(57)【要約】【課題】高融点金属の濃化した偏析部が存在しない均質組成のＡｌ母合金を製造できる方法を提供する。【解決手段】所要量のＡｌ母合金と高融点金属の酸化物とをレビテーション溶解炉でテルミット反応させつつ浮揚溶解し、その浮揚溶湯部を吸引した。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所要量の金属Ａｌと高融点金属の酸化物とをレビテーション溶解炉でテルミット反応させつつ浮揚溶解し、その浮揚溶湯部を吸引することを特徴とするＡｌ母合金の製造方法。
【請求項２】
高融点金属がＶ、Ｎｂ及びＭｏから選ばれる一つ又は二つ以上である請求項１記載のＡｌ母合金の製造方法。
【請求項３】
Ａｌ母合金がＴｉ合金用のものである請求項１又は２記載のＡｌ母合金の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＡｌ母合金の製造方法に関する。所要量の金属Ａｌと高融点金属の酸化物とをテルミット反応させたＡｌ母合金が、例えばＴｉ合金を製造するときの原料として用いられている。かかるＡｌ母合金は市販されているが、市販のＡｌ母合金には一般に高融点金属、例えばＶ、Ｎｂ、Ｍｏ等の濃化した偏析部が存在する。高融点金属の濃化した偏析部が存在するＡｌ母合金を例えばＴｉ合金の製造原料として用いると、得られるＴｉ合金中には、Ａｌ母合金中の前記した偏析部に起因する未溶解物（所謂ＨＤＩ：Ｈｅａｖｙ  Ｄｅｎｃｉｔｙ  Ｉｎｃｌｕｓｉｏｎ）が残存することとなり、これがかかるＴｉ合金から作製した構造部品や機械部品等の使用中において応力集中に伴う疲労破壊の起点になる危険性がある。したがって、Ａｌ母合金を例えばＴｉ合金の製造原料として用いる場合には、そのようなＡｌ母合金は高融点金属の濃化した偏析部が存在しないものであることが重要である。本発明はかかるＡｌ母合金の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、Ａｌ母合金は一般に、着火源を備える溶解炉を用いて、所要量の金属Ａｌと高融点金属の酸化物とをテルミット反応させることにより製造されている（特許文献１及び２参照）。しかし、かくして製造されたＡｌ母合金には、前記したように高融点金属の濃化した偏析部が存在するという問題がある。かかるＡｌ母合金を例えばＴｉ合金の製造原料として用いる場合には、プラズマトーチを備えるコールドハース炉等を用いて、Ｔｉ合金中にＡｌ母合金に含まれる高融点金属の濃化した偏析部ができるだけ持ち込まれないようにしているのが実情である。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭４９−９０６１５号公報
【特許文献２】
特表平８−５０１８２８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、高融点金属の濃化した偏析部が存在しない均質組成のＡｌ母合金を製造できる方法を提供する処にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決する本発明は、所要量の金属Ａｌと高融点金属の酸化物とをレビテーション溶解炉でテルミット反応させつつ浮揚溶解し、その浮揚溶湯部を吸引することを特徴とするＡｌ母合金の製造方法に係る。
【０００６】
本発明では、所要量の金属Ａｌと高融点金属の酸化物とをレビテーション溶解炉でテルミット反応させつつ浮揚溶解する。レビテーション溶解炉それ自体は、例えば特開平４−４１０６２号公報や特開平８−３１３１６３号公報に記載されている通り、公知である。かかるレビテーション溶解炉は、炉底部上に複数の水冷銅製セグメントを相互に絶縁して筒状に立設し、その外周回りに高周波誘導コイルを配置したもので、炉内に装入した金属材料を、例えばＡｒガス雰囲気下で高周波誘導コイルへ高周波電流を流すことにより誘導加熱し、この際に発生するローレンツ斥力により浮揚させた状態で溶解するようになっている。
【０００７】
本発明では、前記のように所要量の金属Ａｌと高融点金属の酸化物とをレビテーション溶解炉でテルミット反応させつつ浮揚溶解し、その浮揚溶湯部を吸引する。例えば、レビテーション溶解炉の上方から吸引筒を下降して浮揚溶湯部中へ挿入し、吸引するのである。吸引筒の基端部に鋳型を接続しておけば、かかる吸引により所定のインゴットを鋳造できる。
【０００８】
前記したように、所要量の金属Ａｌと高融点金属の酸化物とを着火源を備える溶解炉でテルミット反応させることにより製造される市販のＡｌ母合金には、かかる高融点金属の濃化した偏析部、なかでもＶ、Ｎｂ、Ｍｏ等の濃化した偏析部が存在する。例えば５０Ｖ−５０Ａｌの組成のＡｌ母合金の場合には８０Ｖ−２０ＡｌのようにＶの濃化した組成の偏析部、また６０Ｎｂ−４０Ａｌの組成のＡｌ母合金の場合には７０Ｎｂ−３０ＡｌのようにＮｂの濃化した組成の偏析部、更に５０Ｍｏ−５０Ａｌの組成のＡｌ母合金の場合には７０Ｍｏ−３０ＡｌのようにＭｏの濃化した組成の偏析部が存在する。これらの偏析部は他の部分に比べて高融点且つ高比重であるため、かかる偏析部が存在するＡｌ母合金を例えばＴｉ合金の製造原料として用いると、Ｔｉ合金の製造時に溶解されず、溶け残りとしてＴｉ合金中に残存することとなる。これに対し、所要量の金属Ａｌと高融点金属の酸化物とをレビテーション溶解炉でテルミット反応させつつ浮揚溶解し、その浮揚溶湯部を吸引する本発明によると、前記のような偏析部が存在しない均質組成のＡｌ母合金に製造できる。レビテーション溶解炉における浮揚溶解時に高融点金属の濃化した偏析部が生成し、これが溶け残ったとしても、それらは炉底部に溜り、また炉底部に形成される凝固シェル部として捕捉されるので、吸引されることはない。
【０００９】
本発明により製造された均質組成のＡｌ母合金は、各種合金の母材、例えばＴｉ合金の製造原料として利用するのに有利である。本発明により製造された均質組成のＡｌ母合金及びＴｉスポンジを原料として用い、例えばＰＰＣ（プラズマプログシブ  キャスティング）溶解、更にＶＡＲ（真空アーク）溶解を行なうと、前記のような高融点金属の濃化した偏析部に由来する溶け残りのないＴｉ合金を製造できるのである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施状態を略示する全体図である。レビテーション溶解炉１１は、炉底部１２と、炉底部１２上に相互に絶縁して筒状に立設された複数の水冷銅製セグメント１３，１３と、これらの水冷銅製セグメント１３，１３の外周回りに配置された高周波誘導コイル１４とを備えている。レビテーション溶解炉１１の上部には包囲体２１が装備されており、包囲体２１には鋳型３１が昇降可能に摺嵌されていて、鋳型３１の下部に吸引筒３２が取付けられている。
【００１１】
レビテーション溶解炉１１に所要量の金属Ａｌと高融点金属の酸化物とを装入する。これらをＡｒガス雰囲気下で高周波誘導コイル１４へ高周波電流を流すことにより誘導加熱してテルミット反応させつつ、この際に発生するローレンツ斥力により浮揚された状態で溶解する。レビテーション溶解炉１１には、浮揚溶湯部Ａと、その炉底部１２に凝固シェル部Ｂとが形成される。かかる状態で、鋳型３１と共に吸引筒３２を下降させて、吸引筒３２の下端部を浮揚溶湯部Ａ中へ挿入し、図示しない真空ポンプにより吸引する。図１はこの状態を示している。浮揚溶湯部Ａは吸引筒３２を介して鋳型３１へと到り、ここで冷却される。かくして前記のような偏析部が存在しない均質組成のＡｌ母合金のインゴットを製造する。
【００１２】
【実施例】
実施例１及び比較例１
図１について前述した実施状態にしたがい、所要量の金属Ａｌと酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５を主成分とするもの）とをレビテーション溶解炉でテルミット反応させつつ浮揚溶解し、その浮揚溶湯部を吸引して、５０Ｖ−５０Ａｌの組成のＡｌ母合金を１０ｋｇ製造した（実施例１）。別に、前記と同じ所要量の金属Ａｌと酸化バナジウムとをアーク式の溶解炉で溶解して、５０Ｖ−５０Ａｌの組成のＡｌ母合金を製造した（比較例１）。以上の各例のＡｌ母合金を粒径１〜４ｍｍの粒子に粉砕し、その粒子を３０ｃｍ四方の平面にできるだけ均一にばらまき、その上からＸ線を透過して、Ｖが濃化した組成の偏析部を持つ粒子の有無を検査した。同様のＸ線検査を各例のＡｌ母合金の粒子について合計５回行なったところ、実施例１のＡｌ母合金の粒子の場合は、５回のＸ線検査でいずれの回にもＶが濃化した組成の偏析部を持つ粒子は認められなかったが、比較例１のＡｌ母合金の粒子の場合には、５回のＸ線検査でいずれの回にもＶが濃化した組成の偏析部を持つ粒子が認められた。
【００１３】
実施例２及び比較例２
図１について前述した実施状態にしたがい、所要量の金属Ａｌと酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５を主成分とするもの）とをレビテーション溶解炉でテルミット反応させつつ浮揚溶解し、その浮揚溶湯部を吸引して、６０Ｎｂ−４０Ａｌの組成のＡｌ母合金を１０ｋｇ製造した（実施例２）。別に、前記と同じ所要量の金属Ａｌと酸化ニオブとをアーク式の溶解炉で溶解して、６０Ｎｂ−４０Ａｌの組成のＡｌ母合金を製造した（比較例１）。以上の各例のＡｌ母合金を粒径１〜４ｍｍの粒子に粉砕し、その粒子を３０ｃｍ四方の平面にできるだけ均一にばらまき、その上からＸ線を透過して、Ｎｂが濃化した組成の偏析部を持つ粒子の有無を検査した。同様のＸ線検査を各例のＡｌ母合金の粒子について合計５回行なったところ、実施例２のＡｌ母合金の粒子の場合は、５回のＸ線検査でいずれの回にもＮｂが濃化した組成の偏析部を持つ粒子は認められなかったが、比較例２のＡｌ母合金の粒子の場合には、５回のＸ線検査でいずれの回にもＮｂが濃化した組成の偏析部を持つ粒子が認められた。
【００１４】
実施例３及び比較例３
図１について前述した実施状態にしたがい、所要量の金属Ａｌと酸化モリブデン（ＭｏＯ３を主成分とするもの）とをレビテーション溶解炉でテルミット反応させつつ浮揚溶解し、その浮揚溶湯部を吸引して、５０Ｍｏ−５０Ａｌの組成のＡｌ母合金を１０ｋｇ製造した（実施例３）。別に、前記と同じ所要量の金属Ａｌと酸化モリブデンとをアーク式の溶解炉で溶解して、５０Ｍｏ−５０Ａｌの組成のＡｌ母合金を製造した（比較例３）。以上の各例のＡｌ母合金を粒径１〜４ｍｍの粒子に粉砕し、その粒子を３０ｃｍ四方の平面にできるだけ均一にばらまき、その上からＸ線を透過して、Ｍｏが濃化した組成の偏析部を持つ粒子の有無を検査した。同様のＸ線検査を各例のＡｌ母合金の粒子について合計５回行なったところ、実施例３のＡｌ母合金の粒子の場合は、５回のＸ線検査でいずれの回にもＭｏが濃化した組成の偏析部を持つ粒子は認められなかったが、比較例３のＡｌ母合金の粒子の場合には、５回のＸ線検査でいずれの回にもＭｏが濃化した組成の偏析部を持つ粒子が認められた。
【００１５】
【発明の効果】
既に明らかなように、以上説明した本発明には、高融点金属の濃化した偏析部が存在しない均質組成のＡｌ母合金を製造できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施状態を略示する全体図。
【符号の説明】
１１・・レビテーション溶解炉、１２・・炉底部、１３・・水冷銅製セグメント、１４・・高周波誘導コイル、２１・・包囲体、３１・・鋳型、３２・・吸引筒、Ａ・・浮揚溶湯部、Ｂ・・凝固シェル
【図１】
2004300492.tif 000003