(57)【要約】本発明は金属合金粉末の製造方法に関し、特に、本発明は二酸化チタンとアルミニウムからチタン金属合金を製造する方法に関する。場合により、本発明の方法は、一種又はそれ以上の他の酸化物（金属又は非金属）も含む。少なくともＴｉ−Ａｌ合金粉末を得られる。もし一種の他の金属酸化物を使用するとＴｉ−三元合金粉末となるであろう。もしＳｉＯ２を用いると、Ｔｉ−Ａｌ−Ｓｉ合金となる。
2009544840.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チタン合金粉末の製造方法であって、下記工程：
（ａ）二酸化チタンとアルミニウム粉末を、場合により１種又はそれ以上の他の酸化物と一緒に機械的に粉砕すること、
（ｂ）前記混合物を、真空中または不活性雰囲気中で、約７００℃〜約１２００℃の温度に加熱して、チタン金属マトリックスセラミック複合材料を形成すること、
（ｃ）前記チタン金属マトリックスセラミック複合材料を破砕すること、
（ｄ）破砕されたチタン金属マトリックスセラミック複合材料を適する還元剤と混合し、真空中または不活性雰囲気中で約１１００℃〜約１５００℃の温度に加熱して、前記チタン金属マトリックスセラミック複合材料の酸化物成分を還元すること、
（ｅ）工程（ｄ）の生成物を破砕し洗浄すること、および
（ｆ）チタン合金粉末を回収すること、
を含む製造方法。
【請求項２】
工程（ｂ）を約９００℃〜約１１００℃の温度で行う請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
工程（ｄ）を約１１００℃〜約１３００℃の温度で行う請求項１又は２に記載の製造方法。
【請求項４】
工程（ａ）を、約１時間〜約１０時間行い、より好ましくは、工程（ａ）を、約１時間〜約４時間行う請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法。
【請求項５】
工程（ａ）には、二酸化チタンと、少なくとも１種の他の金属酸化物が含まれ、工程（ｆ）で回収されるチタン合金粉末は、チタン系金属合金粉末である請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法。
【請求項６】
工程（ａ）には、二酸化チタンと、少なくとも１種の他の金属酸化物または少なくとも１種の非金属酸化物が含まれる請求項１〜５のいずれかに記載の製造方法。
【請求項７】
前記他の金属酸化物または非金属酸化物は、Ｎｉ、Ｖ、Ｃｏ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｙ、またはＳｉの酸化物のいずれか１種又はそれ以上から選択される請求項５又は６に記載の製造方法。
【請求項８】
製造されるチタン合金粉末は、Ｔｉ−Ａｌ−Ｎｉ、Ｔｉ−Ａｌ−Ｖ、Ｔｉ−Ａｌ−Ｃｏ、Ｔｉ−Ａｌ−Ｎｂ、Ｔｉ−Ａｌ−Ｃｒ、Ｔｉ−Ａｌ−Ｍｏ、Ｔｉ−Ａｌ−ＹまたはＴｉ−Ａｌ−Ｓｉ合金から選択される請求項７に記載の製造方法。
【請求項９】
前記非金属酸化物は、ＳｉＯ２であり、工程（ｆ）の生成物は、Ｔｉ−Ａｌ−Ｓｉ合金である請求項６に記載の製造方法。
【請求項１０】
工程（ａ）を真空中または不活性雰囲気中で行う請求項１〜９のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１１】
工程（ａ）でＴｉＯ２とＡｌ粉末を組み合わせ、工程（ｄ）の生成物は、Ｔｉ−Ａｌと可溶性化合物の混合物であり、Ｔｉ−Ａｌ合金が工程（ｆ）で回収される請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１２】
工程（ｃ）も真空中または不活性雰囲気中で行う請求項１〜１１のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１３】
工程（ｂ）を不活性雰囲気中で行い、工程（ｃ）と工程（ｄ）を同じ不活性雰囲気中で行う請求項１〜１２のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１４】
工程（ａ）、工程（ｂ）、工程（ｃ）及び工程（ｄ）の不活性雰囲気は、アルゴン雰囲気である請求項１３に記載の製造方法。
【請求項１５】
工程（ｂ）を少なくとも約１０分間行う請求項１〜１４のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１６】
工程（ｂ）を約１時間〜約２時間行う請求項１５に記載の製造方法。
【請求項１７】
工程（ｄ）を約２時間〜約８時間行う請求項１〜１６のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１８】
工程（ｄ）を約２時間〜約４時間行う請求項１７に記載の製造方法。
【請求項１９】
工程（ｄ）で用いる適する還元剤は、水素化カルシウムまたは水素化マグネシウムである請求項１〜１８のいずれかに記載の製造方法。
【請求項２０】
適する還元剤は、水素化カルシウムである請求項１９に記載の製造方法。
【請求項２１】
工程（ｃ）および工程（ｅ）における破砕工程を、約１０分間〜約１時間行う請求項１〜２０のいずれかに記載の製造方法。
【請求項２２】
工程（ｃ）および工程（ｅ）における破砕工程に、ボールミルまたはディスクミルなどの機械的粉砕装置を用いる請求項１〜２１のいずれかに記載の製造方法。
【請求項２３】
工程（ｅ）の洗浄工程は、脱イオン水と弱有機酸を用いる多段工程である請求項１〜２２のいずれかに記載の製造方法。
【請求項２４】
工程（ｅ）の洗浄工程は、脱イオン水中の酢酸を用いる多段工程である請求項２３に記載の製造方法。
【請求項２５】
請求項１〜２４のいずれかに記載の製造方法によって製造されるチタン合金粉末。
【請求項２６】
請求項１〜２４のいずれかに記載の製造方法で使用される中間生成物として工程（ｂ）で製造されるチタン粉末。
【請求項２７】
チタンアルミナイド粉末の製造方法であって、下記工程：
（ａ）二酸化チタンをアルミニウム粉末と一緒に機械的に粉砕すること、
（ｂ）前記混合物を真空中または不活性雰囲気中で約７００℃〜約１２００℃の温度に加熱して、チタン金属マトリックスセラミック複合材料を形成すること、
（ｃ）前記チタン金属マトリックスセラミック複合材料を破砕すること、
（ｄ）破砕されたチタン金属マトリックスセラミック複合材料を適する還元剤と混合し、これを真空中または不活性雰囲気中で約１１００℃〜約１５００℃の温度に加熱して、前記チタン金属マトリックスセラミック複合材料の酸化物成分を還元すること、
（ｅ）工程（ｄ）の生成物を破砕し洗浄すること、および
（ｆ）チタンアルミナイド粉末を回収すること
を含む製造方法。
【請求項２８】
工程（ｂ）を約９００℃〜約１１００℃の温度で行う請求項２７に記載の製造方法。
【請求項２９】
工程（ｄ）を約１１００℃〜約１３００℃の温度で行う請求項２７又は２８に記載の製造方法。
【請求項３０】
請求項２７〜２９のいずれかに記載の製造方法によって製造されるチタンアルミナイド粉末。
【請求項３１】
請求項２７〜２９のいずれかに記載の製造方法で使用される中間生成物として請求項２７に記載の工程（ｂ）で製造される粉末。
【請求項３２】
チタン合金粉末の製造方法であって、下記工程：
（ａ）二酸化チタンとアルミニウム粉末を、場合により１種又はそれ以上の他の酸化物と一緒に配合した混合物を、真空中または不活性雰囲気中で、約７００℃〜約１２００℃の温度に加熱して、チタン金属マトリックスセラミック複合材料を形成すること、
（ｂ）前記チタン金属マトリックスセラミック複合材料を破砕すること、
（ｃ）破砕されたチタン金属マトリックスセラミック複合材料を適する還元剤と混合し、真空中または不活性雰囲気中で、約１１００℃〜約１５００℃の温度に加熱して、前記チタン金属マトリックスセラミック複合材料の酸化物成分を還元すること、
（ｄ）工程（ｃ）の生成物を破砕し洗浄すること、および
（ｅ）チタン合金粉末を回収すること、
を含む製造方法。
【請求項３３】
工程（ａ）を約９００℃〜約１１００℃の温度で行う請求項３２に記載の製造方法。
【請求項３４】
工程（ｄ）を約１１００℃〜約１３００℃の温度で行う請求項３２又は３３に記載の製造方法。
【請求項３５】
工程（ａ）の配合された混合物は、二酸化チタンと、少なくとも１種の他の金属酸化物または少なくとも１種の非金属酸化物を含む請求項３２〜３４のいずれかに記載の製造方法。
【請求項３６】
工程（ａ）の配合された混合物は、二酸化チタンと他の金属酸化物を含み、工程（ｅ）で回収されるチタン合金粉末は、チタン系金属合金粉末である請求項３５に記載の製造方法。
【請求項３７】
前記他の金属酸化物または非金属酸化物は、Ｎｉ、Ｖ、Ｃｏ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｙ、またはＳｉの酸化物のいずれか１種又はそれ以上から選択される請求項３５又は３６に記載の製造方法。
【請求項３８】
製造される合金粉末は、Ｔｉ−Ａｌ−Ｎｉ、Ｔｉ−Ａｌ−Ｖ、Ｔｉ−Ａｌ−Ｃｏ、Ｔｉ−Ａｌ−Ｎｂ、Ｔｉ−Ａｌ−Ｃｒ、Ｔｉ−Ａｌ−Ｍｏ、Ｔｉ−Ａｌ−ＹまたはＴｉ−Ａｌ−Ｓｉ合金である請求項３７に記載の製造方法。
【請求項３９】
前記非金属酸化物は、ＳｉＯ２であり、工程（ｅ）の生成物は、Ｔｉ−Ａｌ−Ｓｉ合金である請求項３５に記載の製造方法。
【請求項４０】
工程（ｅ）を真空中または不活性雰囲気中で行う請求項３２〜３９のいずれかに記載の製造方法。
【請求項４１】
工程（ａ）の配合された混合物はＴｉＯ２とＡｌ粉末を組み合わせ、工程（ｃ）の生成物は、Ｔｉ−Ａｌと可溶性化合物の混合物であり、Ｔｉ−Ａｌ合金が、工程（ｅ）で回収される請求項３２〜３５のいずれかに記載の製造方法。
【請求項４２】
工程（ａ）を不活性雰囲気中で行い、工程（ｂ）と工程（ｃ）を同じ不活性雰囲気中で行う請求項３２〜４１のいずれかに記載の製造方法。
【請求項４３】
不活性雰囲気は、アルゴン雰囲気である請求項４２に記載の製造方法。
【請求項４４】
工程（ａ）を少なくとも約１０分間行う請求項３２〜４３のいずれかに記載の製造方法。
【請求項４５】
工程（ａ）を約１時間〜約２時間行う請求項４４に記載の製造方法。
【請求項４６】
工程（ｃ）を約２時間〜約８時間行う請求項３２〜４５のいずれかに記載の製造方法。
【請求項４７】
工程（ｃ）を約２時間〜約４時間行う請求項４６に記載の製造方法。
【請求項４８】
工程（ｃ）で使用する適する還元剤は、水素化カルシウムまたは水素化マグネシウムである請求項３２〜４７のいずれかに記載の製造方法。
【請求項４９】
適する還元剤は、水素化カルシウムである請求項４８に記載の製造方法。
【請求項５０】
工程（ｂ）および工程（ｄ）における破砕工程を、約１０分間〜約１時間行う請求項３２〜４９のいずれかに記載の製造方法。
【請求項５１】
工程（ａ）における配合された混合物を、機械的粉砕または低エネルギー混合技術を用いて配合する請求項３２〜５０のいずれかに記載の製造方法。
【請求項５２】
請求項３２〜５１のいずれかに記載の製造方法により製造されるチタン合金粉末。
【請求項５３】
請求項３２〜５１のいずれかに記載の製造方法で使用される中間生成物として、工程（ａ）で製造される粉末。
【請求項５４】
チタン合金粉末の製造方法であって、下記工程：
（ａ）二酸化チタンとアルミニウム粉末を、場合により１種又はそれ以上の他の酸化物と一緒に配合すること、
（ｂ）前記混合物を、真空中または不活性雰囲気中で約７００℃〜約１２００℃の温度に加熱して、チタン金属マトリックスセラミック複合材料を形成すること、
（ｃ）前記チタン金属マトリックスセラミック複合材料を破砕すること、
（ｄ）破砕されたチタン金属マトリックスセラミック複合材料を適する還元剤と混合し、真空中または不活性雰囲気中で約１１００℃〜約１５００℃の温度に加熱して、前記チタン金属マトリックスセラミック複合材料の酸化物成分を還元すること、
（ｅ）工程（ｄ）の生成物を破砕し洗浄すること、および
（ｆ）チタン合金粉末を回収すること
を含む製造方法。
【請求項５５】
配合は、機械的粉砕または低エネルギー混合技術を含む請求項５４に記載の製造方法。
【請求項５６】
請求項５４又は５５に記載の製造方法によって製造されるチタン合金粉末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は金属合金粉末の製造方法に関し、特に、酸化チタンを出発材料としてチタン合金粉末（又はパウダー）を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
チタン合金粉末などの金属合金粉末は、機械的性質と耐食性を兼備し、多くの産業分野で構造材料として使用することができる。このような産業分野には航空宇宙産業、自動車産業、化学工業、さらには軍事産業などが含まれる。その有用性は、主に比強度、耐酸化性、耐摩耗性などの金属合金粉末の特性によるところが大きい。そのため、金属合金粉末、特にチタン合金粉末の製造については常に研究が行われている。
【０００３】
例えばチタンアルミナイドは、粉末冶金法により、構造材料、被覆材料、成形品あるいはニアネットシェイプ成形品として使用されている。
【０００４】
チタンは、地殻中の金属の中でアルミニウム、鉄およびマグネシウムに次いで４番目に豊富（０.８６重量%）な金属であるが、チタン合金は材料の加工コストが高いためあまり汎用されていない。同様に他の金属および合金の製造においても、コストと加工が阻害要因となっている場合がある。
【０００５】
特許文献、例えば、特許文献１（Ｔｉｔａｎｏｘ  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  Ｌｉｍｉｔｅｄによる、発明の名称「Ａ  Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ  Ｐｒｏｃｅｓｓ」）に記載の多くの金属および金属合金材料の製造方法がある。この特許文献は、粗大化および分離工程を介する金属合金粉末（例、ＴｉＡｌ）の製造方法を教示する。上記工程の後、特に水素化カルシウムを還元剤として用いる還元工程を行うことができる。特許文献２（Ｆｒｏｅｓら）はＴｉ金属製造のためのメカノケミカルを教示する。この方法は、還元可能な金属化合物（塩化物など）と金属水素化物とのメカノケミカル法による還元反応を利用する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ＰＣＴ／ＮＺ２００３／００１５９
【特許文献２】米国特許第６，２３１，６３６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
金属合金粉末材料を製造するコスト効果の高い代替法を提供可能なことに利点があるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の要旨において、本発明は、チタン合金粉末の製造方法であって、下記工程：
（ａ）二酸化チタンとアルミニウム粉末を、場合により１種又はそれ以上の他の酸化物と一緒に機械的に粉砕する（又は粉にする：mill）こと、
（ｂ）前記混合物を、真空中または不活性雰囲気中で、約７００℃〜約１２００℃の温度に加熱して、チタン金属マトリックスセラミック複合材料を形成すること、
（ｃ）前記チタン金属マトリックスセラミック複合材料を破砕する（又は砕く：crush）こと、
（ｄ）破砕されたチタン金属マトリックスセラミック複合材料を適する還元剤と混合（ミックス：mix）し、これを真空中または不活性雰囲気中で約１１００℃〜約１５００℃の温度に加熱して、前記チタン金属マトリックスセラミック複合材料の酸化物成分を還元すること、
（ｅ）工程（ｄ）の生成物を破砕し洗浄すること、および
（ｆ）チタン合金粉末を回収すること、
を含む製造方法を提供する。
【０００９】
好ましくは、工程（ｂ）を約９００℃〜約１１００℃の温度で行う。
好ましくは、工程（ｄ）を約１１００℃〜約１３００℃の温度で行う。
好ましくは、工程（ａ）では、二酸化チタンと他の金属酸化物が含まれ、工程（ｆ）で回収されるチタン合金粉末は、チタン系金属合金粉末である。
【００１０】
好ましくは、工程（ａ）を、約１時間〜約１０時間行い、より好ましくは、工程（ａ）を、約１時間〜約４時間行う。
好ましくは、工程（ａ）では、二酸化チタンと、少なくとも１種の他の金属酸化物または少なくとも１種の非金属酸化物が含まれる。
【００１１】
好ましくは、前記他の金属酸化物または非金属酸化物は、Ｎｉ、Ｖ、Ｃｏ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｙ、またはＳｉの酸化物のいずれか１種又はそれ以上から選択される。
好ましくは、製造される合金粉末は、Ｔｉ−Ａｌ−Ｎｉ、Ｔｉ−Ａｌ−Ｖ、Ｔｉ−Ａｌ−Ｃｏ、Ｔｉ−Ａｌ−Ｎｂ、Ｔｉ−Ａｌ−Ｃｒ、Ｔｉ−Ａｌ−Ｍｏ、Ｔｉ−Ａｌ−ＹまたはＴｉ−Ａｌ−Ｓｉ合金である。
【００１２】
好ましくは、前記非金属酸化物は、ＳｉＯ２であり、工程（ｆ）の生成物は、Ｔｉ−Ａｌ−Ｓｉ合金である。
好ましくは、工程（ａ）を真空中または不活性雰囲気中で行う。
好ましくは、工程（ａ）でＴｉＯ２とＡｌ粉末を組み合わせ、工程（ｄ）の生成物は、Ｔｉ−Ａｌと可溶性化合物の混合物であり、工程（ｆ）でＴｉ−Ａｌ合金が回収される。
【００１３】
好ましくは、工程（ｃ）も真空中または不活性雰囲気中で行う。
好ましくは、工程（ｂ）を不活性雰囲気中で行い、工程（ｃ）と工程（ｄ）を同じ不活性雰囲気中で行う。
好ましくは、工程（ａ）、工程（ｂ）、工程（ｃ）、工程（ｄ）の不活性雰囲気は、アルゴン雰囲気である。
【００１４】
好ましくは、工程（ｂ）を少なくとも約１０分間行い、より好ましくは約１時間〜約２時間行う。
好ましくは、工程（ｄ）を約２時間〜約８時間行い、より好ましくは約２時間〜約４時間行う。
【００１５】
好ましくは、工程（ｄ）で使用する適する還元剤は、水素化カルシウムまたは水素化マグネシウムであり、最も好ましくは水素化カルシウムである。
好ましくは、工程（ｃ）および工程（ｅ）における破砕工程を、ボールミルまたはディスクミルなどの機械的粉砕装置を用い、約１０分間〜約１時間行う。
好ましくは、工程（ｅ）の洗浄工程は、脱イオン水と弱有機酸（例えば、脱イオン水中の酢酸など）を用いる、多段工程である。
【００１６】
第２の要旨において、本発明は、本発明の第１の要旨の製造方法によって製造されるチタン合金粉末を提供する。
第３の要旨において、本発明は、本発明の第１の要旨の方法で使用される中間生成物として工程（ｂ）で製造される粉末を提供する。
【００１７】
第４の要旨において、本発明は、チタンアルミナイド粉末の製造方法であって、下記工程：
（ａ）二酸化チタンをアルミニウム粉末と一緒に機械的に粉砕すること、
（ｂ）前記混合物を真空中または不活性雰囲気中で約７００℃〜約１２００℃の温度に加熱して、チタン金属マトリックスセラミック複合材料を形成すること、
（ｃ）前記チタン金属マトリックスセラミック複合材料を破砕すること、
（ｄ）破砕されたチタン金属マトリックスセラミック複合材料を適する還元剤と混合し、これを真空中または不活性雰囲気中で約１１００℃〜約１５００℃の温度に加熱して、前記チタン金属マトリックスセラミック複合材料中の酸化物成分を還元すること、
（ｅ）工程（ｄ）の生成物を破砕し洗浄すること、および
（ｆ）チタンアルミナイド粉末を回収すること
を含む製造方法を提供する。
【００１８】
好ましくは、工程（ｂ）を約９００℃〜約１１００℃の温度で行う。
好ましくは、工程（ｄ）を約１１００℃〜約１３００℃の温度で行う。
【００１９】
第５の要旨において、本発明は、チタン合金粉末の製造方法であって、下記工程：
（ａ）二酸化チタンとアルミニウム粉末を、場合により１種又はそれ以上の他の酸化物と一緒に配合（ブレンド：blend）した混合物を、真空中または不活性雰囲気中で、約７００℃〜約１２００℃の温度に加熱して、チタン金属マトリックスセラミック複合材料を形成すること、
（ｂ）前記チタン金属マトリックスセラミック複合材料を破砕すること、
（ｃ）破砕されたチタン金属マトリックスセラミック複合材料を適する還元剤と混合し、真空中または不活性雰囲気中で、約１１００℃〜約１５００℃の温度に加熱して、前記チタン金属マトリックスセラミック複合材料中の酸化物成分を還元すること、
（ｄ）工程（ｃ）の生成物を破砕し洗浄すること、および
（ｅ）チタン合金粉末を回収すること、
を含む製造方法を提供する。
【００２０】
好ましくは、工程（ａ）における配合された混合物を機械的粉砕または低エネルギー混合法を用いて配合する。
第６の要旨において、本発明は、本発明の第４または第５の要旨の製造方法に基づいて製造されるチタン合金粉末を提供する。
第７の要旨において、本発明は、本発明の第１、第４または第５の要旨の方法で使用される中間生成物として、工程（ｂ）で製造されるチタン金属マトリックスセラミック複合材料粉末を提供する。
【００２１】
第８の要旨において、本発明は、チタン合金粉末の製造方法であって、下記工程：
（ａ）二酸化チタンとアルミニウム粉末を、場合により１種又はそれ以上の他の酸化物と一緒に配合すること、
（ｂ）前記混合物を、真空中または不活性雰囲気中で約７００℃〜約１２００℃の温度に加熱して、チタン金属マトリックスセラミック複合材料を形成すること、
（ｃ）前記チタン金属マトリックスセラミック複合材料を破砕すること、
（ｄ）破砕されたチタン金属マトリックスセラミック複合材料を適する還元剤と混合し、真空中または不活性雰囲気中で約１１００℃〜約１５００℃の温度に加熱して、前記チタン金属マトリックスセラミック複合材料中の酸化物成分を還元すること、
（ｅ）工程（ｄ）の生成物を破砕し洗浄すること、および
（ｆ）チタン合金粉末を回収すること、
を含む製造方法を提供する。
【００２２】
好ましくは、配合には、機械的粉砕または低エネルギー混合法が含まれる。
第９の要旨において、本発明は、本発明の第８の要旨の製造方法によって製造されるチタン合金粉末を提供する。
本発明の他の要旨は本発明の詳細な説明を読むことで明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
本発明の好ましい態様を添付した図面に示す。
【図１】ディスクミルを用い、１時間の高エネルギー機械的粉砕処理によって製造されたＡｌ／ＴｉＯ２粉末を粉砕したままで分析したＸＲＤパターンを示す。
【図２】粉砕したままの粉末粒子断面のＳＥＭ顕微鏡写真を示す。
【図３】Ａｌ／ＴｉＯ２複合材料粉末を１０００℃で２時間、熱処理して製造されたＴｉ（Ａｌ、Ｏ）／Ａｌ２Ｏ３ 複合材料粉末のＸＲＤパターンを示す。
【図４】Ｔｉ（Ａｌ、Ｏ）／Ａｌ２Ｏ３粉末粒子の典型的なＳＥＭ後方散乱顕微鏡写真を示す。
【図５（ａ）】Ｔｉ（Ａｌ、Ｏ）／Ａｌ２Ｏ３複合材料粉末粒子のＴｉ（Ａｌ、Ｏ）相からのＥＤＸスペクトルを示す。
【図５（ｂ）】Ｔｉ（Ａｌ、Ｏ）／Ａｌ２Ｏ３複合材料粉末粒子のＡｌ２Ｏ３相からのＥＤＸスペクトルを示す。
【図６（ａ）】Ｔｉ（Ａｌ、Ｏ）／Ａｌ２Ｏ３微粉末粒子の形態（モルフォロジー）を示す。
【図６（ｂ）】Ｔｉ（Ａｌ、Ｏ）／Ａｌ２Ｏ３微粉末粒子の粒子サイズ分布を示す。
【図７】還元、破砕および洗浄後の最終Ｔｉ−Ａｌ微粉末のＸＲＤパターンを示す。
【図８】還元反応および洗浄処理後におけるＴｉ−Ａｌ粉末の粒子形態を示す。
【図９】Ｔｉ−Ａｌ−Ｖの製造における粉砕したままの粉末のＸＲＤパターンを示す。
【図１０】Ｔｉ−Ａｌ−Ｖを製造するため、アルゴンガス保護雰囲気下、水平チューブ炉内において１２００℃で４時間の熱処理した粉末のＸＲＤパターンを示す。
【図１１】予備試験例での熱処理後におけるＴｉ−ＡｌのＸＲＤ パターンを示す。
【図１２（ａ）】Ｔｉ−Ａｌ−Ｖ粉末のＥＤＸスペクトルを示す。
【図１２（ｂ）】最終的に破砕せずに乾燥したＴｉ−Ａｌ−Ｖ粉末粒子のＳＥＭ顕微鏡写真を示す。
【図１３】破砕および洗浄した最終Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ生成物微粉末のＸＲＤパターンを示す。
【図１４】標準的なＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ 粉末と、本発明の方法によって製造したＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ粉末とを比較するＸＲＤパターンを示す。
【図１５】還元反応、破砕および洗浄を行った最終Ｔｉ−Ａｌ−Ｃｒ粉末生成物のＸＲＤパターンを示す。
【図１６（ａ）】Ｔｉ−Ａｌ−ＣｒのＥＤＸスペクトルを示す。
【図１６（ｂ）】Ｔｉ−Ａｌ−Ｃｒ粒子断面のＳＥＭ顕微鏡写真を示す。
【図１７】還元、破砕および洗浄を行った後の最終Ｔｉ−Ａｌ−Ｙ粉末生成物のＸＲＤパターンを示す。
【図１８（ａ）】還元、破砕および洗浄を行った後の最終Ｔｉ−Ａｌ−Ｙ粉末のＥＤＸスペクトルを示す。
【図１８（ｂ）】典型的なＴｉ−Ａｌ−Ｙ粒子断面のＳＥＭ顕微鏡写真を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明は、酸化チタン（即ち、ＴｉＯ２）およびアルミニウムからチタン合金を製造する方法に関する。二酸化チタンおよびアルミニウムだけを出発材料として用いる場合、Ｔｉ−Ａｌ合金ができる。所望により、本方法は、一種又はそれ以上の他の酸化物（金属または非金属）を含んでもよい。この他の酸化物材料は、Ｎｉ、Ｖ、Ｃｏ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｙ、Ｓｉの酸化物や、他の同様な酸化物から選択することができる。このようにして、少なくともＴｉ−Ａｌ合金粉末ができる。別の金属酸化物を１種類加えると、Ｔｉ−三元合金粉末ができる。ＳｉＯ２を用いる場合にはＴｉ−Ａｌ−Ｓｉ合金となる。
【００２５】
本出願人は、ＴｉｘＡｌｙ／Ａｌ２Ｏ３バルク複合材料を、例えば、約１５００℃〜約１６５０℃の温度に加熱し、この温度に所定の約０.５〜約１０時間保持すると、少なくともＡｌ２Ｏ３粒子が顕著に粗大化することをＰＣＴ／ＮＺ２００３／００１５９に開示している。このようにして作られた材料は、後の分離工程においてより好適なものであった。この結果は、「粗大化した粒子は最終生成物の強度全般を低下させるため、複合材料に内在する粒子の粗大化は好ましくない」とする常套の知見に反するものと考えられた。上記分離工程を促進するために、粗大化したＡｌ２Ｏ３粒子を有する複合材料を破砕、粉砕してＴｉｘＡｌｙ（Ｏ）／Ａｌ２Ｏ３粉末を製造し、その粉末から粗大化した材料を分離することができた。
【００２６】
ＰＣＴ／ＮＺ２００３／００１５９に開示された方法の選択的工程では、Ａｌ２Ｏ３の体積率が好ましくは約１５％未満のＴｉｘＡｌｙ（Ｏ）リッチ粉末を、カルシウム、水素化カルシウム、またはその他の還元剤と混合してさらに還元することができる。混合した粉末を加熱すると、Ａｌ２Ｏ３の反応が容易に生じ、ＴｉｘＡｌｙ（Ｏ）相中に溶け込んだ酸素の含有量が低下する。
【００２７】
驚くべきことに、本出願人は、ＰＣＴ／ＮＺ２００３／００１５９に開示された方法で必要な粗大化および分離工程を省略しても、水素化カルシウムまたは水素化マグネシウムなどの適する還元剤をその方法で使用して、高品質な金属合金粉末材料を提供することができることを見出した。さらに本出願人は、粗大化および分離工程の無いこの方法でも、ＴｉＯ２とアルミニウムと一緒に、他の酸化物を含めることが可能であることも見出した。複数の酸化物の使用には、チタンを含む複数の金属（または金属／非金属）の合金粉末を製造できるという利点がある。
【００２８】
水素化カルシウムは、還元剤として使用した後、還元工程の生成物として生じる酸化カルシウム（滓）が可溶性で水洗により除去できるため、好適な還元剤である。また、ＣａＨ２は入手も容易で、取り扱いも比較的簡単である。ＭｇＨ２もまた選択肢ではあるが、取り扱いがより難しく、これを用いた結果生じる可溶性生成物は環境面でより受容しにくい。従って、ＭｇＨ２は、好ましさは小さい。適する還元剤を使用後に残る生成物の可溶性は重要である。何故なら、生成物の可溶性により、還元工程の結果生じる生成物との反応によって、製造される合金粉末が悪影響を受けないようにすることができるからである。可溶性生成物を製造する能力を有する他の適する還元剤も本方法に使用することができる。本明細書における「適する還元剤」とは、上述したような性質を有する還元剤を意味すると解釈すべきである。
【００２９】
本発明の方法の第１工程（例えば本発明の第１の要旨の工程（ａ））では、二酸化チタンとアルミニウム粉末を、場合により１種又はそれ以上の他の酸化物と一緒に機械的に粉砕する。これらの成分が、粉砕装置に投入される粉末を構成する。場合により添加される他の酸化物を、Ｎｉ、Ｖ、Ｃｏ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｙなどの酸化物や、例えばＳｉなどの非金属の酸化物のいずれか１種又はそれ以上から選択することができる。このようにして１種又はそれ以上の他の金属を含むチタン三元金属／非金属合金を製造することができる。
【００３０】
一例として粉砕に、高エネルギーディスクミルを使用してもよい。
【００３１】
高エネルギーディスクミルの使用を具体例として取りあげるが、本発明における粉砕をこの種の粉砕装置のみに限定することを意図するものではない。ただしこの粉砕装置は、粒子を変形、破砕および冷間圧接するために十分なエネルギーを供給することができる高エネルギーシステムを必要とする。この必要条件を満たすことのできる他の装置も、当業者の想定および理解の範囲にあるであろう。例えば、スプリットディスク型や遊星形の粉砕装置も適切と考えられる。
【００３２】
上記成分（ＴｉＯ２、Ａｌ粉末および場合により１種又はそれ以上の他の酸化物）を粉砕装置内に入れ、所望の粒子特性を有する粉末を得るまで処理を継続する。通常、所用時間は約１時間から約１０時間の範囲と予想されるが、この時間は実際のシステムパラメータおよびユーザによる選択に依存する。例えば、高エネルギーディスクミルを使用すれば処理時間は短くなり得る（例えば１時間から約４時間）が、ボールミルは長い時間（例えば７時間から約１０時間）要し得る。典型的には、粉砕処理の終了時点において、微細片と微細相混合物を含む配合粉末ができる。使用する出発成分の量は、所望の生成物の化学量論比に基づいて決められる。例えば、少量の追加の金属酸化物（例えばＹ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏの酸化物等）は、種々の用途（被覆、塗料用途など）におけるＴｉ合金の特性を改善するために含まれてよい。
【００３３】
好ましくはこの粉砕処理を、成分に対して不活性な雰囲気で行う。好ましいガスはアルゴンであるが、当業者に公知のＴｉの処理に用いる他の適切なガスも使用できる。また、必要であれば真空雰囲気を用いることもできる。
【００３４】
この最初の粉砕工程を本発明の方法の選択的部分とすることは、想定され、粉砕された生成物を残りの工程に用いるために別々に供給し得る。
【００３５】
本発明の他の態様における工程（ａ）では、二酸化チタンとアルミニウム粉末を、所望により一種又はそれ以上の他の酸化物と一緒に配合することを必要とする。本発明に基づいて「配合（又はブレンド：blend）」とは、いかなる公知の配合技術も含む。そのような技術の中に、低エネルギー混合法が含まれる。工程（ｄ）の混合（又はミックス：mix）方法に用いられる技術と同様の技術を用いることもできる。配合には、前述の工程（ａ）に関連して説明した機械的粉砕も、その範囲に含まれる。これの他の態様に基づく方法の他の工程は変わらない。
【００３６】
粉砕（または他の配合技術）の次に、粉末混合物を約７００℃〜１２００℃の温度に好ましくは真空または不活性雰囲気中で加熱して、チタン金属マトリックスセラミック複合材料を形成する（工程（ｂ））。約９００℃〜１１００℃の温度を用いることがより好ましい。この加熱工程も不活性または真空雰囲気中で行うことができる。この加熱工程はチャンバーまたはチューブ炉内で行うことができ、少なくとも１０分間、より好ましくは約１時間〜２時間行う。この炉は不活性雰囲気または真空雰囲気を維持できる。
【００３７】
加熱工程で形成されたチタン金属マトリックスセラミック複合材料を破砕して粉末状にする（工程（ｃ））。破砕工程には、いかなる標準的な装置を用いてもよい。好ましくは、速度制御可能なボールミルまたはディスクミルを使用する。処理時間は、所望の後処理（例えば粉末冶金、被覆等）に、得られる粒子サイズが適切であるように選択する。
【００３８】
破砕工程の次に、破砕された金属マトリックスセラミック複合材料を適当な還元剤（水素化カルシウムまたは水素化マグネシウムなど）と混ぜ、真空または不活性雰囲気中で約１１００℃〜１５００℃の温度に加熱する（工程（ｄ））。約１１００℃〜１３００℃の温度を用いることがより好ましい。またこの際、化学量論比に基づく量のＣａＨ２（またはＭｇＨ２）を含める。成分の配合を行えるものであれば何れの低エネルギー技術を用いても混合できる。雰囲気は、粉砕処理に用いたものと同様のタイプの雰囲気が好ましい。この加熱工程もまた、チャンバー炉やチューブ炉などの炉の中で、少なくとも約１時間、好ましくは約２時間〜４時間行うことができる。適当な還元剤（例、水素化カルシウム）を用いるこの加熱工程は、チタン金属マトリックスセラミック複合材料の酸化物成分の化学的還元、チタン系合金、ならびに、酸化カルシウムおよび他の可溶性化合物の形成を生ずる。その後、後述するように、酸化カルシウムおよび他の可溶性生成物は合金から洗浄除去される。
【００３９】
上述したように、還元剤として水素化カルシウムを使用すると、還元工程の結果として生じる生成物が可溶性の酸化カルシウムであり、これを所望の生成物から洗浄除去できるので有利である。ＭｇＨ２を用いた還元も同様の結果をもたらすが、「滓」として生成される可溶性化合物（ＭｇＯ）は環境面で受容性が低い。
【００４０】
還元工程後の破砕処理は、ボールミルやディスクミル、その他同様の装置を用いて行うことが好ましい。破砕時間は、粒子サイズが洗浄するために適し、破砕された粉末から不純物（例えば、ＣａＯ）を除去することができるように選択する。洗浄工程には、有害なイオンを低減するため脱イオン水を使用することが好ましい。洗浄プロセスは脱イオン水を用いる洗浄と水を粉末からデカンテーションすることを含み、これを繰り返し、酢酸の脱イオン水溶液（好ましくは酸濃度約１５重量％未満）などの弱有機酸溶液中で最終洗浄を行う。
【００４１】
還元工程後の破砕物の洗浄の次に、公知の手段により所望のチタン合金粉末を回収する（工程（ｆ））。
【００４２】
明らかなことではあるが、中間のチタン金属セラミック複合材料を、還元工程および最終の合金回収工程とに分けて製造することもできる。複合材料粉末を貯蔵し、可能であれば別の場所に移送し、後で還元工程を行うこともできる。同様に、粉砕された中間生成物を貯蔵、場合により別の場所に移送し、後で熱処理することもできる。このように一時的に方法を分離することも本発明の範囲に含まれるものと意図される。本発明の方法における中間生成物として、粉砕された酸化チタン（及び場合によっては１種又はそれ以上の他の酸化物）プラスＡｌ、および／またはチタン金属マトリックス複合材料を、本発明の他の要旨としてもよい。
【００４３】
容易に明らかなことであるが、本発明の方法によって製造される金属合金粉末生成物は、初期粉砕工程（すなわち工程（ａ））において投入される粉末によって異なる。初期投入される粉末は、二酸化チタンおよびアルミニウム粉末、さらに場合によって他の１種又はそれ以上の酸化物を含む。高品位のＴｉ−Ａｌ合金を製造することもでき、例えばＴｉ−Ａｌ−Ｖ合金、Ｔｉ−Ａｌ−Ｎｂ合金、Ｔｉ−Ａｌ−Ｃｏ合金、Ｔｉ−Ａｌ−Ｃｒ合金、Ｔｉ−Ａｌ−Ｙ合金、Ｔｉ−Ａｌ−Ｍｏ合金、Ｔｉ−Ａｌ−Ｎｉ合金およびＴｉ−Ａｌ−Ｓｉ合金などのＴｉ三元金属／非金属合金を製造することもできる。当業者には明らかなように、種々の組成を有する各種チタン合金を製造することもできる。ある特定の組成を形成するには、本方法で用いる出発材料の化学量論比を調整すればよい。
【００４４】
以下の例では、ＴｉＯ２およびＡｌからＴｉＡｌを製造する実験方法を下記の模式図に基づいて行った。
【００４５】
2009544840.tif 000003
【００４６】
種々の組成の出発材料（ＴｉＯ２およびＡｌ）を対象とした。
【００４７】
適当な還元剤（例えばＣａＨ２）の量を、選択された化学反応に用いる化学量論比をもとに計算した。このようなことは、当分野において当業者の技術知識の範囲内である。
【００４８】
各選択肢におけるＴｉＯ２およびＡｌ粉末の機械的粉砕は、Ｒｏｃｋ  Ｌａｂ  Ｃｏ.  Ｌｔｄ（ニュージーランド）製の高エネルギーディスクミルを用いて２時間行った。粉砕後に、Ｔｈｅ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｆｕｒｎａｃｅ  Ｃｏ.  Ｌｔｄ（ニュージーランド）製反応チャンバー装置を用いて熱処理を行い、還元反応を行った。粉砕および熱処理は何れもアルゴンガス雰囲気中で行った。不活性雰囲気中で行う処理段階には計装級（instrument grade）アルゴンを用いた。Ｖｉｏｌａ社（米国）製イオン交換器を用いて製造した脱イオン水で破砕した粉末を洗浄した。
【００４９】
中間生成物（Ｔｉ（Ａｌ、Ｏ）／Ａｌ２Ｏ３）および最終Ｔｉ−Ａｌ系粉末の破砕は、Ｆａ．Ｒｅｔｓｃｈ社（ドイツ）製遠心ボールミルＳ１００を用い、最初の機械的粉砕と同様にして行った。還元反応は、Ｔｈｅ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｆｕｒｎａｃｅ  Ｃｏ.  Ｌｔｄ（ニュージーランド）製の水平チューブ炉を用いて行った。
【００５０】
製造した種々の粉末の分析は、Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ａｕｃｋｌａｎｄ  （Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｃｅｎｔｒｅ  ｆｏｒ  Ｓｕｒｆａｃｅ  ａｎｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ｓｃｉｅｎｃｅ）およびＩｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｆｏｒ  Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ｓｃｉｅｎｃｅ（Ｆｒａｕｎｈｏｆｅｒ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ドイツ、ドレスデン）で行った。
【実施例】
【００５１】
（Ａ）：還元反応を用いる酸化チタンとＡｌの混合粉末からのチタンアルミニウム合金粉末の製造
例１−Ａｌ／ＴｉＯ２粉末の処理
図１は、ディスクミルを用いて１時間の高エネルギー機械的粉砕によって製造された粉砕したままのＡｌ／ＴｉＯ２粉末のＸＲＤパターンを示す。
このＸＲＤパターンは、ＴｉＯ２とＡｌのみが存在相であることを示す。このことから機械的粉砕の間に、顕著な相の間で反応は起こらないと結論付けてよい。
【００５２】
図２は、粉砕したままの粉末粒子断面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。粉末粒子は、細長いＡｌ粒子（明るい相）に埋め込まれたＴｉＯ２粒子（暗い相）からなる複合材料構造を示す。
次に、示差熱分析（ＤＴＡ）を用いてＡｌ／ＴｉＯ２複合材料粉末の熱挙動を調べた。これにより、何れの温度でどのような反応が生じるかの指標を得ることができた。
【００５３】
図３は、Ａｌ／ＴｉＯ２複合材料粉末をアルゴンガス保護雰囲気中で１０００℃、２時間、熱処理して得たＴｉ（Ａｌ、Ｏ）／Ａｌ２Ｏ３複合材料粉末のＸＲＤパターンを示す。このＸＲＤパターンは、主相としてＴｉ（Ａｌ、Ｏ）およびＡｌ２Ｏ３を示す。このことより、Ａｌ／ＴｉＯ２複合材料粉末を約７００℃から１２００℃で２時間熱処理することにより、Ａｌ／ＴｉＯ２複合材料粉末はＴｉ（Ａｌ、Ｏ）／Ａｌ２Ｏ３複合材料粉末に十分に変化することが確認できる。
【００５４】
走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用い、Ｔｉ（Ａｌ、Ｏ）／Ａｌ２Ｏ３複合材料粉末粒子のミクロ組織を調べた。
図４は、Ｔｉ（Ａｌ、Ｏ）／Ａｌ２Ｏ３粉末粒子断面の典型的なＳＥＭ後方散乱顕微鏡写真を示す。このＳＥＭ観察により、Ａｌ２Ｏ３粒子がＴｉ（Ａｌ、Ｏ）マトリックス中に均一分散していることが分かる。明るい相がＴｉ（Ａｌ、Ｏ）で、暗い相がＡｌ２Ｏ３である。
【００５５】
複合材料中のこれら異なる相の組成を、ＳＥＭおよびＥＤＸ法により調べた。Ｔｉ（Ａｌ、Ｏ）マトリックスのＥＤＸスペクトル（図５（ａ））は、主ピークとしてＴｉおよびＡｌピークを示し、さらに小ピークとしてＯのピークを示す。このことからマトリックスはＴｉリッチ相で、相当量（又は実質的な量）の溶けたＡｌおよびＯを含有することが確認される。Ａｌ２Ｏ３粒子のＥＤＸスペクトル（図５（ｂ））はＡｌおよびＯのピークのみを示し、これらがＡｌ２Ｏ３相であることを示している。このスペクトルはまた微弱なＰｔピークと微弱なＴｉピークを示すが、Ｐｔピークは樹脂埋め込み試料に塗布した被覆材料に由来するものであり、Ｔｉピークは周囲のマトリックス材料からの信号によって生じたものと考えられる。
【００５６】
図６（ａ）および図６（ｂ）は、Ｔｉ（Ａｌ、Ｏ）／Ａｌ２Ｏ３複合材料粉末をディスクミルを用いて１０分間機械的粉砕（破砕）することにより製造されたＴｉ（Ａｌ、Ｏ）／Ａｌ２Ｏ３粉末の粒子形態（図６（ａ））と粒子サイズ分布（図６（ｂ））を示す。全ての粒子は等軸となっている。粉末の粒子サイズ分布曲線は０.０８〜１０ミクロンの領域で２つの重なったピークを示す。
【００５７】
この後、ＣａＨ２粉末を用いて、アルゴンガス保護下、水平チューブ炉内で、約１１００℃〜１５００℃の温度で２〜８時間、微細なＴｉ（Ａｌ、Ｏ）／Ａｌ２Ｏ３粉末を還元した。この特定の例で用いた温度は１１００℃であり、時間は４時間であった。
【００５８】
還元に続き、粉末粒子の表面積を増大させるために、還元生成物を（ディスクミルで）破砕した。機械的粉砕装置を用い、１０分間から１時間破砕工程を行うことができる。本例では、粉砕時間は３０分間であった。これにより、得られる可溶性生成物を除去する次の洗浄工程の効率が向上する。洗浄は脱イオン水を用いる多段式であり、脱イオン水中酢酸希水溶液（１０重量％酢酸）を用いた。
【００５９】
破砕、洗浄および乾燥を行った最終粉末生成物の最終分析結果を示す。
還元、破砕および洗浄を行った後の最終Ｔｉ−Ａｌ粉末のＸＲＤパターンを図７に示す。このＸＲＤパターンは、Ｔｉ−Ａｌ合金の単一相を示し、洗浄除去されなかった残渣相を示さなかった。
【００６０】
還元および洗浄後の最終Ｔｉ−Ａｌ粉末粒子の形態のＳＥＭ顕微鏡写真を図８に示す。これは、当軸形状を有するＴｉ−Ａｌの微粒子を示す。
【００６１】
粉末の粒子サイズを下記の表１に示す。
【表１】
2009544840.tif 000004
表１は、Ｔｉ−Ａｌ最終粉末の微粒子の存在を示す。
【００６２】
（Ｂ）種々の用途のための進歩したチタン合金粉末の、それらの酸化物およびＡｌからの製造（例、チタンバナジウムアルミニウムおよび他の三元金属合金の製造）
下記の模式図は、Ｔｉ−Ａｌ−Ｍ合金粉末を製造するための、本技術における実験方法を示す。
2009544840.tif 000005
【００６３】
例２
予備実験を行った。予備実験では、酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）をＴｉＯ２とＡｌと一緒に混ぜた。この混合物は、９８:２（重量％）の［ＴｉＯ２、Ａｌ］:Ｖの化学量論比で配合した。この粉末混合物をディスクミル中で１時間、機械的に粉砕した。粉砕はアルゴンガス保護下で行った。
【００６４】
粉砕された粉末中の種々の相をＸＲＤで分析した。図９は、粉砕したままの粉末のＸＲＤパターンを示す。このＸＲＤパターンは、主たる支配的な相としてＴｉＯ２とＡｌを示し、より小さい相としてＶＯ２を示す。このことは、ＴｉＯ２相とＡｌ相の間では反応を生じておらず、粉砕の間に起こった唯一の反応は、酸化バナジウムの第１形態からそれに最も近い酸化物ＶＯ２への還元であったことを示す。
【００６５】
図１０は、アルゴンガス保護雰囲気下の水平チューブ炉内で１２００℃、４時間の熱処理を行った粉末のＸＲＤパターンを示す。図１０の熱処理粉末のＸＲＤパターンは、主な支配的な相としてＡｌ２Ｏ３を示し、チタンリッチ相（Ｔｉ３Ａｌ）、さらに小量の相としてバナジウム含有層（ＡｌＶＯおよびＶＯ）を示す。
【００６６】
熱処理された粉末を破砕し、次いでこれを、温度１２００℃で４時間、アルゴンガス保護雰囲気下でＣａＨ２粉末を用い還元した。ＣａＨ２の量は、上述したように化学量論比に基づいて計算した。還元反応工程は水平チューブ炉内で行った。図１１はＴｉ−Ａｌの熱処理後のＸＲＤパターンを示し、非常に限られた量のＶ（２重量％）が含まれる。典型的なＴｉ−Ａｌ相が認められる。
【００６７】
図１２は、最終粉末粒子（最終破砕および洗浄後）のＥＤＸスペクトルを示す。図１２（ａ）は主ピークとしてＴｉ、Ａｌを、また小ピークとしてＶを示す。粒子の形態を図１２（ｂ）に示す。この顕微鏡写真には、非常に細かな凝集粒子が認められる。
【００６８】
これらの結果から、本発明の方法によって、上述の材料の酸化物を還元してチタン合金粉末に成功裏に使用できることが確認される。
このような予備実験を、化学量論比を変えて［Ｔｉ:Ａｌ:Ｖが９０:６:４重量％］、繰り返して、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖを製造した。そして最終のＴｉ−Ａｌ−Ｖ粒子について検討した。
【００６９】
図１３は、Ｔｉ−Ａｌ−Ｖ最終生成物粉末のＸＲＤパターンを示す。このＸＲＤパターンは、典型的なＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ相を示す。
【００７０】
図１４は、商業的に製造されたＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ標準粉末（中国からの輸入品）のパターンと、本発明の方法により製造されたＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ粉末のパターンの比較を示す。
【００７１】
最終Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ粉末の粒子サイズを表２に示す。
【表２】
2009544840.tif 000006
表２は、Ｔｉ−Ａｌ−Ｖ微粉末の微粒子を製造できたことを示す。
【００７２】
最終生成物を分析すると、非常に微細な粒子サイズを有するＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金粉末を成功裏に製造できたことが示された。この結果は、ＡｌおよびＣａＨ２を用いて酸化チタンおよび酸化バナジウムを還元して、Ｔｉ−Ａｌ−Ｖ合金粉末を成功裏に製造できることを示す。
【００７３】
例３
この例の出発材料は酸化クロム、酸化チタンおよびアルミニウム粉末であった。Ｃｒ２Ｏ３:ＴｉＯ２:Ａｌの化学量論比として、１１.６:６４.３:２４.１重量％を用いた。例２の工程に基づいて最終粉末を製造した。この粉末は粉末被覆用途に使用することができる。
【００７４】
図１５は、還元、破砕および洗浄を行った後のＴｉ−Ａｌ−Ｃｒ粉末最終生成物のＸＲＤパターンを示す。このＸＲＤパターンは、支配的な相としてＴｉ−Ａｌを示す。
【００７５】
還元、破砕および洗浄後の最終Ｔｉ−Ａｌ−Ｃｒ 粉末の粉末粒子について、走査型電子顕微鏡を用いて調べた。図１６（ａ）はＴｉ−Ａｌ−Ｃｒ粒子のＥＤＸスペクトルを示す。 図１６（ｂ）はＴｉ−Ａｌ−Ｃｒ粒子断面の顕微鏡写真を示す。
【００７６】
最終Ｔｉ−Ａｌ−Ｃｒ粉末の粒子サイズを表３に示す。
【表３】
2009544840.tif 000007
表３から、Ｔｉ−Ａｌ−Ｃｒ最終粉末の微粒子を製造できたことが分かる。より大きなサイズは、粒子の凝集に起因するであろう。
【００７７】
例４
この例の出発材料は、酸化イットリウム、酸化チタンおよびアルミニウム粉末であった。Ｙ２Ｏ３:ＴｉＯ２:Ａｌの化学量論比として２:６７.６:３０.４重量％を用いた。
【００７８】
例２の工程に基づいて、Ｔｉ−Ａｌ−Ｙ最終粉末を製造した。少量添加したＹはチタン合金の品質改善を意図する。この粉末も、粉末被覆用として製造できる。
【００７９】
図１７は、還元、破砕および洗浄後の最終Ｔｉ−Ａｌ−Ｙ粉末生成物のＸＲＤパターンを示す。ＸＲＤパターンは、支配的な相としてＴｉ−Ａｌを示す。
【００８０】
走査型電子顕微鏡とＥＤＸ法により、製造した材料の成分を調べた。図１８（ａ）は、最終Ｔｉ−Ａｌ−Ｙ粉末のＥＤＸスペクトルを示す。この分析では、主ピークとしてＴｉ−Ａｌピークを示し、小ピークとしてＹを示す。（これは、出発材料に使用されたＹ２Ｏ３の量が少ないためである。）還元、破砕および洗浄後の最終Ｔｉ−Ａｌ−Ｙ粉末のＳＥＭ顕微鏡写真を図１８（ｂ）に示す。この写真は、比較的大きな粒子サイズを有するＴｉ−Ａｌ−Ｙ 粉末が製造されたことを示す。このことは粒子サイズ分布測定結果を表にした表４にも示されている。
【００８１】
最終Ｔｉ−Ａｌ−Ｙ粉末の粒子サイズを表４に示す。
【表４】
2009544840.tif 000008
表４は、製造された最終Ｔｉ−Ａｌ−Ｙ粉末の粒子サイズを示す。
【００８２】
例２から例４により、本発明の方法を用いて、ＴｉおよびＡｌを含む種々の多元金属合金を製造できることが示された。追加の金属（例えばＶ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｙ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｍｏなど）を、所望の種々の重量比で合金に加えることができ、低濃度で加えることもできる。ＴｉおよびＡｌに基づく他の多元系金属合金の製造も、本発明を把握する当業者にとっては明らかであろう。
【００８３】
本明細書における従来の製品や方法の参照は、参照の内容を特に断らない限り、これらの従来技術が、いかなる権限においても、当業者間の共通の一般的知識を構成することを認めるものではないものと理解されたい。
【００８４】
これまでの記述において参照された本発明の特定の成分や数値が等価物を有する場合、これらの等価物を個々に説明したものとして本書に組み込むものである。
【００８５】
本発明は例示のみを旨とし、その可能な実施態様を参照して説明したものであり、添付の特許請求範囲に規定される本発明の範囲又は精神を逸脱することなく変形や改良を行うことができると理解されたい。
【図１】
2009544840.tif 000009
【図２】
2009544840.tif 000010
【図３】
2009544840.tif 000011
【図４】
2009544840.tif 000012
【図５（ａ）ａｎｄ（ｂ）】
2009544840.tif 000013
【図６（ａ）】
2009544840.tif 000014
【図６（ｂ）】
2009544840.tif 000015
【図７】
2009544840.tif 000016
【図８】
2009544840.tif 000017
【図９】
2009544840.tif 000018
【図１０】
2009544840.tif 000019
【図１１】
2009544840.tif 000020
【図１２（ａ）ａｎｄ（ｂ）】
2009544840.tif 000021
【図１３】
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【図１４】
2009544840.tif 000023
【図１５】
2009544840.tif 000024
【図１６（ａ）ａｎｄ（ｂ）】
2009544840.tif 000025
【図１７】
2009544840.tif 000026
【図１８（ａ）ａｎｄ（ｂ）】
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【国際調査報告】
2009544840.tif 000028
2009544840.tif 000029
2009544840.tif 000030