JPH06264103A - 耐酸化性金属間化合物超微粒子およびその集合物の製造方法 - Google Patents
耐酸化性金属間化合物超微粒子およびその集合物の製造方法Info
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- JPH06264103A JPH06264103A JP5053923A JP5392393A JPH06264103A JP H06264103 A JPH06264103 A JP H06264103A JP 5053923 A JP5053923 A JP 5053923A JP 5392393 A JP5392393 A JP 5392393A JP H06264103 A JPH06264103 A JP H06264103A
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- metal element
- ultrafine particles
- intermetallic compound
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- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 耐酸化性を備えた金属間化合物超微粒子を提
供する。 【構成】 金属間化合物（ＩＭＣ）超微粒子は、基準金
属元素の沸点がｂｐ１（Ｋ）であり、また一種以上の添
加金属元素の沸点がｂｐ２（Ｋ）であるとき、それら沸
点相互の関係が０．８０＜ｂｐ２／ｂｐ１＜１．２５で
あり、且つ基準金属元素と添加金属元素との気相反応に
よる金属間化合物より構成されている。
供する。 【構成】 金属間化合物（ＩＭＣ）超微粒子は、基準金
属元素の沸点がｂｐ１（Ｋ）であり、また一種以上の添
加金属元素の沸点がｂｐ２（Ｋ）であるとき、それら沸
点相互の関係が０．８０＜ｂｐ２／ｂｐ１＜１．２５で
あり、且つ基準金属元素と添加金属元素との気相反応に
よる金属間化合物より構成されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、耐酸化性金属間化合物
超微粒子およびその集合物の製造方法に関する。
超微粒子およびその集合物の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、超微粒子としては、例えば特開平
２−２９４４１７号公報に開示されたＣｕ超微粒子が知
られている。
２−２９４４１７号公報に開示されたＣｕ超微粒子が知
られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】超微粒子は大きな比表
面積を有し、また活性が強く、反応性が非常に大きい、
といった特異性を有するので、その特異性を有効に利用
すべく、超微粒子を自動車用エンジンの排気ガス浄化用
触媒素子に適用することが試みられている。
面積を有し、また活性が強く、反応性が非常に大きい、
といった特異性を有するので、その特異性を有効に利用
すべく、超微粒子を自動車用エンジンの排気ガス浄化用
触媒素子に適用することが試みられている。
【０００４】しかしながら従来のＣｕ超微粒子は、大気
中において１００℃程度の温度で著しく酸化し、したが
って高温耐酸化性を持たないので、前記触媒素子として
用いるには不適当である。
中において１００℃程度の温度で著しく酸化し、したが
って高温耐酸化性を持たないので、前記触媒素子として
用いるには不適当である。
【０００５】本発明は前記に鑑み、優れた高温耐酸化性
を有する前記超微粒子およびその集合物の製造方法を提
供することを目的とする。
を有する前記超微粒子およびその集合物の製造方法を提
供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係る耐酸化性金
属間化合物超微粒子は、基準金属元素の沸点がｂｐ１
（Ｋ）であり、また一種以上の添加金属元素の沸点がｂ
ｐ２（Ｋ）であるとき、それら沸点相互の関係が０．８
０＜ｂｐ２／ｂｐ１＜１．２５であり、且つ前記基準金
属元素と添加金属元素との気相反応による金属間化合物
より構成されていることを特徴とする。
属間化合物超微粒子は、基準金属元素の沸点がｂｐ１
（Ｋ）であり、また一種以上の添加金属元素の沸点がｂ
ｐ２（Ｋ）であるとき、それら沸点相互の関係が０．８
０＜ｂｐ２／ｂｐ１＜１．２５であり、且つ前記基準金
属元素と添加金属元素との気相反応による金属間化合物
より構成されていることを特徴とする。
【０００７】本発明に係る耐酸化性金属間化合物超微粒
子の集合物の製造方法は、沸点がｂｐ１（Ｋ）である基
準金属元素と、沸点がｂｐ２（Ｋ）である一種以上の添
加元素とよりなり、それら沸点相互の関係が０．８０＜
ｂｐ２／ｂｐ１＜１．２５であり、且つ前記基準金属元
素と添加金属元素との気相反応により金属間化合物が形
成されるように成分調整された素材を用意し、その素材
を、前記基準金属元素および添加金属元素に対して不活
性なガスを含む雰囲気中でプラズマアーク溶解すること
により、前記基準金属元素および前記添加金属元素を含
む多数の金属間化合物組成のクラスタの蒸発と、それに
次ぐ前記クラスタの集合による液滴の形成とを現出させ
ることを特徴とする。
子の集合物の製造方法は、沸点がｂｐ１（Ｋ）である基
準金属元素と、沸点がｂｐ２（Ｋ）である一種以上の添
加元素とよりなり、それら沸点相互の関係が０．８０＜
ｂｐ２／ｂｐ１＜１．２５であり、且つ前記基準金属元
素と添加金属元素との気相反応により金属間化合物が形
成されるように成分調整された素材を用意し、その素材
を、前記基準金属元素および添加金属元素に対して不活
性なガスを含む雰囲気中でプラズマアーク溶解すること
により、前記基準金属元素および前記添加金属元素を含
む多数の金属間化合物組成のクラスタの蒸発と、それに
次ぐ前記クラスタの集合による液滴の形成とを現出させ
ることを特徴とする。
【０００８】
【作用】超微粒子は金属間化合物より構成されているの
で、優れた高温耐酸化性を有し、また沸点相互の関係が
前記のように特定され、且つ気相反応により得られたも
のであるから高純度であると共に結晶性が良好であっ
て、優れた高温安定性を有する。
で、優れた高温耐酸化性を有し、また沸点相互の関係が
前記のように特定され、且つ気相反応により得られたも
のであるから高純度であると共に結晶性が良好であっ
て、優れた高温安定性を有する。
【０００９】さらに金属間化合物超微粒子においては、
その表面の各元素が規則性を以て配置されるので、金属
間化合物超微粒子表面は金属単体よりなる超微粒子表面
とは異なった特異な幾何学的性質を有し、また原子間の
結合形態が金属単体よりなる超微粒子とは異なり、した
がって金属間化合物超微粒子は特異な電子的性質を有す
る。
その表面の各元素が規則性を以て配置されるので、金属
間化合物超微粒子表面は金属単体よりなる超微粒子表面
とは異なった特異な幾何学的性質を有し、また原子間の
結合形態が金属単体よりなる超微粒子とは異なり、した
がって金属間化合物超微粒子は特異な電子的性質を有す
る。
【００１０】このような特性を有する金属間化合物超微
粒子は、それを自動車用エンジンの排気ガス浄化用触媒
素子として用いた場合、高温下において優れた触媒活性
と高温耐久性とを発揮する。
粒子は、それを自動車用エンジンの排気ガス浄化用触媒
素子として用いた場合、高温下において優れた触媒活性
と高温耐久性とを発揮する。
【００１１】また金属間化合物超微粒子は、前記のよう
に特異な幾何学的性質を持つ表面を備えているので、感
度、選択性等が表面状態によって左右される各種セン
サ、例えばガス、温度、湿度等のセンサ用構成材料とし
て有効である。
に特異な幾何学的性質を持つ表面を備えているので、感
度、選択性等が表面状態によって左右される各種セン
サ、例えばガス、温度、湿度等のセンサ用構成材料とし
て有効である。
【００１２】さらに金属間化合物超微粒子は、前記のよ
うに特異な電子的性質を有するので、結晶磁気異方性が
大きく、したがって硬質磁性材料として有効である。
うに特異な電子的性質を有するので、結晶磁気異方性が
大きく、したがって硬質磁性材料として有効である。
【００１３】前記製造方法によれば、金属間化合物より
なる超微粒子の集合物を一溶解工程にて容易に得ること
ができる。また基準金属元素および添加金属元素の沸点
が近似しているので、溶解温度により金属間化合物超微
粒子の粒径制御を容易に行うことができ、さらに気相反
応下での金属間化合物超微粒子の製造であるから、それ
ら粒子が凝集することがない。
なる超微粒子の集合物を一溶解工程にて容易に得ること
ができる。また基準金属元素および添加金属元素の沸点
が近似しているので、溶解温度により金属間化合物超微
粒子の粒径制御を容易に行うことができ、さらに気相反
応下での金属間化合物超微粒子の製造であるから、それ
ら粒子が凝集することがない。
【００１４】ただし、沸点相互の関係がｂｐ２／ｂｐ１
≦０．８０になると、添加金属元素の沸点ｂｐ２が基準
金属元素の沸点ｂｐ１よりも低く、且つ両沸点の差が大
きくなるため、添加金属元素の蒸発速度が基準金属元素
のそれよりも速くなる。その結果、基準金属元素を含む
クラスタと添加金属元素を含むクラスタとが別々に形成
され、またそれらクラスタは集合、即ち衝突、融合、成
長することはないので、基準金属元素を含むクラスタ相
互の集合および添加金属元素を含むクラスタ相互の集合
によって、それら元素に対応した金属単体よりなる超微
粒子が得られ、金属間化合物よりなる超微粒子を得るこ
とはできない。一方、ｂｐ２／ｂｐ１≧１．２５になる
と、基準金属元素の蒸発速度が添加金属元素のそれより
も速くなるので、前記と同様の現象が発生する。
≦０．８０になると、添加金属元素の沸点ｂｐ２が基準
金属元素の沸点ｂｐ１よりも低く、且つ両沸点の差が大
きくなるため、添加金属元素の蒸発速度が基準金属元素
のそれよりも速くなる。その結果、基準金属元素を含む
クラスタと添加金属元素を含むクラスタとが別々に形成
され、またそれらクラスタは集合、即ち衝突、融合、成
長することはないので、基準金属元素を含むクラスタ相
互の集合および添加金属元素を含むクラスタ相互の集合
によって、それら元素に対応した金属単体よりなる超微
粒子が得られ、金属間化合物よりなる超微粒子を得るこ
とはできない。一方、ｂｐ２／ｂｐ１≧１．２５になる
と、基準金属元素の蒸発速度が添加金属元素のそれより
も速くなるので、前記と同様の現象が発生する。
【００１５】
【実施例】耐酸化性を有する金属間化合物超微粒子（以
下、本欄においてＩＭＣ超微粒子という）は、基準金属
元素と一種以上の添加金属元素とを有し、それら元素の
気相反応による金属間化合物より構成される。このよう
に気相反応による金属間化合物であることから、基準金
属元素の沸点をｂｐ１（Ｋ、ケルビン温度、以下同じ）
とし、また添加金属元素の沸点をｂｐ２（Ｋ）としたと
き、それら沸点相互の関係は０．８０＜ｂｐ２／ｂｐ１
＜１．２５となる。ＩＭＣ超微粒子の粒径ＤはＤ≦２０
０ｎｍである。
下、本欄においてＩＭＣ超微粒子という）は、基準金属
元素と一種以上の添加金属元素とを有し、それら元素の
気相反応による金属間化合物より構成される。このよう
に気相反応による金属間化合物であることから、基準金
属元素の沸点をｂｐ１（Ｋ、ケルビン温度、以下同じ）
とし、また添加金属元素の沸点をｂｐ２（Ｋ）としたと
き、それら沸点相互の関係は０．８０＜ｂｐ２／ｂｐ１
＜１．２５となる。ＩＭＣ超微粒子の粒径ＤはＤ≦２０
０ｎｍである。
【００１６】前記ＩＭＣ超微粒子の製造に当っては、沸
点がｂｐ１（Ｋ）である基準金属元素と、沸点がｂｐ２
（Ｋ）である一種以上の添加元素とよりなり、それら沸
点相互の関係が０．８０＜ｂｐ２／ｂｐ１＜１．２５で
あり、且つ基準金属元素と添加金属元素との気相反応に
より金属間化合物が形成されるように成分調整された素
材を用意し、その素材を、基準金属元素および添加金属
元素に対して不活性なガスを含む雰囲気中でプラズマア
ーク溶解することにより、基準金属元素および添加金属
元素を含む多数の金属間化合物組成のクラスタの蒸発
と、それに次ぐクラスタの集合による液滴の形成とを現
出させる、といった方法が採用される。
点がｂｐ１（Ｋ）である基準金属元素と、沸点がｂｐ２
（Ｋ）である一種以上の添加元素とよりなり、それら沸
点相互の関係が０．８０＜ｂｐ２／ｂｐ１＜１．２５で
あり、且つ基準金属元素と添加金属元素との気相反応に
より金属間化合物が形成されるように成分調整された素
材を用意し、その素材を、基準金属元素および添加金属
元素に対して不活性なガスを含む雰囲気中でプラズマア
ーク溶解することにより、基準金属元素および添加金属
元素を含む多数の金属間化合物組成のクラスタの蒸発
と、それに次ぐクラスタの集合による液滴の形成とを現
出させる、といった方法が採用される。
【００１７】図１は前記製造方法におけるＩＭＣ超微粒
子の形成メカニズムを示す。
子の形成メカニズムを示す。
【００１８】図１（ａ）において、素材１を不活性なガ
スＧを含む雰囲気中にて電極２を用いてプラズマアーク
溶解すると、ガスＧはアークプラズマにより原子状に解
離（Ｇ+ ）して、溶融した素材１中へ溶解し、次いで素
材１内から分子（Ｇ）となって放出され、この溶解およ
び放出が繰返される。この放出時に素材１から多数のク
ラスタ３が活発に蒸発する。このクラスタ３は基準金属
元素および添加金属元素を含むＩＭＣ組成を有する。こ
れは、前記沸点相互の関係から両元素の蒸発速度が略等
しくなることに起因する。
スＧを含む雰囲気中にて電極２を用いてプラズマアーク
溶解すると、ガスＧはアークプラズマにより原子状に解
離（Ｇ+ ）して、溶融した素材１中へ溶解し、次いで素
材１内から分子（Ｇ）となって放出され、この溶解およ
び放出が繰返される。この放出時に素材１から多数のク
ラスタ３が活発に蒸発する。このクラスタ３は基準金属
元素および添加金属元素を含むＩＭＣ組成を有する。こ
れは、前記沸点相互の関係から両元素の蒸発速度が略等
しくなることに起因する。
【００１９】図１（ｂ）において、各クラスタ３が略同
一組成であることから、それらが集合、即ち、衝突、融
合、成長して２００ｎｍ以下の超微粒子サイズの球状液
滴４が形成され、それが凝固することによってＩＭＣ超
微粒子が得られる。
一組成であることから、それらが集合、即ち、衝突、融
合、成長して２００ｎｍ以下の超微粒子サイズの球状液
滴４が形成され、それが凝固することによってＩＭＣ超
微粒子が得られる。
【００２０】以下、具体例について説明する。
【００２１】図２はＩＭＣ超微粒子の集合物の製造に用
いられる装置を示す。その製造装置は、メインチャンバ
５と、そのメインチャンバ５の下方に連設されたサブチ
ャンバ６とを有し、両チャンバ５，６はダクト７および
その下端に取付けられたノズル８を介して連通する。メ
インチャンバ５内に挿入されたタングステン電極２とメ
インチャンバ５内に設置されたＣｕ製ハース９とが電源
１０に接続される。サブチャンバ６内には可動基板１１
が配置されてノズル８と対向する。メインチャンバ５は
雰囲気ガス供給源１２に接続され、一方、サブチャンバ
６は真空ポンプ１３に接続される。
いられる装置を示す。その製造装置は、メインチャンバ
５と、そのメインチャンバ５の下方に連設されたサブチ
ャンバ６とを有し、両チャンバ５，６はダクト７および
その下端に取付けられたノズル８を介して連通する。メ
インチャンバ５内に挿入されたタングステン電極２とメ
インチャンバ５内に設置されたＣｕ製ハース９とが電源
１０に接続される。サブチャンバ６内には可動基板１１
が配置されてノズル８と対向する。メインチャンバ５は
雰囲気ガス供給源１２に接続され、一方、サブチャンバ
６は真空ポンプ１３に接続される。
【００２２】ＣｕおよびＡｌよりなる合金素材としてＣ
ｕ50Ａｌ50合金素材（数値は原子％）を選定した。この
場合、基準金属元素はＣｕであり、また添加金属元素は
Ａｌである。Ｃｕの沸点ｂｐ１は２８３６Ｋ、Ａｌの沸
点ｂｐ２は２７９３Ｋであって、それらの沸点相互の関
係ｂｐ２／ｂｐ１は０．９８である。またＣｕおよびＡ
ｌに対して不活性なガスとしてはアルゴンガスおよび水
素ガスの二種が用いられる。
ｕ50Ａｌ50合金素材（数値は原子％）を選定した。この
場合、基準金属元素はＣｕであり、また添加金属元素は
Ａｌである。Ｃｕの沸点ｂｐ１は２８３６Ｋ、Ａｌの沸
点ｂｐ２は２７９３Ｋであって、それらの沸点相互の関
係ｂｐ２／ｂｐ１は０．９８である。またＣｕおよびＡ
ｌに対して不活性なガスとしてはアルゴンガスおよび水
素ガスの二種が用いられる。
【００２３】次に、前記製造装置を用いたＩＭＣ超微粒
子の集合物の製造例について説明する。
子の集合物の製造例について説明する。
【００２４】（１）ハース９内に、３０〜５０ｇのＣｕ
50Ａｌ50合金素材１を入れた。
50Ａｌ50合金素材１を入れた。
【００２５】（２）真空ポンプ１３を作動させてメイン
チャンバ５およびサブチャンバ６内を、それらチャンバ
５，６内の気圧が１×１０-4Torrになるまで排気し、次
いで雰囲気ガス供給源１２を作動させてメインチャンバ
５内にアルゴンガスおよび水素ガスを供給した。メイン
チャンバ５内のアルゴンガスおよび水素ガスは、真空ポ
ンプ１３の作動によりダクト７およびノズル８を通じて
サブチャンバ６内に流入し、その後サブチャンバ６内か
ら流出するので、メインチャンバ５内の気圧が３００〜
６００Torrの定常状態になるように、雰囲気ガス供給源
１２からのアルゴンガスおよび水素ガスの供給量を調節
した。
チャンバ５およびサブチャンバ６内を、それらチャンバ
５，６内の気圧が１×１０-4Torrになるまで排気し、次
いで雰囲気ガス供給源１２を作動させてメインチャンバ
５内にアルゴンガスおよび水素ガスを供給した。メイン
チャンバ５内のアルゴンガスおよび水素ガスは、真空ポ
ンプ１３の作動によりダクト７およびノズル８を通じて
サブチャンバ６内に流入し、その後サブチャンバ６内か
ら流出するので、メインチャンバ５内の気圧が３００〜
６００Torrの定常状態になるように、雰囲気ガス供給源
１２からのアルゴンガスおよび水素ガスの供給量を調節
した。
【００２６】（３）タングステン電極２およびハース９
間に電圧を印加してアーク放電を発生させ、アーク電流
１００〜３００Ａの条件下で前記合金素材１をプラズマ
アーク溶解した。この溶解によりＣｕおよびＡｌを含む
ＩＭＣ組成のクラスタ３が蒸発し、そのクラスタ３の集
合による液滴の形成、それに次ぐ液滴の冷却によってＩ
ＭＣ超微粒子１４が形成され、そのＩＭＣ超微粒子１４
はダクト７を通じてノズル８から基板１１上に噴出され
てそこに堆積し、これにより粒径ＤがＤ≦２００ｎｍの
ＩＭＣ超微粒子１４の集合物を得た。
間に電圧を印加してアーク放電を発生させ、アーク電流
１００〜３００Ａの条件下で前記合金素材１をプラズマ
アーク溶解した。この溶解によりＣｕおよびＡｌを含む
ＩＭＣ組成のクラスタ３が蒸発し、そのクラスタ３の集
合による液滴の形成、それに次ぐ液滴の冷却によってＩ
ＭＣ超微粒子１４が形成され、そのＩＭＣ超微粒子１４
はダクト７を通じてノズル８から基板１１上に噴出され
てそこに堆積し、これにより粒径ＤがＤ≦２００ｎｍの
ＩＭＣ超微粒子１４の集合物を得た。
【００２７】図３は、ＩＭＣ超微粒子のＸ線回折結果を
示す。図３に基づいて面間隔ｄおよび相対強度（Ｉ／Ｉ
1 ）を求めてＩＭＣ超微粒子の同定を行ったところ、そ
のＩＭＣ超微粒子はＩＭＣ Ａｌ4 Ｃｕ9 のみから構成
されていることが判明した。
示す。図３に基づいて面間隔ｄおよび相対強度（Ｉ／Ｉ
1 ）を求めてＩＭＣ超微粒子の同定を行ったところ、そ
のＩＭＣ超微粒子はＩＭＣ Ａｌ4 Ｃｕ9 のみから構成
されていることが判明した。
【００２８】次に、ＩＭＣ超微粒子の耐酸化性を調べる
ため、ＩＭＣ超微粒子を大気中で室温から７５０℃まで
昇温速度１０℃／min にて昇温加熱し、所定の温度毎に
ＩＭＣ超微粒子を秤量して、その酸化による重量増加率
を求めたところ、図４の結果を得た。図４には、比較の
ため粒径ＤがＤ≦２００ｎｍのＣｕ超微粒子および粒径
ＤがＤ≦７４μｍの市販Ｃｕ粉末のデータも掲載されて
いる。
ため、ＩＭＣ超微粒子を大気中で室温から７５０℃まで
昇温速度１０℃／min にて昇温加熱し、所定の温度毎に
ＩＭＣ超微粒子を秤量して、その酸化による重量増加率
を求めたところ、図４の結果を得た。図４には、比較の
ため粒径ＤがＤ≦２００ｎｍのＣｕ超微粒子および粒径
ＤがＤ≦７４μｍの市販Ｃｕ粉末のデータも掲載されて
いる。
【００２９】図４から明らかなように、ＩＭＣ超微粒子
においては、常温〜約３００℃の加熱温度範囲では殆ど
酸化されず、約３００〜約５００℃の加熱温度範囲では
酸化が極めて緩慢に進行し、約５００〜約６５０℃の加
熱温度範囲では酸化がやや速く進行し、約６５０〜７５
０℃の加熱温度範囲では酸化が急速に進行する、といっ
た傾向が見られる。
においては、常温〜約３００℃の加熱温度範囲では殆ど
酸化されず、約３００〜約５００℃の加熱温度範囲では
酸化が極めて緩慢に進行し、約５００〜約６５０℃の加
熱温度範囲では酸化がやや速く進行し、約６５０〜７５
０℃の加熱温度範囲では酸化が急速に進行する、といっ
た傾向が見られる。
【００３０】Ｃｕ超微粒子の場合は加熱温度約１００℃
にて、また市販Ｃｕ粉末の場合は加熱温度約２００℃に
てそれぞれ酸化が急激に進行する。
にて、また市販Ｃｕ粉末の場合は加熱温度約２００℃に
てそれぞれ酸化が急激に進行する。
【００３１】このような事実から、ＩＭＣ超微粒子はＣ
ｕ超微粒子等に比べて優れた高温耐酸化性を有すること
が明らかである。
ｕ超微粒子等に比べて優れた高温耐酸化性を有すること
が明らかである。
【００３２】次に、ＩＭＣ超微粒子について、自動車用
エンジンの排気ガス浄化用触媒素子としての機能を調べ
るため、次のようなＮＯｘ浄化テストを行った。
エンジンの排気ガス浄化用触媒素子としての機能を調べ
るため、次のようなＮＯｘ浄化テストを行った。
【００３３】触媒の調製に当っては、ＩＭＣ超微粒子を
γ−Ａｌ2 Ｏ3 粒子に、そのＩＭＣ超微粒子の配合量が
１０重量％となるように配合してそれらを十分に混合
し、次いで混合粒子をペレット状に成形し、その後成形
物を焼成する、といった方法が採用された。
γ−Ａｌ2 Ｏ3 粒子に、そのＩＭＣ超微粒子の配合量が
１０重量％となるように配合してそれらを十分に混合
し、次いで混合粒子をペレット状に成形し、その後成形
物を焼成する、といった方法が採用された。
【００３４】ＮＯｘ浄化テストにおいては、触媒１ｇを
担持させた触媒槽に、反応温度５００℃の条件下で、Ｎ
Ｏを２０００ppm 含むヘリウムガスを１００ml／min の
流通量で所定時間に亘って流し、触媒槽を通過したガス
をガスクロマトグラフィで分析してＮＯ転化率を求め
た。比較のため、触媒素子として、前記Ｃｕ超微粒子を
用いて前記同様の触媒を調製し、前記同様のＮＯｘ浄化
テストを行った。
担持させた触媒槽に、反応温度５００℃の条件下で、Ｎ
Ｏを２０００ppm 含むヘリウムガスを１００ml／min の
流通量で所定時間に亘って流し、触媒槽を通過したガス
をガスクロマトグラフィで分析してＮＯ転化率を求め
た。比較のため、触媒素子として、前記Ｃｕ超微粒子を
用いて前記同様の触媒を調製し、前記同様のＮＯｘ浄化
テストを行った。
【００３５】表１は、各触媒のＮＯｘ浄化テスト結果を
示す。
示す。
【００３６】
【表１】 表１から、ＩＭＣ超微粒子１を触媒素子として用いた触
媒は、優れた触媒活性を発揮し、またそれが長時間に亘
って持続することが判る。一方、Ｃｕ超微粒子を触媒素
子として用いた触媒は、その素子の高温耐酸化性が乏し
いため、触媒活性が極めて低い。
媒は、優れた触媒活性を発揮し、またそれが長時間に亘
って持続することが判る。一方、Ｃｕ超微粒子を触媒素
子として用いた触媒は、その素子の高温耐酸化性が乏し
いため、触媒活性が極めて低い。
【００３７】次に、各種合金素材と、それを用いて得ら
れるＩＭＣ超微粒子等との関係について説明する。
れるＩＭＣ超微粒子等との関係について説明する。
【００３８】（ａ）Ｃｕ−Ａｌ系合金素材を用いた場合 基準金属元素はＣｕであり、沸点ｂｐ１は２８３６Ｋで
ある。また添加金属元素はＡｌであり、沸点ｂｐ２は２
７９３Ｋである。したがってｂｐ２／ｂｐ１は前記のよ
うに０．９８である。合金素材の種類および超微粒子の
ＩＭＣは表２の通りである。
ある。また添加金属元素はＡｌであり、沸点ｂｐ２は２
７９３Ｋである。したがってｂｐ２／ｂｐ１は前記のよ
うに０．９８である。合金素材の種類および超微粒子の
ＩＭＣは表２の通りである。
【００３９】
【表２】 表２において、Ｃｕ50Ａｌ50合金素材を用いると、前記
のように超微粒子のＩＭＣはＡｌ4 Ｃｕ9 単相となる。
のように超微粒子のＩＭＣはＡｌ4 Ｃｕ9 単相となる。
【００４０】（ｂ）Ｃｕ−Ｓｎ系合金素材を用いた場合 基準金属元素はＣｕであり、沸点ｂｐ１は２８３６Ｋで
ある。また添加金属元素はＳｎであり、沸点ｂｐ２は２
８７６Ｋである。したがってｂｐ２／ｂｐ１は１．０１
である。合金素材の種類および超微粒子のＩＭＣは表３
の通りである。
ある。また添加金属元素はＳｎであり、沸点ｂｐ２は２
８７６Ｋである。したがってｂｐ２／ｂｐ１は１．０１
である。合金素材の種類および超微粒子のＩＭＣは表３
の通りである。
【００４１】
【表３】 表３において、Ｃｕ60Ｓｎ40合金素材を用いると、超微
粒子のＩＭＣは略Ｓｎ 5 Ｃｕ6 単相となる。
粒子のＩＭＣは略Ｓｎ 5 Ｃｕ6 単相となる。
【００４２】（ｃ）Ｃｕ−Ｇｅ系合金素材を用いた場合 基準金属元素はＣｕであり、沸点ｂｐ１は２８３６Ｋで
ある。また添加金属元素はＧｅであり、沸点ｂｐ２は３
１０７Ｋである。したがってｂｐ２／ｂｐ１は１．０９
である。合金素材の種類および超微粒子のＩＭＣは表４
の通りである。
ある。また添加金属元素はＧｅであり、沸点ｂｐ２は３
１０７Ｋである。したがってｂｐ２／ｂｐ１は１．０９
である。合金素材の種類および超微粒子のＩＭＣは表４
の通りである。
【００４３】
【表４】 表４において、Ｃｕ75Ｇｅ25合金素材を用いると、超微
粒子のＩＭＣは略ＧｅＣｕ3 単相となる。
粒子のＩＭＣは略ＧｅＣｕ3 単相となる。
【００４４】（ｄ）Ｃｕ−Ｓｉ系合金素材を用いた場合 基準金属元素はＣｕであり、沸点ｂｐ１は２８３６Ｋで
ある。また添加金属元素はＳｉであり、沸点ｂｐ２は３
５４０Ｋである。したがってｂｐ２／ｂｐ１は１．２４
である。合金素材の種類および超微粒子のＩＭＣは表５
の通りである。
ある。また添加金属元素はＳｉであり、沸点ｂｐ２は３
５４０Ｋである。したがってｂｐ２／ｂｐ１は１．２４
である。合金素材の種類および超微粒子のＩＭＣは表５
の通りである。
【００４５】
【表５】 （ｅ）Ｃｕ−Ｇａ系合金素材を用いた場合 基準金属元素はＣｕであり、沸点ｂｐ１は２８３６Ｋで
ある。また添加金属元素はＧａであり、沸点ｂｐ２は２
４７８Ｋである。したがってｂｐ２／ｂｐ１は０．８７
である。合金素材の種類および超微粒子のＩＭＣは表６
の通りである。
ある。また添加金属元素はＧａであり、沸点ｂｐ２は２
４７８Ｋである。したがってｂｐ２／ｂｐ１は０．８７
である。合金素材の種類および超微粒子のＩＭＣは表６
の通りである。
【００４６】
【表６】 表６において、Ｃｕ70Ｇａ30合金素材を用いると、超微
粒子のＩＭＣはＧａ4Ｃｕ9 単相となる。
粒子のＩＭＣはＧａ4Ｃｕ9 単相となる。
【００４７】（ｆ）Ａｌ−Ｎｉ系合金素材を用いた場合 基準金属元素はＡｌであり、沸点ｂｐ１は２７９３Ｋで
ある。また添加金属元素はＮｉであり、沸点ｂｐ２は３
１８７Ｋである。したがってｂｐ２／ｂｐ１は１．１４
である。合金素材の種類および超微粒子のＩＭＣは表７
の通りである。
ある。また添加金属元素はＮｉであり、沸点ｂｐ２は３
１８７Ｋである。したがってｂｐ２／ｂｐ１は１．１４
である。合金素材の種類および超微粒子のＩＭＣは表７
の通りである。
【００４８】
【表７】 （ｇ）Ａｌ−Ｆｅ系合金素材を用いた場合 基準金属元素はＡｌであり、沸点ｂｐ１は２７９３Ｋで
ある。また添加金属元素はＦｅであり、沸点ｂｐ２は３
１３５Ｋである。したがってｂｐ２／ｂｐ１は１．１２
である。合金素材の種類および超微粒子のＩＭＣは表８
の通りである。
ある。また添加金属元素はＦｅであり、沸点ｂｐ２は３
１３５Ｋである。したがってｂｐ２／ｂｐ１は１．１２
である。合金素材の種類および超微粒子のＩＭＣは表８
の通りである。
【００４９】
【表８】 （ｈ）Ａｌ−Ｃｒ系合金素材を用いた場合 基準金属元素はＡｌであり、沸点ｂｐ１は２７９３Ｋで
ある。また添加金属元素はＣｒであり、沸点ｂｐ２は２
９４５Ｋである。したがってｂｐ２／ｂｐ１は１．０５
である。合金素材の種類および超微粒子のＩＭＣは表９
の通りである。
ある。また添加金属元素はＣｒであり、沸点ｂｐ２は２
９４５Ｋである。したがってｂｐ２／ｂｐ１は１．０５
である。合金素材の種類および超微粒子のＩＭＣは表９
の通りである。
【００５０】
【表９】 ＩＭＣ超微粒子において、二種の添加金属元素を含むＩ
ＭＣとしては準結晶Ａｌ65Ｃｕ20Ｆｅ15（数値は原子
％）を挙げることができる。この場合、基準金属元素は
Ｃｕ（ｂｐ１＝２８３６Ｋ）であり、添加金属元素はＡ
ｌ（ｂｐ２＝２７９３Ｋ）およびＦｅ（ｂｐ２＝３１３
５Ｋ）である。ＣｕおよびＦｅ間のｂｐ２／ｂｐ１は
１．１０、ＣｕおよびＡｌ間のｂｐ２／ｂｐ１は前記の
ように０．９８である。
ＭＣとしては準結晶Ａｌ65Ｃｕ20Ｆｅ15（数値は原子
％）を挙げることができる。この場合、基準金属元素は
Ｃｕ（ｂｐ１＝２８３６Ｋ）であり、添加金属元素はＡ
ｌ（ｂｐ２＝２７９３Ｋ）およびＦｅ（ｂｐ２＝３１３
５Ｋ）である。ＣｕおよびＦｅ間のｂｐ２／ｂｐ１は
１．１０、ＣｕおよびＡｌ間のｂｐ２／ｂｐ１は前記の
ように０．９８である。
【００５１】また同様のＩＭＣとしてはＣｕ2 ＳｎＸ
（ただし、ＸはＦｅ、ＣｕおよびＮｉの何れか１つ）を
挙げることができる。この場合、基準金属元素はＣｕ
（ｂｐ１＝２８３６Ｋ）であり、添加金属元素はＦｅ
（ｂｐ２＝３１３５Ｋ）、Ｃｏ（ｂｐ２＝３２０１Ｋ）
およびＮｉ（ｂｐ２＝３１８７Ｋ）の何れか１つとＳｎ
（ｂｐ２＝２８７６Ｋ）である。ＣｕおよびＳｎ間のｂ
ｐ２／ｂｐ１は前記のように１．０１、ＣｕおよびＦｅ
間のｂｐ２／ｂｐ１は前記のように１．１０、Ｃｕおよ
びＣｏ間のｂｐ２／ｂｐ１は１．１２、ＣｕおよびＮｉ
間のｂｐ２／ｂｐ１は１．１２である。このＩＭＣ超微
粒子は硬質磁性材料として有効である。
（ただし、ＸはＦｅ、ＣｕおよびＮｉの何れか１つ）を
挙げることができる。この場合、基準金属元素はＣｕ
（ｂｐ１＝２８３６Ｋ）であり、添加金属元素はＦｅ
（ｂｐ２＝３１３５Ｋ）、Ｃｏ（ｂｐ２＝３２０１Ｋ）
およびＮｉ（ｂｐ２＝３１８７Ｋ）の何れか１つとＳｎ
（ｂｐ２＝２８７６Ｋ）である。ＣｕおよびＳｎ間のｂ
ｐ２／ｂｐ１は前記のように１．０１、ＣｕおよびＦｅ
間のｂｐ２／ｂｐ１は前記のように１．１０、Ｃｕおよ
びＣｏ間のｂｐ２／ｂｐ１は１．１２、ＣｕおよびＮｉ
間のｂｐ２／ｂｐ１は１．１２である。このＩＭＣ超微
粒子は硬質磁性材料として有効である。
【００５２】基準金属元素がＣｕである二元系の他の合
金素材、例えば、Ｃｕ−Ｚｎ系合金素材（Ｚｎのｂｐ２
＝１１８０Ｋ）およびＣｕ−Ｍｇ系合金素材（Ｍｇのｂ
ｐ２＝１３６３Ｋ）においては、その組成をＩＭＣ形成
組成に調整しても、ｂｐ２／ｂｐ１がｂｐ２／ｂｐ１≦
０．８であることから、ＩＭＣ超微粒子を製造すること
はできない。また、例えばＣｕ−Ｔｉ系合金素材（Ｔｉ
のｂｐ２＝３５６２Ｋ）、Ｃｕ−Ｙ系合金素材（Ｙのｂ
ｐ２＝３６１１Ｋ）、Ｃｕ−Ｌａ系合金素材（Ｌａのｂ
ｐ２＝３７３０Ｋ）およびＣｕ−Ｃｅ系合金素材（Ｃｅ
のｂｐ２＝３６９９Ｋ）においては、その組成をＩＭＣ
形成組成に調整しても、ｂｐ２／ｂｐ１がｂｐ２／ｂｐ
１≧１．２５であることからＩＭＣ超微粒子を製造する
ことができない。
金素材、例えば、Ｃｕ−Ｚｎ系合金素材（Ｚｎのｂｐ２
＝１１８０Ｋ）およびＣｕ−Ｍｇ系合金素材（Ｍｇのｂ
ｐ２＝１３６３Ｋ）においては、その組成をＩＭＣ形成
組成に調整しても、ｂｐ２／ｂｐ１がｂｐ２／ｂｐ１≦
０．８であることから、ＩＭＣ超微粒子を製造すること
はできない。また、例えばＣｕ−Ｔｉ系合金素材（Ｔｉ
のｂｐ２＝３５６２Ｋ）、Ｃｕ−Ｙ系合金素材（Ｙのｂ
ｐ２＝３６１１Ｋ）、Ｃｕ−Ｌａ系合金素材（Ｌａのｂ
ｐ２＝３７３０Ｋ）およびＣｕ−Ｃｅ系合金素材（Ｃｅ
のｂｐ２＝３６９９Ｋ）においては、その組成をＩＭＣ
形成組成に調整しても、ｂｐ２／ｂｐ１がｂｐ２／ｂｐ
１≧１．２５であることからＩＭＣ超微粒子を製造する
ことができない。
【００５３】なお、本発明における素材としては、前記
合金素材に限らず、基準金属元素の粉末と一種以上の添
加金属元素の粉末との混合粉末を用いることも可能であ
る。
合金素材に限らず、基準金属元素の粉末と一種以上の添
加金属元素の粉末との混合粉末を用いることも可能であ
る。
【００５４】
【発明の効果】本発明に係る超微粒子は金属間化合物よ
り構成されているので、優れた高温耐酸化性および高温
安定性を有すると共に特異な幾何学的性質を持つ表面と
特異な電子的性質を備えており、したがって自動車用エ
ンジンの排気ガス浄化用触媒素子、各種センサの構成材
料、硬質磁性材料等として有効である。
り構成されているので、優れた高温耐酸化性および高温
安定性を有すると共に特異な幾何学的性質を持つ表面と
特異な電子的性質を備えており、したがって自動車用エ
ンジンの排気ガス浄化用触媒素子、各種センサの構成材
料、硬質磁性材料等として有効である。
【００５５】また本発明に係る前記製造方法によれば、
前記特性を有する金属間化合物超微粒子の集合物を、凝
集のない状態で、しかも一溶解工程にて容易に得ること
ができ、また前記粒子の粒径制御も容易である。
前記特性を有する金属間化合物超微粒子の集合物を、凝
集のない状態で、しかも一溶解工程にて容易に得ること
ができ、また前記粒子の粒径制御も容易である。
【図１】金属間化合物超微粒子の形成メカニズムを示す
説明図である。
説明図である。
【図２】金属間化合物超微粒子集合物製造装置の概略図
である。
である。
【図３】金属間化合物超微粒子のＸ線回折図である。
【図４】加熱温度と酸化による重量増加率との関係を示
すグラフである。
すグラフである。
１ 素材 ２ 電極 ３ クラスタ ４ 液滴 ９ ハース １０ 電源 １２ 雰囲気ガス供給源 １４ 金属間化合物超微粒子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000005326 本田技研工業株式会社 東京都港区南青山二丁目１番１号 (72)発明者 増本 健 宮城県仙台市青葉区上杉３丁目８−22 (72)発明者 井上 明久 宮城県仙台市青葉区川内無番地 川内住宅 11−806 (72)発明者 山口 正志 宮城県仙台市太白区泉崎１丁目16−23 (72)発明者 野崎 勝敏 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内
Claims (2)
- 【請求項１】 基準金属元素の沸点がｂｐ１（Ｋ）であ
り、また一種以上の添加金属元素の沸点がｂｐ２（Ｋ）
であるとき、それら沸点相互の関係が０．８０＜ｂｐ２
／ｂｐ１＜１．２５であり、且つ前記基準金属元素と添
加金属元素との気相反応による金属間化合物より構成さ
れていることを特徴とする耐酸化性金属間化合物超微粒
子。 - 【請求項２】 沸点がｂｐ１（Ｋ）である基準金属元素
と、沸点がｂｐ２（Ｋ）である一種以上の添加元素とよ
りなり、それら沸点相互の関係が０．８０＜ｂｐ２／ｂ
ｐ１＜１．２５であり、且つ前記基準金属元素と添加金
属元素との気相反応により金属間化合物が形成されるよ
うに成分調整された素材を用意し、その素材を、前記基
準金属元素および添加金属元素に対して不活性なガスを
含む雰囲気中でプラズマアーク溶解することにより、前
記基準金属元素および前記添加金属元素を含む多数の金
属間化合物組成のクラスタの蒸発と、それに次ぐ前記ク
ラスタの集合による液滴の形成とを現出させることを特
徴とする耐酸化性金属間化合物超微粒子の集合物の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5053923A JPH06264103A (ja) | 1993-03-15 | 1993-03-15 | 耐酸化性金属間化合物超微粒子およびその集合物の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5053923A JPH06264103A (ja) | 1993-03-15 | 1993-03-15 | 耐酸化性金属間化合物超微粒子およびその集合物の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06264103A true JPH06264103A (ja) | 1994-09-20 |
Family
ID=12956249
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5053923A Pending JPH06264103A (ja) | 1993-03-15 | 1993-03-15 | 耐酸化性金属間化合物超微粒子およびその集合物の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06264103A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108817374A (zh) * | 2018-06-28 | 2018-11-16 | 同济大学 | 一种黑磷-银纳米复合材料的制备方法 |
-
1993
- 1993-03-15 JP JP5053923A patent/JPH06264103A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108817374A (zh) * | 2018-06-28 | 2018-11-16 | 同济大学 | 一种黑磷-银纳米复合材料的制备方法 |
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