JPS6263627A - Ｔｉ又は高Ｔｉ合金の溶製法及びそれに用いるＣａＯ耐火物 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ 本発明はＴｉ又は高Ｔｉ合金の溶製法及びそれに用いる
ＣａＯ１１Ｉ）ｌ大物に係り、特にＴｉ又は高Ｔｉ合金
を高純度ＣａＯ容器により溶製する方法及びそれに好適
な高純度ＣａＯ耐火物に関する。

［従来の技術］ Ｔ１は、特に合金元素を添加しないままでも、他の金属
材木１に比べて大きな７１強度を４ｉＩ、、鋼や強力ア
ルミニウム合金に匹敵する強度を右する上に、各種の化
学薬品に対して安定で、特に酸化性の酸に対しては優れ
た耐食性を示す等、様々な特徴を備えた金属である。こ
のため、純Ｔｉ或いはこれに更に合金元素を添加して特
性を数円−せしめたＴｌ系合金は、近年、航空、宇宙用
金属材料、化学り業材料等様々な分野でその利用性が研
究されている。

このようなＴｉ又は合金は、高融点かつ高活性であるの
で、消耗電極アーク溶解法やプラズマ溶解法等で溶解さ
れている。しかしながら、これらの溶解法はいずれも大
寸の゛心力を要し、均質な鋳塊を得るためにはくり返し
溶解を行なう必要がある等の難がある。また、高周波炉
や低周波炉を使用する溶解法による場合には、溶湯と接
する耐火炉材による汚染が特に問題となる。

例えば、−・般に溶製用高周波炉材として、マグネシア
質やグラファイト質の耐火材料があるが、溶融している
Ｔｉと接触すると下記のように溶湯中の酸素、炭素の濃
度り昇をひき起こす。

ＭｇＯ（炉材）→ Ｍｇ（カス）＋Ｏ（溶湯中）・・・（１）Ｃ（炉材）　
−Ｃ（溶湯中）　　・・・・・・・・・・・・・・・（
２）このようにＴｉ又はＴｉ合金は、通常の耐火物容器
を用いた溶解では良好な合金は得られない。

このため、最近になって、Ｔｉ合金の溶製に化学的に安
定なＣａＯ質容器を用いることが提案された（特公昭５
９−４０２１０、特開昭５９−６７３３２）。

［発１すＩが解決しようとする問題点］しかしながら、
従来提案されているＴｉ合金の溶製法は、いずれもＴｉ
含１１゛率の低いＴｉ合金についてであり（特開昭５９
−６７３３２はｒＴｉ：Ｎ１＝Ｌ　：　１　（モル比）
のＴｉ−Ｎｉ合金に係り、性分１１！１５９−４０２１
０はｒＴｉ３６−４７重量％程度のＴｆ系合金」に係る
。　）　、Ｔ　ｉ含有率の高い高Ｔｉ合金あるい清純Ｔ
ｉの溶製法については何ら汀及されていない。

前述の如く、Ｔｉは極めて高活性であることがら、Ｔｉ
含有率６４．５１征％以）゛の低Ｔｉ合金であれば従来
のＣａＯ質容器を用いて溶製することが口ｆ能であるが
、実際に純Ｔｉ又は高Ｔｉ合金を従来のＣａＯ質容器で
溶製した場合には、ＣａＯ質炉壁が損傷してしまうため
、溶製を続けることができなくなってしまうのである。

このように純Ｔｉ又は高Ｔｉ合金が通常のＣａＯ質容器
で溶製不可能なことは、従来より多くの研究者が認めて
いるところであり、例えば「金１工Ｊ　１９８３年７月
号、Ｐ３０〜３３とりわけＰ３３（３）チタン合金の項
にも、ＣａＯ質容器を用いてもＴｉ含含有量５垂 Ｔｉ合金の溶製しがなし得ない旨の報告がなされている
。

［問題点を解決するための手段］ 木発廚は上記従来の実情に鑑み、Ｔｉ又は高Ｔｉ合金の
工業的に極めて有利な溶製法及びこれに適する耐火物を
提供するものであって、Ｔｉを、内面がＣａＯ９９π量
％以上、ＳｉＯ２０．１重量％以下、Ｆｅｒ　０１　０
　、　０　２屯；Ｉｌ゛％以下、その他の金属酸化物０
．５爪ｊ１１％以ドの高純度ＣａＯ炉材で構成された容
器中で、非酸化性雰囲気にて溶解することを特徴とする
Ｔｉの溶製法、 高Ｔｉ合金を、内面がＣａＯ９９重ＩＡ％以１−１Ｓｉ
Ｏ２０．１取量％以Ｆ、その他の金属酸化物０、　５　
毛社％以下の高純度ＣａＯ炉材で構成された容器中で、
非酸化性雰囲気にて溶解することを特徴とする高Ｔｉ合
金の溶製法、 及び Ｃ　ａ　０　９　９　重：ｊ−５以上、ＳｉＯ２０．１
ｆｆｌｕ％以下、ＦｅａＯｑｏ．０２重量％以下、その
他の金属酸化物０．５屯量％以下であることを４￥徴と
するＴｉ又は高Ｔｉ合金溶製用ＣａＯ耐火物、を要旨と
するものである。

即ち、本発明者らは、ＣａＯはＴ　ｉ　Ｏ　＝よりも安
定であるにもかかわらず、Ｔｉ又は高Ｔｉ合金を通常の
ＣａＯ質容器で溶製した場合、ＴｉによりＣａＯ炉壁が
損傷する原因について鋭意検討を重ねた結果、炉壁損傷
の原因はＣａＯ純度が低いことに基づくものという知見
を得，この知見をもとに研究を重ね、本発明を完成させ
たものである。

以丁に本発明につき詳細に説明する。

なお、本明細書において「％」は「重り一％」を表す。

本発明において、高Ｔｉ合金とは、例えばＡＭ、Ｃｒ．
Ｆｅ．Ｍｎ．Ｎｉ．Ｃｕ．Ｖ、Ｓｎ．Ｚｒ，Ｍｏ．Ｎｂ
．Ｓｉ及びＢｉ等の１種又は２挿具に含むＴｉ合金であ
って、Ｔｉ含右率が６５％以上、特に７０％以−１−１
とりわけ８５％以」二のものである。

またＴｉとは、純度９７％以ｊ−の丁業的純Ｔｉを指し
、例えば、下記第１表に示すようなものが挙げられる。

第１表 本発明においては、このようなＴｉ又は高Ｔｉ合金を、
内面がＣａＯ９９％以上、５ｉ０２０．１％以下、Ｆｅ
２０３０．０２％以下、その他の金属酸化物（例えばＡ
ｆＬ２０ａ、ＭｇＯ１ＴｉＯ，ｒ　’ｉ）０．５％以ド
の高純ｊ（！ｊ　Ｃａ　Ｏ炉Ｕで構成された容器中を用
い、非酸化性雰囲気即ち真空ヌは不活性雰囲気（例えば
、アルゴン、ヘリウＩ・など）下で、常法例えば高周波
あるいは低周波誘導加熱法等で加熱して溶解させて溶製
する。

本発明において、Ｔｉヌは高Ｔｉ合金の溶融に用いる容
器の内面を構成するに好適な高純度ＣａＯ酎大耐として
は、゛准融カルシアが、緻密であることから、極めて好
適である。また、生右灰１石灰石或いは消石灰などを焼
成したカルシア（Ｃａｂ）も好Ｊである。焼成したｃ　
ａ　Ｏ１Ｉｌ）１′大物としては、特に５ｉ０２０．０
５％以下、Ｆ　ｅ　２０　：ｌ　０　、０１％以下の高
純度ＣａＯが好ましい。

〔作用〕

本発明に係る高純度Ｃａ、　Ｏ耐火物は、Ｔｉに対する
安定性が極めて高く、Ｔｉ又は高Ｔｉ合金の溶製が可能
とされる。また、高純度ＣａＯ耐火物は熱力学的に安定
な１；に、Ｔｉ又は高Ｔｉ合金溶湯中の各種酸化物を吸
収し、酸化物介在！ｉｌを大幅に減少させることができ
るので純度の高いＴｉ又はＴｉ合金を得ることが可能と
なる。

このため、内面がこのような高純度ＣａＯ炉材で構成さ
れた容器を用いることにより、従来溶製が不可能とされ
ていたＴｉ又は高Ｔｉ合金の溶製が可能となる。

［実施例］ 以ドに本発明を実施例により更に具体的に説明するが、
未発明はその要旨を超えない限り以下の実施例に限定さ
れるものではない。

実施例１ スポンジチタン　ＪＩ、Ｓ　　Ｈ２１５１の１種（Ｔｉ
純度９９．６％以上）を、第２表に示す組成のＣａ１ｌ
ｌＩＦ！大物で作成されたＣａＯ坩堝に入れ、これを出
力１０ＫＷ、周波数７０ＫＨｚの内熱式誘導炉に入れ、
高純度アルゴン１″気圧下で溶解し、溶製のＩｚ丁６を
観察した。

その結果、第２表に示す如く、従来のＣａＯ坩、堝では
内壁がＴｉ溶湯により損傷され、溶製が不可能であった
。これに対し、本発明によれば、坩堝内壁が損傷するこ
となく、良好な溶製を行うことが可能であった。

第　　２　　表 ※　Ｘ・・・・・・溶製率＋Ｉ’ｆ能 Δ・・・・・・溶製不良 Ｏ・・・・・・良好な溶製が可能 ［発明の効果］ 以］−詳述した通り、本発明のＴｉ又は高Ｔｉ合金の溶
製法は、Ｔｉ又は高Ｔｉ合金を、内面がＣａＯ９９重ｉ
１１：％以ｌ−１ＳｉＯ２０，１％以下、ＦｅｐＯ３０
，０２％以Ｆ、その他の金属酸化物０．５％以下の高純
度ＣａＯ炉材で構成された容器中で、非酸化性雰囲気に
て溶解するものであり、従来溶製が不可能とされていた
Ｔｉ又は高Ｔｉ合金を極めて高純度で得ることが可能で
ある。

このような本発明方法によれば、 ■　低酸素で、かつ低炭素含有量のＴｉ又はＴｉ合金を
容易に得ることができる。

■　従って、得られる合金は極めて高特性なものとなる
。

０）　極めて均質な組成の合金が得られる。

■　Ｔｉ又は高Ｔｉ合金の鋳造を容易に行なえる。

等の様々な効果が奏され、工業的に極めて有利である。

しかして、このような本発明のＴｉ又は高Ｔｉ合金の溶
製法は、本発明の高純度ＣａＯ耐火物を用いて構成され
た溶解用容器により容易に実施される。

手　糸売　車重　ＴＦ　　Ｚ！￥− 昭和６０年１１月２１１１ １　事件の表示 昭和６０年特許願第２０２８１３号 ２　発明の名称 Ｔｉ又は高Ｔｉ合金の溶製法及び それに用いるＣａＯ耐火物 ３　補正をする者 事件との関係　特許出願人 名　称　　　　（５９０）三井潰船株式会社４　代理人 住　所　　東京都港区赤坂４丁目８番１９号〒１０７　
　赤坂表町ビル５０２号 ６　補正の対象 明細書の特許請求の範囲の欄及び発明の詳細な説明の欄
。

７　補正の内容 （１）　特許請求の範囲を別紙のとおりに訂正する。

（２）　明細書第５頁第１６行の「その他」の前に口゛
Ｆｅ２０３０．０２ｆｆｉｆｆｉ％以下、１を挿入する
。

以　　上 別紙 特許請求の範囲 （１）Ｔｉを、内面がＣａ　Ｏ９９屯９％以１−１Ｓ　
Ｌ　Ｏ２０、１型破％以下、Ｆ　ｅ　２０　：＋　０　
、０２重１ｊ％以下、その他の金属酸化物、Ｑ　、５　
ｍ　５ｉ−％以Ｆの高純度ＣａＯ炉材で構成された容器
中で、非酸化性雰囲気にて溶解することを特徴とするＴ
ｉの溶製法。

（２）　高Ｔｉ合金を、内面がＣａ　Ｏ９９、ｆ　、’
、Ｃ％以上、ＳｉＯ２０，１重ら１％以ド、ＦｅａＯ：
＋０．０２０′昌％、ＬＩ、その他の金属酸化物０．５
玉Ｂ、Ｈ％以下の高純度ＣａＯ炉材で構成きれた容器中
で、非酸化性雰囲気にて溶解することを特徴とする高Ｔ
ｉ合金の溶製法。

（３）　　Ｃａ　Ｏ９９屯Ｑ％以上、ＳｉＯｒ０．１屯
ｈ）％以−ド、Ｆ　ｅ　２０ｙ　０　、０２ｉ（：Ｉｉ
％以下、その他の金属酸化物０．５重量％以下であるこ
とを特徴とするＴｉ又は高Ｔｉ合金溶製用ＣａＯ耐火物
。

手続補正書 昭和６１年６月６日 昭和６０年特許願第２０２８１３号 ２　発明の名称 Ｔｉ又は高Ｔｉ合金の溶製法及び それに用いるＣａＯ耐火物 ３　補正をする者 本件との関係　　特許出願人 名称　　　（５９０）三井造船株式会社４　代理人 住　所　　東京都港区赤坂４丁目８番１９号〒１０７　
赤坂表町ビル５０２号 廿（０３）４０８−０４７１　（代表）氏名　弁理士（
８６９１）玉野　剛・′　２＼５　補正命令の日付 ７　補正の内容 （１）　明、拙書第１０頁第２行ないし回頁丁から第４
行の「とがり能であった。・・・・・・（中略）・・・
・・・［発明の効果］」を下記の通りに改める。

記 「とが可能であった。

また、第２表中に、溶製後の純Ｔｉ中の酸素濃度（ｐｐ
ｍ）を示す、第２表中に示す通り、比較例においては、
純Ｔｉ中に５０００ｐｐｍを超える多量の酸素が存在す
るが、実施例においては、酸素含有率はいずれもｌｏｏ
ｏｐｐｍよりも低い微量のものであった。

第２表 ※　×・・・坩堝溶損により溶製不可能Δ・・・溶製不
良（坩堝壁へ１０厘１以上浸透）Ｏ・・・坩堝壁への浸
透が約３国鳳であり良好な溶製が可能■・・・坩堝壁へ
の浸透が約１１鳳であり、極めて良好な溶製が可能実施
例２ 実施例１で用いたものと同様の高純度ＣａＯ焼成品を焼
成するに際し、原料ＣａＯに微量の５４０２分を添加す
ることにより、Ｃａｂ。

Ｆ　ｅ　２０］、Ｍｉｄ、Ａ、１Ｑ２０ｘ、は上記第２
表と同一含有率であるが、ＳｉＯ２が０．０５ゾロ。

０．０９％、０．１１％、０，１４％であるＣａＯ坩堝
を作成した。

これらの坩堝を用いて実施例１と同様にスポンジチタン
の溶！ｇＩを行い、２ｏ分保持後の溶、傷中の酸素含有
率を測定した。

結果を第１図に示す、第１図より、５ｉ０２含有率が０
．１％を超えると、溶７Ｗ中の酸素含有量が急激に増大
することが認められる。

実施例３ 実施例１で用いたものと同様の高純度ＣａＯ焼成品を焼
成するに際し、原料ＣａＯに微量のＦ　ｅ　２０３分を
添加することにより、ＣａＯ１Ｓ　ｉ０２　、Ｍｇｏ、
Ａｌ２Ｏ２は上記第２表と同一含有率であるが、Ｆ　ｅ
　２０　ｘがｏ　、　ｏ　１５ｇ、０．０１５ゾロ、０
，０２％、Ｏ０２５％であるＣａＯ坩堝を作成した。

これらの坩堝を用いて実施例１と同様にスポンジチタン
の溶製を行い、２０分保持後の溶湯中の酸素含有率を測
定した。

結果を第２図に示す。第２図より、Ｆ　ｅ　２０　］含
有率が０．０２％を超えると、溶湯中の酸素含有量が急
激に増大することが認められる。

［発明の効果］　　　　　　　　　　　　　　ｊ（２）
　明細書第１１頁第１９行ないし第２０行の「実施され
る。」を 「実施される。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は実施例における測定結果を示すグラ
フである。」 と改める。 （３）　別紙の第１図及び第２図を図面として細菌１図 ００４００６００８０、ＩＱ１２Ｑコ４ＳｊＯ，Ｗｔ−
／− 第２図 ０、ＣＩ　　０ｆｆ５　００２　ＱＯ２５Ｆρ・Ｏｘ　
　ｗｔｔ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｔｉを、内面がＣａＯ９９重量％以上、ＳｉＯ＿
   ２０．１重量％以下、Ｆｅ＿２Ｏ＿３０．０２重量％以
   下、その他の金属酸化物０．５重量％以下の高純度Ｃａ
   Ｏ炉材で構成された容器中で、非酸化性雰囲気にて溶解
   することを特徴とするＴｉの溶製法。
2. （２）高Ｔｉ合金を、内面がＣａＯ９９重量％以上、Ｓ
   ｉＯ＿２０．１重量％以下、その他の金属酸化物０．５
   重量％以下の高純度ＣａＯ炉材で構成された容器中で、
   非酸化性雰囲気にて溶解することを特徴とする高Ｔｉ合
   金の溶製法。
3. （３）ＣａＯ９９重量％以上、ＳｉＯ＿２０．１重量％
   以下、Ｆｅ＿２Ｏ＿３０．０２重量％以下、その他の金
   属酸化物０．５重量％以下であることを特徴とするＴｉ
   又は高Ｔｉ合金溶製用ＣａＯ耐火物。