JPH09118904A - チタン粉末の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 クロール法スポンジチタンを原料とし、粉末
冶金用に好適なチタン粉末を効率よく得るための方法を
提供する。 【解決手段】 クロール法スポンジチタンを粉砕処理し
てチタン粉末を製造する方法において、スポンジチタン
粗粉を乾式ミルまたは湿式ミルを用いて鱗片状化処理す
る第１工程と、ついで前工程で得られた鱗片状粒子を湿
式ミルを用いて微粉砕処理する第２工程を順次に施す。
第１工程に振動ミルを用い、第２工程にボールミルを用
いて粒径１５０μm 以下の粒度に微粉砕することが好ま
しい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、クロール法で得ら
れるスポンジチタンを原料として粉末治金用に好適な粒
径１５０μm 以下のチタン粉末を効率よく得るためのチ
タン粉末の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】粉末治金用の原料に用いられるチタン粉
末の製造手段として近年採用されている方法には、スポ
ンジチタン等のチタン原料を溶融し、これに不活性ガス
などの流体を作用させて粉末化するアトマイズ法や、チ
タン原料を水素化処理して粉末化したものを脱水素処理
する水素化脱水素法がある。これらの方法は、高品位の
チタン粉末を製造するための優れた方法であるが、アト
マイズ法においては原料の溶融処理が必須要件となり、
一方、水素化脱水素法においては水素化処理や脱水素処
理等を行う必要があるため、いずれも操作が煩雑となる
うえ製造コストが高くなる欠点がある。

【０００３】上記の方法に対し、比較的製造原価が低廉
な粉末冶金用チタン粉末の製造技術として、四塩化チタ
ンをＮａまたはＭｇで還元して製造されたスポンジチタ
ンを粉砕処理する方法が従来から知られている。例えば
特開平５−９８３６８号公報には、チタン粉末と予め合
金化された合金粉末とを混合し、その混合粉末を成形し
て焼結する高密度粉末焼結チタン合金の製造方法であっ
て、前記チタン粉末として、スポンジチタンをＮａＣｌ
又はＭｇＣｌ₂ が可溶な溶媒中で粉砕したものを用いる
方法が開示されている。

【０００４】しかしながら、この方法の主目的は焼結時
の高密度化の妨げとなるＣｌ成分を溶解し得る溶媒を用
いてスポンジチタンを湿式粉砕するところにある。すな
わち、原料としてＴｉＣｌ₄ をＮａで還元するハンター
法で製造されるスポンジチタンを用いる場合にはＮａＣ
ｌが可溶な溶媒を用い、ＴｉＣｌ₄ をＭｇで還元するク
ロール法で製造されるスポンジチタンを用いる場合には
ＭｇＣｌ₂ が可溶な溶媒を用いるものであって、チタン
微粉末を効率よく粉砕処理する点については配慮されて
いない。

【０００５】また、特開平１−９２３０３号公報には、
チタンまたはチタン合金の粉体および／または焼結体な
らびに溶剤および／または添加剤をミルに装入してチタ
ンフレークを製造するに際し、前記チタン原料に対する
溶剤および／添加剤の量を制御することにより、チタン
フレークの形状を制御するチタンフレークの製造方法が
提案されている。しかし、この方法はプラスチック、金
属、セラミック等の強化用や、絶縁材料に対する導電性
や金属光沢の付与を目的としており、チタン粒子の形状
もフレーク状に限られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】一般に、スポンジチタ
ンを原料として粉砕処理によりチタン粉末を製造する場
合、ハンター法スポンジチタンは比較的容易に微粉末が
得られ易いのに対して、クロール法スポンジチタンは粉
末治金用として望ましい粒径１５０μm 以下の微粒子範
囲まで粉砕することが難しいとされている。因みに、上
記した特開平５−９８３６８号公報には、実施例として
ハンター法スポンジチタンをボールミルを用いた湿式粉
砕により平均粒径７０μm のチタン粉末を得たことが記
載されているが、クロール法スポンジチタンを原料とし
た場合の例は示されていない。

【０００７】本発明者らは、クロール法スポンジチタン
を原料として粉砕処理により粒径１５０μm 以下のチタ
ン粉末を得る条件について多角的に研究を重ねた結果、
予め乾式または湿式ミル方式によりスポンジチタン粗粉
を鱗片状に加工し、しかる後に湿式ミルを用いて粉砕処
理すると、比較的容易に粒径１５０μm 以下の微粉末が
歩留りよく得られることを事実を解明した。

【０００８】本発明は上記の知見に基づいて開発された
もので、目的とする解決課題は、クロール法スポンジチ
タンを原料として、粉末治金用として好適なチタン粉末
を効率よく製造するための方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明によるチタン粉末の製造方法は、クロール法
スポンジチタンを粉砕処理してチタン粉末を製造する方
法において、スポンジチタン粗粉を乾式ミルまたは湿式
ミルを用いて鱗片状化処理する第１工程と、ついで前工
程で得られた鱗片状粒子を湿式ミルを用いて微粉砕処理
する第２工程とを順次に施すことを構成上の特徴とす
る。

【００１０】また、本発明の２段階処理方法において、
第１工程の鱗片状化処理に振動ミルを用い、第２工程の
微粉砕処理にボールミルを用いて粒径１５０μm 以下の
粒度に微粉砕することが実用上好ましい構成態様とな
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明において原料として用いら
れるクロール法スポンジチタンは、四塩化チタンをＭｇ
で還元したのち、真空分離精製したスポンジチタン塊を
粉砕・篩別処理して得られるスポンジチタン粗粉であ
り、好ましくは最大粒径が８３０μm 、より好ましくは
最大粒径２５０μm のものである。

【００１２】第１工程は、上記クロール法スポンジチタ
ン粗粉を乾式ミルまたは湿式ミル方式により鱗片形状の
粒子に加工する段階である。この工程で用いられる装置
としては、例えば振動ミル、ボールミル、撹拌ミルなど
が挙げられる。しかし、クロール法スポンジチタンを最
も効率よく鱗片状粒子に加工するためには、振動ミルを
適用することが好ましい。ミルの構成材質は、粉砕筒部
分がステンレス鋼で粉砕媒体がクロム鋼からなるものが
好ましいが、粉砕媒体の形状は球体もしくはロッドの何
れをも使用できる。

【００１３】ミル操作を行う際には、チタン粉末の品質
確保や操作の安全性を保持するため、スポンジチタンを
充填する前にミルの容器内部を真空引きし、ついでアル
ゴンガスのような不活性ガス雰囲気に置換しておくこと
が重要である。また、湿式ミルを用いて処理する際の溶
媒としては、ヘキサン、ヘプタン、メタノール、エタノ
ールなどの有機溶媒が好ましく用いられる。

【００１４】第１工程において、スポンジチタン粗粉は
ミル操作により鱗片状化されるが、この過程においてス
ポンジチタン粗粉は衝撃、圧縮、摩擦などの作用を受け
てフレーク状を呈する鱗片形状の粒子に転化する。

【００１５】第２工程は、第１工程で得られた鱗片状の
チタン粒子を湿式ミルを用いて粉末冶金原料用として好
適な１５０μm 以下の粒度に微粉砕する処理段階であ
る。この工程に使用される装置も第１工程と同様のミル
を用いることができるが、特にボールミルを用いること
が最も効果的である。処理方式は湿式でありヘキサン、
ヘプタン、メタノール、エタノールなどの有機溶媒を介
在させた状態で処理を施す。

【００１６】該第２工程においては、ミルの作用により
鱗片状チタン粒子は容易に細かく分断されると共に角部
が圧縮摩砕され、その後の篩別処理を介して粉末冶金用
原料として好適な粒径が１５０μm 以下で、かつ不定形
な粒子形態を呈するチタン粉末を収率よく得ることがで
きる。更に、得られたチタン粉末は、流動度が８０〜１
００sec/50g の範囲にあり、また面圧５tonf/cm²で成形
した圧粉体の重量減少率は１％以下である。したがっ
て、粉末冶金用として好適な粉体物性を有している。

【００１７】本発明に従えば、第１工程でスポンジチタ
ンを予め鱗片状の粒子形状に加工し、第２工程で鱗片状
粒子を分断摩砕して不定形な粒子形態に微粉砕する２段
階工程を施すことにより、微粉化が困難とされているク
ロール法スポンジチタンを比較的短時間内に粉末冶金用
に適する粉体として得ることが可能となる。これに対
し、乾式または湿式ミルによる１段階の処理では、長時
間の処理を行ってもクロール法スポンジチタンを本発明
と同等の粒度および粉体特性を得ることはできない。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と対比して具
体的に説明する。しかし、本発明の範囲はこれら実施例
に限定されるものではない。

【００１９】実施例１ (1) 第１工程 予め容器内部をアルゴン雰囲気に置換しておいた内容積
３．６リットルの振動ミル〔安川精機（株）社製、形式
KEE9-4〕に、クロール法で製造したスポンジチタンの篩
下（最大粒径；約 250μm ）０．１kgをｎ−ヘキサン３
５０mlと共に充填し、振動数１０００cpm 、振幅６．３
mmの条件で３時間処理を施した。処理後の粉体を走査型
電子顕微鏡で観察したところ、粒子は鱗片形状を呈して
いることが認められた。

【００２０】(2) 第２工程 第１工程で得られた鱗片形状のチタン粉末０．１kgおよ
びｎ−ヘキサン２００mlとを、予め容器内部をアルゴン
雰囲気に置換しておいた内容積１．２リットルのボール
ミル（粉砕筒；ステンレス鋼、粉砕媒体；クロム鋼球）
に充填し、回転速度９６rpm にて７２時間処理を行っ
た。ついで、十分に乾燥した後、振動篩（目開き 150μ
m)を用いて篩別処理を行った。この篩別処理により得ら
れた粒径１５０μm 以下のチタン粉末（篩下）を回収
し、その収率を表１に示した。このチタン粉末を走査型
電子顕微鏡で観察したところ、様々な大きさの不定形な
粒子形態であることが確認された。

【００２１】(3) 粉体特性の評価 得られた粒径１５０μm 以下のチタン粉末につき、各種
の粉体特性を評価し、その結果を表１に併載した。な
お、評価方法は下記によった。 見掛密度；ＪＩＳ Ｚ２５０４に従って測定した。な
お、オリフイス口径は５mmとし、試料の乾燥処理は省略
した。 流動度；ＪＩＳ Ｚ２５０２に従って測定した。な
お、オリフイス口径は５mmとし、試料の乾燥処理は省略
した。 充填密度；ホソカワミクロン（株）製の充填（タッ
プ）密度測定機を使用して測定した。 圧粉体密度；チタン粉末を面圧５tonf/cm²にて成型
し、ＪＳＰＭ（日本粉体粉末治金協会）標準４−６４に
準拠して圧粉体の密度を測定した。 圧粉体重量減少率；チタン粉末を面圧５tonf/cm²にて
成型し、ＪＳＰＭ（日本粉体粉末治金協会）標準４−６
９に準拠して圧粉体の重量減少率を測定した。

【００２２】実施例２ 第１工程において、振動ミルに充填するクロール法スポ
ンジチタンに溶媒（ｎ−ヘキサン）を添加しない乾式法
を適用し、それ以外は全て実施例１と同一条件で処理を
施した。篩別処理により得られた粒径１５０μm 以下の
チタン粉末の収率および各種粉体特性を測定し、結果を
表１に併載した。

【００２３】比較例１ 実施例１と同一のクロール法スポンジチタン粗粉０．１
kgを、予め容器内部をアルゴン雰囲気に置換しておいた
内容積３．６リットルの振動ミル〔安川精機（株）社
製、形式KEE9-4〕に、ｎ−ヘキサン３５０mlと共に充填
し、振動数１０００cpm 、振幅６．３mmの条件で７５時
間処理を施した。ついで、実施例１と同様に篩別処理を
施し、得られた粒径１５０μm 以下のチタン粉末の収率
および各種粉体特性を測定し、結果を表１に併載した。

【００２４】比較例２ 実施例１と同一のクロール法スポンジチタン粗粉を用
い、その０．１kgとｎ−ヘキサン２００mlを、予め容器
内部をアルゴン雰囲気に置換しておいた内容積１．２リ
ットルのボールミル（粉砕筒；ステンレス鋼、粉砕媒
体；クロム鋼球）に充填し、回転速度９６rpm にて７５
時間処理を行った後、十分に乾燥した。ついで、実施例
１と同様に篩別処理を施し、得られた粒径１５０μm 以
下のチタン粉末の収率および各種粉体特性を測定し、結
果を表１に併載した。

【００２５】

【表１】

【００２６】表１の結果から、本発明の２段階処理を適
用した実施例では粒径１５０μm 以下のチタン粉末の収
率が８５％を越え、得られたチタン粉末は流動度が高
く、かつ圧粉体重量減少率が１％未満の粉末冶金用原料
として優れた粉体特性を備えるものであった。これに対
し、１段階処理の比較例によると粒径１５０μm 以下の
チタン粉末の収率が６０％未満で、得られたチタン粉末
は流動度が悪く、圧粉体重量減少率は極めて高くて粉末
冶金用原料に適用することは不可能であった。

【００２７】

【発明の効果】以上のとおり、本発明によればクロール
法によるスポンジチタンの製造プロセスから得られる安
価なスポンジチタンを原料に用いて比較的簡易な２段階
処理を行うことにより、粉末治金原料として好適な粉体
特性を備えるチタン粉末を効率よく製造することができ
る。したがって、粉末冶金用のチタン粉末を低廉なコス
トで得るための技術として極めて有用である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 クロール法スポンジチタンを粉砕処理し
   てチタン粉末を製造する方法において、スポンジチタン
   粗粉を乾式ミルまたは湿式ミルを用いて鱗片状化処理す
   る第１工程と、ついで前工程で得られた鱗片状粒子を湿
   式ミルを用いて微粉砕処理する第２工程とを順次に施す
   ことを特徴とするチタン粉末の製造方法。
2. 【請求項２】 第１工程の鱗片状化処理に振動ミルを用
   い、第２工程の微粉砕処理にボールミルを用いて粒径１
   ５０μm 以下の粒度に微粉砕する請求項１記載のチタン
   粉末の製造方法。