JPH04350105A - 高融点活性金属・合金微粉末の製造方法 - Google Patents

高融点活性金属・合金微粉末の製造方法

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JPH04350105A
JPH04350105A JP15104891A JP15104891A JPH04350105A JP H04350105 A JPH04350105 A JP H04350105A JP 15104891 A JP15104891 A JP 15104891A JP 15104891 A JP15104891 A JP 15104891A JP H04350105 A JPH04350105 A JP H04350105A
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JP
Japan
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fine powder
alloy
powder
active metal
point active
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Pending
Application number
JP15104891A
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English (en)
Inventor
Kenichiro Suzuki
健一郎 鈴木
Shiro Watakabe
史朗 渡壁
Kazuya Endo
一哉 遠藤
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、チタン,ジルコニウム
,ニオブなどの金属およびそれらを主成分とする合金の
微粉末の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】金属や合金微粉末の製造方法としては、
■溶融金属を滴下しガスや水ジェットで噴霧する方法,
■回転ディスクの遠心力で小滴に粉末化する方法,■回
転電極そのものを溶融し遠心力で粉末化する方法,■金
属のハロゲン化物ガスをH2 還元し、ガス層中で金属
粉末を生成させる方法などがある。しかし、■〜■の方
法では、平均粒径数10μm程度の粉末がえられるのみ
であり、20μm以下の微粉末の収率は、著しく低い。 一方、■の方法は平均粒径の制御が容易であり、かつ平
均粒径が1μm未満の超微粉の製造に適している。した
がって、■〜■の従来方法では平均粒径1〜20μmの
微粉末を収率よくえることが難しく、これが問題の一つ
であった。また、チタンなどやそれらを主成分とする高
融点活性金属・合金微粉末の製造においては、■〜■の
方法では純度の高い微粉末がえられない。すなわち■〜
■の方法では溶解に耐火物製の容器を使用し、溶湯を直
接粉化する方法であるため、耐火物からの不純物混入が
ある。
【0003】さらに、■〜■の方法では真空中で粉化す
ることが非常に難しく、その装置価格とランニングコス
トが高く問題があった。一方、■の方法ではハロゲン化
物の熱分解が不十分なため、超微粉末へのハロゲンの残
留が問題となる。したがって、■〜■の従来方法では前
記の粒径の問題の外に不純物混入などの点でも問題があ
った。また、古くから行われている方法として、スポン
ジチタン等の粉砕方法があるが、この方法では1〜20
μmの微粉末をえるには労力が必要なことや、粉砕機の
ハンマーなどからの不純物の混入と酸化の問題がある。 以上のように、高融点活性金属・合金の平均粒径1〜2
0μmの微粉末をえることは従来の技術では実質上不可
能であった。
【0004】具体的に例をあげて問題を説明すると、射
出成形用金属粉末としては、粉末に熱可塑性樹脂などの
バインダーを加える時の混練性,コンパウンドの流動性
,成形性などの制約から粉末形状が球状の粉末が要求さ
れ、焼結性向上から平均粒径1〜20μmの微粉末が要
求される。また、射出成形後のバインダーの徐去後の焼
結工程では、複雑形状の焼結体強度をえるため、バルク
材の密度に対して微粉末の焼結後の密度比を約95%以
上にすることを目標としているが、耐火物材料からの不
純物の混入や酸化物があれば、焼結密度が向上せず機械
的特性が劣化する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明が、前記の問題
を解決するため、高融点活性金属・合金の真空溶解浴か
ら蒸発する不純物の少ない蒸気を利用した高純度で、か
つ平均粒径が1〜20μmの微粉末の製法を提供するた
めになされたものである。さらに詳しくは■球状の微粉
末化後の平均粒径,■水素化の条件,■脱水素化の条件
を決定して高融点活性金属・合金の微粉末の製造方法を
提供することを目的とする。
【0006】
【発明を解決するための手段】本発明は、高融点活性金
属・合金の溶融物浴の上方に配置した蒸着基板に該溶融
物の蒸気を凝縮させ、蒸着した凝縮層を採取し、次に該
凝縮層を500〜700℃の温度範囲でかつ水素気流中
で水素化処理し、えられた水素化物集合体を粉砕し、該
水素化物を600〜800℃の温度範囲でかつ真空下で
脱水素処理することを特徴とする高融点活性金属・合金
微粉末の製造方法である。
【0007】
【作用】本発明の高融点活性金属・合金とはチタン,ジ
ルコニウム,ニオブ,モリブデン等の金属およびその合
金を意味し、それらの融点が1600℃以上で、この時
の蒸気圧が10−3Torr以上のものを指し、本発明
は特に、チタン,チタン合金,ジルコニウム,ニオブ合
金に適用される。これら金属および合金の溶解方法は公
知の方法でよく、例えば電子ビーム溶解などが用いられ
る。溶融物浴の上方に配置される蒸着基板は水冷されて
おり、溶融物浴が蒸発した蒸気を凝縮させるものであれ
ばよく、特別な機構を有するものでなく、公知のもので
よい。該基板上に蒸着した蒸着層の外観は図1の写真に
示すとおりであり、0.5〜10μmの球状微粒子が積
層し、軽度の結合を持って凝縮している。
【0008】次に凝縮層を採取後、これを高温で水素気
流中で水素化物とし、粉砕し、低温加熱で脱水素するこ
とに特徴がある。水素化処理は、高温下で長時間行うの
が一般的であるが、写真で示したように凝縮層は球状微
粉末で、多孔質であるために、従来より低い温度500
〜700℃で水素を含むガス中で10〜60分で水素化
を完了することができる。水素化が完了すると、多孔質
である球状微粉末集合体は、軽度の粉砕で個々の球状微
粒子に分けられる。ここで水素化温度を500℃未満と
すれば、水素化する速度が遅く、一方700℃を超える
と微粒子径が0.5μm未満の微粉末ができ、高温で脱
水素処理しても目標の粒径1〜20μmの球状微粉末の
収率は低下する。また加熱時間は、水素化処理温度に依
存するが、500〜700℃で10〜60分が適当であ
る。
【0009】さらに粉砕された水素化物を仕上熱処理し
て脱水素する必要がある。脱水素処理は真空下で特定の
温度範囲600〜800℃で20〜60分間行うが、こ
の熱処理で粉末中の水素量は50ppm以下と十分に低
くなり、何ら問題がないことが判った。ここで脱水素処
理を600℃未満で行うと、粉末の水素量を50ppm
とするのに、長時間かかり不利であり、一方、800℃
を超えると、0.5〜10μmの微粉末が焼結を起こし
、後工程の解砕のときに目標とする1〜20μmの球状
微粉末の収率が低下する。
【0010】
【実施例】250KW電子ビーム真空溶解炉においてT
i:0.57重量%(以下%と略す),Al:15%の
V合金を溶解し、その浴表面積1025cm2 と同じ
面積を有する蒸着基板を、浴上方450mmの位置に浴
表面と平行になるよう設置した。なお、溶融物の表面温
度を2100℃に保持した。この状態で約30分保持し
、蒸着基板に蒸着層(または凝縮層)を形成させた。ま
た、蒸着層のAl量のバラツキは6.1±0.5%以内
、Vのそれは4.3±0.3%以内、酸素量は0.33
±0.03%であることが分析によって確認できた。 なお、ここで溶融物浴組織と蒸着膜組成とは異なる場合
があるため、あらかじめ検量線を作成して、その検量線
を利用して目的の組成とする必要がある。この蒸着膜を
蒸着基板から機械的に剥離し、400〜800℃の温度
範囲で水素50容量%−Ar50容量%の気流中で10
または60分水素化した後、小型アトライターに装入し
、アルコール中で3.0mmφのTi−6%Al−4%
V合金型ボールとその合金製撹拌棒を用いて、10分間
という軽度の粉砕を行った。その後、粉砕粉を集め、脱
水素処理を減圧下で500〜900℃の温度範囲で20
または60分行った。
【0011】その後、前記アトライターを用い、前記と
同条件で粉砕し、球状微粉末を得た。これらの結果を表
1に示した。本発明によると、表1から明らかなように
酸素量0.15〜0.45%と純度の高い、平均粒径1
〜20μmの球状微粉末が製造できることがわかった。 このようにして得た実施例3および比較例2の微粉末に
それぞれバインダーを加えて混合物とし、これを試験用
金型に射出成形して成形体を得て通常の方法で脱脂後、
真空焼結した。それらの焼結体の密度を測定したところ
、それらの理論密度比は実施例の粉末で97.5%で、
比較例の粉末で93.5%となり、本発明に係る微粉末
を用いた方が高密度の焼結体がえられることが明らかに
なった。
【0012】以下に従来の製造方法で合金粉末を製造し
た従来例について説明する。真空中での電子ビーム溶解
炉で製造した酸素量0.2%以下のTi−6%Al−4
%Vのブロックをハンマーミルで大気中粉砕で約数mm
程度に粉砕後、二分割してその一部を従来例1として、
同じハンマーミルでくりかえし粉砕して−325メッシ
ュ粉粉砕歩留50%まで粉砕を続けた。表1に示すよう
に、従来例1は粉砕を大気中で行ったため、空気によっ
て酸化して、最終粉末中の酸素量が0.83%と増加し
た。従来例2として、残りの一部分を実施例で使用した
前記アトライターで10hr粉砕を続け、その結果を表
1に示した。表1から明らかなように従来例1,2共、
最終粉末の酸素量が多くなり、また平均粒度は20μm
以下とならなかった。以上の実施例、比較例、従来例か
ら明らかなように本発明によると、金属粉射出成形品や
耐熱材料用製品に用いられる、平均粒度が1〜20μm
でかつ高純度の高融点活性金属・合金の微粉末を製造す
ることができる。
【0013】
【表1】
【0014】
【発明の効果】本発明によると、前述のとおり平板粒径
が1〜20μmで、かつ高純度の高融点活性金属・合金
の微粉末を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】蒸着層の粒子構造を示す写真である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  高融点活性金属・合金の溶融物浴の上
    方に配置した蒸着基板に該溶融物の蒸気を凝縮させ、蒸
    着した凝縮層を採取し、次に該凝縮層を500〜700
    ℃の温度範囲でかつ水素気流中で水素化処理し、えられ
    た水素化物集合体を粉砕し、該水素化物を600〜80
    0℃の温度範囲でかつ真空下で脱水素処理することを特
    徴とする高融点活性金属・合金微粉末の製造方法。
JP15104891A 1991-05-27 1991-05-27 高融点活性金属・合金微粉末の製造方法 Pending JPH04350105A (ja)

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