネシウムの良好な噴霧条件が得ら
れる。

四塩化チタンガスと溶融マグネシウムとのモル比は、必
ずしも前述した（１）式のモル比である必要はなく、マ
グネシウム分を若干過剰にして、四塩化チタンと完全に
反応させるか、または、四塩化チタン分を若干過剰にし
て、マグネシウムと完全に反応させるようにしてもよい
。また、四塩化チタンガスに他の不活性ガスを混合する
ことにより、四塩化チタンガスの流量を一定に保ち、前
述した（３）式のｗｂ値を変えることもできる。

還元剤として、上述したマグネシウムの代りにナトリウ
ムを使用することができる。ナトリウムの融点は９８℃
で、マグネシウムよりも低いので容易に溶融する。還元
剤としてナトリウムを使用した場合には、前述した下記
（２）式の還元反応、Ｔｉ＋４ＮａＣＤ−＞Ｔｉ＋４Ｎ
ａＣＤ　　”（２）によって、チタン（Ｔ　ｉ）Ｍ子と
、　溶融塩化ナトリウム（４ＮａＣＱ　）とが生成し、
前述したと同様の方法によってチタン粉末が得られる。

上記（２）式において、多量のＮａ中にＴｉＣＱ４を少
量ずつ供給した場合には、　Ｔ　ｉＣＱ　４とＮａとの
反応は、２段階に分かれて進行するが、噴霧化により生
成したＮａ粒子の周囲に、十分な量のＴｉＣＱ４ガスを
存在させおば、上記（２）式の反応を、１段階で容易に
進行させることができる。

還元剤としてナトリウムを使用した場合の、前述した噴
霧条件の目安である（３）式において、Ｔ１Ｃｆ１４と
反応しつつあるナトリウム粒子表面の表面張力は不明で
あるので、ナ１−リウムの融点（９８℃）における表面
張力（１９８ｄｙｎｅ／ｃｍ　）をγ値として適用する
。この表面張力は、マグネシウムの融点における表面張
力よりも低く、且つ、一般に、温度が上昇すると、表面
張力は減少するので、これらの点から、マグネシウムよ
りもす１〜リウムの方が噴霧化しやすい。

上述したように、この発明の方法によって、溶融マグネ
シウムまたは溶融ナトリウムを、四塩化チタンガスによ
って噴霧化することは、金属粉末を製造する手段として
の公知のアトマイズ法に類似しているように見える。し
かしなから、本発明の方法と７１ヘマイズ法とは、次の
点において、本質的に異なる。即ち、アトマイズ法は、
溶融金属を不活性ガスにより噴霧化し、金属粉末を得る
のみであって、溶融金属と不活性ガスとの間には、化学
的な反応は生じない。

これに対して、本発明方法の場合には、次のような作用
が生ずる。

（Ａ）（１）式の還元反応により、噴霧媒である四塩化
チタンガスは、噴霧直後に消失する。

（Ｂ）（１）式の還元反応は、噴霧により生成したマグ
ネシウム粒子の表面において進行し、Ｍｇ（、Ｑ２が生
成する。

上記（Ａ）の作用については、噴霧化が不十分になるこ
とや、生成した粒子が団塊状に結合する問題の生ずるこ
とが考えられ、上記（Ｂ）の作用については、噴霧によ
り生成したマグネシウム粒子の表面をＭｇＣｕ２が覆い
、反応の進行を阻害する問題の生ずることが考えられる
。しかしなから、本発明者等による試験の結果では、上
述した問題は一切生ぜず、四塩化チタンガスの消失が、
噴霧状態に影響を及ぼすことはなく、そして、生成した
ＭｇＣｕ２が、反応の進行を阻害することはなく、マグ
ネシウム粒子は、はぼ完全にチタン粒子になることが見
出された。

還元剤としてのマグネシウムの加熱温度は、６５０から
９００℃の範囲内とすべきである。マグネシウムの加熱
温度が６５０℃未満では、マグネシウムが溶解せず、一
方、マグネシウムの加熱温度が９００℃を超えると、上
述した（１）式の反応が発熱反応であるから、反応容器
内の温度が高くなり過ぎ、反応容器を構成する鉄と、生
成したチタンとが反応してＦｅ−Ｔ’ｉが生成し、　Ｔ
ｉの歩留りが低下する問題が生ずる。

還元剤としてのナトリウムの加熱温度は、１００から９
００℃の範囲内とすべきである。ナドリウムの加熱温度
が１００℃未満では、ナトリウムが溶解せず、一方、ナ
トリウムの加熱温度が９００℃を超えると、上述したと
同様に反応容器内の温度が高くなり過ぎ、Ｆｅ−Ｔｉが
生成して、　Ｔｉの歩留りが低下する問題が生ずる。

四塩化チタンガスの予熱温度は、６５０から９００℃の
範囲内とすべきである。四塩化チタンガスの予熱温度が
６５０℃未満では、予熱によるその膨張率が低く、噴霧
化が不十分になる。更に、還元剤としてマグネシウムを
使用した場合には、マグネシウムの温度が融点以下にな
り、前述した還元反応が不活発になる。一方、四塩化チ
タンガスの予熱温度が９００℃を超えると、上述したと
同様に反応容器内の温度が高くなり過ぎ、Ｆｅ−Ｔｉが
生成して、Ｔｉの歩留りが低下する問題が生ずる。

上述したように、この発明においては、還元剤なし、こ
の粒子状のマグネシウムまたはナトリウムと、四塩化チ
タンガスとの還元反応によってチタン粉末を製造するも
のである。この噴霧化によって生成したマグネシウム粒
子またはチタン粒子は、極めて広い表面積を有し且つ強
い撹拌状態にあるので、上述した還元反応は、極めて早
い速度で進行する。この際、前述したように、生成した
ＭｇＣΩ２が、反応の進行を阻害することはない。

上述した還元反応の際の発熱によって、反応容器内にお
ける、溶融マグネシウムまたは溶融ナトリウムの落下流
と、四塩化チタンガスとが衝突する部分の温度は上昇す
る。しかしなから、」二連した両者の衝突が、反応容器
の側壁と接触しない位置で行なわれるように反応容器の
直径を定めることにより、反応容器を構成する鉄と、生
成したチタンとの反応によるＦｅ−Ｔｉの生成を防止す
ることができる。また、上述した還元反応の際の発熱に
より、反応容器内の温度が上昇するので、四塩化チタン
ガスの予熱温度を低くすることができ、且つ、反応容器
の保温効果も生ずる。

生成したチタン粉末の直径は、前述した（３）式の噴霧
条件中の、主としてウェーバ−数（ｗｂ）を変えること
により、任意に調整することができる。

生成したチタン粉末は球形に近く、従来の粉砕によって
製造されたチタン粉末のように、突起や刃状部はない。

従って、流動性に富み、プレス成形性に優れている。

また、溶融マグネシウムまたは溶融ナトリウムを、反応
容器内に連続的に流出させ、これに、四塩化チタンガス
を連続的に噴射し、そして、チタン粒子を含む生成物を
、反応容器から連続的に排出することにより、比較的小
型な装置によって、チタン粉末を効能率で連続的に製造
することができる。

チタン粉末は、単独で使用されるのみではなく、しばし
ば、アルミニウム、バナジウム等の他の金属粉末と混合
し、高温焼結により、チタンと上述の他の金属とを合金
化して使用する場合が多い。

この発明によれば、チタンと上述した他の金属との合金
化のためのチタン複合粉末を、次のようにして製造する
ことができる。

即ち、第１図に示した容器６内に、還元剤としてのマグ
ネシウムまたはナトリウムと共に、アルミニウム、バナ
ジウム等の複合化すべき他の金属を装入しそして溶解し
て、６５０〜９００℃の温度の溶融マグネシウム合金ま
たは溶融ナトリウム合金を調製する。次いで、これを反
応容器４内に流出させ、その落下流に向けて噴射した四
塩化チタンガスにより噴霧化する。

噴霧化によって微小な粒子状になったマグネシウム合金
またはナトリウム合金中のマグネシウムまたはナトリウ
ムは、直ちに四塩化チタンガスと反応してチタンとなり
、チタンと、前記合金中の他の金属元素と、未反応のマ
グネシウムまたはす、トリウムとの複合粒子となり、反
応容器４から、他の生成物と共に排出される。このよう
にして排出された複合粒子中から、マグネシウムまたは
ナトリウムを、真空蒸発等の処理によって除去すること
により、チタンと上述した他の金属とのチタン複合粉末
が得られる。

上述した処理において、溶融マグネシラ１１合金または
溶融ナトリウム合金中のマグネシウムまたはす１〜リウ
ムの含有量が少ないと、合金中の他の金属元素が四塩化
チタンガスと反座し、その金属元素の塩化物が生成する
。従って、前記合金中のマグネシウムまたはナトリウム
を、四塩化チタンとの反応に関し、過剰になるように含
有させることが好ましい。

溶融マグネシウム合金または溶融ナトリウム合金中の、
マグネシウムまたはナトリウムの含有量と、他の金属元
素の含有量とを調整することによって、チタン複合粉末
中の他の金属の含有量を調整することができる。、なお
、溶融マグネシウム合金の温度は前述したと同様に６５
０から９００℃の範囲内に、そして、溶融す１〜リウム
合金の温度は前述したと同様に１００から９００℃の範
囲内とすべきである。

チタン複合粉末は、次に述べる方法によっても製造する
ことができる。　　　　　　・即ち、第１図に示した容
器１内に、液体状の四塩化チタンと共に、アルミニウム
、バナジウム等の複合化すべき他の金属の塩化物を収容
し、これを気化器２において気化して、四塩化チタンと
他の金属塩化物との混合ガスを調製する。次いで、この
混合ガスを、反応容器４内の、溶融マグネシウムまたは
溶融ナトリウムの落下流に向けて噴射し、この混合ガス
によって、溶融マグネシウムまたは溶融ナトリウムを噴
霧化する。

噴霧化によって微小な粒子状になったマグネシウムまた
はナトリウムは、四塩化チタンと他の金属塩化物との混
合ガスと反応して、チタンと、他の金属元素と、未反応
のマグネシウムまたはナトリウムとの複合粒子となり、
反応容器４から、他の生成物と共に排出される。このよ
うにして排出された複合粒子中から、マグネシウムまた
はナトリウムを、真空蒸発等の処理によって除去するこ
とにより、チタンと上述した他の金属とのチタン複合粉
末が得られる。なお、複合化すべき他の金属元素の沸点
が高い場合には、その温度において、他の金属塩化物ガ
スと四塩化チタンガスとを混合し、得られた混合ガスを
噴射する。

上述したチタン複合粉末の製造において、溶融マグネシ
ウム合金または溶融ナトリウム合金、および、四塩化チ
タンと他の金属塩化物との混合ガスは、均質な組成を有
している。従って、従来チタン合金の製造のために行な
われていた、チタン粉末と、合金化すべき他の金属粉末
とを均一に混合する困難な作業を行なう必要がなく、均
質なチタン複合粒子を得ることができ、これによって、
チタン合金製品の品質および歩留りを向上させることが
できる。なお、混合ガスの温度は前述したと同様に６５
０から９００　’Ｃの範囲内とすべきである。

更に、この発明によれば、チタン化合物粒子を、次のよ
うにして製造することもできる。即ち、反応容器４内に
おいて生成しつつあるまたは生成した直後のチタン粒子
は、極めて活性である。従って、反応容器４内に、その
側壁４ａの上部に設けられたガス吹込口１０から窒素ガ
スを吹き込み、反応容器４内を窒素雰囲気に保つと、前
述のようにして生成したチタン粒子は、直ちに窒素と反
応し一２７＝ てＴｉＮ粒子になる。　このようにして、窒化チタン粉
末が得られる。

次に、この発明の方法の実施例を説明する。

［実施例１］ 第１図に示した装置を使用した。反応容器４は、内径２
０印、高さ８０ｃｍの円筒型であり、その」二端に配置
された還元剤収容容器６は、内径６ｃｍ、高さ５５■の
円筒型である。容器６の底壁に設けられたノズル８の直
径は１　、５　ｍｎ＋であり、　ノズル８は、反応容器
４の上端に設けられた直径８■の開口を通って、反応容
器４内の上部に挿入されている。気化器２および予熱器
３は、何れも内径２．５ｃｍ、長さ４０ｃｍの石英管か
らなっている。

反応容器４内のガスノズル５として、開口径１ｍｍの４
本のランス式ノズルを使用し、ガスノズル５の下端から
２．５印下方の位置に、　その各々からｇを装入し、容
器６内をアルゴンガス雰囲気に保った上、加熱機構７に
より約７００℃に加熱してこれを溶融した。このように
して、塊状のマグネシウムを、約７００℃の温度の溶融
マグネシウムとする間、容器６のノズル８は、ストッパ
により閉じておいた。

一方、容器１内に、常温で液体状の四塩化チタン５００
ｇを装入した。この液体状の四塩化チタンを、図示しな
い調節弁および流量計によってその流量を調節しなから
、気化器２に送り、気化器２における加熱によって、３
００℃の温度の四塩化チタンガスにした。この四塩化チ
タンガスを、予熱器３に送り、予熱器３において、８０
０℃に予熱した。

反応容器４の上半部内は、加熱機構９による加熱によっ
て６００℃に保ち、その下半部内は常温に保った。還元
剤収容容器６におけるノズル８のストッパを開き、ノズ
ル８を通して、容器６内の溶融マグネシウムを、反応容
器４内に流出させた。

このようにして、反応容器４内に流出した溶融マグネシ
ウムの落下流に、ガスノズル５を通して８００℃に予熱
された四塩化チタンガスを、約１０１　ｍ／ｓｅｅの速
度で噴射し、溶融マグネシウムを噴霧化した。この噴霧
化は、容器６内の溶融マグネシウムが無くなるまで約６
分間行なわれ、この間に、容器１内の溶融四塩化チタン
２９６ｇを消費した。反応容器４内における、溶融マグ
ネシウムの落下流に対する四塩化チタンガスの噴射部分
の温度は、橙色に見えるまで上昇した。反応容器４内に
は、図示しないステンレス製のバットを配置し、このバ
ット内に生成物を集めた。

この結果、バット内に４９３ｇの生成物が堆積し、且つ
、反応容器４の側壁４ａの内面に、１１７ｇの生成物が
付着した。バット内の生成物は、未反応のマグネシウム
３３６ｇと、チタン粉末と塩化マグネシウムとの混合物
１５７ｇであった。反応容器４の側壁４ａの内面に付着
した生成物の大部分は、チタン粉末と塩化マグネシウム
との混合物であった。なお、バット内に未反応のマグネ
シウムが存在するのは、溶融マグネシウムの落下流に対
する、ガスノズル５からの四塩化チタンガスの噴射が遅
れたためである。

このようにして回収された、チタン粉末と塩化マグネシ
ウムとの混合物２７４ｇを、水で浸出して塩化マグネシ
ウムを除いた結果、５５ｇのチタン粉末が得られた。消
費した溶融四塩化チタン２９６ｇに対するチタンの理輪
生成量は７３ｇであるから、上述のチタン粉末の収率は
、チタンの理輪生成量の約７５％であった。得られたチ
タン粉末は黒灰色（顕微鏡観察では灰色）であり、Ｘ線
回折法によって調べた結果、金属チタンであることが確
認された。チタン粉末の粒径は、１００〜２００μＩｎ
であり、何れも、１〜２μｍの球形の粒子が房状に集合
した集合体であった。従って、これを振動ミルにより約
３０秒間粉砕したところ、容易に１１０７Ｌ以下の粒径
にすることができた。

［実施例２］ 還元剤収容Ｓ容器６内に、塊状のマグネシウム９０ｗｔ
、％と、塊状のアルミニウム１０ｗｔ、％とからなる混
合物３８８ｇを装入し、これを溶融して、溶融Ｍｇ−Ａ
ｆ１合金を調製し、次いで、この溶融Ｍｇ−Ａ　Ｑ　合
金を反応容器４内に流出させたほかは、実施例１と同じ
方法により実施した。溶融Ｍｇ−ＡＱ、合金の噴霧化は
約５分間行なわれ、この間に、容器１内の溶融四塩化チ
タン３２５ｇを消費した。

反応容器４内の生成物は、総量で６８２ｇであり、この
うちから、チタン複合粉末６７ｇが得られた。このチタ
ン複合粉末を化学分析したところ、ＴｉとＡｆｌとの比
は、２５：１であった。

［実施例３］ 気化器２に送られた四塩化チタンに、沸点が１４８℃の
液体状の塩化バナジウム（ｖＣＱ４）　・を、　毎分約
０．７２の量で滴下してこれを気化させ、四塩化チタン
と塩化バナジウムとの混合ガスを調製し、得られた四塩
化チタンと塩化バナジウムとの混合ガスによって、溶融
マグネシウムを噴霧化させたほかは、実施例１と同じ方
法により実施した。溶融マグネシウムの噴霧化は約５分
間行なわれ、この間に、容器１内の溶融四塩化チタン３
４８ｇを消費した。

反応容器４内の生成物は、総量で６６２ｇであリ、この
うちから、チタン複合粉末６８ｇが得られた。このチタ
ン複合粉末を化学分析したところ、ＴｉとＶとの比は、
１００：１．６であった。

［発明の効果］ 以上述べたように、この発明の方法によれば、粉末冶金
法によってチタン部品を製造する際の原料としてのチタ
ン粉末、または、チタン合金部品を製造する際の原料と
してのチタン複合粉末を、簡単な工程で、生産効率高く
連続的に製造することができる工業上有用な効果がもた
らされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の方法の一実施態様を示す概略工程
図である。図面において、 １・・・容器、　　　　２・・・気化器、３・・予熱器
、　　　４・反応容器、 ５・・・ガスノズル、　６・・・還元剤収容容器、７・
・・加熱機構、　　８・・・ノズル、９・・・加熱機構
、　　１０・・・ガス吹込口、１１・・・ガス排出口、
１２・反応生成物排出口、１３・チタン粒子排出口、 １４・・・チタン粒子、 １５・・・溶融塩化マグネシウム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、容器内に収容されている所定温度の溶融マグネシウ
   ムまたは溶融ナトリウムを、前記容器の底に設けられた
   ノズルから、前記容器の下方に設けられた反応容器内に
   流出させ、このような、前記反応容器内における前記溶
   融マグネシウムまたは前記溶融ナトリウムの落下流に、
   所定温度に予熱された四塩化チタンガスを噴射し、前記
   四塩化チタンガスによって、前記溶融マグネシウムまた
   は前記溶融ナトリウムを噴霧化し、前記反応容器内に飛
   散させて微小な粒子状となし、そして、粒子状のマグネ
   シウムまたはナトリウムと、前記四塩化チタンガスとの
   反応によって、チタン粒子と、溶融塩化マグネシウムま
   たは溶融塩化ナトリウムとを生成せしめ、このようにし
   て生成した、前記チタン粒子と、前記溶融塩化マグネシ
   ウムまたは前記溶融塩化ナトリウムとを、前記反応容器
   から排出し、そして、前記チタン粒子を抽出することに
   よりチタン粉末を得ることを特徴とする、チタン粉末の
   製造方法。 ２、容器内に収容されている所定温度の溶融マグネシウ
   ム合金または溶融ナトリウム合金を、前記容器の底に設
   けられたノズルから、前記容器の下方に設けられた反応
   容器内に流出させ、このような、前記反応容器内におけ
   る前記溶融マグネシウム合金または前記溶融ナトリウム
   合金の落下流に、所定温度に予熱された四塩化チタンガ
   スを噴射し、前記四塩化チタンガスによって、前記溶融
   マグネシウム合金または前記溶融ナトリウム合金を噴霧
   化し、前記反応容器内に飛散させて微小な粒子状となし
   、そして、粒子状のマグネシウム合金中のマグネシウム
   、または、粒子状のナトリウム合金中のナトリウムと、
   前記四塩化チタンガスとの反応によって、チタンと前記
   マグネシウム合金または前記ナトリウム合金中の他の金
   属元素とが複合したチタン複合粒子と、溶融塩化マグネ
   シウムまたは溶融塩化ナトリウムとを生成せしめ、この
   ようにして生成した、前記チタン複合粒子と、前記溶融
   塩化マグネシウムまたは前記溶融塩化ナトリウムとを、
   前記反応容器から排出し、そして、前記チタン複合粒子
   を抽出することによりチタン複合粉末を得ることを特徴
   とする、チタン複合粉末の製造方法。 ３、容器内に収容されている所定温度の溶融マグネシウ
   ムまたは溶融ナトリウムを、前記容器の底に設けられた
   ノズルから、前記容器の下方に設けられた反応容器内に
   流出させ、このような、前記反応容器内における前記溶
   融マグネシウムまたは前記溶融ナトリウムの落下流に、
   所定温度に予熱された、四塩化チタンと、複合化すべき
   他の金属の塩化物との混合ガスを噴射し、前記混合ガス
   によって、前記溶融マグネシウムまたは前記溶融ナトリ
   ウムを噴霧化し、前記反応容器内に飛散させて微小な粒
   子状となし、そして、粒子状のマグネシウムまたはナト
   リウムと、前記混合ガスとの反応によって、チタンと、
   前記他の金属とが複合したチタン複合粒子と、溶融塩化
   マグネシウムまたは溶融塩化ナトリウムとを生成せしめ
   、このようにして生成した、前記チタン複合粒子と、前
   記溶融塩化マグネシウムまたは前記溶融塩化ナトリウム
   とを、前記反応容器から排出し、そして、前記チタン複
   合粒子を抽出することによりチタン複合粉末を得ること
   を特徴とする、チタン複合粉末の製造方法。 ４、前記容器内に収容されている前記溶融マグネシウム
   の温度が、６５０から９００℃の範囲内であり、そして
   、前記溶融ナトリウムの温度が、１００から９００℃の
   範囲内である、請求項１または３に記載の方法。 ５、前記容器内に収容されている前記溶融マグネシウム
   合金の温度が、６５０から９００℃の範囲内であり、そ
   して、前記溶融ナトリウム合金の温度が、１００から９
   ００℃の範囲内である、請求項２記載の方法。 ６、前記四塩化チタンガスの温度が、６５０から９００
   ℃の範囲内である、請求項１または２に記載の方法。 ７、前記四塩化チタンと、前記複合化すべき他の金属の
   塩化物との前記混合ガスの温度が、６５０から９００℃
   の範囲内である、請求項３記載の方法。