JPH04214020A - ＴｉＣ微粉末の製造方法 - Google Patents
ＴｉＣ微粉末の製造方法Info
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- JPH04214020A JPH04214020A JP2410670A JP41067090A JPH04214020A JP H04214020 A JPH04214020 A JP H04214020A JP 2410670 A JP2410670 A JP 2410670A JP 41067090 A JP41067090 A JP 41067090A JP H04214020 A JPH04214020 A JP H04214020A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、サブミクロン級の粒径
を有するＴｉＣ微粉末の製造方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】ＴｉＣは材質硬度が抜群に優れているた
め、超硬合金、セラミックス工具、サーメット等の材料
として有用されているが、これらの用途分野には性状と
して平均粒径が１μｍ を下廻る微粉末の要求が多い。 ところが、ＴｉＣは機械的粉砕によって微粉化すること
が極めて困難であり、また粉砕過程で不純物の混入が起
こる危険性が高いため高品質の確保が難しい問題点があ
る。 【０００３】例えば、ＴｉＣ粉末を製造するための従来
技術として、ＴｉＣｌ３ ＋Ａｌ＋Ｃからなる三成分系
の原料粉を造粒し、一旦 ７００〜１１００℃の温度で
粗反応させて成形したのち、真空中で１８００℃の温度
により熱処理し、処理物を粉砕して粒径１μｍ のＴｉ
Ｃ微粉末を得る方法が知られている。この方法による場
合には、前記した機械的粉砕の工程があるうえ、２回の
熱処理を施す必要があるため工業生産プロセスとしては
実用性に乏しい。 【０００４】これに対し生成ＴｉＣの粉砕工程を伴わな
い方法として、１μｍ以下の粒径に粉砕したＴｉＯ２
とＣ還元材とを混合し、これを２０００〜２７００℃の
温度で加熱反応させてＴｉＣ粉末を得る方法が提案され
ている（特開昭５９−１２１１１８号公報） 。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】上記の方法は、粉砕処
理が容易な原料ＴｉＯ２ の段階で予め微粉化しておき
、その粒径に沿った微粉状のＴｉＣを得ようとするもの
であり、期待どおりの反応が進行すれば工業生産技術と
しての有用性が高い。しかしながら、本発明者らの研究
によると、２０００〜２７００℃という高温度域では反
応が急激に進みすぎて得られるＴｉＣの粒径が大きくな
る傾向を示し、原料粒径に沿った微細な粉末を生成する
ことが困難となることが認められた。 【０００６】本発明は、引続きＴｉＯ２ と還元炭材と
の加熱反応につき多面的に研究を進めた結果開発に成功
したもので、その目的は常に原料ＴｉＯ２ と同等のサ
ブミクロン粒径を備えるＴｉＣ微粉末を効率よく製造す
る方法を提供することにある。 【０００７】 【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明によるＴｉＣ微粉末の製造方法は、粒径０．
５ μｍ 以下のＴｉＯ２ と還元炭材を一次バインダ
ー溶液とともに混練したのちペレットに形成し、該ペレ
ットを不活性雰囲気下で１３００〜１５００℃の温度域
で加熱反応させるとを構成上の特徴とする。 【０００８】本発明のチタン源原料には、粒径 ０．５
μｍ 以下のＴｉＯ２ を使用する。また還元炭材とし
ては、炭素粉末、黒鉛粉末、活性炭粉末、カーボンブラ
ックなど各種の炭素質粉末が用い得るが、本来的に比表
面積が小さいカーボンブラックの使用が好適である。と
くにＤＢＰ吸油量が８０〜１１０ｍｌ／１００ｇの比較
的ストラクチャー水準の低い性状のカーボンブラックを
選択することが好ましい。 【０００９】ＴｉＯ２ と還元炭材（Ｃ）の配合モル比
は、１：３．１ 〜３．７ の範囲内に設定することが
望ましい。前記還元炭材の配合モル比が ３．１未満で
は反応が不十分となって原料ＴｉＯ２ が完全にＴｉＣ
に転化せず、他方、３．７ を越えると未反応の炭材が
多く残留して後処理の除去分離操作が煩雑となる。 【００１０】上記のＴｉＯ２ 粉と還元炭材は、一次バ
インダーとともに十分混練してペーストとし、例えば連
続的に小孔から押し出しながら裁断するような適宜な手
段によりペレットに形成する。一次バインダーとしては
、水溶性で加熱時に容易に揮散するポリビニールアルコ
ール、澱粉などが良好に使用されるが、とくにポリビニ
ルアルコールの水溶液が好適である。 【００１１】形成されたペレットは、乾燥してバインダ
ー成分を硬化したのち反応容器に充填し、Ａｒガスまた
は真空等の不活性雰囲気下に保持された加熱炉中で１３
００〜１５００℃の温度域で加熱反応させる。この温度
範囲の設定は重要で、１３００℃未満ではＴｉＯ２ の
還元炭化反応が円滑に進行せず、１５００℃を上廻ると
反応が進みすぎて生成するＴｉＣの粒径が増大し、目的
とするサブミクロン級の微粉末として得ることができな
くなる。また、反応時間も反応の制御に必要な要件で、
本発明の場合には０．５ 〜２時間の範囲内で反応を終
結させることが好ましい条件となる。 【００１２】反応生成物は、反応容器から取り出し、未
反応の還元炭材成分を除去する後処理を施す。該後処理
は、空気中の熱処理で炭材成分を焼却除去する方法でも
よいが、この場合にはＴｉＣが酸化される不都合がある
。したがって、反応生成物を有機溶媒（トルエン、ガソ
リン、軽油、灯油等）と水との二相液体中に投入して振
盪し、非親水性の炭材成分を有機溶媒相に、親水性のＴ
ｉＣ粉末を水相側に分離する液相分離法を採ることが好
ましい炭材除去手段となる。分離したＴｉＣ微粉末は、
ついで濾過、乾燥して回収する。 【００１３】 【作用】本発明によれば、Ｔｉ源原料として粒径 ０．
５μｍ 以下のＴｉＯ２ を使用し、これに還元炭材を
混合してペレットに形成する。このペレット化の段階で
ＴｉＯ２ とＣ成分との界面接触が良好となる。とくに
還元炭材としてＤＢＰ吸油量８０〜１１０ｍｌ／１００
ｇのカーボンブラックを使用した場合に前記の界面接触
度合が一層向上する。ついで、このペレット混合原料を
、不活性雰囲気下で１３００〜１５００℃の温度域で加
熱反応することによって、ＴｉＯ２ 源原料は当初の粒
径と同等水準の粒径でＴｉＣに転化する。 【００１４】このような作用を介して、常にＴｉＯ２
原料粉と同等の ０．２〜０．８ μｍ 範囲の細かな
粒径を有するＴｉＣ微粉末を効率よく製造することが可
能となる。 【００１５】 【実施例】以下、本発明の実施例と比較例について説明
する。 【００１６】 実施例１〜２、比較例１〜２ 粒径 ０．２〜０．５ μｍ のＴｉＯ２ ３９．９ｇ
と窒素吸着比表面積３０ｍ２／ｇ、ＤＢＰ吸油量８７
ｍｌ／１００ｇのカーボンブラック（ＴｉＯ２：Ｃ
モル比＝１：３．５）を１％濃度のポリビニルアルコー
ルとともにラボプラストミルに入れ、十分に混練してペ
ーストを得た。混練ペーストを押出成形機のノズルから
押し出しながら裁断してペレット化し、１００ ℃で乾
燥してポリビニルアルコール成分を硬化した。 【００１７】ついでペレットを黒鉛製の反応容器に充填
し、Ａｒ雰囲気に保持された高周波電気炉にセットして
加熱温度を変えて１時間反応させてＴｉＣを生成した。 【００１８】生成物を反応容器から取り出し、水１００
０ｍｌと軽油１０００ｍｌを入れた三角フラスコに投入
して撹拌したのち真空脱泡処理を施し、引き続き分液濾
斗を用いてＴｉＣ生成物が移行した水相側を分別して濾
過、乾燥した。 【００１９】得られたＴｉＣ粉末は、いずれも灰色を呈
しており、Ｘ線回折で分析したところ、２．４９、２．
１６および１．５３のオングストローム位置に回折線の
ピークが現れＴｉＣであることが確認された。各ＴｉＣ
粉末につき、ＴｉＯ２ 原料中のＴｉに対する重量収率
（ＴｉＣ収率）およびＴｉＣ粉末の粒径を測定し、結果
を加熱温度と対比させて表１に示した。 【００２０】 表１ 例 加熱温度（℃） ＴｉＣ
収率（％） ＴｉＣ粒径（μｍ）
──────────────────────
────────── 比較例１
１１００ ６９
０．２ 〜０．６ 実施例１
１３００ ９２
０．２ 〜０．８ 実施例２ １
５００ ９５
０．２ 〜０．８ 比較例２ １７
００ ９６
０．５ 〜２．０ 【００２１】表１の結果から、加
熱温度が１３００℃および１５００℃の実施例ではＴｉ
Ｃ収率が高く、かつＴｉＣ粒径はＴｉＯ２ 原料と同等
であったが、加熱温度が１１００℃の比較例１では反応
が不十分でＴｉＣ収率が低く、また加熱温度が１７００
℃の比較例２では生成ＴｉＣ粉末の粒径が大きくなって
いることが判る。 【００２２】 【発明の効果】以上のとおり、本発明によればサブミク
ロン級の粒径を有する高品位のＴｉＣ微粉末を生成収率
よく製造することができる。したがって、超硬合金、セ
ラミックス工具、サーメット等の材料として極めて有用
である。
を有するＴｉＣ微粉末の製造方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】ＴｉＣは材質硬度が抜群に優れているた
め、超硬合金、セラミックス工具、サーメット等の材料
として有用されているが、これらの用途分野には性状と
して平均粒径が１μｍ を下廻る微粉末の要求が多い。 ところが、ＴｉＣは機械的粉砕によって微粉化すること
が極めて困難であり、また粉砕過程で不純物の混入が起
こる危険性が高いため高品質の確保が難しい問題点があ
る。 【０００３】例えば、ＴｉＣ粉末を製造するための従来
技術として、ＴｉＣｌ３ ＋Ａｌ＋Ｃからなる三成分系
の原料粉を造粒し、一旦 ７００〜１１００℃の温度で
粗反応させて成形したのち、真空中で１８００℃の温度
により熱処理し、処理物を粉砕して粒径１μｍ のＴｉ
Ｃ微粉末を得る方法が知られている。この方法による場
合には、前記した機械的粉砕の工程があるうえ、２回の
熱処理を施す必要があるため工業生産プロセスとしては
実用性に乏しい。 【０００４】これに対し生成ＴｉＣの粉砕工程を伴わな
い方法として、１μｍ以下の粒径に粉砕したＴｉＯ２
とＣ還元材とを混合し、これを２０００〜２７００℃の
温度で加熱反応させてＴｉＣ粉末を得る方法が提案され
ている（特開昭５９−１２１１１８号公報） 。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】上記の方法は、粉砕処
理が容易な原料ＴｉＯ２ の段階で予め微粉化しておき
、その粒径に沿った微粉状のＴｉＣを得ようとするもの
であり、期待どおりの反応が進行すれば工業生産技術と
しての有用性が高い。しかしながら、本発明者らの研究
によると、２０００〜２７００℃という高温度域では反
応が急激に進みすぎて得られるＴｉＣの粒径が大きくな
る傾向を示し、原料粒径に沿った微細な粉末を生成する
ことが困難となることが認められた。 【０００６】本発明は、引続きＴｉＯ２ と還元炭材と
の加熱反応につき多面的に研究を進めた結果開発に成功
したもので、その目的は常に原料ＴｉＯ２ と同等のサ
ブミクロン粒径を備えるＴｉＣ微粉末を効率よく製造す
る方法を提供することにある。 【０００７】 【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明によるＴｉＣ微粉末の製造方法は、粒径０．
５ μｍ 以下のＴｉＯ２ と還元炭材を一次バインダ
ー溶液とともに混練したのちペレットに形成し、該ペレ
ットを不活性雰囲気下で１３００〜１５００℃の温度域
で加熱反応させるとを構成上の特徴とする。 【０００８】本発明のチタン源原料には、粒径 ０．５
μｍ 以下のＴｉＯ２ を使用する。また還元炭材とし
ては、炭素粉末、黒鉛粉末、活性炭粉末、カーボンブラ
ックなど各種の炭素質粉末が用い得るが、本来的に比表
面積が小さいカーボンブラックの使用が好適である。と
くにＤＢＰ吸油量が８０〜１１０ｍｌ／１００ｇの比較
的ストラクチャー水準の低い性状のカーボンブラックを
選択することが好ましい。 【０００９】ＴｉＯ２ と還元炭材（Ｃ）の配合モル比
は、１：３．１ 〜３．７ の範囲内に設定することが
望ましい。前記還元炭材の配合モル比が ３．１未満で
は反応が不十分となって原料ＴｉＯ２ が完全にＴｉＣ
に転化せず、他方、３．７ を越えると未反応の炭材が
多く残留して後処理の除去分離操作が煩雑となる。 【００１０】上記のＴｉＯ２ 粉と還元炭材は、一次バ
インダーとともに十分混練してペーストとし、例えば連
続的に小孔から押し出しながら裁断するような適宜な手
段によりペレットに形成する。一次バインダーとしては
、水溶性で加熱時に容易に揮散するポリビニールアルコ
ール、澱粉などが良好に使用されるが、とくにポリビニ
ルアルコールの水溶液が好適である。 【００１１】形成されたペレットは、乾燥してバインダ
ー成分を硬化したのち反応容器に充填し、Ａｒガスまた
は真空等の不活性雰囲気下に保持された加熱炉中で１３
００〜１５００℃の温度域で加熱反応させる。この温度
範囲の設定は重要で、１３００℃未満ではＴｉＯ２ の
還元炭化反応が円滑に進行せず、１５００℃を上廻ると
反応が進みすぎて生成するＴｉＣの粒径が増大し、目的
とするサブミクロン級の微粉末として得ることができな
くなる。また、反応時間も反応の制御に必要な要件で、
本発明の場合には０．５ 〜２時間の範囲内で反応を終
結させることが好ましい条件となる。 【００１２】反応生成物は、反応容器から取り出し、未
反応の還元炭材成分を除去する後処理を施す。該後処理
は、空気中の熱処理で炭材成分を焼却除去する方法でも
よいが、この場合にはＴｉＣが酸化される不都合がある
。したがって、反応生成物を有機溶媒（トルエン、ガソ
リン、軽油、灯油等）と水との二相液体中に投入して振
盪し、非親水性の炭材成分を有機溶媒相に、親水性のＴ
ｉＣ粉末を水相側に分離する液相分離法を採ることが好
ましい炭材除去手段となる。分離したＴｉＣ微粉末は、
ついで濾過、乾燥して回収する。 【００１３】 【作用】本発明によれば、Ｔｉ源原料として粒径 ０．
５μｍ 以下のＴｉＯ２ を使用し、これに還元炭材を
混合してペレットに形成する。このペレット化の段階で
ＴｉＯ２ とＣ成分との界面接触が良好となる。とくに
還元炭材としてＤＢＰ吸油量８０〜１１０ｍｌ／１００
ｇのカーボンブラックを使用した場合に前記の界面接触
度合が一層向上する。ついで、このペレット混合原料を
、不活性雰囲気下で１３００〜１５００℃の温度域で加
熱反応することによって、ＴｉＯ２ 源原料は当初の粒
径と同等水準の粒径でＴｉＣに転化する。 【００１４】このような作用を介して、常にＴｉＯ２
原料粉と同等の ０．２〜０．８ μｍ 範囲の細かな
粒径を有するＴｉＣ微粉末を効率よく製造することが可
能となる。 【００１５】 【実施例】以下、本発明の実施例と比較例について説明
する。 【００１６】 実施例１〜２、比較例１〜２ 粒径 ０．２〜０．５ μｍ のＴｉＯ２ ３９．９ｇ
と窒素吸着比表面積３０ｍ２／ｇ、ＤＢＰ吸油量８７
ｍｌ／１００ｇのカーボンブラック（ＴｉＯ２：Ｃ
モル比＝１：３．５）を１％濃度のポリビニルアルコー
ルとともにラボプラストミルに入れ、十分に混練してペ
ーストを得た。混練ペーストを押出成形機のノズルから
押し出しながら裁断してペレット化し、１００ ℃で乾
燥してポリビニルアルコール成分を硬化した。 【００１７】ついでペレットを黒鉛製の反応容器に充填
し、Ａｒ雰囲気に保持された高周波電気炉にセットして
加熱温度を変えて１時間反応させてＴｉＣを生成した。 【００１８】生成物を反応容器から取り出し、水１００
０ｍｌと軽油１０００ｍｌを入れた三角フラスコに投入
して撹拌したのち真空脱泡処理を施し、引き続き分液濾
斗を用いてＴｉＣ生成物が移行した水相側を分別して濾
過、乾燥した。 【００１９】得られたＴｉＣ粉末は、いずれも灰色を呈
しており、Ｘ線回折で分析したところ、２．４９、２．
１６および１．５３のオングストローム位置に回折線の
ピークが現れＴｉＣであることが確認された。各ＴｉＣ
粉末につき、ＴｉＯ２ 原料中のＴｉに対する重量収率
（ＴｉＣ収率）およびＴｉＣ粉末の粒径を測定し、結果
を加熱温度と対比させて表１に示した。 【００２０】 表１ 例 加熱温度（℃） ＴｉＣ
収率（％） ＴｉＣ粒径（μｍ）
──────────────────────
────────── 比較例１
１１００ ６９
０．２ 〜０．６ 実施例１
１３００ ９２
０．２ 〜０．８ 実施例２ １
５００ ９５
０．２ 〜０．８ 比較例２ １７
００ ９６
０．５ 〜２．０ 【００２１】表１の結果から、加
熱温度が１３００℃および１５００℃の実施例ではＴｉ
Ｃ収率が高く、かつＴｉＣ粒径はＴｉＯ２ 原料と同等
であったが、加熱温度が１１００℃の比較例１では反応
が不十分でＴｉＣ収率が低く、また加熱温度が１７００
℃の比較例２では生成ＴｉＣ粉末の粒径が大きくなって
いることが判る。 【００２２】 【発明の効果】以上のとおり、本発明によればサブミク
ロン級の粒径を有する高品位のＴｉＣ微粉末を生成収率
よく製造することができる。したがって、超硬合金、セ
ラミックス工具、サーメット等の材料として極めて有用
である。
Claims (2)
- 【請求項１】 粒径 ０．５μｍ 以下のＴｉＯ２
と還元炭材を一次バインダー溶液とともに混練したのち
ペレットに形成し、該ペレットを不活性雰囲気下で１３
００〜１５００℃の温度域で加熱反応させることを特徴
とするＴｉＣ微粉末の製造方法。 - 【請求項２】 ＴｉＯ２ と還元炭材（Ｃ） の配合
モル比を１：３．１ 〜３．７ に設定し、一次バイン
ダー溶液としてポリビニルアルコール水溶液を使用する
請求項１記載のＴｉＣ微粉末の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2410670A JPH04214020A (ja) | 1990-12-13 | 1990-12-13 | ＴｉＣ微粉末の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2410670A JPH04214020A (ja) | 1990-12-13 | 1990-12-13 | ＴｉＣ微粉末の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04214020A true JPH04214020A (ja) | 1992-08-05 |
Family
ID=18519791
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2410670A Pending JPH04214020A (ja) | 1990-12-13 | 1990-12-13 | ＴｉＣ微粉末の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04214020A (ja) |
-
1990
- 1990-12-13 JP JP2410670A patent/JPH04214020A/ja active Pending
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