(57)【要約】【課題】高融点金属の濃化した偏析部が存在するＡｌ母合金をそのような偏析部が存在しない均質組成のものに精製できる方法を提供する。【解決手段】高融点金属の濃化した偏析部が存在するＡｌ母合金をレビテーション溶解炉で浮揚溶解し、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】
高融点金属の濃化した偏析部が存在するＡｌ母合金をレビテーション溶解炉で浮揚溶解し、その浮揚溶湯部を吸引することを特徴とするＡｌ母合金の精製方法。
【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母合金の精製方法。
【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母合金の精製方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＡｌ母合金の精製方法に関する。金属Ａｌと他の金属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、市販の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、Ａｌ母合金を精製して高融点金属の濃化した偏析部が存在しないものにしておく必要がある。本発明はかかるＡｌ母合金の精製方法に関する。
【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、金属Ａｌと他の金属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。かかるＡｌ母合金を精製する方法は提案されておらず、これを例えば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するＡｌ母合金をそのような偏析部が存在しないＡｌ母合金に精製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、高融点金属の濃化した偏析部が存在するＡｌ母合金をレビテーション溶解炉で浮揚溶解し、その浮揚溶湯部を吸引することを特徴とするＡｌ母合金の精製方法に係る。
【０００６】
本発明において精製対象とするのは、高融点金属の濃化した偏析部が存在するＡｌ母合金である。前記したように、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。
【０００７】
本発明では、前記のような高融点金属の濃化した偏析部が存在するＡｌ母合金をレビテーション溶解炉で浮揚溶解する。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。
【０００８】
本発明では、前記のように偏析部が存在するＡｌ母合金をレビテーション溶解炉で浮揚溶解し、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。
【０００９】
高融点金属の濃化した偏析部が存在するＡｌ母合金をレビテーション溶解炉で浮揚溶解し、その浮揚溶湯部を吸引する本発明によると、かかる偏析部が存在しない均質組成のＡｌ母合金に精製できる。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の一部が溶け残っても、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。
【００１０】
本発明により精製された均質組成の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。
【００１１】
【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。
【００１２】
レビテーション溶解炉１１に高融点金属の濃化した偏析部が存在するＡｌ母合金を装入する。このＡｌ母合金を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、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、ここで冷却されて、前記のような偏析部が存在しない均質組成に精製されたＡｌ母合金のインゴットが得られる。
【００１３】
【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、市販の５０Ｖ−５０Ａｌの組成のＡｌ母合金をレビテーション溶解炉で浮揚溶解し、その浮揚溶湯部を吸引鋳造して、精製したＡｌ母合金を得た（実施例１）。この精製したＡｌ母合金及びＴｉスポンジを原料として用い、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）溶解を行なって、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖの組成で、１本当たり１００ｋｇのＴｉ合金のインゴットを５本製造した。別に、前記と同じ市販のＡｌ母合金（比較例１）及びＴｉスポンジを原料として用い、同様にして、Ｔｉ合金のインゴットを５本製造した。以上の各例で５本のインゴットについて、Ｘ線検査試験を行ない、溶け残りの有無を検査した。実施例１の精製したＡｌ母合金を用いたＴｉ合金のインゴットの場合は、５本いずれにも溶け残りは認められなかったが、比較例１の市販のＡｌ母合金を用いたＴｉ合金のインゴットの場合には、５本いずれにも溶け残りが認められた。
【００１４】
実施例２，３及び比較例２，３
図１について前述した実施状態にしたがい、市販の６０Ｎｂ−４０Ａｌの組成のＡｌ母合金をレビテーション溶解炉で浮揚溶解し、その浮揚溶湯部を吸引鋳造して、精製したＡｌ母合金を得た（実施例２）。同様にして、市販の５０Ｍｏ−５０Ａｌの組成のＡｌ母合金から精製したＡｌ母合金を得た（実施例３）。これらの精製した２種のＡｌ母合金及びＴｉスポンジを原料として用い、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）溶解を行なって、Ｎｂ１％及びＭｏ２．８％を含有する、１本当たり１００ｋｇのＴｉ合金のインゴットを５本製造した。別に、前記と同じ市販の２種のＡｌ母合金（比較例２，３）及びＴｉスポンジを原料として用い、同様にして、Ｔｉ合金のインゴットを５本製造した。以上の各例で５本のインゴットについて、Ｘ線検査試験を行ない、溶け残りの有無を検査した。実施例２，３の精製した２種のＡｌ母合金を用いたＴｉ合金のインゴットの場合は、５本いずれにも溶け残りは認められなかったが、比較例２，３の市販の２種のＡｌ母合金を用いたＴｉ合金のインゴットの場合には、５本いずれにも溶け残りが認められた。
【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するＡｌ母合金をそのような偏析部が存在しない均質組成のものに精製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】
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