JPH0774361B2 - Device for producing high-purity fine powder of active metal - Google Patents

Device for producing high-purity fine powder of active metal

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JPH0774361B2
JPH0774361B2 JP63218486A JP21848688A JPH0774361B2 JP H0774361 B2 JPH0774361 B2 JP H0774361B2 JP 63218486 A JP63218486 A JP 63218486A JP 21848688 A JP21848688 A JP 21848688A JP H0774361 B2 JPH0774361 B2 JP H0774361B2
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JP
Japan
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closed container
fine powder
inert gas
opening
active metal
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亨 山口
幸男 稲月
英雄 中沢
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石川島播磨重工業株式会社
有限会社石川島マスターメタル
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、活性金属の高純度微粉末製造装置に係わり、
特に超電導材料製造用の素原料であるストロンチウム
(Sr),バリウム(Ba),イットリウム(Y)等や超硬
・超耐熱性に優れたハフニウム(Hf)等の水酸化化合物
を生成する活性金属の高純度微粉末(II a、III a、IV
a、IV b族金属)を製造する活性金属の高純度微粉末製
造装置に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an apparatus for producing high-purity fine powder of active metal,
In particular, active metals that produce hydroxide compounds such as strontium (Sr), barium (Ba), yttrium (Y), etc., which are the raw materials for manufacturing superconducting materials, and hafnium (Hf), which has excellent superhardness and superheat resistance. High-purity fine powder (IIa, IIIa, IV
a, IV b group metal) for producing an active metal high-purity fine powder.

[従来の技術] 近年、超電導材料等の発達による要請から活性金属の中
でも水酸化化合物を生成する活性金属(II a、III a、I
V a、IV b族金属)の高純度微粉末の製造が注目されて
いる。この水酸化化合物を生成する活性金属は、微粉化
に伴い表面積が増大し、気体の吸着、吸蔵及び表面酸化
の原因となり、特に活性なII a族金属においては水分と
急激に反応し水酸化化合物を生成するという問題があ
り、未だこれらの問題は解決されておらず高純度微粉末
を製造する従来技術はなかった。
[Prior Art] In recent years, active metals (IIa, IIIa, I
Attention has been paid to the production of high-purity fine powders of V a and IV b metals). The active metal that produces this hydroxide compound increases in surface area with pulverization and causes gas adsorption, occlusion, and surface oxidation. Particularly in the active group IIa metal, it rapidly reacts with water to react with the hydroxide compound. However, these problems have not yet been solved and there has been no prior art for producing high-purity fine powder.

従来、超電導材料はストロンチウム(Sr),バリウム
(Ba),イットリウム(Y),ランタン(La),銅(C
u)等の複合酸化物からなり、従来より単一金属の塩類
や酸化物等の化合物を素原料として使用し、複合酸化物
を製造していた。
Conventionally, superconducting materials are strontium (Sr), barium (Ba), yttrium (Y), lanthanum (La), copper (C
Conventionally, compound oxides such as u) have been manufactured by using single metal salts or compounds such as oxides as raw materials.

また、超硬・超耐熱性に優れたハフニウム(Hf)微粉末
はHf塩類を水素還元し、Hfを生成・炭化していた。
Hafnium (Hf) fine powder, which has excellent superhardness and superheat resistance, reduced Hf salts with hydrogen to generate and carbonize Hf.

しかし、これらの製造方法にあっては金属化合物を使用
していたため純金属微粉末に比べて、反応系が複雑であ
るため純度が低下し、用途に応じた特性値の性能低下の
原因となるという問題があった。
However, since metal compounds are used in these production methods, the reaction system is more complicated than that of pure metal fine powder, so that the purity is lowered, which causes the performance of the characteristic value depending on the application to be lowered. There was a problem.

また、特に塩類に含まれる最終製品に不要な元素及び基
が製造工程中に分解・脱出し空孔となり、結晶に乱れを
生じるという問題があった。
In addition, there is a problem that elements and groups unnecessary for the final product contained in salts are decomposed and escaped during the manufacturing process to become vacancies, which causes disorder in crystals.

更に、反応系が複雑であるため多工程が必要となり、量
産時の設備費に起因するコストが大きいという問題があ
った。
Furthermore, since the reaction system is complicated, multiple steps are required, and there is a problem that the cost is large due to the equipment cost during mass production.

そこで、本出願人はこの様な水酸化化合物を生成する活
性金属(II a、III a、IV a、IV b族金属)の高純度微
粉末を得ることができる「活性金属の高純度微粉末製造
方法」を別途出願した。
Therefore, the applicant can obtain a high-purity fine powder of an active metal (IIa, IIIa, IVa, IVb metal) that produces such a hydroxide compound. Manufacturing method ”was applied separately.

[発明が解決しようとする課題] しかし、従来は上記「活性金属の高純度微粉末製造方
法」が確立されていなかったため、この製造方法を有効
に実施することができる装置もなかった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, since the above-mentioned "method for producing high-purity fine powder of active metal" has not been established in the past, there was no apparatus capable of effectively carrying out this production method.

そこで、この様な課題に鑑みて本発明は、水酸化化合物
を生成する活性金属(II a、III a、IV a、IV b族金
属)の高純度微粉末を得ることができる活性金属の高純
度微粉末製造装置を提供することを目的とするものであ
る。
Therefore, in view of such problems, the present invention provides a high-purity fine powder of an active metal (group IIa, IIIa, IVa, IVb metal) that produces a hydroxide compound. It is an object of the present invention to provide an apparatus for producing fine powder of purity.

[課題を解決するための手段] 上記目的を達成すべく本発明は、活性金属の高純度微粉
末を製造すべく真空排気手段と不活性ガス供給手段が接
続された密閉容器に、ゴム手袋取付開口部を形成し、そ
のゴム手袋取付開口部に、ゴム手袋を密閉容器内部に臨
ませて取り付けると共に、このゴム手袋内を外気と遮断
する開閉扉を設け、この開閉扉によって覆われたゴム手
袋内と上記密閉容器内と同圧に保持すべくこれらを連通
する連通路を設けると共に、この連通路に、真空排気時
に開き、上記密閉容器が上記不活性ガス供給手段から供
給される不活性ガスで満たされた時に閉じる開閉弁を設
け、さらに、上記不活性ガスが満たされた密閉容器に、
その密閉容器内の水分を結露させる極低温冷却手段を備
え、この結露した水分を金属ナトリウム塊と接触させる
と共に、残存する上記密閉容器雰囲気中の水分を金属ナ
トリウム蒸気と反応させて水酸化ナトリウムとして除去
する水分除去手段を備えたものである。
[Means for Solving the Problem] In order to achieve the above object, the present invention is to attach a rubber glove to a closed container to which a vacuum evacuation means and an inert gas supply means are connected in order to produce high-purity fine powder of active metal. An opening is formed, the rubber glove is attached to the opening for attaching the rubber glove so as to face the inside of the closed container, and an opening / closing door for blocking the inside of the rubber glove from the outside air is provided. The rubber glove covered by the opening / closing door An inert gas supplied from the inert gas supply means is provided with a communication passage communicating between the inside and the closed container to maintain the same pressure, and the communication passage is opened during vacuum evacuation. Provided with an on-off valve that closes when filled with, further, in an airtight container filled with the above inert gas,
Equipped with a cryogenic cooling means for dew condensation of water in the closed container, the condensed water is brought into contact with the sodium metal mass, and the remaining water in the closed container atmosphere is reacted with sodium metal vapor to form sodium hydroxide. It is provided with a means for removing water.

[作用] 上述の如く構成され、不活性ガス雰囲気で内部作業を行
うべくゴム手袋を内部に臨ませて取り付けた密閉容器の
一側壁に極低温冷却手段が備えられたので、この冷却手
段により密閉容器に極低温冷媒を接触させると上記雰囲
気ガス中の残存水分はその容器の内壁に露結する。この
露結した水分を別途出願した「雰囲気ガス中の残存水分
除去方法」にて開示した水分トラップ技術を採用して除
去する。これは、露結した水分に金属ナトリウム塊を接
触させ、いわゆる固相ゲッタとして作用させて水酸化ナ
トリウムを生成し、上記残存水分は水酸基として分解・
除去するものである。また、上記雰囲気ガス中には露結
しない残存微量水分が依然として含まれている。これに
ついては、別途出願した「ナトリウム蒸気発生装置」に
て開示した装置を使用して、この残存微量水分が含まれ
ている雰囲気ガス中で金属ナトリウムを加熱してナトリ
ウム蒸気を発生させ分散させる。すると、ナトリウム蒸
気は上記雰囲気ガス中に含まれる残存微量水分に分散接
触し、いわゆる気相ゲッタとして作用し水酸化ナトリウ
ムが生成され、上記固相ゲッタで除去できなかった残存
微量水分は水酸基として極低濃度(10〜100W/Vppb)ま
で分解・除去されるものである。
[Operation] Since the cryogenic cooling means is provided on one side wall of the closed container having the rubber gloves facing the inside so as to perform the internal work in the inert gas atmosphere, the cooling means is used for the sealing. When the cryogenic refrigerant is brought into contact with the container, the residual water in the atmosphere gas is condensed on the inner wall of the container. The condensed water is removed by adopting the water trap technology disclosed in “Method for removing residual water in atmospheric gas” filed separately. This is because sodium lumps of metal are brought into contact with the dewed water to act as a so-called solid-phase getter to produce sodium hydroxide, and the residual water is decomposed as hydroxyl groups.
To remove. Further, the atmospheric gas still contains a residual trace amount of moisture that is not condensed. In this regard, using the device disclosed in “Sodium Vapor Generator” filed separately, metallic sodium is heated in the atmospheric gas containing the residual trace amount of water to generate and disperse sodium vapor. Then, the sodium vapor dispersively contacts with the residual trace moisture contained in the atmosphere gas, acts as a so-called vapor phase getter to generate sodium hydroxide, and the residual trace moisture that cannot be removed by the solid phase getter is extremely converted into a hydroxyl group. It is decomposed and removed to low concentrations (10-100W / Vppb).

そして、このように残存水分を除去した不活性ガス雰囲
気中で水酸化化合物を生成する活性金属を微粉化する。
この微粉化は上記活性金属を上記極低温冷却装置を利用
して延性を少なくして擂壊法により機械的に粉砕してな
される。
Then, the active metal which forms the hydroxide compound is pulverized in the inert gas atmosphere from which the residual water is thus removed.
This pulverization is performed by mechanically crushing the active metal by the crushing method while reducing the ductility by using the cryogenic cooling device.

そして、微粉化したものを上記雰囲気下で収納容器内に
密閉収納し、貯蔵時の高純度が保持するものである。
Then, the pulverized product is hermetically stored in the storage container under the above-mentioned atmosphere to maintain high purity during storage.

更に、上記ゴム手袋の取り付け開口部にこれを外方から
覆うように開閉扉が設けられ、この開閉扉に上記均圧手
段が備えられたので、上記密閉容器内を真空排気あるい
は不活性ガス雰囲気にしても、上記開閉扉によって覆わ
れた手袋内が上記容器内と同一気圧に保持され、上記ゴ
ム手袋が破損することはない。
Further, an opening / closing door is provided at the attachment opening of the rubber glove so as to cover it from the outside, and the opening / closing door is provided with the pressure equalizing means. However, the inside of the glove covered by the opening / closing door is maintained at the same atmospheric pressure as the inside of the container, and the rubber glove is not damaged.

[実施例] 以下に本発明の好適一実施例を添付図面に基づいて詳述
する。
[Embodiment] A preferred embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.

第1図乃至第3図に示すごとく本実施例の活性金属の高
純度微粉末製造容器1は、3台の密閉容器2a,2b,2cが直
列に連通して設けられている。これら密閉容器2a,2b,2c
の正面には、夫々操作用ゴム手袋3が取り付けられてい
る。このゴム手袋3は、容器2a,2b,2c内を不活性ガス雰
囲気に維持したままで内部作業を行うべく第7図に示す
ごとく内部に臨ませてガイドリング4により取り付けら
れている。このゴム手袋3のゴム手袋取付開口部3aに
は、第7図乃至第8図に示すごとく開閉扉5が上記開口
部を外方から覆うようにOリング6を介して開閉自在に
取り付けられている。この開閉扉5には、均圧手段7が
備えられている。この均圧手段7は上記開閉扉5によっ
て覆われたゴム手袋3内と上記密閉容器2a、2b、2cとを
同一気圧に保持すべくこれらを連通させる連通路となる
耐圧ホース8と、この耐圧ホース8の容器側取付部に介
設された電動開閉弁9とからなっている。上記ゴム手袋
取付開口部3aの上方には、容器内を観察するための覗窓
10が夫々設けらている。また、中央に位置された密閉容
器2bの頂部には排気ノズル11が設けられており、第5図
に示すごとく容器内を真空排気するための真空ポンプ13
に接続された真空排気手段14が接続されるようになって
いる。この真空排気手段14には、真空計15,メイン切換
弁16及び排気切換弁17が順に介設されている。上記真空
計15とメイン切換弁16との間は分岐されて調圧系18とな
り、電動開閉弁19を介して容器の内圧を大気圧と同等に
するためとアキュムレータ20が接続されている。上記電
動開閉弁19には、足踏みペダル21が備えられこれを踏む
ことにより当該電動開閉弁19を開放させるようになって
いる。上記調圧系18はOリング付フランジ継手22により
接続され、その先端部の上記アキュムレータ20も第6図
に示すごとくOリング付フランジ継手23により接続され
ている。図示するように、上記アキュムレータ20は逆流
緩衝器24の先端部に取り付けられた耐圧網目ビニールホ
ース25を,ガラス瓶26に収容した油(ケロシン)27内に
浸漬したものである。また、上記密閉容器2a,2b,2cの正
面下部には内部に不活性ガスを導入するための不活性ガ
ス管接続口28が夫々設けられており、これら不活性ガス
管接続口28には、上記密閉容器2a,2b,2cに不活性を供給
するための不活性ガス供給手段(図示せず)がそれぞれ
接続されている。更に、上記密閉容器2a,2b,2cの一側壁
には、これら容器内に残存した水分を露結するための極
低温冷却手段29が備えられている。この極低温冷却手段
29は、容器本体の裏面壁の一部として形成された極低温
露結板30と、この極低温露結板30を冷却すべくこれと一
体的に形成された極低温冷媒を収容するための冷却箱体
31と、この箱体31内に極低温冷媒を供給するための漏斗
状の注入口32と、ヒートパイプ加熱により冷却温度を調
整する自動温度調節器33とからなっている。上記極低温
露結板30は容器本体にダブルシール34を介して取り付け
られている。また、極低温露結板30及びこれと一体的に
形成された箱体31は銅にて形成され、これらは断熱材35
によって覆われている。そして、上記密閉容器2a,2b,2c
の天井部には、照明灯36が夫々取り付けられている。
As shown in FIGS. 1 to 3, a container 1 for producing a high-purity fine powder of active metal according to this embodiment is provided with three hermetically sealed containers 2a, 2b, 2c which are connected in series. These closed containers 2a, 2b, 2c
The rubber gloves 3 for operation are attached to the front of each of them. This rubber glove 3 is attached by a guide ring 4 so as to face the inside as shown in FIG. 7 in order to perform internal work while maintaining the inside of the containers 2a, 2b, 2c in an inert gas atmosphere. An opening / closing door 5 is attached to the rubber glove mounting opening 3a of the rubber glove 3 through an O-ring 6 so as to cover the opening from the outside as shown in FIGS. 7 to 8. There is. The opening / closing door 5 is provided with a pressure equalizing means 7. The pressure equalizing means 7 is a pressure-resistant hose 8 that serves as a communication passage for communicating the inside of the rubber glove 3 covered by the opening / closing door 5 with the closed containers 2a, 2b, 2c so as to maintain the same pressure. The hose 8 includes an electrically operated on-off valve 9 provided on the container side mounting portion. Above the rubber glove mounting opening 3a is a viewing window for observing the inside of the container.
10 are provided respectively. Further, an exhaust nozzle 11 is provided on the top of the closed container 2b located in the center, and a vacuum pump 13 for exhausting the inside of the container as shown in FIG.
The vacuum evacuation means 14 connected to is connected. A vacuum gauge 15, a main switching valve 16 and an exhaust switching valve 17 are provided in this vacuum evacuation means 14 in order. The vacuum gauge 15 and the main switching valve 16 are branched to form a pressure regulating system 18, and an accumulator 20 is connected via an electric opening / closing valve 19 to make the internal pressure of the container equal to the atmospheric pressure. The electrically operated on-off valve 19 is provided with a foot pedal 21, and when the pedal is depressed, the electrically operated on-off valve 19 is opened. The pressure adjusting system 18 is connected by a flange joint 22 with an O-ring, and the accumulator 20 at the tip thereof is also connected by a flange joint 23 with an O-ring as shown in FIG. As shown in the figure, the accumulator 20 is a pressure-resistant mesh vinyl hose 25 attached to the tip of a backflow shock absorber 24 immersed in oil (kerosene) 27 contained in a glass bottle 26. Further, inert gas pipe connection ports 28 for introducing an inert gas into the inside are respectively provided in the lower front portion of the closed containers 2a, 2b, 2c, and these inert gas pipe connection ports 28 are, An inert gas supply means (not shown) for supplying an inert gas is connected to each of the closed containers 2a, 2b, 2c. Furthermore, a cryogenic cooling means 29 is provided on one side wall of the closed vessels 2a, 2b, 2c to condense water remaining in these vessels. This cryogenic cooling means
29 is for accommodating a cryogenic condensation plate 30 formed as a part of the back wall of the container body, and a cryogenic refrigerant formed integrally with this to cool the cryogenic condensation plate 30. Cooling box
The box 31 includes a funnel-shaped inlet 32 for supplying a cryogenic refrigerant into the box 31, and an automatic temperature controller 33 for adjusting a cooling temperature by heating a heat pipe. The cryogenic condensation plate 30 is attached to the container body via a double seal 34. Further, the cryogenic condensation plate 30 and the box body 31 formed integrally with the cryogenic condensation plate 30 are made of copper, and these are heat insulating materials 35.
Is covered by. Then, the closed container 2a, 2b, 2c
Lighting lamps 36 are attached to the ceiling portions of the respective.

尚、図中37は操作盤、38は容器内電源コネクタ、39は容
器清掃口である。
In the figure, 37 is an operation panel, 38 is an in-container power connector, and 39 is a container cleaning port.

以上の如く構成された活性金属の高純度微粉末製造容器
1を使用して別途出願した「活性金属の高純度微粉末製
造方法」により水酸化化合物を生成する活性金属(II
a、III a、IV a、IV b族金属)の高純度微粉末を製造す
る。水酸化化合物を生成する活性金属(II a、III a、I
V a、IV b族金属)には、例えば超電導材料の素原料と
なるストロンチウム(Sr),バリウム(Ba),イットリ
ウム(Y),ランタン(La),ジルコニウム(Zr)や、
超硬・超耐熱材料等の素原料となるハフニウム(Hf)を
採用する。
An active metal (II) for producing a hydroxide compound is prepared by the separately-applied "method for producing high-purity fine powder of active metal" using the container 1 for producing high-purity fine powder of active metal configured as described above (II
a, IIIa, IVa, IVb metal) is produced. Active metals (IIa, IIIa, I
Examples of the Va and IVb metals) include strontium (Sr), barium (Ba), yttrium (Y), lanthanum (La), zirconium (Zr), which are raw materials for superconducting materials,
Hafnium (Hf) is used as a raw material for super hard and super heat resistant materials.

まず、水酸化化合物を生成する活性金属(II a、III
a、IV a、IV b族金属)の高純度微粉末を生成するため
の上記密閉容器2a,2b,2c内を上記真空排気手段14の真空
ポンプ13により廃棄して真空雰囲気にする。その後、上
記不活性ガス供給手段によって、当該容器2a,2b,2c内に
不活性ガス管接続口28から不活性ガスを供給して置換す
る。これら真空排気及び不活性ガス置換は、3〜4回繰
り返すものである。真空度は上記真空排気手段14に設け
られた真空計15により測定する。そして、上記排気系14
に分岐して形成された調圧系18のアキュムレータ20によ
り不活性ガス雰囲気の圧力を大気と同一にして容器内作
業が行えるようにする。真空排気は上記メイン切換弁16
及び排気切換弁17を手動で開閉して行い。アキュムレー
タ20による調圧は上記電動開閉弁19を足踏みペダル21に
より開閉して行う。上記密閉容器2a,2b,2cは覗窓10によ
り内部を観察できるようになっており、外部からそのシ
ール性を損なわずに作業できるゴム手袋3が備えられて
いる。上記容器2a,2b,2c内を真空排気及び不活性ガス雰
囲気にするときには、ゴム手袋3の取付開口部に開閉自
在に取り付けられた開閉扉5を閉成し、この開閉扉5に
備えられた均圧手段7により開閉扉5にて覆われた手袋
内と上記容器内とを同一気圧に保持し、上記ゴム手袋3
の破損を防止する。
First, active metals (IIa, III
The inside of the closed containers 2a, 2b, 2c for producing high-purity fine powder of (a, IVa, IVb metal) is discarded by the vacuum pump 13 of the vacuum evacuation means 14 to create a vacuum atmosphere. Then, the inert gas supply means supplies and replaces the inert gas from the inert gas pipe connection port 28 into the containers 2a, 2b, 2c. The evacuation and the inert gas replacement are repeated 3 to 4 times. The degree of vacuum is measured by a vacuum gauge 15 provided in the vacuum evacuation means 14. Then, the exhaust system 14
The pressure of the inert gas atmosphere is made the same as that of the atmosphere by the accumulator 20 of the pressure regulating system 18 formed by branching into the container so that the work in the container can be performed. For vacuum exhaust, the main switching valve 16
Also, manually open and close the exhaust switching valve 17. The pressure adjustment by the accumulator 20 is performed by opening and closing the electric on-off valve 19 by the foot pedal 21. The closed containers 2a, 2b, 2c can be observed inside through a viewing window 10 and are provided with rubber gloves 3 that can be worked from the outside without impairing the sealing property. When the inside of the containers 2a, 2b, 2c is evacuated and an inert gas atmosphere is provided, the opening / closing door 5 which is openably / closably attached to the attachment opening of the rubber glove 3 is closed, and the opening / closing door 5 is provided. The inside of the glove covered with the opening / closing door 5 and the inside of the container are kept at the same atmospheric pressure by the pressure equalizing means 7, and the rubber glove 3
To prevent damage.

このように水酸化化合物を生成する活性金属のさらされ
る雰囲気を真空や不活性ガス雰囲気にしても、その雰囲
気中には水分が残存しているので、別途出願した「雰囲
気ガス中の残存水分除去方法」により残存水分除去す
る。上記密閉容器2a,2b,2cの一側壁には、極低温露結装
置29が備えられており、上記箱体31内に注入口32から極
低温冷媒を供給し、上記極低温露結板30に接触させる。
この極低温冷媒には例えば液体窒素を使用し−150℃以
下に冷却する。すると、上記雰囲気ガス中の残存水分は
その容器2a,2b,2cの内壁に露結する。そして、この露結
した水分に棒状の金属ナトリウム塊を接触させる。この
棒状の金属ナトリウム塊は上記不活性ガス雰囲気下で使
用されるため発火することなく、いわゆる固相ゲッタと
して作用する。この金属ナトリウム塊は発火を防止すべ
く例えば石油等の油に浸漬させた状態で上記容器2a,2b,
2c内に収容される。上記露結した水分(H2O)に金属ナ
トリウム塊(Na)が固相ゲッタとして作用すると、 2Na+2H2O→2NaOH+H2 の如く反応が起こり水酸化ナトリウム(NaOH)が生成さ
れ、上記残存水分は水酸基として分解・除去されるもの
である。
Even if the atmosphere to which the active metal that produces the hydroxide compound is exposed to vacuum or an inert gas atmosphere as described above, water remains in the atmosphere. Method to remove residual water. A cryogenic condensation device 29 is provided on one side wall of the closed containers 2a, 2b, 2c, and a cryogenic refrigerant is supplied from an inlet 32 into the box body 31, and the cryogenic condensation plate 30. Contact.
Liquid nitrogen, for example, is used as the cryogenic refrigerant and is cooled to -150 ° C or lower. Then, the residual moisture in the atmosphere gas is condensed on the inner walls of the containers 2a, 2b, 2c. Then, the rod-shaped metallic sodium lump is brought into contact with the condensed water. Since this rod-shaped metallic sodium lump is used under the above-mentioned inert gas atmosphere, it does not ignite and acts as a so-called solid phase getter. This metal sodium lump is immersed in oil such as petroleum to prevent ignition, and thus the containers 2a, 2b,
It is housed in 2c. When the metallic sodium lump (Na) acts as a solid phase getter on the condensed water (H 2 O), a reaction occurs as in 2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2 to generate sodium hydroxide (NaOH), and the residual water is It is decomposed and removed as a hydroxyl group.

しかしながら、雰囲気ガス中には極低温冷却しても露結
しない微量の水分が残存している。固相ゲッタでは露結
した水分しか除去することはできない。
However, a trace amount of water that does not condense even when cooled to an extremely low temperature remains in the atmospheric gas. The solid phase getter can only remove the condensed water.

そこで、次に上記容器2a,2b,2c内で金属ナトリウムを約
600℃で加熱・溶解してナトリウム蒸気を発生させる。
この金属ナトリウムは同様に発火を防止すべく例えば石
油等の油に浸漬させた状態で上記容器2a,2b,2c内に収納
し、不活性ガスで取り出す。このナトリウム蒸気は密閉
容器2a,2b,2c内に分散し、水分除去のための気相ゲッタ
として作用する。雰囲気ガス中の残存微量水分(H2O)
にナトリウム蒸気(Na)が気相ゲッタとして作用する
と、 2Na+2H2O→2NaOH+H2 の如く反応して水酸化ナトリウム(NaOH)を生成し、上
記残存水分は水酸基として極低濃度(10〜100W/Vppb)
まで分解・除去することになる。
Therefore, next, add metallic sodium in the containers 2a, 2b, 2c.
It is heated and melted at 600 ℃ to generate sodium vapor.
Similarly, this metallic sodium is stored in the above-mentioned containers 2a, 2b, 2c in a state of being immersed in oil such as petroleum so as to prevent ignition, and taken out by an inert gas. This sodium vapor disperses in the closed containers 2a, 2b, 2c and acts as a vapor phase getter for removing water. Residual trace moisture (H 2 O) in atmospheric gas
When sodium vapor (Na) acts as a gas-phase getter, it reacts like 2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2 to produce sodium hydroxide (NaOH), and the residual water as a hydroxyl group has an extremely low concentration (10-100W / Vppb). )
Will be disassembled and removed.

尚、このナトリウム蒸気(Na)を気相ゲッタとして作用
させる水分除去方法は、別途出願した「ナトリウム蒸気
発生装置」にて開示した装置を使用して行うものであ
る。
The water removal method in which the sodium vapor (Na) acts as a vapor phase getter is performed by using the device disclosed in “Sodium vapor generator” filed separately.

このような残存水分除去方法で不活性ガス雰囲気の残存
水分が極低濃度(10〜100W/Vppb)まで除去されたかど
うか確認する必要がある。しかし、「雰囲気ガス中の残
存水分除去方法」が確立されてもガス中の極低濃度(10
〜100W/Vppb)で存在する水分を簡易的かつ定性的に検
出する従来技術はなかった。そこで、本出願人は「雰囲
気ガス中の微量水分検出方法及び検出器」を創案し別途
出願した。この雰囲気ガス中の微量水分検出方法は、雰
囲気ガス中の微量水分を検出するに際し、その雰囲気ガ
スを黒色バリウム粉と接触させ、この黒色バリウム粉の
色の変化により雰囲気ガス中の微量水分の有無を検出す
るようにしたものである。また、雰囲気ガス中の微量水
分検出器は、内容物が透視できる筒体と、この筒体内に
収容された黒色バリウム粉と、この黒色バリウム粉を上
記筒体内に維持すべくこれを挾持し、かつ測定すべき雰
囲気ガスを導入するための通気性部材と、上記筒体内へ
の気体の侵入を防止すべくその両開口端部に着脱自在に
設けられた蓋体と、この蓋体と上記筒体との間隙をシー
ルするためのシール剤とからなるものである。このよう
に黒色バリウム粉を極微量水分のインディケータとして
黒色から白色への色の変化で残存微量水分を確認し、上
記極低濃度に達しない場合には蒸気ナトリウム蒸気によ
る水分除去を繰り返すものである。
It is necessary to confirm whether the residual water in the inert gas atmosphere has been removed to an extremely low concentration (10 to 100 W / Vppb) by such a residual water removal method. However, even if "a method for removing residual moisture in atmospheric gas" was established, it would be
There has been no conventional technique for simply and qualitatively detecting water present at ~ 100W / Vppb). Therefore, the present applicant has created a separate application for a “method and detector for detecting trace moisture in atmospheric gas”. This method for detecting a small amount of water in atmospheric gas is to detect a small amount of water in the atmospheric gas by bringing the atmospheric gas into contact with black barium powder, and by changing the color of the black barium powder, the presence or absence of a small amount of water in the atmospheric gas. Is detected. Further, the trace moisture detector in the atmosphere gas, a cylinder through which the contents can be seen through, a black barium powder contained in the cylinder, and a black barium powder held in the cylinder to hold it, And a breathable member for introducing the atmospheric gas to be measured, a lid body detachably provided at both open ends of the cylinder body to prevent the gas from entering the cylinder body, the lid body and the cylinder body. It is composed of a sealant for sealing the gap with the body. In this way, using black barium powder as an indicator of an extremely small amount of water, the remaining minute amount of water is confirmed by the change of color from black to white, and when the above-mentioned extremely low concentration is not reached, the water removal by steam sodium vapor is repeated. .

上記容器2a,2b,2c内の残存水分が上記極低濃度に達する
と、水酸化化合物を生成する活性金属(II a、III a、I
V a、IV b族金属)の微粉化を行う。まず活性純金属塊
の粗粉砕を行うが、特にハフニウム(Hf)のクリスタル
バーの粗粉砕については別途出願した「ハフニウム・ク
リスタルバーの粗粉砕方法及びその装置」に開示した方
法大び装置を採用して行うものである。そして、その粗
粉砕品を例えば液体窒素等の極低温冷媒に浸し、−150
℃以下に保持し、極低温冷却により延性を少なくする。
さらに、これを機械的に粉砕すべく擂壊容器及び振動子
を同様に液体窒素等の極低温冷媒で−150℃以下に保持
し、振動型擂壊機により5μm以下に微粉化する。この
微粉化工程は擂壊法以外によって行っても良いが、他法
による微粉化に比べて純度が損なわれなく、装置がコン
パクト化するものである。
When the residual water content in the containers 2a, 2b, 2c reaches the extremely low concentration, an active metal (IIa, IIIa, I
V a, IV b group metal) is pulverized. First, coarsely crush the activated pure metal ingot, but especially for coarse crushing of hafnium (Hf) crystal bars, we adopted the method and device disclosed in “Coarse crushing method of hafnium crystal bars and its apparatus” filed separately. This is what you do. Then, the coarsely crushed product is immersed in a cryogenic refrigerant such as liquid nitrogen,
Keeping the temperature below ℃, and reducing the ductility by cryogenic cooling.
Further, in order to mechanically pulverize this, the crushing container and the vibrator are similarly kept at -150 ° C. or less with a cryogenic refrigerant such as liquid nitrogen, and pulverized to 5 μm or less by a vibration type crusher. This pulverization process may be performed by a method other than the crushing method, but it does not impair the purity as compared with pulverization by other methods and makes the apparatus compact.

爾後、微粉化した活性純金属を貯蔵すべく収納工程に移
る。この収納工程は、微粉化にする表面積の増加に伴う
気体の吸着、吸蔵及び表面酸化を防止すると共に、水酸
化化合物を生成するのを防止すべく上記残存水分を極低
濃度まで除去した不活性ガス雰囲気中で収納容器に密閉
収納する。この収納容器は、大気中の酸素や水分による
汚染を防止すべくダブルシールによって密閉性が確保さ
れている。
After that, the process moves to a storage process to store the finely divided active pure metal. This storage step prevents adsorption, occlusion, and surface oxidation of gas with an increase in surface area to be pulverized, and removes the above residual water to an extremely low concentration in order to prevent formation of a hydroxide compound. Store tightly in a storage container in a gas atmosphere. This storage container has a double seal to ensure airtightness in order to prevent contamination by oxygen and moisture in the atmosphere.

尚、このように水酸化化合物を生成する活性金属(II
a、III a、IV a、IV b族金属)の高純度微粉末の製造を
行うにあたって、上記ゴム手袋3の取り付けられた密閉
容器が3台連通して設けられたので、それぞれの容器内
で個々に別の作業を行えるため、流れ作業を行うことが
できる。上記密閉容器は1基のみを設け同一容器で全工
程を行うようにしても良い。
In addition, the active metal (II
a, IIIa, IVa, IVb group metal), in the production of high-purity fine powder, three closed containers to which the above-mentioned rubber gloves 3 were attached were provided so as to communicate with each other. Since separate work can be performed individually, flow work can be performed. The closed container may be provided with only one group and the same container may be used for all the steps.

尚、上記密閉容器を1モジュールとして、コンベア(半
製品,製品,擂壊機等の移動運搬用)設置モジュール、
混練作業モジュール、粉末治金成形プレスモジュール、
焼結炉モジュール、秤量・梱包モジュール、原料準備モ
ジュール、擂壊作業モジュール等のような目的に応じた
モジュールが考えられ、これらを任意に組み合わせて設
定することができる。
In addition, a conveyor (for moving and transporting semi-finished products, products, crushers, etc.) installation module,
Kneading work module, powder metallurgy molding press module,
Modules according to the purpose such as a sintering furnace module, a weighing / packing module, a raw material preparation module, a crushing work module, and the like are conceivable, and these can be set in any combination.

[発明の効果] 以上要するに本発明によれば、密閉容器内が加減圧され
てもゴム手袋内と密閉容器内が常に同圧に保持されるこ
とになるため、ゴム手袋取付開口部に設けられたゴム手
袋が密閉容器内の圧力の変動によって破損することを未
然に防止することができる。また、密閉容器内の水分を
極低濃度まで除去することができるため、高純度の活性
金属微粉末が製造できる。
[Effects of the Invention] In short, according to the present invention, since the inside of the rubber glove and the inside of the closed container are always kept at the same pressure even when the pressure inside the closed container is increased or decreased, the rubber glove mounting opening is provided. It is possible to prevent the rubber gloves from being damaged by the fluctuation of the pressure in the closed container. In addition, since water in the closed container can be removed to an extremely low concentration, high-purity active metal fine powder can be produced.

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

第1図は本発明の活性金属の高純度微粉末製造容器の一
実施例を示す正面図、第2図は第1図の裏面図、第3図
は第1図の右側面図、第4図は本発明の活性金属の高純
度微粉末製造容器の極低温冷却装置を示す概略側面図、
第5図は本発明の活性金属の高純度微粉末製造容器のア
クチュエータの取り付け系統図、第6図は本発明の活性
金属の高純度微粉末製造容器のアクチュエータを示す概
略図、第7図は本発明の活性金属の高純度微粉末製造容
器のゴム手袋,開閉扉及び均圧手段を示す概略図、第8
図は本発明の活性金属の高純度微粉末製造容器のゴム手
袋及び開閉扉を示す概略図、第9図は本発明の活性金属
の高純度微粉末製造容器の開閉扉及び均圧手段を示す概
略図である。 図中、1は活性金属の高純度微粉末製造容器、2は密閉
容器、3はゴム手袋、5は開閉扉、7は均圧手段、20は
アキュムレータ、29は極低温冷却手段である。
FIG. 1 is a front view showing an embodiment of a container for producing high-purity fine powder of active metal according to the present invention, FIG. 2 is a back view of FIG. 1, FIG. 3 is a right side view of FIG. FIG. 1 is a schematic side view showing a cryogenic cooling device for producing a high-purity fine powder of active metal of the present invention,
FIG. 5 is a system diagram for mounting an actuator of a high-purity fine powder production container of active metal of the present invention, FIG. 6 is a schematic view showing an actuator of a high-purity fine powder production container of active metal of the present invention, and FIG. FIG. 8 is a schematic view showing a rubber glove, a door for opening and closing, and a pressure equalizing means of the container for producing a high-purity fine powder of active metal according to the present invention.
FIG. 9 is a schematic view showing a rubber glove and an opening / closing door of a container for producing high-purity fine powder of active metal of the present invention, and FIG. 9 shows an opening / closing door and a pressure equalizing means of a container for producing high-purity fine powder of active metal of the present invention. It is a schematic diagram. In the figure, 1 is a container for producing high-purity fine powder of active metal, 2 is a closed container, 3 is rubber gloves, 5 is an opening / closing door, 7 is a pressure equalizing means, 20 is an accumulator, and 29 is a cryogenic cooling means.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中沢 英雄 東京都江東区豊洲3丁目1番15号 有限会 社石川島マスターメタル内 (56)参考文献 特開 昭61−19594(JP,A) 実開 昭62−198094(JP,U) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Hideo Nakazawa Inventor Hideo Nakazawa 3-15-15 Toyosu, Koto-ku, Tokyo Inside Ishikawajima Master Metal Co., Ltd. (56) References JP 61-19594 (JP, A) 62-198094 (JP, U)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】活性金属の高純度微粉末を製造すべく真空
排気手段と不活性ガス供給手段が接続された密閉容器
に、ゴム手袋取付開口部を形成し、そのゴム手袋取付開
口部に、ゴム手袋を密閉容器内部に臨ませて取り付ける
と共に、このゴム手袋内を外気と遮断する開閉扉を設
け、この開閉扉によって覆われたゴム手袋内と上記密閉
容器内とを同圧に保持すべくこれらを連通する連通路を
設けると共に、この連通路に、真空排気時に開き、上記
密閉容器が上記不活性ガス供給手段から供給される不活
性ガスで満たされた時に閉じる開閉弁を設け、さらに、
上記不活性ガスが満たされた密閉容器に、その密閉容器
内の水分を結露させる極低温冷却手段を備え、この結露
した水分を金属ナトリウム塊と接触させると共に、残存
する上記密閉容器雰囲気中の水分を金属ナトリウム蒸気
と反応させて水酸化ナトリウムとして除去する水分除去
手段を備えたことを特徴とする活性金属の高純度微粉末
製造装置。
1. A rubber glove mounting opening is formed in a closed container to which a vacuum evacuation means and an inert gas supply means are connected in order to produce a high-purity fine powder of an active metal, and the rubber glove mounting opening is To attach the rubber gloves facing the inside of the closed container, and to provide an opening / closing door that shuts off the inside of this rubber glove from the outside air, in order to keep the inside of the rubber gloves covered by this opening / closing door at the same pressure. A communication passage that connects these is provided, and this communication passage is provided with an opening / closing valve that opens during vacuum evacuation and closes when the closed container is filled with the inert gas supplied from the inert gas supply means.
The closed container filled with the inert gas is provided with a cryogenic cooling means for dew condensation of water in the closed container, and the condensed water is brought into contact with the metallic sodium lump, and the remaining moisture in the closed container atmosphere. An apparatus for producing a high-purity fine powder of active metal, comprising: a water removing unit that reacts with sodium vapor of sodium to remove it as sodium hydroxide.
JP63218486A 1988-08-26 1988-09-02 Device for producing high-purity fine powder of active metal Expired - Lifetime JPH0774361B2 (en)

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EP89115749A EP0358064B1 (en) 1988-08-26 1989-08-25 Method of making high-purity fine particles of reactive metals and maufacturing vessel therefor
DE89115749T DE68908048T2 (en) 1988-08-26 1989-08-25 Process and container for the production of very fine, very clean, reactive metal powder.
US07/440,056 US5007243A (en) 1988-08-26 1989-11-21 Vessel for making high-purity fine particles of active metals

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