JPS61253306A - チタニウム粒子の生成法 - Google Patents

チタニウム粒子の生成法

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JPS61253306A
JPS61253306A JP61054557A JP5455786A JPS61253306A JP S61253306 A JPS61253306 A JP S61253306A JP 61054557 A JP61054557 A JP 61054557A JP 5455786 A JP5455786 A JP 5455786A JP S61253306 A JPS61253306 A JP S61253306A
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particles
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    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/06Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material
    • B22F9/08Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying
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    • B22F2009/0848Melting process before atomisation
    • B22F2009/0856Skull melting

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  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

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】 ジェットエンジン成分のような種々のチタニウム粉末冶
金施工に、球状チタニウム粒子を生成しその後完全な密
度に熱成型されることが望まれている。成型は一般に、
成型されるチタニウム粒子が密閉容器におかれ、高温に
熱せられるオートクレーブの使用により達成されそして
完全な密度に達するよう充分に高流体圧で成型される。
これらの施工に対しチタニウム粒子が容器内で適当な充
填を保証するよう球状であることが望まれる。それは完
全な密度のため引続いての熱成型に必須である。この方
法で熱成型されるとき、非球状粉末はその充填密度のと
ぼしいため成型を通じて空げきを生じ、既知の方法によ
る完全な密度への達成を妨げる。
種々の合金の粉末冶金施工に対し、底にノズルを持って
いるるつぼ内に合金の熔融塊を右き、ノズルを通して熔
融合金が自由落下流を作るよう通過させることにより球
状粒子を生成さすことが知られている。自由落下流は球
状粒子に熔融合金を微粒化するよう不活性ガスのジェッ
トにぶつけられる、球状粒子は冷却され、粉末冶金施工
における使用のため集められる。チタニウムの高い反応
性のため、一般的な微粒化技術は使用に適していない。
特に熔融状態にあるチタニウムはるつぼの内面とそれら
と連結したノズルと反応しチタニウムを汚染するそれで
えられた微粒子は最終生成物施工に対し充分な質をもた
ない。微粒化のため熔融物質を含むことに一般に使用さ
れているるつぼと、微粒化のため自由落下流熔融流を作
るためのノズルは耐熱性セラミック物質で内張されてい
る、そしてこれら物質の全ては充分にチタニウムと反応
し、望ましくない不純物水準を生じる。
従って、本発明の主たる目的は、全微粒化工程の間熔融
チタニウムが汚染から保護され、球状粒子を生成するよ
う熔融チタニウムを微粒化するガスに対する方法を与え
ることである。
本発明の更に特殊な目的は微粒化に先だち熔融チタニウ
ムが入れられているるつぼ内面と熔融チタニウムが接触
しないよう保持することにより微粒化の間汚染から熔融
チタニウムを保護する方法である。
これらと発明の他の目的は、その更に完全な理解と同様
、以下の記述、実施例、図面からえられるであろう。
第1図は発明の方法での使用に適する装置の実施例を示
している断面図である。
第2図は第1図の装置の部分の拡大された詳細な図であ
る。
概括的に、方法は非酸化性雰囲気をもつ水冷銅るつぼに
おいてチタニウムの熔融塊を生成することよりなってい
る。チタニウムの熔融塊はるつぼ内チタニウムの熔融塊
を作るため固体チタニウムのアーク熔融により生成され
、好ましくは非消耗性電極の使用により生成される。銅
るつぼは水冷され、るつぼ内部に固化したチタニウムの
層又は骨格を作る。この方法で、チタニウムの熔融塊は
チタニウム物質のこの骨格と接触しているそしてるつぼ
の内面と接触していない。るつぼから熔融チタニウムの
自由に落下している流れが熔融チタニウムをるつぼの底
にあるノズルを通じてとおすことにより作られている。
代表的に、ノズルは夕 ”ングステン、タンタル、モリ
ブデン又はレニウムのような耐熱性金属の単独又は組合
せで構成されるであろう。ノズルは熔融チタニウムの自
由に落下する流れを作る、その流れは球状粒子を作るた
め熔融チタニウムを微粒化する不活性ガスジェットにぶ
つけられるそして球状粒子は固化と集めるため冷却され
る。不活性ガスジェットは、ジェットと微粒チタニウム
が浸食を生じるノズルに接触しないよう充分ノズルから
はなれた距離で熔融チタニウムの自由落下流にぶつかる
に適合されている、又ノズルを通過している熔融チタニ
ウムの冷却に適合されている。この方法におけるノズル
の冷却はノズル穴の部分的つまりを生じる。これはノズ
ルを通る熔融チタニウム流を減じ微粒化を損う。微粒化
に使用される不活性ガスは、例え゛ばアルゴン、又はヘ
リウムであろう。一般的実用により耐熱内面をもつノズ
ルはその中にチタニウムの固化した骨格即ち層を作るた
め冷却されるであろう。この方法でチタニウムは更に微
粒化に先だちノズルから通過する間に、耐熱性ノズル内
面と接触することによる汚染から、保護されるであろう
図に関し、図−1に10として一般に示されたチタニウ
ム微粒化単位装置が示されている。単位装置は水冷銅る
つぼ12を含んでいる。チタニウムの固体装入を熔かす
ため使用された非消耗タングステン電極14がるつぼ1
2の上炉15に設けられている。又図−2によく示され
ているように、単位装置は又るつぼ12の底にノズル1
8をもつ底部タンディツシュ(tundish) 16
を含んでいる。
ノズルの下は微粒化目的のため不活性ガス21のシェツ
トを与えている環状不活性ガスジェットマニホルド20
がある。マニホルド20は微粒化室22に含まれており
、微粒化室は例えばアルゴン又はヘリウムのような、非
酸化性雰囲気をもつステンレス鋼構造であろう。微粒化
室22の下にステンレス鋼筒24がある。
装置の操業において、固体でのチタニウムの装入(示さ
れていない)がるつぼ12内におかれる、そして図−2
に示されたように金属破裂板26におく。破裂板26は
選ばれた温度でタンディツシュ16に、そしてノズル1
8をとおして熔融チタニウムを放散する。るつぼに固体
チタニウムを置いたあと、系は封入され減圧にされる。
アークが電極14と固体チタニウム装入物との間にとお
され熔融プール27が得られるまで固体チタニウムの熔
融が行われる。循環水による銅るつぼ12の冷却はチタ
ン28の骨格又は層の保持を生じる。
その層はチタニウムの熔融プール27のるつぼ内面との
接触をしないよう保持している。それ故チタニウム骨格
はチタニウムプールと同じ冶金学的組成である。チタニ
ウムの熔融プール27が今にも注がれようとするとき、
電極14は熔融プールに更に近くに動かされ、プールに
より深く押しやられ骨格28と破裂板26の底を通して
熔け、プールから熔融チタニウムがタンディツシュ16
に、ノズル18を通って流れ、それはノズルを離れて自
由落下流を作る。熔融物の通る部分が図−2に破線29
により示されている。自由落下流はマニホルド20から
の不活性ガスジェット21により微粒化され粒子32を
作り粒子は室22内で固化し筒24において固化粒子3
4として集められる。
るつぼ内に、そして交互にノズル内にチタニウムの骨格
又は固化層を保持することにより、そして微粒化室内に
保護的雰囲気を保持することにより、チタニウムは熔融
状態において、集しゆうに対し微粒子の固化にさきだち
、汚染に保護されている。
発明の実際の特別の例として、ここに示し記されたタイ
プの微粒化単位装置は6%アルミニンウムー4%バナジ
ウムバランス(balance)チタニウムのチタニウ
ム−基材合金から球状粉末を作るのに使用された。6.
41bs(2,9kg)のこの組成物が銅るつぼにおか
れその後炉と微粒化室が30m1llitorrの圧力
に減圧された。それから室と炉は大気圧より僅かに高い
圧力にヘリウムガスで埋め戻された。アークが装入物と
タッグルチン電極の間に出され、熔融プールを作る。名
目上のアーク電圧とアンペア数は20ボルト、1500
アンペアであった。プールは0.250インチ(6,3
+mn)直径のモリブデンノズルを通して底から流れで
る以前に約4分間保持された。熔融流は環状オリフィス
0.008インチ(0,2mm )の1.5・インチ(
38111[+1)直径のガス環を使ってヘリウムガス
で微粒子された。ヘリウムガス圧はガスびん制御器で測
定されたように550psi(3,8MPa)であった
。微粒化生成物は一20メツシュ([1,S、 5ta
ndard)にふるわれた。−20メツシユ生成物に対
するサイズ分配は24.5%−60メツシユ、6.2%
−120メツシユ、1.3%−200メツシユ(Ll、
S、5tan−dard)であった。粉末は球状で35
秒の流動速度(ASTMB213)をもち、理論密度の
63%の充填密度であった。
チタニウムなる語がここに使用されたようにチ
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示した断面図、第2図は第1
図に示す一部分の拡大図である。 図中:12・・・るつぼ、14・・・電極、18・・・
ノズノベ20・・・不活性ガスジェットマニホルド、2
1・・・不活性ガスジェット、22・・・微粒化室、2
4・・・筒、26・・・破裂板、27・・・熔融プール
、28・・・骨格又は層。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、非酸化性雰囲気下のるつぼにおいてチタニウムの熔
    けた塊を生成さすこと;チタニウムの該熔融塊を該るつ
    ぼと接触させずに保持すること;該るつぼから該熔融チ
    タニウムの自由に落下する流を生成さすこと;該自由落
    下流を不活性ガスジェットにぶつけ該熔融チタニウムを
    微粒子にし球状粒子を作ること;該球状粒子を冷却して
    固化すること;該固化粒子を集めることよりなる粉末冶
    金施工に適するチタニウム粒子の生成法。 2、該チタニウム熔融塊が、アーク熔融により該るつぼ
    で生成されることを特徴とする、特許請求の範囲第1項
    記載の方法。 3、該アーク熔融が、消耗しない電極により行われるこ
    とを特徴とする、特許請求の範囲第2項記載の方法。 4、チタニウムの該熔融塊が、該熔融塊と該るつぼの間
    にチタニウムの固化した層を与えることにより、該るつ
    ぼとの非接触を保つことを特徴とする、特許請求の範囲
    第1項記載の方法。 5、該るつぼが底部に、該自由に落下している流を通す
    ノズルを持ち、そのノズルが、モリブデン、タンタル、
    タングステン、レニウムよりなる群からえらばれた、少
    くとも1つの耐火性金属から構成されていることを特徴
    とする、特許請求の範囲第4項記載の方法。 6、該るつぼが水冷されていることを特徴とする、特許
    請求の範囲第5項記載の方法。 7、該チタニウムの固化された層が該熔融チタニウム塊
    と同じ組成であることを特徴とする、特許請求の範囲第
    5項記載の方法。 8、該不活性ガスジェットが該ノズルから充分はなれた
    距離で、該自由に落下している流にぶつかり該ジェット
    と微粒子が該ノズルに接触せず該ノズルの浸食を生ぜず
    そして該ノズルを通過している該熔融チタニウムの冷却
    をすることを特徴とする、特許請求の範囲第7項記載の
    方法。 9、該不活性ガスがアルゴン、ヘリウムよりなる群から
    えらばれたガスであることを特徴とする、特許請求の範
    囲第8項記載の方法。 10、非酸化性雰囲気下のるつぼにおいてチタニウムの
    熔融塊を生成するアーク熔融;該熔融塊と該るつぼとの
    間の固化チタニウムの該熔融塊層にと同じ組成である該
    固化層の該チタニウムを与えることによりチタニウムの
    該熔融塊を該るつぼと非接触を保持すること;該熔融チ
    タニウムの自由に落下する流れが通るノズルを底部にも
    つ該るつぼ;該ジェットと微粒子が該ノズルの浸食の原
    因となる該ノズルに接触しない該ノズルから充分離れた
    距離で、自由に落下する該流れにぶつかることによりそ
    して、該ノズルを通る該熔融チタニウムの冷却により、
    球状粒子を作るため該熔融チタニウムを微粒子にするに
    適した不活性ガスジェット;該球状粒子を該粒子に固化
    するため冷却すること;固化した粒子を集めることより
    なる粉末冶金施工に適するチタニウム粒子の生成法。 11、アーク熔融が、非消耗性電極の使用により行われ
    ることを特徴とする、特許請求の範囲第10項記載の方
    法。 12、該るつぼが水冷されていることを特徴とする、特
    許請求の範囲第10項記載の方法。 13、該不活性ガスジェットが、アルゴン、ヘリウムよ
    りなる群からえらばれたガスであることを特徴とする、
    特許請求の範囲第10項記載の方法。 14、該ノズルが、モリブデン、タンタル、タングステ
    ン、レニウムよりなる群からえらばれた少くとも1つの
    耐熱性金属から構成されていることを特徴とする、特許
    請求の範囲第12項記載の方法。 15、非酸化性雰囲気中のるつぼにおいてチタニウムの
    熔融塊を生成するアーク熔融;該熔融塊と該るつぼとの
    間のチタニウムの固化層にチタニウムの該熔融塊と同じ
    組成である該固化層の該チタニウムを与えることにより
    、該るつぼとチタニウムの該熔融塊との非接触を保持す
    ること;該熔融チタニウムの自由に落下している流れが
    、該るつぼから通過するノズルを、底部に持つるつぼ;
    チタニウムの該熔融塊と同じ組成のチタニウムの固化層
    で内張されそれにより該熔融チタニウムが該ノズルと非
    接触を保たれている該ノズル;該ノズルと微粒子が該ノ
    ズルの浸食を生じる該ノズルとの接触をしないよう充分
    離れた距離で該自由に落下する流にぶつかることにより
    、そして該ノズルを通過している該熔融チタニウムの冷
    却により球状粒子を作るため、該熔融チタニウムを微粒
    化するに適した不活性ガスジェット;該球状粒子を該粒
    子に固化するため冷却すること;該固化粒子を集めるこ
    とによりなる粉末冶金施工に適するチタニウム粒子の生
    成法。 16、該アーク熔融が非消耗性電極により行われること
    を特徴とする、特許請求の範囲第15項記載の方法。 17、該るつぼが水冷されていることを特徴とする、特
    許請求の範囲第15項記載の方法。 18、該不活性ガスジェットがアルコン、ヘリウムより
    なる群からえらばれたガスであることを特徴とする、特
    許請求の範囲第15項記載の方法。 19、該ノズルが、モリブデン、タンタル、タングステ
    ン、レニウムよりなる群からえらばれた少くとも1つの
    耐熱性金属から構成されていることを特徴とする、特許
    請求の範囲第17項記載の方法。
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