JPH03183706A - チタン粒子の製造法 - 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】 （発明の分野） 本発明は粉末冶金施工の使用に適したチタン粒子の製造
法に関するものであり、粒子は熔融チタンの不活性ガス
微粒化により作られている。

（従来技術の記載） ジェットエンジン構成部分の製造のような、種々のチタ
ン粉末冶金施工において、球状チタン粒子を製造するこ
とが望まれており、球状チタン粒子が加熱成形され、完
全に密な物体が作られる。

一般に成形はオートクレーブの使用にまり達成され、オ
ートクレーブ中で、成形されるチタン粒子が密封容器内
におかれ、高温に加熱され、完全な密度になるよう十分
な高流圧で成形されている。

これらの施工のため、チタン粒子ぼ容器内での適切なパ
ツキンを保証するよう球性であることが望まれ、それは
引続いての完全な密度への熱間成形に必須である。この
方法で熱間成形されるとき、非球状粉末は、その低い充
てん密度のため、成形体の外側源のねじれを生じる。１
９８５年１０月１日付で発刊された米国特許第４，５４
４，４０４号明細書に開示されたように、タンディツシ
ュ（ｔｕｎｄｉｓｈ）のノズルを通って計量された熔融
チタンの自由落下流のガス微粒化により、粉末冶金施工
のための球状チタン粒子を生成することが知られている
。

これらの方法で、チタンの固体製添物の非消耗電極熔融
を含む方法により、要求された熔融塊を作るためチタン
は融かされるであろう。

粉末冶金施工に適する粒子を作るための、チタンの不活
性ガス微粒化のこれら一般的方法において、例えば、非
消耗電極熔融のような使用された熔融法は、電極材料に
よる熔融塊の汚染を生じえる。加えて効果的微粒化に要
求される制御された自由落下流を与えるため、ノズルを
通っての計量が要求されている。結果として、ノズルの
つまり又はノズルの浸食が熔融チタンの流れの計量に重
大な影響を及ぼさず、不活性ガス微粒化に悪影響を及ぼ
さないことを保証するため、ノズルが監視されねばなら
ない。自由落下流が要求より大きくなると、微粒化が完
全に行われず、大粒の十分に冷却されていない過剰量の
粒子を生じる。一方塊れが要求より少ないと、熔融チタ
ンがノズルにかたまるであろう。

（発明の要約） 従って、本発明の第１の目的は、粒子の汚染が避けられ
、熔融チタンにおける自由落下流が、タンディツシュの
ノズルを通る熔融チタンの計量を要求することなしに、
微粒化に提供されるであろう不活性ガス微粒化によるチ
タン粒子製造の方法を提供することである。

本発明の更に特定の目的は、装置の種々の組合せ使用に
適し、特に微粒化のための熔融チタン計量にノズルの使
用を要求しないチタン粒子製造の方法を提供することで
ある。

この発明により、水冷るつぼにおいて熔融塊を生成する
ため、チタンの誘導熔融により、粉末冶金施工に適する
チタン粒子を製造する方法が提供されている。るつぼは
非酸化性雰囲気を提供されている。るつぼは、るつぼか
ら熔融金属を流し出すため底開口部を有している。誘導
熔融は、るつぼを誘導加熱コイルでとりまき、コイルに
高周波電流を流すことにより行われ、熔融塊を生じるよ
うチタンを加熱するため、チタンに２次電流を発生する
ように高磁束密度で迅速な磁界変化を生じさせている。

るつぼにおける開口からの熔融塊の流出を妨げるため、
コイルへの電流は熔融塊に十分に空中浮揚効果を生じる
ように調整されている。

熔融塊とるつぼの間でチタンの固化層を与えることによ
り、チタンの熔融塊がるつぼと接触しないよう保持され
ている。これはるつぼの水冷効果との組合せで、適当な
熱制御をえるようコイルへの電流を調整することで達せ
られている。チタン溶融塊製造後、コイルへの電流は減
ぜられ、熔融塊の空中浮揚効果を減じ、熔融チタンの自
由落下流として、熔融塊を開口部から流出させる。自由
落下流は不活性ガスジェットでた＼かれ、熔融チタンが
微粒化され、球状粒子が作られる。粒子はそれを固化す
るよう冷却され、それから集められる。

発明の別の実施態様により、るつぼからの熔融チタンの
自由落下流は、非酸化雰囲気をもつタンディツシュに向
けられるであろう。タンディツシュは、タンディツシュ
にある底開口部にノズルをもち、ノズルはチタンの固化
層で内張りされ、そこで熔融チタンはタンディツシュ及
びノズルとの接触がないようたちたれている。タンディ
ツシュからの熔融チタンの計量は、自由落下流を作るノ
ズルを通して行われている。タンディツシュからのこの
自由落下流は、不活性ガスジェットでた＼かれ、熔融チ
タンが微粒化され、球状粒子を作る。

それから、それを固化するよう冷却され集められる。

発明の付加的な別の実施態様において、チタンは熔かさ
れ、溶融塊を作り、その後るつぼに導入されるであろう
。チタンの溶融塊は、るつぼからの自由落下流の流速と
等しいか、それ以上の流速でるつぼに導入される。

（好ましい実施態様の詳細な説明） 第１図に示したように、一般に１０として示されたるつ
ぼは、複数の銅セグメント（３ｅｇｍｅｎｔ）１４から
構成された円筒状の本体部Ｉ２を有している。セグメン
ト１４は、るつぼの開口部１６を規定し、るつぼの縦方
向軸に伸びている底溝曲部１８を有し、中央底開口部２
２で終っている底輪郭線部２０を与えている。セグメン
ト１４は内部冷却水通路２４が設置され、水入口２６及
び水出口２８をとおしてるつぼを冷却するため水の循環
が与えられている。誘導加熱コイル３０がるつぼをとり
まき、別の電流源に接続されている。（示されていない
。） 第２図に示した発明の実施態様において、るつぼ１０は
、真空又はアルゴン又はヘリウムのような不活性ガスの
非酸化雰囲気をもつ熔融室３２内に設置されている。（
示されていないが）固体にあるチタンの装入物がるつぼ
１０に誘導され、誘導熔融により融かされ、チタンの溶
融塊３４が生成される。この熔融は誘導熔融コイルに電
流を導入し、チタンに２次電流を発生し、誘導熔融の既
知の方法でチタンを加熱することにまり達成されている
。誘導熔融装置により与えられた熱の抑制及び水冷銅る
つぼの効果により、固化チタンのスカル３６がるつぼと
その中の溶融塊との間に与えられている。これはるつぼ
との接触による汚染から熔融チタンを保護している。

チタンの十分な熔融が達成されると、誘導加熱コイルへ
の電流が、チタンの溶融塊がるつぼにおける底開口部を
とおって自由落下流として流れ出るように十分に減ぜら
れる。自由落下流３８は、自由落下流をとりまいている
不活性ガスマニホールド（ｍａｎｉｆｏｌｄ）　　４０
からの不活性ガスによりたたかれ、微粒化して粒子４２
になり、冷却及び固化のため微粒化塔４４をとおる。そ
れから開口部４６を通して塔の底から集められる。

るつぼ１０においてチタン熔融の間、誘導コイルへの電
流は、チタンを熔融するため、及びるつぼにおける底開
口部からの熔融チタンの流出を十分に妨げるように、る
つぼにあるチタンの溶融塊に空中浮揚効果を生じるため
十分なレベルにある。

微粒化のため、チタンの溶融塊を引き離なすことが望ま
れるとき、コイルへの電流が減ぜられ、望まれた計量効
果をえるよう制御される。それで熔融チタンの自由落下
流が効果的に微粒化される。

この方法で、計量ノズルの使用及びその付随の問題が避
けられる。

第３図に示した発明の実施態様により、るつぼＩＯから
の自由落下流３８は、誘導加熱コイル５０をもつタンデ
ィツシュ４８に導入される。るつぼ１０でのように、固
化チタンのスカル５２がタンディツシュに保持され、そ
の中のチタン溶融塊３４の汚染を避けている。タンディ
ツシュの底で、ノズル５４が設えられ、自由落下流５６
を作るようタンディツシュ底部からの溶融塊３４の流出
を計量している。流れ５６はガスマニホルド４０からの
不活性ガスで微粒化され、第２図の実施態様に関して記
されたと同一の方法で微粒化塔４４において粒子４２を
生成する。

第２図の実施態様により記されたように、るつぼ及びタ
ンディツシュは真空又は不活性ガス雰囲気をもつ熔融室
３２の内に保持されている。

第４図の実施態様で、固体チタン５８が水冷銅炉床６２
への発射を経て熔融室３２に導入されている。プラズマ
銃６４の列がチタン５８を加熱し炉床６２内で溶融塊３
４を作るよう室３２内に設置されている。アーク（ａｒ
ｃ）熔融も使用されえる。

溶融塊３４はるつぼ１０の開口頂部に導入される。

その後操作は第２図の実施態様について記されたものと
同じである。この実施態様は、るつぼで固体チタンの誘
導熔融によりえられるよりも熔融能力を増すことにより
、るつぼ１０に増加した熔融チタン生産量の利点を与え
る。加えて、発明のこの実施態様はるつぼへの熔融チタ
ンの連続流を写え、連続微粒化操作を行う。

明細書及び特許請求の範囲に使用されているチタンなる
語はチタン系合金及びチタンアルミナイド（ｔｉｔａｎ
ｉｕｍ　ａｌｕｍｉｎｔｄｅ）合金にも適応されること
が理解される。

発明の上記実施Ｂ様からみられるであろうように、発明
は熔融チタンの大量の生成ができ、汚染をこうむること
なく不活性ガス微粒化の望まれた温度を効率的に保持で
きる。加えて熔融チタンは不活性ガス微粒化に適する自
由落下流としてるつぼから流下され、既存の方法のよう
にノズルを通して溶融塊の計量を必要としない。

【図面の簡単な説明】 第１図は発明方法の実施における使用に適したるつぼの
実施態様の部分断面における立面図である。 第２図は発明の一実施態様の実施に適した装置を示す概
略図である。 第３図は発明の第２の実施態様での使用に適した装置の
概略図である。 第４図は発明の第３の実施態様での使用に適した装置の
概略図である。 １０・・・るつぼ、２２・・・中央底開口部、２４・・
・内部冷却水通路、２６・・・水入口、２８・・・水出
口、３０及び５０・・・誘導加熱コイル、３２・・・熔
融室、３８及び５６・・・自由落下流、４０・・・不活
性ガスマニホールド、４２・・・粒子、４８・・・タン
ディツシュ、５２・・・スカル、５４・・・ノズル、６
２・・・水冷銅炉床。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）粉末冶金施工に適するチタン粒子の製造法であっ
   て、該方法が熔融塊を生成するため、熔融室における水
   冷るつぼでチタンを誘導熔融し、該水冷るつぼが真空又
   は非酸化雰囲気にあり、底開口部を有し、該誘導熔融が
   、該るつぼを誘導加熱コイルでとりまき、コイルに高周
   波電流を流すことにより達成され、高周波電流で高磁束
   密度で磁界を迅速に変化させることによりチタンに２次
   電流を発生させてチタンを加熱して熔融塊を生成し、コ
   イルへの電流を熔融塊に空中浮揚効果を生じるよう調整
   してるつぼの開口部からの熔融塊の流出を妨げ、コイル
   への電流を調整することにより熔融塊とるつぼとの間に
   チタンの固化層をもうけて、熔融塊とるつぼとの接触の
   ないように保ち、熔融塊の生成後、コイルへの電流を減
   じて熔融塊の空中浮揚効果を減じて、熔融塊を自由落下
   流として底開口部より流出させ、不活性ガスジェットで
   自由落下流をたゝいて熔融チタンを微粒化して球状粒子
   を作り、冷却して球状粒子を固化粒子とし、固化粒子を
   集めることを特徴とするチタン粒子の製造法。
2. （２）該るつぼからの該自由落下流を非酸化雰囲気をも
   ち、その底開口部にノズルをもつタンデイッシュにむけ
   、該タンデイッシュ及びノズルがチタンの固化層で内張
   りされ、それにより熔融チタンのタンデイッシュ及びノ
   ズルとの非接触が保持され、タンデイッシュからの熔融
   チタンをノズルを通して計量して２次自由落下流を作り
   、２次自由落下流を不活性ガスジェットでたたいて、熔
   融チタンを球状粒子とし、球状粒子を固化粒子に冷却し
   、固化粒子をあつめている請求項（１）の製造法。
3. （３）該チタンを該熔融塊を作るため熔融し、熔融塊と
   して該チタンをるつぼに導入し、るつぼからの自由落下
   流の流速に等しいか、越す流速で熔融塊がるつぼに導入
   されている請求項（１）の製造法。