JPH03277765A - 表面が着色された球状チタン粒子の製造方法 - 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、装飾品等として用いられる表面が着色された
球状チタン粒子を着色工程を経ずに直接製造する方法に
関する。

（従来の技術） 金属チタンの表面は、自然に生成した酸化膜に覆われて
いて、その厚さは５〜７０人と言われているが、酸化性
雰囲気中で加熱したり陽極酸化を施すことによって酸化
膜の厚さが数百人のオーダーに達すると、光の干渉作用
により様々な色に美しく発色するようになる。このよう
な着色チタンは、装飾品あるいはエツチング画等に用い
られている。

また、金属チタンを窒化雰囲気中で加熱して表面に窒化
膜を生成させると金色を呈するようになる。このような
着色チタンは、窒化膜で覆われていない金属チタンに比
べて著しく高い硬度を示すので、装飾品だけでなく、超
硬ハイド、包丁等の耐摩耗性材料としても用いられてい
る。

金属チタンの表面を着色する方法としては、加熱酸化法
、化学酸化法および陽極酸化法がある。

加熱酸化法は、金属チタンを空気中で加熱すると、加熱
温度に応して一定の色に一様に発色することを利用した
方法であり、化学酸化法は、金属チタンを無機酸中で一
定時間加熱すると発色する性質を利用した方法である。

また、陽極酸化法は、電解質溶液中で金属チタンを陽極
とし、白金あるいはステンレス鋼等を陰極とし、陽極と
陰極との間に直流電流を通じると、電圧に見合った厚み
の酸化膜が、陽極である金属チタンの表面に形成される
性質を利用した方法で、先の２つの方法に比べると比較
的欠点が少なく、着色法としての応用範囲が広いので、
チタン着色法の主流になっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかるに、これらの方法は、いずれも板状あるいは小片
の金属チタンを対象としており、球状チタン粒子を対象
としたものではない。着色された球状チタン粒子は、そ
れ自体が装飾材料として用いられるだけでなく、装飾表
面に貼り付けてその装飾性を高めるために使用すること
ができ、窒化膜で覆われた球状チタン粒子については、
研磨部や摩耗部に取り付ける耐摩耗性材料等としての利
用も可能である。

なお、球状チタン粒子の着色に上述の方法を適用するこ
とは熱論可能であるが、球状チタン粒子に対する処理は
、板状あるいは小片状のチタンに対する処理と比して均
−処理等が難しく、現在の主流を占めている陽極酸化法
で板状チタンを着色する場合でさえ種々の問題があるこ
とを考えると、球状チタン粒子に対する着色で商品価値
のある製品を得ることは殆ど期待できない。

しかも、上述の方法で球状チタン粒子を着色する場合に
は、予め球状チタン粒子を製造しておかナケればならず
、製造プロセスとして粒子を製造する工程と製造された
粒子を着色する工程との２工程が必要になる。

また、特開昭５７−７０２７１号公報には、チタン粉末
とハロゲン化合物との混合粒子中にチタン製部品を埋め
、それを窒化することによりチタン製部品の表面に窒化
膜を生成させる方法が開示されている。しかし、ここで
使用されているチタン粉末は、窒素ガス中に含まれる不
純物を吸着するためのいわば触媒として機能しており、
その方法がチタン粉末の着色法と言えないだけでなく、
たとえチタン粒子の着色法として応用したとしても商品
価値のある製品は得られない。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもので、高品質な
着色された球状チタン粒子を着色工程を経ることなく簡
単に製造し得る方法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の方法は、回転電極法により球状チタン粒子を製
造する際に、回転電極から周囲に飛散した高温状態の球
状チタン粒子に表面着色のためのガスを反応させて該球
状チタン粒子の表面を着色することを特徴としてなる。

〔作　　用〕

回転電極法とは、球状金属粒子を製造する方法の一つで
、不活性ガス雰囲気に保持されたチャンバー内で高速回
転する電極の端面に向けてプラズマアーク等を発生させ
、そのプラズマアーク等で電極の端面を溶解することに
より、その端面から周囲に溶滴を飛散させて凝固させる
方法である。

この方法で球状チタン粒子を製造する際に、回転電極か
ら周囲に飛散した高温状態の球状チタン粒子に表面着色
のためのガスを反応させれば、個々の球状チタン粒子が
表面着色のためのガスに均一に反応し、高品質な着色さ
れた球状チタン粒子が粒子を製造する工程のみで直接製
造される。

〔実施例〕

以下に本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の実施に適した装置の一例を示す縦断側
面図である。この装置は、既存の回転電極式金属粒子製
造装置ｌＯに、表面着色のだめのガスを噴射するリング
ノズル２０ａ、２０ｂを取り付けた構造をしている。

既存の回転電極式金属粒子製造装置１０は、中心軸を水
平にして保持された偏平な円筒状のチャンバー１１と、
その対向端面の一方の中心部に保持されたプラズマトー
チ１２とを備えている。プラズマトーチ１２は送り部１
３によって軸心方向に駆動されるようになっている。チ
ャンバー１１の他方の対向端面中心部には、金属チタン
よりなる回転電極１４が保持される。１５は回転電極ｌ
４を回転させるための駆動部、１６はチャンバーｌｌの
周面下端部に設けた粒子捕集客器である。

表面着色のためのガスを噴射するリングノズル２０ａ、
２０ｂは、直径が異なり、プラズマトーチ１２が配設さ
れた側のチャンバ−１１対向端面に同心状に取り付けら
れている。リングノズル２０ａ、２０ｂのいずれも、第
２図に示すように、表面着色のためのガスを軸心方向に
噴射するための多数のノズル口２１を有する。表面着色
のためのガスとしては、例えば不活性ガスを含む酸化性
ガスまたは窒化性ガス等である。不活性ガスが含有され
るのは酸化性ガスの場合はアークにより電極が燃えるの
を防ぐためであり、窒化性ガスの場合はアークの安定を
図るためである。酸化性または窒化性を付与するための
ガスとしては、例えば空気、酸素、窒素等を挙げること
ができる。ガス組成および流量は、発色させるべき色が
得られるように適宜選択される。リングノズル２０ａ、
２０ｂの直径は、小になると溶滴に着色のためにガスが
噴射されるようになり、大になると冷却の進んだ球状チ
タン粒子に着色のためのガスが噴射されるようになるの
で、いずれにも片寄らない寸法を他の条件を考慮の上で
適宜選択するのがよい。

なお、このリングノズルは１個もしくは３個以上でもよ
く、リングノズル以外のノズルに変更することもできる
。

第１図の装置を用いて本発明を実施する場合には、チャ
ンバー１１内をアルゴン、ヘリウム等の不活性ガス雰囲
気に保持した状態で、リングノズル２０ａ、２０ｂに表
面を着色するためのガスＡを供給し、そのノズル口２１
より該ガスＡを噴出する。この状態で、金属チタンより
なる回転電極１４を回転させると共に、その端面に向け
てプラズマトーチ１２よりプラズマアークＢを発生させ
る。これにより、回転電極１４の端面が溶解され、金属
チタンの溶滴が周囲全方向に飛散する。飛散した溶滴は
直ちに凝固して球状チタン粒子Ｃになる。その際、凝固
直後もしくは半凝固状態の高温の球状チタン粒子Ｃに、
リングノズル２０ａ、２０ｂのノズル口２１から噴出さ
れる表面着色のためのガスＡが吹き付けられる。その結
果、球状チタン粒子Ｃの表面が着色される。

表面が着色された球状チタン粒子Ｃは、チャンバー１１
の周囲に衝突して粒子捕集容器１６に収容される。回転
電極１４の溶解が進むに連れてプラズマトーチ１２が徐
々に送り出される。

球状チタン粒子Ｃに表面着色のためのガスＡが吹き付け
られる段階での粒子表面温度は、回転電極１４の周速度
に基づく端子径の影響を大きく受ける。従って、表面着
色のためのガスＡの組成および流量と共に、回転電極１
４の周速度も発色させるべき色に応じて適宜選択される
。

次に、第１図の装置を使用して本発明を実施した結果を
説明する。

回転電極１４として直径５０ｓａ＋の純チタンを使用し
、その回転数は４５００ｒｐ−とした。リングノズル２
０ａ、２０ｂは直径がそれぞれ６００醜、１２００蒙で
あり、そのいずれからもアルゴンガスと空気とを流量比
が１０＝１の条件で噴射した。

その結果、平均粒径７００μ−の表面が着色された球状
チタン粒子が得られた０表面の色は一部金色、薄黄色を
含む紺色または紫色であった。

リングノズル２Ｑａ、２０ｂのいずれからもアルゴンガ
スと窒素ガスとを流量比１０：１で噴出し、他は同条件
とした場合には、表面が金色に着色された平均粒径６０
０μ−の球状チタン粒子が得られ、その色合は全ての粒
子で均一であった。

なお、上記実施例では、回転電極を溶解させるための熱
源としてプラズマアークを用いているが、これに限定さ
れるものではなく、例えばタングステンアーク等を用い
ることもできる。

また、球状チタン粒子は純チタンに限らず、Ｔｉ６Ａｆ
ｆｉ−４Ｖ等のチタン合金であってもよい。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明の方法は、従来
法では満足に製造し得なかった表面が着色された球状チ
タン粒子を従来法より簡単なプロセスで品質よく製造し
得るという工業上大きな効果を奏する。しかも、公知の
装置が使用でき、大量生産性にも富んでいるので、この
面からも製造コストの引き下げが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施に適した装置の一例を示す縦断側
面図、第２図はそのリングノズルの正面図である。 １１：チャンバー、１２：プラズマトーチ、１４：回転
電極、２０ａ、２０ｂ：リングノズル、Ａ：表面着色の
ためのガス、Ｂ：プラズマアーク、Ｃ：球状チタン粒子
。 出　願　人　　大阪チタニウム製造株式会社第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転電極法により球状チタン粒子を製造する際に
   、回転電極から周囲に飛散した高温状態の球状チタン粒
   子に表面着色のためのガスを反応させて該球状チタン粒
   子の表面を着色することを特徴とする表面が着色された
   球状チタン粒子の製造方法。
2. （２）表面着色のためのガスが、不活性ガスを含む酸化
   性ガスまたは窒化性ガスである請求項１に記載の表面が
   着色された球状チタン粒子の製造方法。