JPH06264103A - Production of superfine particle of oxidation resistant intermetallic compound and its assemblage - Google Patents

Production of superfine particle of oxidation resistant intermetallic compound and its assemblage

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JPH06264103A
JPH06264103A JP5053923A JP5392393A JPH06264103A JP H06264103 A JPH06264103 A JP H06264103A JP 5053923 A JP5053923 A JP 5053923A JP 5392393 A JP5392393 A JP 5392393A JP H06264103 A JPH06264103 A JP H06264103A
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JP
Japan
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metal element
ultrafine particles
intermetallic compound
boiling point
imc
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Application number
JP5053923A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Masumoto
健 増本
Akihisa Inoue
明久 井上
Masashi Yamaguchi
正志 山口
Katsutoshi Nozaki
勝敏 野崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
YKK Corp
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
YKK Corp
Yoshida Kogyo KK
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Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd, YKK Corp, Yoshida Kogyo KK filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP5053923A priority Critical patent/JPH06264103A/en
Publication of JPH06264103A publication Critical patent/JPH06264103A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide the superfine particles of a high-temp. oxidation resistant intermetallic compd. having high purity and excellent crystallinity by aggregating the clusters formed by melting and evaporating a blank material consisting of a reference metallic element and additive element by a plasma arc under prescribed conditions. CONSTITUTION:The reference metallic element (for example, Cu) having a b.p. bP1(K) and the additive element (for example, Al) having a b.p. bP2(K) are prepd. and the relation bP2/bP1 between these b.p. is specified to 0.8 to 1.25. The components of the elements mentioned above are adjusted to prepare the blank material 1 forming the intermetallic compd. by a gaseous phase reaction. The blank material 1 is then melted by the plasma arc in an inert atmosphere G to evaporate the clusters 3 of the intermetallic compd. compsn. These clusters 3 are aggregated, by which liquid drops 4 are formed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、耐酸化性金属間化合物
超微粒子およびその集合物の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing ultrafine particles of oxidation resistant intermetallic compound and aggregates thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、超微粒子としては、例えば特開平
2−294417号公報に開示されたCu超微粒子が知
られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as ultrafine particles, for example, Cu ultrafine particles disclosed in JP-A-2-294417 are known.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】超微粒子は大きな比表
面積を有し、また活性が強く、反応性が非常に大きい、
といった特異性を有するので、その特異性を有効に利用
すべく、超微粒子を自動車用エンジンの排気ガス浄化用
触媒素子に適用することが試みられている。
The ultrafine particles have a large specific surface area, strong activity, and extremely high reactivity.
Therefore, ultrafine particles have been attempted to be applied to an exhaust gas purifying catalyst element of an automobile engine in order to effectively utilize the specificity.

【0004】しかしながら従来のCu超微粒子は、大気
中において100℃程度の温度で著しく酸化し、したが
って高温耐酸化性を持たないので、前記触媒素子として
用いるには不適当である。
However, the conventional Cu ultrafine particles are not suitable for use as the catalyst element because they are significantly oxidized in the atmosphere at a temperature of about 100 ° C. and have no high temperature oxidation resistance.

【0005】本発明は前記に鑑み、優れた高温耐酸化性
を有する前記超微粒子およびその集合物の製造方法を提
供することを目的とする。
In view of the above, it is an object of the present invention to provide a method for producing the above ultrafine particles having excellent high temperature oxidation resistance and aggregates thereof.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明に係る耐酸化性金
属間化合物超微粒子は、基準金属元素の沸点がbp1
(K)であり、また一種以上の添加金属元素の沸点がb
p2(K)であるとき、それら沸点相互の関係が0.8
0<bp2/bp1<1.25であり、且つ前記基準金
属元素と添加金属元素との気相反応による金属間化合物
より構成されていることを特徴とする。
The ultrafine particles of the oxidation resistant intermetallic compound according to the present invention have a boiling point of the reference metal element of bp1.
(K) and the boiling point of one or more additional metal elements is b
When p2 (K), the mutual relationships of the boiling points are 0.8
It is characterized in that 0 <bp2 / bp1 <1.25, and is composed of an intermetallic compound by a gas phase reaction between the reference metal element and the added metal element.

【0007】本発明に係る耐酸化性金属間化合物超微粒
子の集合物の製造方法は、沸点がbp1(K)である基
準金属元素と、沸点がbp2(K)である一種以上の添
加元素とよりなり、それら沸点相互の関係が0.80<
bp2/bp1<1.25であり、且つ前記基準金属元
素と添加金属元素との気相反応により金属間化合物が形
成されるように成分調整された素材を用意し、その素材
を、前記基準金属元素および添加金属元素に対して不活
性なガスを含む雰囲気中でプラズマアーク溶解すること
により、前記基準金属元素および前記添加金属元素を含
む多数の金属間化合物組成のクラスタの蒸発と、それに
次ぐ前記クラスタの集合による液滴の形成とを現出させ
ることを特徴とする。
The method for producing an aggregate of oxidation resistant intermetallic compound ultrafine particles according to the present invention comprises a reference metal element having a boiling point of bp1 (K) and one or more additive elements having a boiling point of bp2 (K). And their boiling points are 0.80 <
bp2 / bp1 <1.25, and prepare a material whose composition is adjusted so that an intermetallic compound is formed by a gas phase reaction between the reference metal element and the added metal element, and use the material as the reference metal. By plasma arc melting in an atmosphere containing a gas inert to the element and the additional metal element, evaporation of clusters of a large number of intermetallic compounds containing the reference metal element and the additional metal element, and then the above-mentioned It is characterized in that the formation of droplets due to cluster aggregation is revealed.

【0008】[0008]

【作用】超微粒子は金属間化合物より構成されているの
で、優れた高温耐酸化性を有し、また沸点相互の関係が
前記のように特定され、且つ気相反応により得られたも
のであるから高純度であると共に結晶性が良好であっ
て、優れた高温安定性を有する。
Since the ultrafine particles are composed of an intermetallic compound, they have excellent high temperature oxidation resistance, and the mutual relationships of boiling points are specified as described above and obtained by a gas phase reaction. Therefore, it has high purity, good crystallinity, and excellent high-temperature stability.

【0009】さらに金属間化合物超微粒子においては、
その表面の各元素が規則性を以て配置されるので、金属
間化合物超微粒子表面は金属単体よりなる超微粒子表面
とは異なった特異な幾何学的性質を有し、また原子間の
結合形態が金属単体よりなる超微粒子とは異なり、した
がって金属間化合物超微粒子は特異な電子的性質を有す
る。
Furthermore, in the intermetallic compound ultrafine particles,
Since each element on the surface is arranged in a regular manner, the intermetallic compound ultrafine particle surface has a unique geometrical property different from the ultrafine particle surface composed of a simple metal, and the bonding form between atoms is a metal. Unlike ultrafine particles composed of a simple substance, therefore, the intermetallic compound ultrafine particles have unique electronic properties.

【0010】このような特性を有する金属間化合物超微
粒子は、それを自動車用エンジンの排気ガス浄化用触媒
素子として用いた場合、高温下において優れた触媒活性
と高温耐久性とを発揮する。
When the intermetallic compound ultrafine particles having such characteristics are used as a catalyst element for purifying exhaust gas of an automobile engine, they exhibit excellent catalytic activity and high temperature durability at high temperatures.

【0011】また金属間化合物超微粒子は、前記のよう
に特異な幾何学的性質を持つ表面を備えているので、感
度、選択性等が表面状態によって左右される各種セン
サ、例えばガス、温度、湿度等のセンサ用構成材料とし
て有効である。
Since the intermetallic compound ultrafine particles have a surface having unique geometrical properties as described above, various sensors whose sensitivity, selectivity, etc. are influenced by the surface state, such as gas, temperature, It is effective as a constituent material for sensors such as humidity.

【0012】さらに金属間化合物超微粒子は、前記のよ
うに特異な電子的性質を有するので、結晶磁気異方性が
大きく、したがって硬質磁性材料として有効である。
Further, since the intermetallic compound ultrafine particles have a unique electronic property as described above, they have a large crystal magnetic anisotropy, and are therefore effective as a hard magnetic material.

【0013】前記製造方法によれば、金属間化合物より
なる超微粒子の集合物を一溶解工程にて容易に得ること
ができる。また基準金属元素および添加金属元素の沸点
が近似しているので、溶解温度により金属間化合物超微
粒子の粒径制御を容易に行うことができ、さらに気相反
応下での金属間化合物超微粒子の製造であるから、それ
ら粒子が凝集することがない。
According to the above manufacturing method, an aggregate of ultrafine particles made of an intermetallic compound can be easily obtained in one melting step. Further, since the boiling points of the reference metal element and the added metal element are close to each other, the particle size of the intermetallic compound ultrafine particles can be easily controlled by the melting temperature, and further the intermetallic compound ultrafine particles in the gas phase reaction can be controlled. Since they are manufactured, the particles do not aggregate.

【0014】ただし、沸点相互の関係がbp2/bp1
≦0.80になると、添加金属元素の沸点bp2が基準
金属元素の沸点bp1よりも低く、且つ両沸点の差が大
きくなるため、添加金属元素の蒸発速度が基準金属元素
のそれよりも速くなる。その結果、基準金属元素を含む
クラスタと添加金属元素を含むクラスタとが別々に形成
され、またそれらクラスタは集合、即ち衝突、融合、成
長することはないので、基準金属元素を含むクラスタ相
互の集合および添加金属元素を含むクラスタ相互の集合
によって、それら元素に対応した金属単体よりなる超微
粒子が得られ、金属間化合物よりなる超微粒子を得るこ
とはできない。一方、bp2/bp1≧1.25になる
と、基準金属元素の蒸発速度が添加金属元素のそれより
も速くなるので、前記と同様の現象が発生する。
However, the relationship between the boiling points is bp2 / bp1.
When ≦ 0.80, the boiling point bp2 of the added metal element is lower than the boiling point bp1 of the reference metal element, and the difference between the two boiling points becomes large, so that the evaporation rate of the added metal element becomes faster than that of the reference metal element. . As a result, clusters containing the reference metal element and clusters containing the added metal element are separately formed, and since these clusters do not aggregate, that is, do not collide, fuse, or grow, the clusters containing the reference metal element aggregate with each other. Due to the mutual aggregation of the clusters including and the added metal element, ultrafine particles made of a simple metal corresponding to these elements can be obtained, and ultrafine particles made of an intermetallic compound cannot be obtained. On the other hand, when bp2 / bp1 ≧ 1.25, the evaporation rate of the reference metal element becomes faster than that of the added metal element, so that the same phenomenon as described above occurs.

【0015】[0015]

【実施例】耐酸化性を有する金属間化合物超微粒子(以
下、本欄においてIMC超微粒子という)は、基準金属
元素と一種以上の添加金属元素とを有し、それら元素の
気相反応による金属間化合物より構成される。このよう
に気相反応による金属間化合物であることから、基準金
属元素の沸点をbp1(K、ケルビン温度、以下同じ)
とし、また添加金属元素の沸点をbp2(K)としたと
き、それら沸点相互の関係は0.80<bp2/bp1
<1.25となる。IMC超微粒子の粒径DはD≦20
0nmである。
[Examples] Ultrafine particles of intermetallic compounds having oxidation resistance (hereinafter referred to as IMC ultrafine particles in this column) have a reference metal element and one or more additive metal elements, and are formed by a gas phase reaction of these elements. It is composed of intermetallic compounds. Since it is an intermetallic compound by a gas phase reaction, the boiling point of the reference metal element is bp1 (K, Kelvin temperature, the same applies hereinafter).
And the boiling point of the added metal element is bp2 (K), the relationship between the boiling points is 0.80 <bp2 / bp1.
<1.25. The particle size D of the IMC ultrafine particles is D ≦ 20
It is 0 nm.

【0016】前記IMC超微粒子の製造に当っては、沸
点がbp1(K)である基準金属元素と、沸点がbp2
(K)である一種以上の添加元素とよりなり、それら沸
点相互の関係が0.80<bp2/bp1<1.25で
あり、且つ基準金属元素と添加金属元素との気相反応に
より金属間化合物が形成されるように成分調整された素
材を用意し、その素材を、基準金属元素および添加金属
元素に対して不活性なガスを含む雰囲気中でプラズマア
ーク溶解することにより、基準金属元素および添加金属
元素を含む多数の金属間化合物組成のクラスタの蒸発
と、それに次ぐクラスタの集合による液滴の形成とを現
出させる、といった方法が採用される。
In the production of the IMC ultrafine particles, a reference metal element having a boiling point of bp1 (K) and a boiling point of bp2
(K) one or more additive elements, the mutual boiling points of which are 0.80 <bp2 / bp1 <1.25, and the intermetallic compounds are formed by a gas phase reaction between the reference metal element and the additive metal element. By preparing a material whose composition is adjusted so that a compound is formed, and melting the material by plasma arc melting in an atmosphere containing a gas inert to the reference metal element and the added metal element, A method is adopted in which evaporation of a large number of clusters of intermetallic compound composition containing an additive metal element and subsequent formation of droplets by cluster aggregation are revealed.

【0017】図1は前記製造方法におけるIMC超微粒
子の形成メカニズムを示す。
FIG. 1 shows the formation mechanism of IMC ultrafine particles in the above manufacturing method.

【0018】図1(a)において、素材1を不活性なガ
スGを含む雰囲気中にて電極2を用いてプラズマアーク
溶解すると、ガスGはアークプラズマにより原子状に解
離(G+ )して、溶融した素材1中へ溶解し、次いで素
材1内から分子(G)となって放出され、この溶解およ
び放出が繰返される。この放出時に素材1から多数のク
ラスタ3が活発に蒸発する。このクラスタ3は基準金属
元素および添加金属元素を含むIMC組成を有する。こ
れは、前記沸点相互の関係から両元素の蒸発速度が略等
しくなることに起因する。
In FIG. 1 (a), when the material 1 is plasma-arc melted using the electrode 2 in an atmosphere containing an inert gas G, the gas G is dissociated (G + ) into an atomic state by the arc plasma. , Melted into the melted raw material 1, then released as molecules (G) from within the raw material 1, and this dissolution and release are repeated. At the time of this discharge, many clusters 3 are actively evaporated from the material 1. This cluster 3 has an IMC composition containing a reference metal element and an additive metal element. This is because the evaporation rates of both elements are almost equal due to the mutual relationship of the boiling points.

【0019】図1(b)において、各クラスタ3が略同
一組成であることから、それらが集合、即ち、衝突、融
合、成長して200nm以下の超微粒子サイズの球状液
滴4が形成され、それが凝固することによってIMC超
微粒子が得られる。
In FIG. 1B, since the clusters 3 have substantially the same composition, they are aggregated, that is, collided, fused and grown to form spherical droplets 4 of ultrafine particle size of 200 nm or less, By solidifying it, IMC ultrafine particles are obtained.

【0020】以下、具体例について説明する。A specific example will be described below.

【0021】図2はIMC超微粒子の集合物の製造に用
いられる装置を示す。その製造装置は、メインチャンバ
5と、そのメインチャンバ5の下方に連設されたサブチ
ャンバ6とを有し、両チャンバ5,6はダクト7および
その下端に取付けられたノズル8を介して連通する。メ
インチャンバ5内に挿入されたタングステン電極2とメ
インチャンバ5内に設置されたCu製ハース9とが電源
10に接続される。サブチャンバ6内には可動基板11
が配置されてノズル8と対向する。メインチャンバ5は
雰囲気ガス供給源12に接続され、一方、サブチャンバ
6は真空ポンプ13に接続される。
FIG. 2 shows an apparatus used for producing an aggregate of IMC ultrafine particles. The manufacturing apparatus has a main chamber 5 and a sub-chamber 6 continuously provided below the main chamber 5, and both chambers 5 and 6 communicate with each other via a duct 7 and a nozzle 8 attached to the lower end thereof. To do. A tungsten electrode 2 inserted in the main chamber 5 and a Cu hearth 9 installed in the main chamber 5 are connected to a power supply 10. A movable substrate 11 is provided in the sub chamber 6.
Are arranged to face the nozzle 8. The main chamber 5 is connected to the atmospheric gas supply source 12, while the sub chamber 6 is connected to the vacuum pump 13.

【0022】CuおよびAlよりなる合金素材としてC
50Al50合金素材(数値は原子%)を選定した。この
場合、基準金属元素はCuであり、また添加金属元素は
Alである。Cuの沸点bp1は2836K、Alの沸
点bp2は2793Kであって、それらの沸点相互の関
係bp2/bp1は0.98である。またCuおよびA
lに対して不活性なガスとしてはアルゴンガスおよび水
素ガスの二種が用いられる。
C as an alloy material composed of Cu and Al
u 50 Al 50 alloy material (numerical value is atomic%) was selected. In this case, the reference metal element is Cu and the added metal element is Al. The boiling point bp1 of Cu is 2836K, the boiling point bp2 of Al is 2793K, and the relationship bp2 / bp1 between these boiling points is 0.98. Cu and A
As the gas inert to l, two kinds of argon gas and hydrogen gas are used.

【0023】次に、前記製造装置を用いたIMC超微粒
子の集合物の製造例について説明する。
Next, an example of manufacturing an aggregate of IMC ultrafine particles using the above manufacturing apparatus will be described.

【0024】(1)ハース9内に、30〜50gのCu
50Al50合金素材1を入れた。
(1) 30 to 50 g of Cu in the hearth 9
50 Al 50 alloy material 1 was added.

【0025】(2)真空ポンプ13を作動させてメイン
チャンバ5およびサブチャンバ6内を、それらチャンバ
5,6内の気圧が1×10-4Torrになるまで排気し、次
いで雰囲気ガス供給源12を作動させてメインチャンバ
5内にアルゴンガスおよび水素ガスを供給した。メイン
チャンバ5内のアルゴンガスおよび水素ガスは、真空ポ
ンプ13の作動によりダクト7およびノズル8を通じて
サブチャンバ6内に流入し、その後サブチャンバ6内か
ら流出するので、メインチャンバ5内の気圧が300〜
600Torrの定常状態になるように、雰囲気ガス供給源
12からのアルゴンガスおよび水素ガスの供給量を調節
した。
(2) The vacuum pump 13 is operated to evacuate the main chamber 5 and the sub-chamber 6 until the atmospheric pressure in the chambers 5 and 6 reaches 1 × 10 −4 Torr, and then the atmospheric gas supply source 12 Was operated to supply argon gas and hydrogen gas into the main chamber 5. The argon gas and the hydrogen gas in the main chamber 5 flow into the sub chamber 6 through the duct 7 and the nozzle 8 by the operation of the vacuum pump 13 and then flow out from the sub chamber 6, so that the atmospheric pressure in the main chamber 5 is 300. ~
The supply amounts of the argon gas and the hydrogen gas from the atmospheric gas supply source 12 were adjusted so that the steady state was 600 Torr.

【0026】(3)タングステン電極2およびハース9
間に電圧を印加してアーク放電を発生させ、アーク電流
100〜300Aの条件下で前記合金素材1をプラズマ
アーク溶解した。この溶解によりCuおよびAlを含む
IMC組成のクラスタ3が蒸発し、そのクラスタ3の集
合による液滴の形成、それに次ぐ液滴の冷却によってI
MC超微粒子14が形成され、そのIMC超微粒子14
はダクト7を通じてノズル8から基板11上に噴出され
てそこに堆積し、これにより粒径DがD≦200nmの
IMC超微粒子14の集合物を得た。
(3) Tungsten electrode 2 and hearth 9
A voltage was applied between them to generate an arc discharge, and the alloy material 1 was plasma-arc melted under the condition of an arc current of 100 to 300A. This melting evaporates the cluster 3 of IMC composition containing Cu and Al, and the cluster 3 aggregates to form droplets, and then the droplets are cooled.
The MC ultrafine particles 14 are formed, and the IMC ultrafine particles 14 are formed.
Was ejected from the nozzle 8 through the duct 7 onto the substrate 11 and deposited there, whereby an aggregate of IMC ultrafine particles 14 having a particle size D of D ≦ 200 nm was obtained.

【0027】図3は、IMC超微粒子のX線回折結果を
示す。図3に基づいて面間隔dおよび相対強度(I/I
1 )を求めてIMC超微粒子の同定を行ったところ、そ
のIMC超微粒子はIMC Al4 Cu9 のみから構成
されていることが判明した。
FIG. 3 shows the X-ray diffraction result of IMC ultrafine particles. Based on FIG. 3, the surface spacing d and the relative intensity (I / I
When the IMC ultrafine particles were identified in order to obtain 1 ), it was found that the IMC ultrafine particles consisted of only IMC Al 4 Cu 9 .

【0028】次に、IMC超微粒子の耐酸化性を調べる
ため、IMC超微粒子を大気中で室温から750℃まで
昇温速度10℃/min にて昇温加熱し、所定の温度毎に
IMC超微粒子を秤量して、その酸化による重量増加率
を求めたところ、図4の結果を得た。図4には、比較の
ため粒径DがD≦200nmのCu超微粒子および粒径
DがD≦74μmの市販Cu粉末のデータも掲載されて
いる。
Next, in order to investigate the oxidation resistance of the IMC ultrafine particles, the IMC ultrafine particles are heated in the air from room temperature to 750 ° C. at a temperature raising rate of 10 ° C./min, and heated at a predetermined temperature. When the fine particles were weighed and the weight increase rate due to the oxidation was obtained, the results shown in FIG. 4 were obtained. For comparison, data of Cu ultrafine particles having a particle diameter D ≦ 200 nm and commercially available Cu powder having a particle diameter D ≦ 74 μm are also shown in FIG.

【0029】図4から明らかなように、IMC超微粒子
においては、常温〜約300℃の加熱温度範囲では殆ど
酸化されず、約300〜約500℃の加熱温度範囲では
酸化が極めて緩慢に進行し、約500〜約650℃の加
熱温度範囲では酸化がやや速く進行し、約650〜75
0℃の加熱温度範囲では酸化が急速に進行する、といっ
た傾向が見られる。
As is apparent from FIG. 4, the IMC ultrafine particles are hardly oxidized in the heating temperature range of normal temperature to about 300 ° C., and the oxidation progresses extremely slowly in the heating temperature range of about 300 to about 500 ° C. In the heating temperature range of about 500 to about 650 ° C., the oxidation proceeds slightly faster, and about 650 to 75
In the heating temperature range of 0 ° C, there is a tendency that the oxidation proceeds rapidly.

【0030】Cu超微粒子の場合は加熱温度約100℃
にて、また市販Cu粉末の場合は加熱温度約200℃に
てそれぞれ酸化が急激に進行する。
In the case of Cu ultrafine particles, the heating temperature is about 100 ° C.
In the case of commercially available Cu powder, the oxidation proceeds rapidly at a heating temperature of about 200 ° C.

【0031】このような事実から、IMC超微粒子はC
u超微粒子等に比べて優れた高温耐酸化性を有すること
が明らかである。
From these facts, IMC ultrafine particles are C
It is clear that it has excellent high-temperature oxidation resistance as compared to u ultrafine particles and the like.

【0032】次に、IMC超微粒子について、自動車用
エンジンの排気ガス浄化用触媒素子としての機能を調べ
るため、次のようなNOx浄化テストを行った。
Next, the following NOx purification test was conducted on the IMC ultrafine particles in order to investigate the function as a catalyst element for purifying exhaust gas of an automobile engine.

【0033】触媒の調製に当っては、IMC超微粒子を
γ−Al2 3 粒子に、そのIMC超微粒子の配合量が
10重量%となるように配合してそれらを十分に混合
し、次いで混合粒子をペレット状に成形し、その後成形
物を焼成する、といった方法が採用された。
In the preparation of the catalyst, the IMC ultrafine particles were mixed with γ-Al 2 O 3 particles so that the amount of the IMC ultrafine particles was 10% by weight, and they were sufficiently mixed, A method of molding the mixed particles into pellets and then firing the molded product was adopted.

【0034】NOx浄化テストにおいては、触媒1gを
担持させた触媒槽に、反応温度500℃の条件下で、N
Oを2000ppm 含むヘリウムガスを100ml/min の
流通量で所定時間に亘って流し、触媒槽を通過したガス
をガスクロマトグラフィで分析してNO転化率を求め
た。比較のため、触媒素子として、前記Cu超微粒子を
用いて前記同様の触媒を調製し、前記同様のNOx浄化
テストを行った。
In the NOx purification test, the catalyst tank supporting 1 g of the catalyst was loaded with N 2 at a reaction temperature of 500 ° C.
Helium gas containing 2000 ppm of O was flowed at a flow rate of 100 ml / min for a predetermined time, and the gas passing through the catalyst tank was analyzed by gas chromatography to determine the NO conversion rate. For comparison, a catalyst similar to the above was prepared using the Cu ultrafine particles as a catalyst element, and a NOx purification test similar to the above was performed.

【0035】表1は、各触媒のNOx浄化テスト結果を
示す。
Table 1 shows the NOx purification test results for each catalyst.

【0036】[0036]

【表1】 表1から、IMC超微粒子1を触媒素子として用いた触
媒は、優れた触媒活性を発揮し、またそれが長時間に亘
って持続することが判る。一方、Cu超微粒子を触媒素
子として用いた触媒は、その素子の高温耐酸化性が乏し
いため、触媒活性が極めて低い。
[Table 1] It can be seen from Table 1 that the catalyst using the IMC ultrafine particles 1 as a catalyst element exhibits excellent catalytic activity and that it lasts for a long time. On the other hand, a catalyst using Cu ultrafine particles as a catalyst element has extremely low catalytic activity because the element has poor high temperature oxidation resistance.

【0037】次に、各種合金素材と、それを用いて得ら
れるIMC超微粒子等との関係について説明する。
Next, the relationship between various alloy materials and IMC ultrafine particles obtained by using them will be described.

【0038】(a)Cu−Al系合金素材を用いた場合 基準金属元素はCuであり、沸点bp1は2836Kで
ある。また添加金属元素はAlであり、沸点bp2は2
793Kである。したがってbp2/bp1は前記のよ
うに0.98である。合金素材の種類および超微粒子の
IMCは表2の通りである。
(A) When Cu-Al alloy material is used The reference metal element is Cu and the boiling point bp1 is 2836K. The added metal element is Al and the boiling point bp2 is 2
It is 793K. Therefore, bp2 / bp1 is 0.98 as described above. Table 2 shows the types of alloy materials and IMC of ultrafine particles.

【0039】[0039]

【表2】 表2において、Cu50Al50合金素材を用いると、前記
のように超微粒子のIMCはAl4 Cu9 単相となる。
[Table 2] In Table 2, when the Cu 50 Al 50 alloy material is used, the ultrafine particle IMC becomes an Al 4 Cu 9 single phase as described above.

【0040】(b)Cu−Sn系合金素材を用いた場合 基準金属元素はCuであり、沸点bp1は2836Kで
ある。また添加金属元素はSnであり、沸点bp2は2
876Kである。したがってbp2/bp1は1.01
である。合金素材の種類および超微粒子のIMCは表3
の通りである。
(B) When Cu-Sn alloy material is used The reference metal element is Cu and the boiling point bp1 is 2836K. The added metal element is Sn and the boiling point bp2 is 2
It is 876K. Therefore, bp2 / bp1 is 1.01
It is. Table 3 shows the types of alloy materials and IMC of ultrafine particles.
It is as follows.

【0041】[0041]

【表3】 表3において、Cu60Sn40合金素材を用いると、超微
粒子のIMCは略Sn 5 Cu6 単相となる。
[Table 3]In Table 3, Cu60Sn40When alloy material is used,
IMC of particles is almost Sn FiveCu6It becomes a single phase.

【0042】(c)Cu−Ge系合金素材を用いた場合 基準金属元素はCuであり、沸点bp1は2836Kで
ある。また添加金属元素はGeであり、沸点bp2は3
107Kである。したがってbp2/bp1は1.09
である。合金素材の種類および超微粒子のIMCは表4
の通りである。
(C) When Cu-Ge alloy material is used The reference metal element is Cu and the boiling point bp1 is 2836K. The additive metal element is Ge, and the boiling point bp2 is 3.
It is 107K. Therefore, bp2 / bp1 is 1.09
It is. Table 4 shows the types of alloy materials and IMC of ultrafine particles.
It is as follows.

【0043】[0043]

【表4】 表4において、Cu75Ge25合金素材を用いると、超微
粒子のIMCは略GeCu3 単相となる。
[Table 4] In Table 4, when the Cu 75 Ge 25 alloy material is used, the IMC of the ultrafine particles is substantially GeCu 3 single phase.

【0044】(d)Cu−Si系合金素材を用いた場合 基準金属元素はCuであり、沸点bp1は2836Kで
ある。また添加金属元素はSiであり、沸点bp2は3
540Kである。したがってbp2/bp1は1.24
である。合金素材の種類および超微粒子のIMCは表5
の通りである。
(D) When Cu-Si alloy material is used The reference metal element is Cu and the boiling point bp1 is 2836K. The added metal element is Si and the boiling point bp2 is 3
It is 540K. Therefore, bp2 / bp1 is 1.24
It is. Table 5 shows the types of alloy materials and IMC of ultrafine particles.
It is as follows.

【0045】[0045]

【表5】 (e)Cu−Ga系合金素材を用いた場合 基準金属元素はCuであり、沸点bp1は2836Kで
ある。また添加金属元素はGaであり、沸点bp2は2
478Kである。したがってbp2/bp1は0.87
である。合金素材の種類および超微粒子のIMCは表6
の通りである。
[Table 5] (E) When using Cu-Ga alloy material The reference metal element is Cu and the boiling point bp1 is 2836K. The additive metal element is Ga, and the boiling point bp2 is 2.
It is 478K. Therefore, bp2 / bp1 is 0.87
It is. Table 6 shows the types of alloy materials and IMC of ultrafine particles.
It is as follows.

【0046】[0046]

【表6】 表6において、Cu70Ga30合金素材を用いると、超微
粒子のIMCはGa4Cu9 単相となる。
[Table 6] In Table 6, when the Cu 70 Ga 30 alloy material is used, the IMC of the ultrafine particles becomes a Ga 4 Cu 9 single phase.

【0047】(f)Al−Ni系合金素材を用いた場合 基準金属元素はAlであり、沸点bp1は2793Kで
ある。また添加金属元素はNiであり、沸点bp2は3
187Kである。したがってbp2/bp1は1.14
である。合金素材の種類および超微粒子のIMCは表7
の通りである。
(F) When using Al-Ni alloy material The reference metal element is Al and the boiling point bp1 is 2793K. The additive metal element is Ni and the boiling point bp2 is 3
It is 187K. Therefore, bp2 / bp1 is 1.14
It is. Table 7 shows the types of alloy materials and IMC of ultrafine particles.
It is as follows.

【0048】[0048]

【表7】 (g)Al−Fe系合金素材を用いた場合 基準金属元素はAlであり、沸点bp1は2793Kで
ある。また添加金属元素はFeであり、沸点bp2は3
135Kである。したがってbp2/bp1は1.12
である。合金素材の種類および超微粒子のIMCは表8
の通りである。
[Table 7] (G) When using an Al-Fe alloy material The reference metal element is Al and the boiling point bp1 is 2793K. The additive metal element is Fe and the boiling point bp2 is 3
It is 135K. Therefore, bp2 / bp1 is 1.12
It is. Table 8 shows the types of alloy materials and IMC of ultrafine particles.
It is as follows.

【0049】[0049]

【表8】 (h)Al−Cr系合金素材を用いた場合 基準金属元素はAlであり、沸点bp1は2793Kで
ある。また添加金属元素はCrであり、沸点bp2は2
945Kである。したがってbp2/bp1は1.05
である。合金素材の種類および超微粒子のIMCは表9
の通りである。
[Table 8] (H) When using an Al-Cr alloy material The reference metal element is Al and the boiling point bp1 is 2793K. The additive metal element is Cr and the boiling point bp2 is 2
It is 945K. Therefore, bp2 / bp1 is 1.05
It is. Table 9 shows the types of alloy materials and IMC of ultrafine particles.
It is as follows.

【0050】[0050]

【表9】 IMC超微粒子において、二種の添加金属元素を含むI
MCとしては準結晶Al65Cu20Fe15(数値は原子
%)を挙げることができる。この場合、基準金属元素は
Cu(bp1=2836K)であり、添加金属元素はA
l(bp2=2793K)およびFe(bp2=313
5K)である。CuおよびFe間のbp2/bp1は
1.10、CuおよびAl間のbp2/bp1は前記の
ように0.98である。
[Table 9] IMC ultrafine particles containing two kinds of additive metal elements I
Examples of MC include quasicrystalline Al 65 Cu 20 Fe 15 (numerical value is atomic%). In this case, the reference metal element is Cu (bp1 = 2836K), and the additive metal element is A
l (bp2 = 2793K) and Fe (bp2 = 313)
5K). The bp2 / bp1 between Cu and Fe is 1.10, and the bp2 / bp1 between Cu and Al is 0.98 as described above.

【0051】また同様のIMCとしてはCu2 SnX
(ただし、XはFe、CuおよびNiの何れか1つ)を
挙げることができる。この場合、基準金属元素はCu
(bp1=2836K)であり、添加金属元素はFe
(bp2=3135K)、Co(bp2=3201K)
およびNi(bp2=3187K)の何れか1つとSn
(bp2=2876K)である。CuおよびSn間のb
p2/bp1は前記のように1.01、CuおよびFe
間のbp2/bp1は前記のように1.10、Cuおよ
びCo間のbp2/bp1は1.12、CuおよびNi
間のbp2/bp1は1.12である。このIMC超微
粒子は硬質磁性材料として有効である。
As a similar IMC, Cu 2 SnX is used.
(However, X is any one of Fe, Cu and Ni). In this case, the reference metal element is Cu
(Bp1 = 2836K), and the additive metal element is Fe
(Bp2 = 3135K), Co (bp2 = 3201K)
And any one of Ni (bp2 = 3187K) and Sn
(Bp2 = 2876K). B between Cu and Sn
p2 / bp1 is 1.01, Cu and Fe as described above.
Bp2 / bp1 between them is 1.10 as described above, bp2 / bp1 between Cu and Co is 1.12, and Cu and Ni.
The bp2 / bp1 between them is 1.12. The IMC ultrafine particles are effective as a hard magnetic material.

【0052】基準金属元素がCuである二元系の他の合
金素材、例えば、Cu−Zn系合金素材(Znのbp2
=1180K)およびCu−Mg系合金素材(Mgのb
p2=1363K)においては、その組成をIMC形成
組成に調整しても、bp2/bp1がbp2/bp1≦
0.8であることから、IMC超微粒子を製造すること
はできない。また、例えばCu−Ti系合金素材(Ti
のbp2=3562K)、Cu−Y系合金素材(Yのb
p2=3611K)、Cu−La系合金素材(Laのb
p2=3730K)およびCu−Ce系合金素材(Ce
のbp2=3699K)においては、その組成をIMC
形成組成に調整しても、bp2/bp1がbp2/bp
1≧1.25であることからIMC超微粒子を製造する
ことができない。
Another binary alloy material in which the reference metal element is Cu, for example, a Cu--Zn alloy material (Zn bp2
= 1180K) and Cu-Mg alloy material (Mg b
p2 = 1363K), even if the composition is adjusted to the IMC forming composition, bp2 / bp1 is bp2 / bp1 ≦.
Since it is 0.8, IMC ultrafine particles cannot be produced. In addition, for example, Cu-Ti alloy material (Ti
Bp2 = 3562K), Cu-Y alloy material (Yb
p2 = 3611K), Cu-La alloy material (La b
p2 = 3730K) and Cu-Ce alloy material (Ce
Bp2 = 3699K), the composition is IMC
Even if the composition is adjusted, bp2 / bp1 is bp2 / bp
Since 1 ≧ 1.25, IMC ultrafine particles cannot be produced.

【0053】なお、本発明における素材としては、前記
合金素材に限らず、基準金属元素の粉末と一種以上の添
加金属元素の粉末との混合粉末を用いることも可能であ
る。
The material in the present invention is not limited to the alloy material described above, and it is also possible to use a mixed powder of the powder of the reference metal element and the powder of one or more additive metal elements.

【0054】[0054]

【発明の効果】本発明に係る超微粒子は金属間化合物よ
り構成されているので、優れた高温耐酸化性および高温
安定性を有すると共に特異な幾何学的性質を持つ表面と
特異な電子的性質を備えており、したがって自動車用エ
ンジンの排気ガス浄化用触媒素子、各種センサの構成材
料、硬質磁性材料等として有効である。
EFFECTS OF THE INVENTION Since the ultrafine particles according to the present invention are composed of an intermetallic compound, they have excellent high temperature oxidation resistance and high temperature stability, and have a unique geometrical surface and a unique electronic property. Therefore, it is effective as a catalyst element for purifying exhaust gas of an automobile engine, a constituent material of various sensors, a hard magnetic material, and the like.

【0055】また本発明に係る前記製造方法によれば、
前記特性を有する金属間化合物超微粒子の集合物を、凝
集のない状態で、しかも一溶解工程にて容易に得ること
ができ、また前記粒子の粒径制御も容易である。
According to the manufacturing method of the present invention,
It is possible to easily obtain an aggregate of the intermetallic compound ultrafine particles having the above-mentioned characteristics in a single melting step without aggregation, and it is also easy to control the particle diameter of the particles.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】金属間化合物超微粒子の形成メカニズムを示す
説明図である。
FIG. 1 is an explanatory view showing a formation mechanism of intermetallic compound ultrafine particles.

【図2】金属間化合物超微粒子集合物製造装置の概略図
である。
FIG. 2 is a schematic view of an intermetallic compound ultrafine particle aggregate manufacturing apparatus.

【図3】金属間化合物超微粒子のX線回折図である。FIG. 3 is an X-ray diffraction diagram of intermetallic compound ultrafine particles.

【図4】加熱温度と酸化による重量増加率との関係を示
すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing a relationship between a heating temperature and a weight increase rate due to oxidation.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 素材 2 電極 3 クラスタ 4 液滴 9 ハース 10 電源 12 雰囲気ガス供給源 14 金属間化合物超微粒子 1 Material 2 Electrode 3 Cluster 4 Droplet 9 Hearth 10 Power Supply 12 Atmosphere Gas Supply Source 14 Intermetallic Compound Ultrafine Particle

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000005326 本田技研工業株式会社 東京都港区南青山二丁目1番1号 (72)発明者 増本 健 宮城県仙台市青葉区上杉3丁目8−22 (72)発明者 井上 明久 宮城県仙台市青葉区川内無番地 川内住宅 11−806 (72)発明者 山口 正志 宮城県仙台市太白区泉崎1丁目16−23 (72)発明者 野崎 勝敏 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式会 社本田技術研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (71) Applicant 000005326 Honda Motor Co., Ltd. 2-1-1 Minami-Aoyama, Minato-ku, Tokyo (72) Inventor Ken Masumoto 3-8-22, Uesugi, Aoba-ku, Sendai-shi, Miyagi (72) ) Inventor Akihisa Inoue Kawauchi Muzen, Aoba-ku, Sendai City, Miyagi Prefecture 11-806 (72) Inventor Masashi Yamaguchi 1-16-23, Izumizaki, Taichiro-ku, Sendai City, Miyagi Prefecture Inventor Katsutoshi Nozaki, Wako City, Saitama Prefecture Central 1-4-1 Stock Company Honda Technical Research Institute

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基準金属元素の沸点がbp1(K)であ
り、また一種以上の添加金属元素の沸点がbp2(K)
であるとき、それら沸点相互の関係が0.80<bp2
/bp1<1.25であり、且つ前記基準金属元素と添
加金属元素との気相反応による金属間化合物より構成さ
れていることを特徴とする耐酸化性金属間化合物超微粒
子。
1. The boiling point of the reference metal element is bp1 (K), and the boiling point of one or more added metal elements is bp2 (K).
, The boiling point relationship is 0.80 <bp2
/Bp1<1.25, and is composed of an intermetallic compound obtained by a gas phase reaction between the reference metal element and an additive metal element, which is an oxidation resistant intermetallic compound ultrafine particle.
【請求項2】 沸点がbp1(K)である基準金属元素
と、沸点がbp2(K)である一種以上の添加元素とよ
りなり、それら沸点相互の関係が0.80<bp2/b
p1<1.25であり、且つ前記基準金属元素と添加金
属元素との気相反応により金属間化合物が形成されるよ
うに成分調整された素材を用意し、その素材を、前記基
準金属元素および添加金属元素に対して不活性なガスを
含む雰囲気中でプラズマアーク溶解することにより、前
記基準金属元素および前記添加金属元素を含む多数の金
属間化合物組成のクラスタの蒸発と、それに次ぐ前記ク
ラスタの集合による液滴の形成とを現出させることを特
徴とする耐酸化性金属間化合物超微粒子の集合物の製造
方法。
2. A reference metal element having a boiling point of bp1 (K) and one or more additive elements having a boiling point of bp2 (K), and the mutual relationships of the boiling points are 0.80 <bp2 / b.
A material having p1 <1.25 and having a component adjusted so that an intermetallic compound is formed by a gas phase reaction between the reference metal element and the added metal element is prepared, and the material is used as the reference metal element and By plasma arc melting in an atmosphere containing an inert gas for the additive metal element, evaporation of a cluster of a large number of intermetallic compound compositions containing the reference metal element and the additive metal element, and then the cluster of A method for producing an aggregate of oxidation-resistant intermetallic compound ultrafine particles, which comprises causing formation of droplets by aggregation.
JP5053923A 1993-03-15 1993-03-15 Production of superfine particle of oxidation resistant intermetallic compound and its assemblage Pending JPH06264103A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108817374A (en) * 2018-06-28 2018-11-16 同济大学 A kind of preparation method of black phosphorus-argentum nano composite material

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