JPH1025527A - 高純度チタン材の製造方法及びチタンインゴットの多段階溶解方法 - Google Patents
高純度チタン材の製造方法及びチタンインゴットの多段階溶解方法Info
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- JPH1025527A JPH1025527A JP9090192A JP9019297A JPH1025527A JP H1025527 A JPH1025527 A JP H1025527A JP 9090192 A JP9090192 A JP 9090192A JP 9019297 A JP9019297 A JP 9019297A JP H1025527 A JPH1025527 A JP H1025527A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 スポンジチタンからスパッタリングターゲッ
ト材などの用途に好適に用いることのできる高純度チタ
ン材の製造方法を提供する。 【解決手段】 原料スポンジチタンを多段階溶解してチ
タンインゴットを製造する方法において、先の溶解工程
で得られたチタンインゴットの表層を除去したのち再溶
解する。先の溶解で得られたチタンインゴットの表層は
深さ0.1 〜２０mm除去することが好ましく、酸素400ppm
以下、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｐｂが1ppm以下、溶解条件下におけ
る蒸気圧Ｔｉより高い金属成分が1ppm以下の高純度チタ
ン材が得られる。
ト材などの用途に好適に用いることのできる高純度チタ
ン材の製造方法を提供する。 【解決手段】 原料スポンジチタンを多段階溶解してチ
タンインゴットを製造する方法において、先の溶解工程
で得られたチタンインゴットの表層を除去したのち再溶
解する。先の溶解で得られたチタンインゴットの表層は
深さ0.1 〜２０mm除去することが好ましく、酸素400ppm
以下、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｐｂが1ppm以下、溶解条件下におけ
る蒸気圧Ｔｉより高い金属成分が1ppm以下の高純度チタ
ン材が得られる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、クロール法やハン
ター法によって製造されたスポンジチタンを原料とし、
スパッタリングターゲット材などの用途に好適に使用す
ることのできる高純度チタン材の製造方法並びにチタン
インゴットの多段階溶解方法に関する。
ター法によって製造されたスポンジチタンを原料とし、
スパッタリングターゲット材などの用途に好適に使用す
ることのできる高純度チタン材の製造方法並びにチタン
インゴットの多段階溶解方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】スポンジチタンは、原料鉱石を塩素化処
理して生成した四塩化チタンを、金属マグネシウムで還
元するクロール法又は金属ナトリウムで還元するハンタ
ー法によって得られる。例えばクロール法によって生成
した円柱状のスポンジチタンは還元反応終了後、真空分
離工程で未反応のマグネシウムや副生成物の塩化マグネ
シウムを除去したのち冷却され、反応容器から押出して
破砕工程で所望の粒径に破砕混合することにより、ロッ
トを形成して、密閉ドラム缶に収納される。
理して生成した四塩化チタンを、金属マグネシウムで還
元するクロール法又は金属ナトリウムで還元するハンタ
ー法によって得られる。例えばクロール法によって生成
した円柱状のスポンジチタンは還元反応終了後、真空分
離工程で未反応のマグネシウムや副生成物の塩化マグネ
シウムを除去したのち冷却され、反応容器から押出して
破砕工程で所望の粒径に破砕混合することにより、ロッ
トを形成して、密閉ドラム缶に収納される。
【０００３】このクロール法による金属チタンの製造
は、真空中またはアルゴン等の不活性ガス雰囲気下、外
気を全く遮断した条件下で実施されるが、得られるスポ
ンジチタンの外周面には、その中心部と比較して、大気
との接触や反応容器との接触部位からの汚染に起因して
酸素や鉄などの不純物含有率が高くなることが確認され
ている。
は、真空中またはアルゴン等の不活性ガス雰囲気下、外
気を全く遮断した条件下で実施されるが、得られるスポ
ンジチタンの外周面には、その中心部と比較して、大気
との接触や反応容器との接触部位からの汚染に起因して
酸素や鉄などの不純物含有率が高くなることが確認され
ている。
【０００４】従って、真空分離によって精製されたバッ
チサイズの円柱状スポンジチタンは、上下面部並びに外
周面から中心に向かうほど高純度となるため、エレクト
ロニクス分野のような高純度が要求される用途分野に
は、この中心部位から採取したスポンジチタンを原料と
することが報告されている（Metallurgical Society of
AIME 1988. 「Light Metals」1988. P759〜768)。ま
た、半導体デバイスの用途に対応する高純度チタン材と
して、クロール法スポンジチタンの中心部位から採取し
たものを原料として製造された４nine５(99.995%) の高
純度チタン材が使用されていることも紹介されている
〔（社）チタニウム協会発行「チタン２１世紀へ」(199
2. P115 〜123)〕。
チサイズの円柱状スポンジチタンは、上下面部並びに外
周面から中心に向かうほど高純度となるため、エレクト
ロニクス分野のような高純度が要求される用途分野に
は、この中心部位から採取したスポンジチタンを原料と
することが報告されている（Metallurgical Society of
AIME 1988. 「Light Metals」1988. P759〜768)。ま
た、半導体デバイスの用途に対応する高純度チタン材と
して、クロール法スポンジチタンの中心部位から採取し
たものを原料として製造された４nine５(99.995%) の高
純度チタン材が使用されていることも紹介されている
〔（社）チタニウム協会発行「チタン２１世紀へ」(199
2. P115 〜123)〕。
【０００５】また、クロール法スポンジチタンからＬＳ
Ｉ用配線材料の素子用薄膜として優れるチタン材を得る
手段として、スポンジチタンの円柱状バッチの底部と頂
部並びに円周部から中心に向かって特定の部位を切断し
た残部、すなわち中心部分のスポンジチタンを溶解して
酸素含有量が３００ppm 以下、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａ
ｌ、Ｓｉの各元素の含有量が１０ppm 以下の高純度チタ
ン材の製造方法が提案されている（特開平7-258765号公
報）。
Ｉ用配線材料の素子用薄膜として優れるチタン材を得る
手段として、スポンジチタンの円柱状バッチの底部と頂
部並びに円周部から中心に向かって特定の部位を切断し
た残部、すなわち中心部分のスポンジチタンを溶解して
酸素含有量が３００ppm 以下、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａ
ｌ、Ｓｉの各元素の含有量が１０ppm 以下の高純度チタ
ン材の製造方法が提案されている（特開平7-258765号公
報）。
【０００６】工業材料としてのチタン材はスポンジチタ
ンを溶解してインゴットを製造し、鋳造や圧延などの加
工工程を経て製品材料となるものであるから、チタン材
の品質特性に与える溶解工程の影響は無視できないもの
である。
ンを溶解してインゴットを製造し、鋳造や圧延などの加
工工程を経て製品材料となるものであるから、チタン材
の品質特性に与える溶解工程の影響は無視できないもの
である。
【０００７】チタン又はチタン基合金の溶解法としては
消耗電極式真空アーク溶解法（ＶＡＲ）、プラズマ電子
ビーム溶解法（ＰＢＲ）、電子ビーム溶解法（ＥＢ
Ｒ）、非消耗電極式アーク溶解法、エレクトロスラグ溶
解法（ＥＳＲ）等が知られており、それぞれ一長一短が
あるが高純度チタンの溶解法として最も広く採用されて
いる方法は消耗電極式真空アーク溶解法（以下ＶＡＲと
略記する。）である。
消耗電極式真空アーク溶解法（ＶＡＲ）、プラズマ電子
ビーム溶解法（ＰＢＲ）、電子ビーム溶解法（ＥＢ
Ｒ）、非消耗電極式アーク溶解法、エレクトロスラグ溶
解法（ＥＳＲ）等が知られており、それぞれ一長一短が
あるが高純度チタンの溶解法として最も広く採用されて
いる方法は消耗電極式真空アーク溶解法（以下ＶＡＲと
略記する。）である。
【０００８】このＶＡＲは、スポンジチタンを圧縮成形
することによって得られるブリケットを、電極溶接機を
用いて接合することによって消耗電極とし、溶融チタン
を凝固させるための水冷銅ルツボを備えた真空容器内
で、消耗電極を陰極、インゴットを陽極として直流アー
クによって溶解する方法である。
することによって得られるブリケットを、電極溶接機を
用いて接合することによって消耗電極とし、溶融チタン
を凝固させるための水冷銅ルツボを備えた真空容器内
で、消耗電極を陰極、インゴットを陽極として直流アー
クによって溶解する方法である。
【０００９】一般的に、ＶＡＲに限らずチタンの溶解は
組成の均質性を向上させるために、一次の溶解のみなら
ず二次、三次とくり返し溶解する多段階溶解が行われて
いるが、この場合、次段階の溶解用の継ぎ（スタブ）と
の溶接が必要であるため、インゴットの下端面または上
端面を一定量切削除去したのち、次段階の溶解が行われ
ている。
組成の均質性を向上させるために、一次の溶解のみなら
ず二次、三次とくり返し溶解する多段階溶解が行われて
いるが、この場合、次段階の溶解用の継ぎ（スタブ）と
の溶接が必要であるため、インゴットの下端面または上
端面を一定量切削除去したのち、次段階の溶解が行われ
ている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上記の如く、クロール
法によって製造されたスポンジチタンは、溶解工程を経
て均質なインゴットとして工業用チタン材となるが、円
柱状スポンジチタンの底部、頂部並びに外周面を大巾に
切断除去し、中心部位の純度の高い部分のみを溶解した
としても、この溶解工程における汚染によってその純度
を損なうという難点がある。
法によって製造されたスポンジチタンは、溶解工程を経
て均質なインゴットとして工業用チタン材となるが、円
柱状スポンジチタンの底部、頂部並びに外周面を大巾に
切断除去し、中心部位の純度の高い部分のみを溶解した
としても、この溶解工程における汚染によってその純度
を損なうという難点がある。
【００１１】特に、ＶＡＲの場合１０-1〜１０-4torrの
真空雰囲気を維持して溶解を継続するが、インゴット中
の酸素含有量の上昇は溶解工程における極めて微量のリ
ークが原因と考えられており、そのための管理にのみ細
心の注意が払われている。ところが、極めて厳格に管理
を実施しても、原料スポンジチタン以上に酸素濃度や銅
含有量が増加する傾向がある点に注目し、本発明者らは
その原因について種々検討した結果、溶解終了後水冷銅
ルツボ（鋳型）から取り出されたインゴットの上下面部
を除く外周面の表層部分（以下単に「表層」または「表
層部」という。）に、溶解時に除去し得ずに残留する塩
化物等が付着しており、これが大気中の水分を容易に吸
収して次段階の溶解時に酸素としてインゴット中に混入
して酸素濃度を上昇させるということを知見した。さら
に、凝固偏析の観点でみた場合、平衝分配係数が大き
く、固相側に濃化しやすい元素、即ち酸素が、結果とし
てインゴット外周面の表層に濃化するという現象も知見
した。また、スポンジチタン中に不純物元素として残留
する成分のうち、Ｔｉよりも蒸気圧が高く、かつ融点の
低い元素、例えば、Ｐｂ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ａｌ等が、鋳型
内壁の低温部と接する部分に凝固し易いため、結果とし
てインゴット外周面の表層に濃化するという現象を見出
した。
真空雰囲気を維持して溶解を継続するが、インゴット中
の酸素含有量の上昇は溶解工程における極めて微量のリ
ークが原因と考えられており、そのための管理にのみ細
心の注意が払われている。ところが、極めて厳格に管理
を実施しても、原料スポンジチタン以上に酸素濃度や銅
含有量が増加する傾向がある点に注目し、本発明者らは
その原因について種々検討した結果、溶解終了後水冷銅
ルツボ（鋳型）から取り出されたインゴットの上下面部
を除く外周面の表層部分（以下単に「表層」または「表
層部」という。）に、溶解時に除去し得ずに残留する塩
化物等が付着しており、これが大気中の水分を容易に吸
収して次段階の溶解時に酸素としてインゴット中に混入
して酸素濃度を上昇させるということを知見した。さら
に、凝固偏析の観点でみた場合、平衝分配係数が大き
く、固相側に濃化しやすい元素、即ち酸素が、結果とし
てインゴット外周面の表層に濃化するという現象も知見
した。また、スポンジチタン中に不純物元素として残留
する成分のうち、Ｔｉよりも蒸気圧が高く、かつ融点の
低い元素、例えば、Ｐｂ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ａｌ等が、鋳型
内壁の低温部と接する部分に凝固し易いため、結果とし
てインゴット外周面の表層に濃化するという現象を見出
した。
【００１２】一方、銅含有量については水冷銅ルツボか
らインゴットを取り出す際の摩擦によって、インゴット
の表層に付着した銅が、次回の溶解時にインゴット中に
混入し、原料スポンジチタン以上の銅含有量となるとい
う知見を得た。
らインゴットを取り出す際の摩擦によって、インゴット
の表層に付着した銅が、次回の溶解時にインゴット中に
混入し、原料スポンジチタン以上の銅含有量となるとい
う知見を得た。
【００１３】本発明は、このような知見に基づいて完成
したものであり、その目的はスポンジチタンからスパッ
タリングターゲット材などの用途に好適に用いることの
できる高純度のチタン材の製造方法及びチタンインゴッ
トの多段溶解方法を提供することにある。
したものであり、その目的はスポンジチタンからスパッ
タリングターゲット材などの用途に好適に用いることの
できる高純度のチタン材の製造方法及びチタンインゴッ
トの多段溶解方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明による高純度チタン材の製造方法は、スポン
ジチタンを多段階溶解してチタンインゴットを製造する
方法において、先の溶解工程で得られたチタンインゴッ
トの表層部分を除去したのち再溶解することを構成上の
特徴とする。また、本発明の高純度チタン材の製造方法
は、多段溶解が２段階以上の溶解工程からなり、再溶解
前の少なくとも１段階の溶解工程で得られたチタンイン
ゴットの表層部分を除去した後、再溶解することを構成
上の特徴とする。また、本発明のチタンインゴットの多
段溶解方法は、スポンジチタンを多段階溶解してチタン
インゴットを製造する方法において、先の溶解工程によ
って得られたチタンインゴットの表層部分を除去した
後、再溶解することを構成上の特徴とする。
めの本発明による高純度チタン材の製造方法は、スポン
ジチタンを多段階溶解してチタンインゴットを製造する
方法において、先の溶解工程で得られたチタンインゴッ
トの表層部分を除去したのち再溶解することを構成上の
特徴とする。また、本発明の高純度チタン材の製造方法
は、多段溶解が２段階以上の溶解工程からなり、再溶解
前の少なくとも１段階の溶解工程で得られたチタンイン
ゴットの表層部分を除去した後、再溶解することを構成
上の特徴とする。また、本発明のチタンインゴットの多
段溶解方法は、スポンジチタンを多段階溶解してチタン
インゴットを製造する方法において、先の溶解工程によ
って得られたチタンインゴットの表層部分を除去した
後、再溶解することを構成上の特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明をＶＡＲ法を例に詳
細に説明する。本発明の実施に供される原料スポンジチ
タンは、クロール法によって製造された円柱状スポンジ
チタンの表層部、すなわち上、下面部および円周部分を
一定量切削除去した中心部分から取り出されたものが用
いられる。この際、円柱状スポンジチタンの表層部か
ら、中心部に向うにつれ、即ち、上下面部並びに外周部
分の切削除去率を多くする程、中心部分のスポンジチタ
ンに含有される不純物元素は減少するから、最終目的純
度に合せてその採取量をコントロールすることできる。
上記に従い中心部から特定量採取したスポンジチタン
は、酸素４５０ppm 以下、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃ
ｒ、Ａｌ、Ｓｉの各元素はそれぞれ１０ppm 以下の不純
物を含有していた。
細に説明する。本発明の実施に供される原料スポンジチ
タンは、クロール法によって製造された円柱状スポンジ
チタンの表層部、すなわち上、下面部および円周部分を
一定量切削除去した中心部分から取り出されたものが用
いられる。この際、円柱状スポンジチタンの表層部か
ら、中心部に向うにつれ、即ち、上下面部並びに外周部
分の切削除去率を多くする程、中心部分のスポンジチタ
ンに含有される不純物元素は減少するから、最終目的純
度に合せてその採取量をコントロールすることできる。
上記に従い中心部から特定量採取したスポンジチタン
は、酸素４５０ppm 以下、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃ
ｒ、Ａｌ、Ｓｉの各元素はそれぞれ１０ppm 以下の不純
物を含有していた。
【００１６】上記スポンジチタンを破砕工程において平
均粒径約１０mmに破砕し、篩別したのち、圧縮プレス機
でブリケットに成形し、次いで電極溶接機によって接合
されて消耗電極が形成される。
均粒径約１０mmに破砕し、篩別したのち、圧縮プレス機
でブリケットに成形し、次いで電極溶接機によって接合
されて消耗電極が形成される。
【００１７】該消耗電極を、底部にスタート材を収納し
た水冷銅ルツボを備えた溶解炉に設置し、炉内を１０-1
〜１０-4torrの真空度に維持しながら、消耗電極を陰
極、インゴットを陽極として、あるいは消耗電極を陽
極、インゴットを陰極として直流アークによって溶解す
る。
た水冷銅ルツボを備えた溶解炉に設置し、炉内を１０-1
〜１０-4torrの真空度に維持しながら、消耗電極を陰
極、インゴットを陽極として、あるいは消耗電極を陽
極、インゴットを陰極として直流アークによって溶解す
る。
【００１８】溶解処理は多段階に亘って行われるが、本
発明は最終溶解より前段階における溶解後、言い換える
と、先の溶解で得られたインゴットを再溶解する過程に
おいて、すなわち、二次溶解の場合は一次溶解後、三次
溶解の場合は一次、二次の各溶解後か、一次溶解後また
は二次溶解後のいずれかにおいて、水冷銅ルツボより取
り出されたインゴットの下端面（ボトム）、上端面（ク
ラウン）の切断又は切削除去に加え、円周部分の表層部
を除去した後、最終段階の溶解を行って高純度のチタン
材を製造するものである。表層部の除去は外周から中心
に向う深さ（除去する厚さ）で０．１〜２０mm、好まし
くは０．５〜１５mm、より好ましくは２〜１０mm除去す
ることが望ましい。２０mm以上の除去も防げないが、効
果と経済性を考慮すると好ましくない。表層部の除去手
段は、機械的に切削除去するのが一般的であるが、弗化
水素酸・硝酸混合水溶液による化学的処理、あるいは該
化学的処理と機械的切削との組合わせなど適宜に選択さ
れる。このようにして表層部を除去したインゴットを最
終溶解の消耗電極とし溶解処理することにより、不純物
含有量として酸素４００ppm 以下、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒが
それぞれ１０ppm 以下、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｐｂ、Ａｌがそれ
ぞれ１ppm 以下、該溶解条件下における蒸気圧がＴｉよ
り高い金属成分が１ppm 以下の高純度チタン材を製造す
ることが可能となる。
発明は最終溶解より前段階における溶解後、言い換える
と、先の溶解で得られたインゴットを再溶解する過程に
おいて、すなわち、二次溶解の場合は一次溶解後、三次
溶解の場合は一次、二次の各溶解後か、一次溶解後また
は二次溶解後のいずれかにおいて、水冷銅ルツボより取
り出されたインゴットの下端面（ボトム）、上端面（ク
ラウン）の切断又は切削除去に加え、円周部分の表層部
を除去した後、最終段階の溶解を行って高純度のチタン
材を製造するものである。表層部の除去は外周から中心
に向う深さ（除去する厚さ）で０．１〜２０mm、好まし
くは０．５〜１５mm、より好ましくは２〜１０mm除去す
ることが望ましい。２０mm以上の除去も防げないが、効
果と経済性を考慮すると好ましくない。表層部の除去手
段は、機械的に切削除去するのが一般的であるが、弗化
水素酸・硝酸混合水溶液による化学的処理、あるいは該
化学的処理と機械的切削との組合わせなど適宜に選択さ
れる。このようにして表層部を除去したインゴットを最
終溶解の消耗電極とし溶解処理することにより、不純物
含有量として酸素４００ppm 以下、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒが
それぞれ１０ppm 以下、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｐｂ、Ａｌがそれ
ぞれ１ppm 以下、該溶解条件下における蒸気圧がＴｉよ
り高い金属成分が１ppm 以下の高純度チタン材を製造す
ることが可能となる。
【００１９】本発明は、上記の如くＶＡＲ法に好適であ
るが、先の溶解即ち前段の溶解をＥＢＲその他の溶解法
で実施し、最終溶解（再溶解）をＶＡＲで実施する場合
あるいは、前段の溶解（先の溶解）をＶＡＲで実施し、
最終溶解（再溶解）をＥＢＲその他の溶解法で実施する
場合であっても好適に応用することができる。このよう
に、再溶解する前の消耗電極を形成する際にインゴット
の表層を所望の厚さ分だけ除去することにより、高純度
のチタン材を得ることができる。
るが、先の溶解即ち前段の溶解をＥＢＲその他の溶解法
で実施し、最終溶解（再溶解）をＶＡＲで実施する場合
あるいは、前段の溶解（先の溶解）をＶＡＲで実施し、
最終溶解（再溶解）をＥＢＲその他の溶解法で実施する
場合であっても好適に応用することができる。このよう
に、再溶解する前の消耗電極を形成する際にインゴット
の表層を所望の厚さ分だけ除去することにより、高純度
のチタン材を得ることができる。
【００２０】本発明におけるチタンインゴットの表層部
除去と溶解方法の組合せを二次溶解並びに三次溶解で例
示すると以下の通りである。二次溶解の場合を表１に、
三次溶解の場合を表２にそれぞれ示す。なお、四次溶解
以上の溶解の場合は、この組合せから容易に展開できる
範囲で適宜に選択し得る。
除去と溶解方法の組合せを二次溶解並びに三次溶解で例
示すると以下の通りである。二次溶解の場合を表１に、
三次溶解の場合を表２にそれぞれ示す。なお、四次溶解
以上の溶解の場合は、この組合せから容易に展開できる
範囲で適宜に選択し得る。
【００２１】
【表１】
【００２２】
【表２】
【００２３】以上の如く、ＶＡＲ、ＥＢＲ、ＰＢＲ等の
溶解方法と表層部除去の組合せは、上記のほかに種々の
プロセスが実施可能であるが、目的とする高純度チタン
材に求められる純度と、コストとの関係において適宜に
選択される。
溶解方法と表層部除去の組合せは、上記のほかに種々の
プロセスが実施可能であるが、目的とする高純度チタン
材に求められる純度と、コストとの関係において適宜に
選択される。
【００２４】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づき具体的に説明
するが、本発明はこの実施例に限定されるものではな
い。
するが、本発明はこの実施例に限定されるものではな
い。
【００２５】実施例１ クロール法によって精製されたスポンジチタンの上、下
並びに外周部を切断除去して取り出された高純度スポン
ジチタンを破砕工程において粉砕後、篩別して平均粒径
１０mmのスポンジチタン粒を得た。該スポンジチタンの
成分分析を行ない、その結果を表３に示した。次いでこ
のスポンジチタン粒を圧縮プレス機で圧縮成形してブリ
ケットとした後、電極溶接機により継ぎ合わせ、さらに
スタブを溶着してＶＡＲ溶解用の一次消耗電極を作製し
た。この一次消耗電極を消耗電極式真空アーク溶解炉の
陰極にセットし、水冷銅ルツボを陽極として炉内の真空
度を１０-1〜１０-4torrに維持してＶＡＲ溶解を実施す
ることにより、外径約４６０mm、重さ約２ton の一次イ
ンゴットを製造した。
並びに外周部を切断除去して取り出された高純度スポン
ジチタンを破砕工程において粉砕後、篩別して平均粒径
１０mmのスポンジチタン粒を得た。該スポンジチタンの
成分分析を行ない、その結果を表３に示した。次いでこ
のスポンジチタン粒を圧縮プレス機で圧縮成形してブリ
ケットとした後、電極溶接機により継ぎ合わせ、さらに
スタブを溶着してＶＡＲ溶解用の一次消耗電極を作製し
た。この一次消耗電極を消耗電極式真空アーク溶解炉の
陰極にセットし、水冷銅ルツボを陽極として炉内の真空
度を１０-1〜１０-4torrに維持してＶＡＲ溶解を実施す
ることにより、外径約４６０mm、重さ約２ton の一次イ
ンゴットを製造した。
【００２６】上記一次インゴットの下端面（ボトム）を
スタブの溶着に支障のないように平滑に切削するととも
に、上端面（クラウン）の突起部を削り取り、次いで該
インゴットの側面（表層）を厚さ２．５mm（外径で５．
０mm）切削除去した後、スタブを溶着して２次消耗電極
を形成した。次いで水冷銅ルツボの外径を一次溶解時の
ものに比較して大きくした以外は、一次溶解時と同一の
条件でＶＡＲによる二次溶解（最終溶解）を実施し、外
径約５５０mm、重さ約２ton の二次インゴットを製造し
た。得られた二次インゴットの成分分析を行い、その結
果を表３に示した。
スタブの溶着に支障のないように平滑に切削するととも
に、上端面（クラウン）の突起部を削り取り、次いで該
インゴットの側面（表層）を厚さ２．５mm（外径で５．
０mm）切削除去した後、スタブを溶着して２次消耗電極
を形成した。次いで水冷銅ルツボの外径を一次溶解時の
ものに比較して大きくした以外は、一次溶解時と同一の
条件でＶＡＲによる二次溶解（最終溶解）を実施し、外
径約５５０mm、重さ約２ton の二次インゴットを製造し
た。得られた二次インゴットの成分分析を行い、その結
果を表３に示した。
【００２７】実施例２ 実施例１と同一の条件で一次・二次の溶解を実施し、得
られた二次インゴットの表層を、実施例１と同一条件で
切削除去した後、二次溶解と同一の条件でＶＡＲによる
三次溶解を行ない、三次インゴットを製造した。得られ
た三次インゴットの成分々析を行ない、結果を表３に示
した。
られた二次インゴットの表層を、実施例１と同一条件で
切削除去した後、二次溶解と同一の条件でＶＡＲによる
三次溶解を行ない、三次インゴットを製造した。得られ
た三次インゴットの成分々析を行ない、結果を表３に示
した。
【００２８】実施例３ 実施例１で同一の条件でＶＡＲによる一次インゴットを
製造し、該インゴットの表層を実施例１と同一の条件で
切削除去した後、炉内真空度を１０-3〜１０-5torrに維
持したＥＢ溶解炉で、ＥＢＲ溶解を実施し、二次インゴ
ットを製造した。得られた二次インゴットの成分々析を
行ない、結果を表３に示した。
製造し、該インゴットの表層を実施例１と同一の条件で
切削除去した後、炉内真空度を１０-3〜１０-5torrに維
持したＥＢ溶解炉で、ＥＢＲ溶解を実施し、二次インゴ
ットを製造した。得られた二次インゴットの成分々析を
行ない、結果を表３に示した。
【００２９】比較例１ 一次インゴットの表層の切削除去を実施しなかった以外
は、実施例１と同一の条件で二次インゴットを製造し
た。得られた二次インゴットの成分々析を行ない、結果
を表３に併載した。
は、実施例１と同一の条件で二次インゴットを製造し
た。得られた二次インゴットの成分々析を行ない、結果
を表３に併載した。
【００３０】
【表３】
【００３１】表１の結果から、本発明によれば酸素、Ｃ
ｕ、Ｍｎ、Ｐｂ等の不純物含有量を原料スポンジチタン
と同等ないし、それ以下にすることが可能である。更
に、Ｆｅ、Ｎｉなどの不純物含有量も原料スポンジチタ
ンより１ppm 程度低位にあり、従来の方法に比べ高純度
のチタン材を製造することができる。
ｕ、Ｍｎ、Ｐｂ等の不純物含有量を原料スポンジチタン
と同等ないし、それ以下にすることが可能である。更
に、Ｆｅ、Ｎｉなどの不純物含有量も原料スポンジチタ
ンより１ppm 程度低位にあり、従来の方法に比べ高純度
のチタン材を製造することができる。
【００３２】
【発明の効果】本発明の方法によって製造されたチタン
材（チタンインゴット）は、従来の公知のＶＡＲ溶解法
を用いるにもかかわらず、原料スポンジチタンに含有さ
れる不純物濃度、とりわけ、ＶＡＲ法では酸素含有量が
増加するという定説を覆して、原料スポンジチタン以下
にすることができる。また、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｐｂ等の不純
物元素のうち、溶解条件下における蒸気圧がＴｉよりも
高く、融点が低い元素は、原料スポンジチタンの含有量
より低減し得ることができると共に、Ｆｅ、Ｎｉ等の重
金属元素も極めて低位にあることが確認されている。し
たがって、本発明によって製造される高純度チタン材は
４nine５(99.995%) 以上のチタン材として半導体デバイ
スなどの用途にも充分対応し得る高純度チタン材が得ら
れる。
材（チタンインゴット）は、従来の公知のＶＡＲ溶解法
を用いるにもかかわらず、原料スポンジチタンに含有さ
れる不純物濃度、とりわけ、ＶＡＲ法では酸素含有量が
増加するという定説を覆して、原料スポンジチタン以下
にすることができる。また、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｐｂ等の不純
物元素のうち、溶解条件下における蒸気圧がＴｉよりも
高く、融点が低い元素は、原料スポンジチタンの含有量
より低減し得ることができると共に、Ｆｅ、Ｎｉ等の重
金属元素も極めて低位にあることが確認されている。し
たがって、本発明によって製造される高純度チタン材は
４nine５(99.995%) 以上のチタン材として半導体デバイ
スなどの用途にも充分対応し得る高純度チタン材が得ら
れる。
Claims (6)
- 【請求項１】 スポンジチタンを多段階溶解してチタン
インゴットを製造する方法において、先の溶解工程で得
られたチタンインゴットの表層部分を除去したのち再溶
解することを特徴とする高純度チタン材の製造方法。 - 【請求項２】 多段溶解が２段階以上の溶解工程からな
り、再溶解前の少なくとも１段階の溶解工程で得られた
チタンインゴットの表層部分を除去した後、再溶解する
請求項１に記載の高純度チタン材の製造方法。 - 【請求項３】 先の溶解工程で得られたチタンインゴッ
トの表層部分を深さ０．１〜２０mm除去した後、再溶解
する請求項１又は２に記載の高純度チタン材の製造方
法。 - 【請求項４】 最終溶解後のチタンインゴット中の不純
物含有量が、酸素４００ppm 以下、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒが
それぞれ１０ppm 以下、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｐｂがそれぞれ１
ppm 以下、該溶解条件下における蒸気圧がＴｉより高い
金属成分が１ppm 以下である請求項１〜３のいずれか１
項に記載の高純度チタン材の製造方法。 - 【請求項５】 多段階溶解が消耗電極式真空アーク溶
解、非消耗電極式真空アーク溶解、電子ビーム溶解又は
プラズマアーク溶解及びそれらの組合わせである請求項
１〜４のいずれか１項に記載の高純度チタン材の製造方
法。 - 【請求項６】 スポンジチタンを多段階溶解してチタン
インゴットを製造する方法において、先の溶解工程によ
って得られたチタンインゴットの表層部分を除去した
後、再溶解することを特徴とするチタンインゴットの多
段階溶解方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9090192A JPH1025527A (ja) | 1996-03-25 | 1997-03-25 | 高純度チタン材の製造方法及びチタンインゴットの多段階溶解方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9475596 | 1996-03-25 | ||
| JP8-94755 | 1996-03-25 | ||
| JP9090192A JPH1025527A (ja) | 1996-03-25 | 1997-03-25 | 高純度チタン材の製造方法及びチタンインゴットの多段階溶解方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1025527A true JPH1025527A (ja) | 1998-01-27 |
Family
ID=26431693
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9090192A Pending JPH1025527A (ja) | 1996-03-25 | 1997-03-25 | 高純度チタン材の製造方法及びチタンインゴットの多段階溶解方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1025527A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002275552A (ja) * | 2001-03-14 | 2002-09-25 | Daido Steel Co Ltd | コールドクルーシブル溶解法 |
| CN117737672A (zh) * | 2023-12-21 | 2024-03-22 | 西安稀有金属材料研究院有限公司 | 一种基于钛钽复合前驱体制备均质钛钽合金铸锭的方法 |
-
1997
- 1997-03-25 JP JP9090192A patent/JPH1025527A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002275552A (ja) * | 2001-03-14 | 2002-09-25 | Daido Steel Co Ltd | コールドクルーシブル溶解法 |
| CN117737672A (zh) * | 2023-12-21 | 2024-03-22 | 西安稀有金属材料研究院有限公司 | 一种基于钛钽复合前驱体制备均质钛钽合金铸锭的方法 |
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|---|---|---|---|
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