(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
不規則形状の粒子材料を含む前駆体粒状材料から、付加製造及び／又は粉末冶金の粉末を製造する方法であって：
前記前駆体粒状材料を、前記前駆体粒状材料と接触してそれを粉砕するように構成されているローター、及び実質的に前記ローターの周りに伸長しているステーターを含む少なくとも１つの高剪断ミキサーにかけ；
それによって、減少した平均粒径、及び角張った形状、球状、棒状、又は円筒の規則的な形状の粒子の少なくとも１つから選択された粒子形態、を有する粉末生成物を生成させる；
ことを含む、前記方法。
【請求項２】
粒子の少なくとも９０％が＜３００μｍの平均粒径を有する粒径範囲を、前記粉末生成物が有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
剪断ミキサーローター速度；剪断粉砕時間；又は前駆体粉末の量；の少なくとも１つを含む前記剪断ミキサー条件を変化させることによって前記粉末生成物の前記形態を制御する、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記粉末生成物の流動性が、最高で３５秒／２０ｃｍ３である、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記粉末生成物のみかけ／タップ密度が、高剪断混合後に少なくとも１００％向上する、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記前駆体粒状材料が金属又は金属合金を含む、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記前駆体粒状材料が、Ｔｉ製造プロセスによって製造されるＴｉ粒子、好ましくはKroll法、Armstrong法によって製造されるＴｉスポンジ又は粒子、或いはTIRO法によって製造されるＴｉ粒子又は粉末を含む、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記前駆体粒状材料を、少なくとも１つの粉砕プロセスを含む少なくとも１つの予備処理工程にかける、請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記高剪断ミキサーにおいて、前記前駆体粒状材料を液体中に浸漬する、請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記液体が、水、アルコール、又は灯油の少なくとも１つを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記ローターがローター直径を有し、前記前駆体粒状材料が、前記ローター直径よりも小さい平均粒径を有する粒子を含む、請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
前記高剪断ミキサーが、少なくとも７００ｍ／分の周方向の粉砕速度を有する、請求項１〜１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
前記前駆体粒状材料が多孔質チタン／チタン合金粒子を含み、高剪断粉砕が少なくとも１５分間行われ、４５〜１０６μｍの粒径範囲の最大量を生成する、請求項１〜１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記ステーターは、前記ローターと前記ステーターの内表面の間に５ｍｍ未満の間隙を有するように構成されている、請求項１〜１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
前記前駆体粒状材料を、少なくとも２つの高剪断ミキサーを用いる粉砕にかける、請求項１〜１４のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[001]本発明は、概して前駆体材料から粉末生成物を製造する方法に関する。本発明は、特に、電子（レーザー）ビーム溶解又はコールドスプレー堆積法のような付加製造プロセスのため、或いは粉末冶金用途のために好適な粉末生成物の製造に適用することができ、下記においてはこれらの代表的な用途に関連して本発明を開示することが好都合であろう。しかしながら、本発明はこの用途に限定されず、粉末生成物は、所望の粉末の形態及び寸法が必要な任意の数多くの用途及び製品において用いることができるであろうことを認識すべきである。
【背景技術】
【０００２】
[002]本発明に関する背景技術の下記の議論は、本発明の理解を促進するように意図される。しかしながら、この議論は、参照されている資料が本出願の優先日の時点で公開されているか、知られているか、又は共通一般知識の一部であったことを自認又は容認するものではないことを認識すべきである。
【０００３】
[003]特定の粒径及び形態を有する金属粉末は、コールドスプレー、電子（レーザー）ビーム溶解又は連続直接粉末圧延プロセスのような直接（付加）製造プロセスのために必要である。例えば、電子（レーザー）ビーム溶解において用いられるチタン／チタン合金粉末は、好ましくは狭い粒径分布範囲を伴って２５０μｍ未満の粒径を有する。粒子はまた、高い流動性を与えるために球状又は円筒形状の粉末粒子のように規則的な形態を有することも求められている。
【０００４】
[004]既存の商業的なチタン／チタン合金粉末製造プロセスとしては、水素化−脱水素化（ＨＤＨ）、ガスアトマイズ（ＧＡ）、プラズマ回転電極プラズマアトマイズ（ＰＲＥＰ）のプロセスが挙げられる。これらのプロセスのそれぞれは、ワイヤー、バー、ロッド、又は鋼片のような固体のＴｉ又はＴｉ合金供給材料生成物を製造し、これを次に脆性破壊、アトマイズ、アーク放電などを用いて処理して粉末を生成させることが必要である。
【０００５】
[005]水素化−脱水素化プロセスにおいては、固体のＴｉ又はＴｉ合金供給材料を処理してコンタミナントを除去し、水素化して脆性の材料を生成させ、これを次に振動ボールミル内においてアルゴン下で粉砕する。得られる粒子は角張っており、５０〜３００μｍの間の寸法を有する。このプロセスは時間がかかり、コンタミネーションを導入する可能性があり、付加製造プロセスのためには好ましくない鋭利に角張った形状の形態を有する粒子を生成する。これに対して、プラズマ回転電極プラズマアトマイズ法又はガスアトマイズ法によって製造される微細粉末は球状の形状であるが、これらのプロセスにおいて金属をアトマイズするために用いる高い温度のために、水素化−脱水素化処理した金属又は金属合金粉末と比べて製造するのが非常に高価である。また、かかるプロセス条件によって相当な金属の損失が引き起こされる可能性もある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
[006]したがって、粉末、好ましくは付加製造用途のために好適な所望の形態及び寸法を有する粉末の別の製造方法を提供することが望ましいであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
[007]本発明は、第１の形態においては、
不規則形状の粒子材料を含む前駆体粒状材料から、付加製造及び／又は粉末冶金の粉末を製造する方法であって：
前記前駆体粒状材料を少なくとも１つの高剪断粉砕プロセスにかけ；
それによって、減少した平均粒径、及び角張った形状、小板状、球状、棒状、又は円筒形状の粒子の少なくとも１つから選択された実質的に均一形状の粒子を含む粒子形態、を有する粉末生成物を生成させる；
ことを含む、前記方法を提供する。
【０００８】
[008]本発明は、前駆体粒状材料から粉末を製造するための新規な粉末操作方法を提供する。前駆体粒状材料を高剪断粉砕プロセスにかけて、選択された特性を有する粉末を生成させる。この方法によれば、プラズマ回転電極プラズマアトマイズ、ガスアトマイズ、又は水素化−脱水素化経路の必要なしに、望ましい粉末形態、粒径、及び粒径分布（ＰＳＤ）を有する粉末、好ましくは金属粉末が製造される。粉末生成物は、好ましくは、Arcamコールドスプレーなど（しかしながらこれに限定されない）の付加製造（ＡＭ）プロセスのため、或いは粉末冶金（ＰＭ）などの他の粉末成形プロセスのための原材料として用いるために好適な形態及び粒径に処理される。
【０００９】
[009]本発明方法は、主としてチタン／チタン合金粉末用に開発された。しかしながら、本発明方法は、他の金属粉末を付加製造及び粉末冶金用途のために成形及び整粒するために用いることができることを認識すべきである。他の好適な粒子及び粉末の例としては、延性（例えば、アルミニウム、マグネシウム、銅、亜鉛等）、又は多孔性の金属／金属合金粒子が挙げられる。
【００１０】
[010]粉末生成物は、好ましくは高い流動性；高いみかけ／タップ密度；及び低いコンタミネーション；の少なくとも１つ、好ましくはこれらの特性のそれぞれを有する粉末生成物を製造する本発明方法によって処理される。
【００１１】
[011]流動性に関しては、粉末生成物、特にＴｉ／Ｔｉ合金粉末の流動性は、非流動性状態から、最高で３５秒／２０ｃｍ３、好ましくは最高で２５秒／２０ｃｍ３、より好ましくは最高で２３秒／２０ｃｍ３、更により好ましくは２０秒／２０ｃｍ３〜２３秒／２０ｃｍ３の間まで向上する。同様に、幾つかの態様においては、粉末生成物のみかけ／タップ密度は、少なくとも１００％、好ましくは＞１２０％向上する。
【００１２】
[012]コンタミネーションに関しては、粉末生成物は所望の金属又は金属合金（又はこれらの組合せ）と異種／異なる化合物又は元素が混入していないことが好ましい。幾つかの態様においては、粉末生成物は少なくとも９９％の純度、より好ましくは少なくとも９９．５％の純度である。
【００１３】
[013]代表的な用途においては、本方法は、付加製造（ＡＭ）プロセスのため、又は粉末冶金（ＰＭ）のような他の粉末成形プロセスのための原材料として用いるのに好適な形態及び粒径を有する粉末生成物を製造するために用いられる。かかる用途においては、本発明方法は、前駆体粒状材料を粉末に粉砕して、次の粉末特性：製造される粉末において所望の粒径の高い生成収率を与えること；高い流動性を有すること；及び高いみかけ／タップ密度を有すること；を最適化する。また、粉末生成物は低いコンタミネーションを有することも好ましい。これらのファクターの範囲は好ましくは上記に規定した値の範囲内であることを認識すべきである。
【００１４】
[014]その材料の多孔度及び硬度などの前駆体粒状材料の形態及び物理特性は、形態、粒径の減少、及び所望の粒径を有する粉末生成物の収率に影響を与える。より硬質でより高密度の粒子の高剪断粉砕による微粉末の生成収率は、より軟質でより多孔性の粒子のものよりも低い。而して、前駆体粒状材料が高密度且つ硬質である場合には、粉砕収率は多孔性又は軟質の粒状材料と比べて大きく減少させることができる。
【００１５】
[015]上記にかかわらず、前駆体粒状材料には任意の好適な出発材料を含ませることができる。幾つかの態様においては、前駆体粒状材料は粗大粒状材料を含む。幾つかの場合においては、前駆体材料は、多孔性であってよい不規則形状の粒子を含む。前駆体材料は、好ましくは金属、金属合金、又はこれらの混合物である。前駆体材料の例としては、Ｔｉ製造プロセスによって製造されるＴｉ粒子、例えばKroll法又はArmstrong法によって製造されるＴｉのスポンジ又は粒子が挙げられる。他の好適な前駆体粒状材料は、国際特許出願ＷＯ−２００６／０４２３６０Ａ１及び国際特許出願ＷＯ−２０１１／１３７４８９Ａ１（これらのそれぞれの内容は上記の参照によって本明細書中に包含するものと解釈される）に詳述されているTIRO法によって製造される粒子又は粉末生成物である。
【００１６】
[016]幾つかの態様においては、前駆体粒状材料は多孔性又は軟質の粒状材料を含む。例えば、ＣＰグレードのチタンは殆どのチタン合金（例えばＴｉＡｌ６Ｖ４）よりも軟質である。したがって、ＣＰグレードのチタンスポンジを高剪断粉砕すると、通常は、殆どのチタン合金よりもより微細で球形状の粉末が生成する。
【００１７】
[017]前駆体粒状材料は、通常は、付加製造プロセスのため、又は粉末冶金用途のために好適でない粒径分布を有する。したがって、本発明方法を用いて前駆体粒状材料の平均粒径を減少させる。幾つかの態様においては、寸法減少した粒子は、粒子の少なくとも８０％、好ましくは９０％が＜５００μｍの平均粒径を有する粒径分布を有する。幾つかの態様においては、前駆体粒状材料は、粒子の少なくとも８０％、好ましくは９０％が＜２５０μｍの平均粒径を有する粒径分布を有する。幾つかの態様においては、粒子の少なくとも９０％、好ましくは少なくとも９５％、より好ましくは少なくとも９９％は、＜３００μｍ、好ましくは＜２５０μｍ、より好ましくは＜１５０μｍの平均粒径を有する。幾つかの態様においては、上記の平均粒径によって、本発明方法が８ｍｍまでの前駆体粒子に適用される。
【００１８】
[018]高剪断粉砕プロセスにかけることができる前駆体粒状材料の寸法は数多くのファクターによって定まることを認識すべきである。粒子の最大寸法は、高剪断粉砕プロセスにおいて用いるローターの寸法、並びに粒子の形態、及び多孔性、硬度、及び延性などの物理特性にも関係する。例えば、直径１５ｍｍのローターを備えた高剪断粉砕装置を有する高剪断粉砕プロセスにおいて処理可能な最大粒径は直径約１０ｍｍであり、この場合には前駆体粒状材料は比較的多孔性の粒状材料である。しかしながら、材料が好適に高い多孔度を有する場合には、＞１０ｍｍの粒子を処理することができる可能性がある。高剪断粉砕を助ける前駆体粒子の代表的な多孔度は、好ましくは＞１０％である。
【００１９】
[019]粒子の寸法が高剪断粉砕のためには大きすぎる場合には、高剪断粉砕プロセスの前に粒子を他の粉砕プロセスによってより小さい片に破壊することができる。かかる態様においては、前駆体粒状材料を、高剪断粉砕プロセスにかける前に１以上の予備処理段階にかけることができる。これらの予備処理段階としては、破砕、摩砕、粉砕などをはじめとする１以上の粉砕プロセスが挙げられる。幾つかの態様においては、予備処理段階には、ジョークラッシャー、コーンクラッシャー、ハンマークラッシャー、ボールミル、縦型リングミル、ローラーミル、ハンマーミル、ローラープレス、振動ミル、ジェットミル、プレスなどの少なくとも１つの使用が含まれる。
【００２０】
[020]本発明の高剪断粉砕プロセスは、前駆体粒状材料の粒子形態を、不規則形状から、角張った形状、小板状、球状、棒状、又は円筒形状の粒子など（しかしながらこれらに限定されない）の実質的に均一な形状の粒子を有する粉末生成物に変化させる。幾つかの態様においては、粉末生成物の粒子形態は、球状、棒状、又は円筒形状の粒子など（しかしながらこれらに限定されない）の実質的に規則的な形状の粒子を含む。
【００２１】
[021]粉末生成物の形態は、剪断粉砕ローター速度；剪断粉砕時間；又は前駆体粉末の量の少なくとも１つなどの剪断粉砕プロセス条件によって定まり、これを変化させることによって制御することができる。例えば、他の高剪断粉砕プロセスと比べてより高い粉砕速度及び／又はより長い粉砕時間を用いる高剪断粉砕プロセスにかける前駆体粒状材料は、通常はより高い割合の球形状の形態を含む。
【００２２】
[022]更に、粉砕プロセス中における粉末粒子の間及び／又は粉末粒子とステーターの間の衝突は処理される粉末の形態変化に寄与するので、粉末の必要質量も高剪断粉砕中における粉末形態から球形状への変化に寄与する。
【００２３】
[023]粉末生成物の減少した平均粒径は、高剪断粉砕プロセスによって前駆体粒状材料を粉砕する結果である。高剪断粉砕によって生成する粒径範囲は、粉砕条件及び粒子の特性によって定まる。高剪断粉砕プロセスによって製造される微細粉末は、好ましくは、粒子の少なくとも９０％、好ましくは少なくとも９５％、より好ましくは少なくとも９９％が＜２５０μｍの平均粒径を有する粒径範囲を有する。幾つかの態様においては、高剪断粉砕プロセスによって製造される微細粉末は、粒子の少なくとも９０％、好ましくは少なくとも９５％、より好ましくは少なくとも９９％が＜２５０μｍ、好ましくは＜１５０μｍの平均粒径を有する粒径範囲を有する。幾つかの態様においては、＜２５０μｍの粒径範囲は、好ましくは＞９０％、より好ましくは＞９５％である。幾つかの態様においては、４５〜１０６μｍの間の粒径範囲は、＞４０％、好ましくは＞８０％である。金属粉末の粉砕収率は、前駆体粒子の物理特性によって定まる。例えば、Kroll、Armstrong、及びTIRO法によって製造される高多孔度のチタンスポンジの高剪断粉砕は、幾つかの態様においては３０ミクロン以下の粉末の＞９５％の製造収率を与える。
【００２４】
[024]本発明の高剪断粉砕プロセスは、好ましくは少なくとも１つの高剪断粉砕装置を含む。高剪断粉砕装置としては、通常は、ステーター内に収容されている回転可能なローター又はインペラーを含む粉砕ヘッドを含む。ステーターは、好ましくは一連の斜め方向のスロットを有しており、ローターを取り囲んでそれを収容している固定カバー又はケージを含む。スロットは、好ましくはステーターの中央の縦軸に対して／それから５〜３０°の間、より好ましくは５〜２０°の間、更により好ましくは７〜１２°の間、幾つかの態様においてはステーターの中央の縦軸に対して約１０°の角度を有している。スロットは任意の好適な寸法を有していてよい。一態様においては、スロットは幅３ｍｍ及び長さ５０ｍｍである。運転においては、粉砕ヘッドを前駆体粒子と接触させ、ローターを（ステーターと共に）前駆体粒状材料と接触させて、剪断及び他の機械力によってそれを粉砕する。幾つかの態様においては、高剪断粉砕プロセス中において、前駆体粒状材料を液体中に浸漬させる。これによって高剪断粉砕プロセス中に生成するダストが減少し、安全性が向上し、ダストに関係する爆発の危険性が減少する。液体は、好ましくは水、アルコール、灯油、又は他の液体の少なくとも１つを含む。
【００２５】
[025]本発明者らによって多くの高剪断粉砕条件を調べて、所望の粉末特性を最適化した。いかなるパラメーターにも限定されることは望まないが、高剪断粉砕プロセスに影響を与える幾つかの重要なパラメーターとして次のものが挙げられることが分かった。
【００２６】
・粉砕速度、即ちローターの周速度（ｍ／分；ローターの円周×回転速度（ＲＰＭ））：より高い粉砕速度はより微細な粒子を生成する。幾つかの態様においては、粉砕速度（ローターの周速度）は、少なくとも７００ｍ／分、好ましくは少なくとも１２００ｍ／分、より好ましくは少なくとも２５００ｍ／分である。
【００２７】
・粉砕時間：より長い粉砕時間はより微細な粒子を生成する。幾つかの態様においては、Kroll、Armstrong、又はTIRO法によって生成する（４５〜１５０μｍの粉砕した粉末の最大量を生成するための）前駆体の高剪断粉砕時間は、少なくとも５分間、より好ましくは少なくとも２０分間、更により好ましくは少なくとも３０分間である。＜４５μｍの粉砕した粉末の最大量を生成するためには、より好ましくは３０分間よりも長い時間が必要であろう。
【００２８】
・バッチ量：より少ないバッチ量を粉砕するとより微細な粒子が得られる。
・ローター寸法：より大きなローター寸法は、所定の粉砕速度（ＲＰＭ）に関してより高い周速度のためにより微細な粒子を生成する。幾つかの態様においては、ローターはローター直径を有し、前駆体粒状材料は、ローター直径よりも小さく、好ましくはローター直径の８０％未満、好ましくはローター直径の７５％未満、更により好ましくはローター直径の５０％未満の平均粒径を有する粒子を含む。
【００２９】
・粉砕における高剪断ミルの数：より多い数の高剪断ミルは、より微細な粉末を生成する（例えば、２以上の高剪断ミルを用いてチタン粉末を高剪断粉砕すると、１つの高剪断ミルを用いて粉砕する場合よりも微細な粉末が生成する）。幾つかの態様においては、高剪断粉砕プロセスは、より微細な粉末を生成させるために少なくとも２つの高剪断ミルを含む。
【００３０】
・ローターとステーターの内壁との間の間隙距離：ローターと粉砕ステーターケーシングとの間の間隙距離がより小さいと、より微細な粒子が生成する。幾つかの態様においては、剪断ミルは、実質的にローターの周囲に伸長しており、ローター（好ましくはローターブレードの遠位末端）とステーターケーシングの内表面との間に５．０ｍｍ未満の間隙、好ましくは２．０ｍｍ未満の間隙、より好ましくは１．０ｍｍ未満の間隙、更により好ましくは０．８ｍｍ未満の間隙を有するように構成されているステーターを含む。幾つかの態様においては、間隙は０．２〜０．８ｍｍの間、好ましくは０．４〜０．６ｍｍの間、より好ましくは約０．４ｍｍである。
【００３１】
・上記で議論したような粒子の形態及び物理特性。
[026]第２の形態においては、本発明は、
前駆体粒状材料を少なくとも１つの高剪断粉砕プロセスにかけ；
それによって、角張った形状、小板状、球状、棒状、又は円筒形状の粒子の少なくとも１つから選択される実質的に均一形状の粒子を含む、付加製造及び／又は粉末冶金用途のために好適な減少した平均粒径及び粒子形態を有する粉末生成物を生成させる；
ことを含む、前駆体粒状材料から付加製造及び／又は粉末冶金用途のための粉末を製造する方法を提供する。
【００３２】
[027]本発明の第２の形態には、本発明の第１の形態の上記に規定した特徴を含ませることができることを理解すべきである。
[028]第３の形態においては、本発明は、本発明の第１の形態による方法によって製造される粒状材料の粉末を提供する。
【００３３】
[029]ここで、本発明の特定の好ましい態様を示す添付の図面の図を参照して本発明を記載する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１Ａ】[030]図１Ａは、装置が（Ａ）直径７．４ｍｍのローター及び直径１０ｍｍのステーター；（Ｂ）直径１５ｍｍのローター及び直径２０ｍｍのステーター；並びに（Ｃ）直径３５．２ｍｍのローター及び直径４０ｍｍのステーター；を含む、本発明の一態様による剪断粉砕プロセスにおいて用いる２つの剪断粉砕装置を示す。
【図１Ｂ】図１Ｂは、装置が（Ａ）直径７．４ｍｍのローター及び直径１０ｍｍのステーター；（Ｂ）直径１５ｍｍのローター及び直径２０ｍｍのステーター；並びに（Ｃ）直径３５．２ｍｍのローター及び直径４０ｍｍのステーター；を含む、本発明の一態様による剪断粉砕プロセスにおいて用いる２つの剪断粉砕装置を示す。
【図１Ｃ】[031]図１Ｃは、（Ａ）直径７．４ｍｍのローター及び直径１０ｍｍのステーター；（Ｂ）直径１５ｍｍのローター及び直径２０ｍｍのステーター；並びに（Ｃ）直径３５．２ｍｍのローター及び直径４０ｍｍのステーター；を含む図１Ａ及び１Ｂにおいて示す剪断粉砕装置のローターの構造を示す。
【図１Ｄ】[032]図１Ｄは、図１Ａ及び１Ｂにおいて示す剪断粉砕装置において用いることができる２つの別々のローター構造を示す。
【図１Ｅ】図１Ｅは、図１Ａ及び１Ｂにおいて示す剪断粉砕装置において用いることができる２つの別々のローター構造を示す。
【図１Ｆ】[033]図１Ｆは、（Ａ）直径３５．２ｍｍのローター及び直径４０ｍｍのステーター；並びに（Ｂ）直径９５．２ｍｍのローター及び直径１００ｍｍのステーター；を含む図１Ａ及び１Ｂにおいて示す剪断粉砕装置において用いることができるローターの構造の等角図を与える。
【図１Ｇ】[034]図１Ｇは、（Ａ）直径３５．２ｍｍのローター及び直径４０ｍｍのステーター；並びに（Ｂ）直径９５．２ｍｍのローター及び直径１００ｍｍのステーター；を含む本発明の一態様による剪断粉砕プロセスにおいて用いる２つの剪断粉砕装置の断面図を与える。
【図１Ｈ】[035]図１Ｈは、（Ａ）直径４０ｍｍのステーター、及び（Ｂ）直径１００ｍｍのステーターを含む図１Ｇにおいて示す２つの剪断粉砕装置のステーターの正面図を与える。
【図２】[036]図２は、図１Ａ及び１Ｂにおいて示す剪断粉砕装置の少なくとも１つを含ませた本発明の一態様による１つの剪断粉砕プロセスの実験装置を示す。
【図３】[037]図３は、ローターとケーシングとの間の間隙距離の関数としての高剪断粉砕Ｔｉ−５チタン粉末の粒径分布を示す。
【図４】[038]図４は、本発明方法の一態様において用いるＴｉ前駆体粒子（Ｔｉ−６ａ）の光学顕微鏡写真を与える。
【図５】[039]図５は、本発明方法の一態様にしたがって図４において示す前駆体Ｔｉ粒子を高剪断粉砕した後に生成する１つの生成物のＴｉ粉末粒子の光学顕微鏡写真を与える。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
[040]本発明は、前駆体粒状材料から粉末を製造するための粉末操作方法に関する。本発明は、好ましくは、大きな粒径及び不規則形状の粒子を有する粗大粒状前駆体材料を操作することによって、コンタミネーションを最小にして、コスト効率がよく、微細で高流動性の金属粉末を製造するために用いられる。
【００３６】
[041]本発明方法においては、前駆体粒状材料を高剪断粉砕プロセスにかけて、選択される特性を有する粉末を生成させる。１つの代表的な用途においては、粉末生成物は、付加製造（ＡＭ）プロセスのため、又は粉末冶金（ＰＭ）のような他の粉末成形プロセスのための原材料として用いるのに好適な形態及び粒径に処理される。
【００３７】
[042]本発明の発明者らは、粗大粒状前駆体材料を、付加製造及び他の粉末冶金用途のために好適な所望の粒径及び形態を有する粉末生成物に粉砕するための多数の粉砕プロセスを検討したことを認識すべきである。高剪断粉砕したチタン粉末の特性は：
・＜１５０μｍの寸法の粉末の高い製造収率；
・（非流動性の前駆体粒子からの）２３〜３５秒／２０ｃｍ３の高い流動性；
・高剪断粉砕した粉末のみかけ／タップ密度が少なくとも１００％より大きく向上すること；及び
・１％未満の低いコンタミネーションによって、少なくとも９９％の生成物粉末の純度が与えられること；
であった。
【００３８】
[043]前駆体粒状材料から上記の所望の粉末特性を与えるための数多くの破砕、摩砕、及び圧壊プロセスが本発明者らによって検討された。これらのプロセスはいずれも、求められる粉末生成物特性を与えないことが分かった。これら及び他の同様の粉砕プロセスの欠点にもかかわらず、本発明者らは、同じ前駆体粒状材料に高剪断粉砕プロセスを適用すると所望の特性を有する粉末生成物が与えられたことを見出した。次に、付加製造（ＡＭ）プロセス及び粉末冶金（ＰＭ）のような他の粉末成形プロセスに必要な粉末生成物並びに形態及び平均粒径の特性を生成させるようにプロセスを最適化するために、高剪断粉砕プロセス及び条件を検討した。
【００３９】
[044]本発明方法において用いる高剪断粉砕装置の１つのタイプを図１Ａ〜１Ｈに示す。図１Ａ〜１Ｃにおいては、（Ａ）直径７．４ｍｍのローター及び直径１０ｍｍのステーター（又は粉砕シャフト）；（Ｂ）直径１５ｍｍのローター及び直径２０ｍｍのステーター；並びに（Ｃ）直径３５．２ｍｍのローター及び直径４０ｍｍのステーター；を含む３つの異なる寸法の剪断粉砕装置が示されている。本発明において用いる高剪断粉砕装置は種々の製造者から入手することができる。しかしながら特定の示されている態様においては、これらの装置は図１Ａ及び１Ｂにおいて示されているもの、即ち（Ａ）小型の装置（直径１０ｍｍのステーター）及び（Ｂ）中型の装置（直径２０ｍｍのステーター）である。高剪断ミルは、Ystral GmbHからの高剪断混合／粉砕装置の1020タイプ（２２０Ｖ、１．２５Ａ、５０Ｈｚ、２６０Ｗ、最大２５０００ｒｐｍ）である。更に、（Ｃ）大型の装置（直径４０ｍｍ）は、40/38E3タイプ（２３０Ｖ、８．２Ａ、５０〜６０Ｗ、１８００Ｗ、最大２３５００ＲＰＭ）を含むYstral GmbHからの高剪断混合／粉砕装置である。
【００４０】
[045]示されている高剪断ミル装置１００は、粉砕シャフト１００Ａ、並びにステーター１０４、及びステーター１０４内に収容されている回転可能に駆動されるローター又はインペラー１０２を有する粉砕ヘッド１０１を含む。図１Ａ及び１Ｂにおいて最もよく示されているように、それぞれのステーター１０４は、回転するローターの周囲に配置されている一連の斜めの細いスロットを有するケージを含み、これを通して材料がローター１０２の接触力及び回転力によって引き込まれて嵌入される。図１Ａ（Ｃ）及び１Ｂ（Ｃ）において示す態様に関しては、ステーター１０４は、４０ｍｍの直径、約３６ｍｍの内径を有し、ステーター１０４の壁を貫通する開口を含む幅３ｍｍで長さ５０ｍｍである１６個の等間隔のスロット１１２を含む。それぞれのスロット１１２は、ステーター１０４の長さに沿って伸びる軸方向の軸から約１０°の角度を有している。ステーター１０４の３６ｍｍの内径によって、ローター１０２の外縁とステーター１０４の内壁との間に約０．４ｍｍの間隙が与えられる。ステーター１０４は、好ましくは高張力鋼、例えば４３４０高張力鋼から構成する。ローター１０２はモーター１０６によって駆動され、示されている場合においては、モーターは電気モーターであるが、任意の好適な駆動装置又はモーターを用いることができることを認識すべきである。高剪断ミル装置１００は、通常は、図２に示すように粉砕する材料を含むタンク又は他の容器２１０中に浸漬する。
【００４１】
[046]ローター１０２は、広範囲の好適な構造を有していてよい。図１Ｃ及び１Ｇは、ローター１０２の構造を詳細に示す。この図面においては、これらのローター１０２のそれぞれは、駆動ディスク１０２Ｂ上に固定されている２つ又は４つの離隔しているローターブレード１０２Ａを有する。図１Ａ及び１Ｂにおいて示す高剪断粉砕装置に関しては、ローター１０２は、これらの態様（７．４ｍｍ、１５ｍｍ、３５．２ｍｍの直径を有するローター１０２）のそれぞれに関して２つのブレード１０２Ａを有する。より大きな直径のローター、例えば図１Ｇ（Ｂ）において示すような９５．２ｍｍの直径を有するローターについては、４ブレードのローター１０２が好ましく用いられる。ローターブレード１０２Ａは駆動ディスク１０２Ｂの回転によって回転して、ステーター１０４中に引き込まれる材料に衝撃を与えることを認識すべきである。
【００４２】
[047]図１Ａ及び１Ｂにおいて示す高剪断粉砕装置の粉砕ヘッド１０１において用いる２つの別々の構造を、図１Ｃ及び１Ｄにおいて示す。これらのローター１０２のそれぞれは、駆動ディスク１０２Ｂ上に固定されている４つの離隔しているローターブレード１０２Ａを有する。ここでも、ローターブレード１０２Ａは駆動ディスク１０２Ｂの回転によって回転して、ステーター１０４中に引き込まれる材料に衝撃を与えることを認識すべきである。異なるローターブレードの数、ブレードの構造などを有する他のローターの構造を用いることができることを認識すべきである。
【００４３】
[048]図１Ｇ及び１Ｈは、本発明の一態様による剪断粉砕プロセスにおいて用いる剪断粉砕装置の２つの態様の断面図を与える。図１Ｆにおいて示すように、これらの態様は（Ａ）直径３５．２ｍｍのローター１０２及び直径４０ｍｍのステーター１０４；並びに（Ｂ）直径９５．２ｍｍのローター１０２及び直径１００ｍｍのステーター１０４；を有する。これらの装置の特定のローター１０２を図１Ｇに示す。上記で記載したように、ローター１０２は、駆動ディスク１０２Ｂ上に固定されている２つ又は４つの離隔しているローターブレード１０２Ａを含む。図１Ｆ（Ａ）におけるローター１０２は２ブレードのローター１０２を含み、ブレード１０２Ａは１８０°の位置で離隔している。それぞれのブレード１０２Ａは、Ｒ８ｍｍとＲ１７．６ｍｍ（即ちローター１０２の外径）の間で中心軸に対して伸長している。それぞれのブレード１０２Ａは、幅１０ｍｍ、長さ６０ｍｍである（駆動ディスク１０２Ｂの基部側から測定）。しかしながら、任意の好適な寸法を特定の用途のために用いることができ、本発明はこの特定の例示されている構造に限定されないことを認識すべきである。図１Ｆ（Ｂ）におけるローター１０２は４ブレードのローター１０２を含み、ブレード１０２Ａは９０°の位置で離隔している。それぞれのブレード１０２Ａは、Ｒ２６ｍｍとＲ４７．６ｍｍ（即ちローター１０２の外径）の間で中心軸に対して伸長している。それぞれのブレード１０２Ａは、幅２０ｍｍ、長さ６０ｍｍである（駆動ディスク１０２Ｂの基部側から測定）。しかしながら、任意の好適な寸法を特定の用途のために用いることができ、本発明はこの特定の例示されている構造に限定されないことを認識すべきである。それぞれのローター１０２は駆動シャフト１１０に作動的に接続されており、これは次にシャフト連結器１１２に接続されており、これは（示されてはいないが）モーターに作動的に接続されている。モーターを運転することによって駆動シャフト１１０の回転が駆動され、これによって次にローター１０２がステーター１０４内で回転する。
【００４４】
[049]更に、図１Ｈにおいて示すように、これらの態様のそれぞれのステーター１０４は円筒形のケージを含み、これは次の構造を有する。
（Ａ）図１Ｈ（Ａ）は、壁部を貫通する開口を含む幅３ｍｍ、長さ５０ｍｍの１６個の等間隔のスロット１１２を有する１００ｍｍの直径を有するステーター１０４を示す。それぞれのスロット１１２は、ステーターの長さ全体にわたって伸びる軸方向の軸から約１０°の角度を有している。このステーター１０４は３６ｍｍの内径を有しており、これによって、ローター１０２の外縁とステーター１０４の内壁との間に約０．４ｍｍの間隙が与えられる。示されているステーター１０４は、（軸長さに沿って）長さ１３０ｍｍである。この長さは、ローター１０２がステーター１０４内に収容される限りにおいては任意の長さであってよいことを認識すべきである。
【００４５】
（Ｂ）図１Ｈ（Ｂ）は、壁部を貫通する開口を含む幅３ｍｍ、長さ５０ｍｍの３６個の等間隔のスロット１１２を有する１００ｍｍの直径を有するステーター１０４を示す。それぞれのスロット１１２は、ステーターの長さ全体にわたって伸びる軸方向の軸から約１０°の角度を有している。このステーター１０４は９６ｍｍの内径を有しており、これによって、ローター１０２の外縁とステーター１０４の内壁との間に約０．４ｍｍの間隙が与えられる。示されているステーター１０４は、（軸長さに沿って）長さ９６ｍｍである。ここでも、この長さは、ローター１０２がステーター１０４内に収容される限りにおいては任意の長さであってよいことを認識すべきである。
【００４６】
[050]ここでも、それぞれのステーター１０４は、好ましくは高張力鋼、例えば４３４０高張力鋼から構成する。
[051]いかなる理論にも限定されることは望まないが、流体（この場合には前駆体粒子を有する）は、ステーター１０４の底部開口中に流入し、スロット１１２を通して流出し、この流体の１つの領域が隣接する領域に対して異なる速度で移動する際に剪断を受ける。したがって、高剪断ミル装置１００は、流れ及び剪断を生起させて、ローター１０２及びステーター１０４を通過して及びその周りを流れる粒子の粉砕及び変形をもたらす。ローター１０２の先端速度、又はその外径における流体の速度はローター１０２の中心における速度よりも高く、剪断を生起させるのはこの速度差である。ステーター１０４はローター１０２とそれ自体との間に小さい隙間を生じさせて、材料がローター１０２から排出される際にそれに関して非常に高剪断の区域を形成する。
【００４７】
[052]図２において示すように、高剪断粉砕装置２００（この場合には実験用の実験室装置）は、混合容器、示されている場合においてはジャー２１０中に挿入されている粉砕ヘッド１０１を有する、安定なスタンド１２０上の適所に設置され、締着されている高剪断ミル装置１００を含む。ジャー２１０は、前駆体粒子及び粉末生成物をジャー２１０内で密封するためのカバー２１２を含む。本発明方法は粒状材料を粉末に粉砕することに関しているので、前駆体粒子は、ジャー２１０内で粉砕する際には、流体、通常は水、アルコール、又は灯油の１つの中に浸漬して、粉砕中における微細ダストの生成を減少させる。これによって高剪断粉砕プロセス中に生成するダストが減少して、安全性が向上し、ダストに関係する爆発の危険性が減少する。
【００４８】
[053]運転中においては、粉砕ヘッド１０１が前駆体粒子と接触し、上記に記載したようにローター１０２と粉砕ヘッド１０１のステーター１０４が組み合わさって前駆体粒状材料と接触して、剪断及び他の機械力によってそれを粉砕する。
【００４９】
[054]当業者であれば、図１Ａ、１Ｂ、及び２において示す実験室スケールの装置１００及び装置２００は、例えばより大きい高剪断粉砕装置及び数多くの並行又は連続配置の装置を用いて工業スケールにスケールアップすることができることを理解するであろうことを認識すべきである。
【００５０】
[055]理解することができるように、数多くの設計ファクターが高剪断粉砕プロセスに影響を与える可能性があり、これとしてはローターの直径及びその回転速度、ローターとステーターとの間の距離、粉砕時間、及び用いる高剪断粉砕装置の数などが挙げられる。本発明方法のこれらのファクター及び他の特性は、以下の実施例において示される。
【実施例】
【００５１】
[056]本発明方法は主としてチタン／チタン合金粉末のために開発されたものであり、したがって以下の実施例はこの特定の用途を示す。しかしながら、本発明方法はこの用途に限定されるものではなく、付加製造及び粉末冶金用途のための他の金属粉末を成形及び整粒するために用いることができることを認識すべきである。
【００５２】
実施例１：粉砕速度（ｒｐｍ）の関数としての高剪断粉砕の結果：
[057]高剪断粉砕の収量を混合速度（ミキサーのｒｐｍ）の関数として調べて、粒径の減少及び粒径分布に対する混合速度の影響を求めた。
【００５３】
方法：
[058]（図２に示すような）実験室スケールのベンチトップ型高剪断粉砕装置２００を用いて、Ｔｉ粒子の３０ｇのバッチを粉砕した。このＴｉ−１チタン粉末実験運転に関する試験片の詳細を表１に与える。
【００５４】
[059]
【００５５】
【表１】
0006665118.tif 000002
【００５６】
[060]図２に示すように、高剪断ミル２００装置は、ステーター１０４及び収容されているローター１０２を含む粉砕ヘッド１０１を有する高剪断粉砕装置１００を含んでいた。ローターの回転は、駆動シャフト（図２においては示されていない）を介して電気モーター１０６によって駆動した。高剪断粉砕装置１００は安定なスタンド１２０上に設置した。粉砕ヘッドは、容器、この場合には粉砕ジャー２１０内に収容されるように設計した。ジャー２１０は、前駆体粒子及び粉末生成物をジャー２１０内において密封するためのカバー２１２を含んでいた。使用においては、特定量の粉砕液（それぞれの実施例の運転において記載する）、及び粉砕する前駆体粒子をジャー内に配置した。混合物の総量は、理想的には粉砕中の漏出を回避するためにジャーの高さの半分未満である。高剪断ミル装置１００の粉砕ヘッド１０１を粉砕ジャー２１０に降下させ、ローター１０２の端部を粉砕ジャー２１０の底部から１０ｍｍ離した。次に、高剪断粉砕装置１００を示されている時間運転し、その後に装置１００を停止し、粉砕された得られた粒子及び粉砕液のスラリーをジャー２１０から取り出し、１１０℃の真空オーブン内で少なくとも１０時間乾燥した。
【００５７】
[061]乾燥した後、得られた粉末を整粒篩の積層体（整粒篩配置）内に配置し、これを振動台上に載置して０．５時間振動させて、粉末をそれぞれの寸法フラクションに分離した。
【００５８】
結果：
[062]高剪断粉砕した粉末の得られた粒径分布を表２に示す。
[063]
【００５９】
【表２】
0006665118.tif 000003
【００６０】
[064]上記の得られた粒径分布を比較することによって、より高い粉砕速度を用いるとより微細な粉末が生成することが示される。
実施例２：粉砕時間の関数としての高剪断粉砕の結果：
[065]高剪断粉砕の収量を粉砕時間の関数として調べて、粒径の減少及び粒径分布に対する混合速度の影響を求めた。
【００６１】
方法：
[066]（図２に示すような）実験室スケールのベンチトップ型高剪断粉砕装置２００を用いて、Ｔｉ粒子の３０ｇのバッチを粉砕した。このＴｉ−２チタン粉末実験運転に関する高剪断粉砕条件を下記に与える。
【００６２】
・バッチ：３０ｇのＴｉ粒子（＜８ｍｍ）；
・粉砕液：水、３６０ｇ；
・粉砕速度：２５，０００ｒｐｍ；
・粉砕時間：１５分（Ｔｉ−２ａ）、３０分（Ｔｉ−２ｂ）、及び４５分（Ｔｉ−２ｃ）。
【００６３】
[067]実施例１において記載したものと同じ高剪断粉砕装置を用いて運転した。高剪断粉砕の後、得られた粒子及び粉砕液のスラリーを、１１０℃の真空オーブン内において少なくとも１０時間乾燥した。
【００６４】
結果：
[068]Ｔｉ−２ａ、Ｔｉ−２ｂ、及びＴｉ−２ｃの実験運転の粒径分布を表３に示す。
[069]
【００６５】
【表３】
0006665118.tif 000004
【００６６】
[070]高剪断粉砕の後のＴｉ−２の粒径分布の分析から、高剪断粉砕の時間がより長いと、微細粒子がより高い割合で生成したことが確認された。
[071]４５分間の高剪断粉砕の後に、約３６重量％の１０６〜４５μｍの粉末、及び約６３重量％の＜４５μｍの粉末が生成した（＜１０６μｍは合計で約９９重量％であった）。
【００６７】
実施例３：周速度（ローター寸法）の関数としての高剪断粉砕の結果：
[072]２つの異なる周速度（２１，０００ｒｐｍにおいて、それぞれ直径７．４ｍｍ及び１５ｍｍのローター、並びに直径１０ｍｍ及び２０ｍｍのステーター：図１Ａ及び１Ｂ並びに対応する上記の記載を参照）においてチタン粒子の高剪断粉砕を行って、粒径の減少および粒径分布に対するローター及びステーターの寸法の影響を求めた。
【００６８】
方法：
[073]（図２に示すような）実験室スケールのベンチトップ型高剪断粉砕装置２００を用いて、Ｔｉ粒子の５０ｇのバッチを粉砕した。このＴｉ−３チタン粉末実験運転に関する高剪断粉砕条件を下記に与える。
【００６９】
・バッチ：５０ｇのＴｉ粒子（＜８ｍｍ）；
・粉砕液：イソプロパノール、７００ｇ；
・粉砕速度：２５０００ｒｐｍ；
・ローター寸法：
・Ｔｉ−３ａ及びＴｉ−３ｂ：直径７．５ｍｍ；
・Ｔｉ−３ｃ及びＴｉ−３ｄ：直径１５ｍｍ；
・粉砕時間：
・Ｔｉ−３ａ及びＴｉ−３ｃ：１時間；
・Ｔｉ−３ｂ及びＴｉ−３ｄ：２時間。
【００７０】
[074]実施例１において記載したものと同じ高剪断粉砕装置を用いて運転した。この場合には、Ｔｉ粉末とイソプロパノールの混合物をプラスチック製の粉砕ジャー内に配置した。アルコール蒸気を消散させるために容器の頂部の上に圧縮空気を吹き付けながら、ドラフトチャンバー内で粉砕を行った。また、ミキサーは接地した。
【００７１】
[075]高剪断ミルを示されている時間（１及び２時間）運転した後、得られた粒子及び粉砕液のスラリーを、８０℃の真空オーブン内において少なくとも１０時間乾燥した。次に、得られた乾燥粉末を篩整粒装置内に配置し、振動台内に０．５時間配置して粉末をそれぞれの寸法フラクションに分離した。
【００７２】
結果：
[076]篩別後の結果を表４に示す。
[077]
【００７３】
【表４】
0006665118.tif 000005
【００７４】
[078]直径７．５ｍｍのローターを用いた高剪断粉砕の後の粗大チタン粒子からの＜３２μｍのＴｉ粉末の生成収率は、直径１５ｍｍのローターを用いた場合の半分であった。これは、より高い周速度で高剪断粉砕実験を運転するとより微細な粉末が生成したことを示した。
【００７５】
実施例４：バッチ量の関数としての高剪断粉砕の結果：
[079]バッチ量の関数として高剪断粉砕収量を調べて、粒径の減少および粒径分布に対する混合速度の影響を求めた。
【００７６】
方法：
[080]（図２に示すような）実験室スケールのベンチトップ型高剪断粉砕装置２００を用いて、２つの異なるバッチ寸法のＴｉ粒子を粉砕した。このＴｉ−４チタン粉末実験運転に関する粉砕条件を下記に与える。
【００７７】
・バッチ：
・Ｔｉ−４ａ：５０ｇのＴｉ粒子（＜８ｍｍ）；
・Ｔｉ−４ｂ：１３０ｇのＴｉ粒子（＜８ｍｍ）；
・粉砕液：イソプロパノール、８００ｇ；
・粉砕速度：２５，０００ｒｐｍ；
・ローター寸法（ｃｍ）：直径１５ｍｍ；
・高剪断粉砕において用いた高剪断ミキサーの数：それぞれ２つ；
・粉砕時間：２時間。
【００７８】
[081]粉砕プロセスは実施例３において記載したものと同じであった。
結果：
[082]篩別後の結果を表５に示す。
【００７９】
[083]
【００８０】
【表５】
0006665118.tif 000006
【００８１】
[084]同じ粉砕条件下においてより多量のＴｉ粉末（１３０ｇ、Ｔｉ−４ｂ）を粉砕することによる＜３２μｍのＴｉ粉末の生成収率は、Ｔｉ−４ａのものよりも非常に低かった。これは、粉砕バッチ寸法が粒径分布に影響を与える可能性があり、特に特定の粒径の粉末の所望の生成収率のためには、より大きなバッチよりもより小さいバッチの方が好ましいことを示す。
【００８２】
実施例５：ローターとステーターの内壁との間の間隙距離：
[085]ローターとステーターの内壁との間の間隙距離の関数として高剪断粉砕収率を調べて、粒径の減少および粒径分布に対する間隙距離の影響を求めた。
【００８３】
[086]チタン粒子の種々の高剪断粉砕から、ローターとステーターとの間の間隙距離は、高収量の微細粉末を得るために重要なパラメーターであることが確認された。したがって、２つの異なる間隙距離：Ｌ１及びＬ２（下記に詳述する）（ここで、Ｌ１＜Ｌ２）を調べた。
【００８４】
方法：
[087]（図２に示すような）実験室スケールのベンチトップ型高剪断粉砕装置２００を用いて、Ｔｉ粒子の３０ｇのバッチを粉砕した。このＴｉ−５チタン粉末実験運転に関する粉砕条件を下記に与える。
【００８５】
・バッチ：３０ｇのＴｉ粒子（＜８ｍｍ）；
・粉砕液：水、３００ｇ；
・粉砕速度：２１０００ｒｐｍ；
・ローター寸法（ｃｍ）：直径１５．０ｍｍ；
・間隙距離：
・Ｔｉ−５ａ：Ｌ１（＜１ｍｍ）；
・Ｔｉ−５ｂ：Ｌ２（＜２ｍｍ）、Ｌ２＞Ｌ１；
・粉砕時間：３０分間。
【００８６】
[088]実施例１において記載したものと同じ高剪断粉砕装置を用いて運転した。粉砕の後、粒子及び粉砕液体の得られたスラリーを、実施例１において記載したように乾燥及び篩別した。
【００８７】
結果：
[089]結果を表６及び図３において示し、これらはローターとケーシングとの間の間隙距離の関数としての高剪断粉砕したＴｉ−５チタン粉末の粒径分布を示す。
【００８８】
[090]表６及び図３において示すように、より小さい間隙（Ｔｉ−５ａ）は非常により微細な粉末を生成した。
[091]
【００８９】
【表６】
0006665118.tif 000007
【００９０】
実施例６：高剪断粉砕中における粒子形態の変化：
[092]高剪断粉砕プロセスからの粉末生成物の粒子形態を調べて、粒子形態に対する高剪断粉砕プロセスの影響を求めた。
【００９１】
方法：
[093]（図２に示すような）実験室スケールのベンチトップ型高剪断粉砕装置２００を用いて、Ｔｉ粒子の３０ｇのバッチを粉砕した。このＴｉ−６チタン粉末実験運転に関する高剪断粉砕条件を下記に与える。
【００９２】
・バッチ：３０ｇのＴｉ／Ｔｉ合金スポンジ粒子（＜８ｍｍ）；
・粉砕液：水、３６０ｇ；
・粉砕速度：２５，０００ｒｐｍ；
・粉砕時間：２０分間（Ｔｉ−６）。
【００９３】
[094]実施例１において記載したものと同じ高剪断粉砕装置を用いて運転した。高剪断粉砕の後、粒子及び粉砕液体の得られたスラリーを、１１０℃の真空オーブン内で少なくとも１０時間乾燥した。
【００９４】
[095]光学顕微鏡を用いて、高剪断粉砕の前（Ｔｉ−６ａ）及び後（Ｔｉ−６ｂ）の粒子の形態を調べた。また、ＡＳＴＭ−Ｂ８５５５−０６、ＡＳＴＭ−Ｂ７０３、及びＡＳＴＭ−Ｂ５２７を用いて、高剪断粉砕の前後の粉末の流動性、みかけ密度、及びタップ密度も調べた。
【００９５】
結果：
[096]図４及び５は、高剪断粉砕の前（Ｔｉ−６ａ）及び後（Ｔｉ−６ｂ）の粒子形態の比較を示す。観察することができるように、高剪断粉砕プロセスは、粉末の形態を不規則形状から球形状に変化させた。
【００９６】
[097]不規則形状から高剪断粉砕の後の球形状への粉末形態の変化は、寸法４５ミクロンまでの粉末において認められた。高剪断粉砕した４５ミクロンよりも小さい粉末は、角張った形状の形態を有していた。これは、粉末の形態変化は粉砕プロセス中における粉末粒子間の衝突及び粒子とローター／ステーターとの間の衝突によって引き起こされるので、（粒子の表面を変化させるのに十分な衝撃エネルギーを有するための）粉末の臨界質量は、液体中における高剪断粉砕中にそれらの形態を球形状に変化させるための重要なファクターであることを示した。より高い粉砕速度及びより長い粉砕時間を用いて高剪断粉砕したチタン粉末は、より高い割合の球形状の形態を含む。
【００９７】
[098] （高剪断粉砕の前（入手した状態）及び後における）２つの同等の粒径範囲のチタン粉末の流動性の測定によって、高剪断粉砕したチタン粉末の流動性は、非流動性（入手した状態の粉末）から２３秒／２０ｃｍ３まで増加したことが分かった。比較として、ＥＢＭに関して（ガスアトマイズ法によって製造された）商業的な球形状のＴｉ／Ｔｉ合金粉末の流動性は、２１秒／２０ｃｍ３であった。高剪断粉砕の後のみかけ密度及びタップ密度も、１００％より大きく向上した（例えば、みかけ密度：０．３ｇ／ｃｍ３から＞０．６ｇ／ｃｍ３；タップ密度：０．４ｇ／ｃｍ３から＞０．９ｇ／ｃｍ３）。
【００９８】
[099]当業者であれば、ここに記載した発明は具体的に記載されているもの以外のバリエーション及び修正を許容しうることを認識するであろう。本発明は、本発明の精神及び範囲内の全てのかかるバリエーション及び修正を包含すると理解される。
【００９９】
[100]「含む」、「包含する」、「含まれ」、又は「含み」と言う用語が本明細書（特許請求の範囲を含む）において用いられている場合には、これらは、言及されている特徴、整数値、工程、又は構成要素の存在を示すが、１以上の他の特徴、整数値、工程、構成要素、又はその群の存在を排除しないように解釈すべきである。
本発明の具体的態様は以下のとおりである。
[１]
前駆体粒状材料から粉末を製造する方法であって：
前記前駆体粒状材料を少なくとも１つの高剪断粉砕プロセスにかけ；
それによって減少した平均粒径及び選択された粒子形態を有する粉末生成物を生成させる；
ことを含む、前記方法。
[２]
粒子の少なくとも９０％、好ましくは少なくとも９５％、より好ましくは少なくとも９９％が＜３００μｍ、好ましくは＜２５０μｍ、より好ましくは＜１５０μｍの平均粒径を有する粒径範囲を、前記粉末生成物が有する、[１]に記載の方法。
[３]
前記粉末生成物の前記粒子形態が、実質的に均一形状の粒子、好ましくは角張った形状、小板状、球状、棒状、又は円筒形状の粒子を含む、[１]又は[２]に記載の方法。
[４]
前記粉末生成物の前記粒子形態が実質的に規則的な形状の粒子を含む、[１]〜[３]のいずれかに記載の方法。
[５]
剪断粉砕ローター速度；剪断粉砕時間；又は前駆体粉末の量；の少なくとも１つを含む前記剪断粉砕プロセス条件を変化させることによって前記粉末生成物の前記形態を制御することができる、[１]〜[４]のいずれかに記載の方法。
[６]
前記粉末生成物が、高い流動性；高いみかけ／タップ密度；及び低いコンタミネーション；の少なくとも１つを有する、[１]〜[５]のいずれかに記載の方法。
[７]
前記粉末生成物の流動性が、最高で３５秒／２０ｃｍ３、好ましくは最高で２５秒／２０ｃｍ３、より好ましくは最高で２３秒／２０ｃｍ３、更により好ましくは２０〜２３秒／２０ｃｍ３の間である、[１]〜[６]のいずれかに記載の方法。
[８]
前記粉末生成物のみかけ／タップ密度が、ＨＳ粉砕後に少なくとも１００％、好ましくは１２０％向上する、[１]〜[７]のいずれかに記載の方法。
[９]
前記前駆体粒状材料が粗大粒状材料を含む、[１]〜[８]のいずれかに記載の方法。
[１０]
前記前駆体粒状材料が不規則形状の粒子材料を含む、[１]〜[９]のいずれかに記載の方法。
[１１]
前記前駆体粒状材料が金属又は金属合金を含む、[１]〜[１０]のいずれかに記載の方法。
[１２]
前記前駆体粒状材料が、Ｔｉ製造プロセスによって製造されるＴｉ粒子、好ましくはKroll法、Armstrong法によって製造されるＴｉスポンジ又は粒子、或いはTIRO法によって製造されるＴｉ粒子又は粉末を含む、[１]〜[１１]のいずれかに記載の方法。
[１３]
前記前駆体粒状材料を、少なくとも１つの粉砕プロセスを含む少なくとも１つの予備処理工程にかけることができる、[１]〜[１２]のいずれかに記載の方法。
[１４]
前記高剪断粉砕プロセスにおいて、前記前駆体粒状材料を液体中に浸漬する、[１]〜[１３]のいずれかに記載の方法。
[１５]
前記液体が、水、アルコール、又は灯油の少なくとも１つを含む、[１４]に記載の方法。
[１６]
前記高剪断粉砕プロセスが、前記前駆体粒状材料と接触してそれを粉砕するためのローターを含む少なくとも１つの高剪断ミルを含む、[１]〜[１５]のいずれかに記載の方法。
[１７]
前記ローターがローター直径を有し、前記前駆体粒状材料が、前記ローター直径よりも小さい平均粒径を有する粒子を含み、前記平均粒径が、好ましくは前記ローター直径の８０％未満、好ましくは前記ローター直径の７５％未満、更により好ましくは前記ローター直径の５０％未満である、[１６]に記載の方法。
[１８]
周方向の粉砕速度が少なくとも７００ｍ／分、好ましくは少なくとも１２００ｍ／分、より好ましくは少なくとも２５００ｍ／分である、[１６]又は[１７]に記載の方法。
[１９]
４５〜１０６μｍの粒径範囲の最大量を生成する多孔質チタン／チタン合金粒子の高剪断粉砕の継続時間が、少なくとも１５分間、より好ましくは少なくとも２０分間、更により好ましくは少なくとも３０分間である、[１]〜[１８]のいずれかに記載の方法。
[２０]
[１６によって従属する場合に、前記剪断ミルが実質的に前記ローターの周りに伸長しているステーターを含み、前記ステーターは、前記ローターとケーシングの内表面の間に５ｍｍ未満の間隙、好ましくは２ｍｍ未満の間隙、より好ましくは１ｍｍ未満の間隙、更により好ましくは０．８ｍｍ未満の間隙を有するように構成されている、[１６]〜[１９]のいずれかに記載の方法。
[２１]
前記前駆体粒状材料を、少なくとも２つの高剪断ミルを用いる粉砕にかける、[１]〜[２０]のいずれかに記載の方法。
[２２]
前駆体粒状材料から付加製造及び／又は粉末冶金用途のための粉末を製造する方法であって：
前記前駆体粒状材料を少なくとも１つの高剪断粉砕プロセスにかけ；
それによって、角張った形状、小板状、球状、棒状、又は円筒形状の粒子の少なくとも１つから選択される実質的に均一形状の粒子を含む、付加製造及び／又は粉末冶金用途のために好適な減少した平均粒径及び粒子形態を有する粉末生成物を生成させる；
ことを含む、前記方法。
[２３]
粒子の少なくとも９０％、好ましくは少なくとも９５％、より好ましくは少なくとも９９％が＜３００μｍ、好ましくは＜２５０μｍ、より好ましくは＜１５０μｍの平均粒径を有する粒径範囲を、前記粉末生成物が有する、[１]に記載の方法。
[２４]
前記粉末生成物の前記粒子形態が実質的に規則的な形状の粒子を含む、[１]〜[２３]のいずれかに記載の方法。
[２５]
[１]〜[２４]のいずれかに記載の方法によって製造される粒状材料の粉末。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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【図１Ｇ】
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【図１Ｈ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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