JPS6283434A - ハフニウム含有合金の溶製方法 - 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］ 本発明はハフニウム（Ｈｆ）含有合金の溶製方法に係り
、特に耐火材と反応しやすいことから従来より溶製が困
難とされていたＨｆを含有する合金を溶製する方法に関
する。

［従来の技術１ Ｈｆは耐食に１、対クリープ性、耐熱性及びその他の機
械的特性に優れ、熱中性子吸収断面積が大きいことから
、近年、Ｈｆを含有する合金が様々な分野で利用されて
いる。

例えばＨｆの熱中ｆ）ｌ　ｆ−吸収断面積の大きいこと
を利用して、Ｈｆ含有合金の原ｒ炉の燃ネ１制御杯への
需要が期待されている。また、Ｔａ、ＭＯｌＷ、Ｎｉ基
合金にＨｆを添加１７たものは、超強力耐熱合金として
、ジェッ（・エンジン、軍用機等の部品材ネ１として用
いられている。その他、Ｈｆ−Ｎｂ−Ｔｉ三元合金は、
ＩＩ　ｅの超流動温度での高磁界特性を改善する作用を
右する場合があり、高磁界用の超電導材ネ゛Ｉと［７て
注目されており、Ｚｎ−Ｈｆ−Ｎｉ系合金としての水素
吸蔵合金、Ｃｕ−Ｈｆ系、（Ｆ　ｅ　、　Ｃｏ　、Ｎ　
ｉ　）　−Ｈｆ系合金としての非晶質磁性材料、その他
化学プラント、化学下書機器の耐食材本゛１と１．でも
幅広く利用されている。

このようなＨｆは、融点が２２３０℃と極めて高く、ま
た高活に１で酸素、窒素、＋に素との親和性が大きい元
素であることから、−煎に、）ｆ　ｆ含有合金は、消耗
電極アーク溶解法やプラズマ溶解７人で溶解されている
。

［発明が解決１７ようとする問題点］ しかしながら、これらの溶解法はいずれも大にの′重力
を安し、しかも均質な組成の合金が１ｌｔｔられ難く、
また鋳物として鋳造することができないという問題点を
右する。

これに対し、高周波炉や低周波炉を使用して溶解する方
ツノ、であれば、電力費も比較的少なく合金組成も均質
化でき、鋳造が可能である。しかるにこの場合には、Ｈ
ｆの高活性のために、溶湯と接する耐火炉材による合金
汚染やＨｆ　Ｏ２系酸化物の生成、Ｈｆ含有ｈ（の減少
等の問題が生起する。

例えば、一般に溶製用高周波炉材として、マグネシア質
やタラファイト質の耐火材料があるが、ト“記のように
溶ｌｕ中の酩素、炭素の濃度−１−４を引き起こす。

ＭｇＯ（炉材）→Ｍｇ（ガス）＋０（溶湯中）Ｃ（炉材
）→Ｃ（溶湯中） また、ＭｇＯは下記のように溶湯中のＨｆと反応］７て
Ｈｆ含有星の減少、溶湯の汚染をひきおこす。

２　Ｍ　ｇ　Ｏ−１−）（ｆ→２　Ｍ　ｇ　＋　Ｈｆ　
０２その他、アルミナ質やシリカ含有ジルコニア賀の耐
火材料においても同様に、溶湯は汚染きれる。

２Ａ交２０　ａ　＋　３　ＩＩ　ｆ　＋　４　Ａ交＋３
　Ｈｆ　Ｏ２Ｚ　ｒ　Ｏ２＋　Ｈｆ　＋　Ｚ　ｎ　＋　
Ｉ（ｆ　０２Ｓ　　　ｉ　　　Ｏ２＋　　Ｈｆ　　−＋
　　Ｓ　　　ｉ　　　−ト　Ｈｆ　　０　２このように
Ｈｆ含イ１合金は、通常の耐火物容器を用いた溶解では
良好な合金は？１）られないのである。

［問題点を解決するだめのＬ段１ 本発明は１−記従来の実情に鑑み、Ｈｆ含有合金の■二
業的に極めてイ１利な溶製力性を稈供するものであって
、 ハフニウム含有合金を溶製するに際し、内面がＣａＯを
主体とする耐火物で構Ｉ＆きれた容器を用いて、真空又
は、ＩＩＭ化Ｐ１雰囲気に−（、〕＼フニウＩ、含有合
金の溶湯を保持することを特徴とする／＼フニウｔ、含
有合金の溶製方性、 を要旨とするものである。

以下に本発明につき詳細に説明する。

なお、本明細書において「％」は「重量％」を表す。

本発明において、Ｈｆ含有合金とは、例えばＡｌｌ、Ｃ
ｒ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｖ、Ｃｏ、Ｔ　ｉ、Ｔａ
、Ｗ、Ｓ　ｎ、Ｚ　ｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｓｉ及びＢｉ等の
１種又は２種以１−とＨｆとの合金であって、Ｈｆ含有
率が０．５％以Ｉ−１特に１％以上のものである。現在
、Ｈｆ含有超合金として、例えば、従来のＮｉ基超超合
金Ｈｆを添加してド記に挙げるようなものが開発されて
いる。

ＭＡＲ−Ｍ　　００１ ＭＡＲ−Ｍ　　００２ ＭＡＲ−Ｍ　　００３ ＭＡＲ−Ｍ　　００４ ＭＡＲ−Ｍ　　００６ ＭＡＲ−Ｍ　　００７ ＭＡＲ−Ｍ　　００８ ＭＡＲ−Ｍ　　００９ ＭＡＲ−Ｍ　　００１１ その他、Ｈｆ含有合金としては次に例示するようなもの
が知られている。

Ｖ　２　Ｈｆ　ａｊｉＺ　ｒ　ａｓ　、　Ｖ　２　Ｔｌ
　ｆ　ｕ＋　Ｎ　ｂ　＠２　。

Ａｎ−３Ｈｆ−０，３Ｓｉ、Ｖ−Ｈｆ−Ｃｒ。

Ｚｒ−Ｈｆ−Ｎｉ　、Ｚｒ−Ｈｆ、Ｖ−Ｈｆ　。

Ｈｆ−Ｖ−３ｔ　、ｆｌｆ−Ｆｅ、Ｎｂ−ｌｆｆ　。

Ｎｂ−Ｈｆ−５ｉ　、Ｈｆ−Ｔａ−Ｆｅ　。

Ｃｕ−ＡＭ−Ｔ　１−Ｈｆ　、　Ｃｕ−Ｈｆ　。

ＡＭ　−Ｈｆ　、Ｃｏ−■ｌｆ、Ｆｅ−Ｎ１−ｔＩｆ　
。

Ｎｂ−Ｔｉ−Ｈｆ　、Ｎｉ−Ｃｒ−ＡＭ−ＩＩＦ　。

Ｎｉ　−ＡＭ−Ｈｆ　、Ｃｏ−Ｃｒ−Ａ見−Ｈｆ本発明
においては、このようなＨｆ含有合金を、内面がＣａＯ
を１ご体とする耐火物で構成された容器を用い、真空又
はＪ１酸化性雰囲気（例えば、アルゴン、ヘリウムなど
）ドで、常ツノ、例えば高周波あるいは低周波誘導加熱
状等で加熱して溶解ごせて溶製する。

本発明において、Ｈｆ含有合金の溶融に用いる容器の内
面を構成するＣａＯを）一体とする耐火材としては、カ
ルシア（Ｃａｂ）、ＣａＯを富化１７たドロマイｉ−等
が挙げられる。ＣａＯとしては、ｉｌｉ：融カルシアが
、緻密であることから、極めて好適である。また、生石
灰、石灰石、或いは消石灰などを焼成したカルシア（Ｃ
ａｂ）も（ｌ−ｆ適である。

このようなＣａＯ質酎質材人材中ａＯ含有率が高い程、
不純物生成が少なく、溶湯の汚染はより確実に防１１−
される。本発明においては、ＣａＯ含イＩ＝トが８０％
以１−１４￥ｌと９０％以ｌ−とりわけ９５％以１．の
ＣａＯ賀耐火材で構成された容器を用いるのが好ましい
。

［作用］ ＣａＯはＨｆに対する安定性が極めて高く、Ｍ　ｇ　Ｏ
、Ａ　ｎ　２０　：＋　、　　Ｚ　ｒ　０２　（７）如
＜Ｈｆと反応してＨｆ酸化物を生成することがない。こ
のためＨｆ含有合金溶湯のＨｆを減少Ｓせたり、溶湯を
不純物により汚染することがない。また、ＣａＯを）体
とする耐火物は酸化物といわゆる炉壁反応し易く、Ｈｆ
含有合金溶湯中の酸化物を吸収し、酸化物介在績を大幅
に減少させることができるので純度の高いＨｆ含有合金
を得ることが可能となる。

このため、内面がこのようなＣａｏＴ体の炉材で構成Ｘ
れた容器を用いることにより、従来溶製困難とされてい
たＨ　ｆ含イＩ合金の良好な溶製が口ｒ能となる。

［実施例］ 以下に本発明を実施例により更に几体的に説明するが、
本発明はその要旨を越えない限り以下の実施例に限定さ
れるものではない。

実施例１ Ｎｉ−Ｈｆ合金（Ｈｆ含有率１％）を後掲の第１表に示
す組成のＣａＯ質柑堝、Ａ　ＦＬ　２０３質坩堝、Ｍｇ
Ｏ質坩堝にそれぞれ入れ、これを出力１０ｋｗ、周波数
５０ｋＴＩｚの内熱式誘導炉に入れ、１０−’ｔｏｒｒ
の減圧下で溶解し、溶湯中の０濃度の変化を調べた。

その結果、第１図に示す如く、ＣａＯ質坩堝を用いた場
合には、溶湯中の酸素含有績が速やかに低減され、良好
な合金が得られることが明らかとなった。

実施例２ 第１表に示す組成のＣａＯ質坩堝、Ａ　ｌ　２０３質坩
堝、ＭｇＯ質坩堝、Ｚ　ｒ　Ｏ２質坩堝を用い、第２表
に示す組成のＨｆ含有Ｎｉ基超合金ＭａｒＭＯＯＩＩの
再溶製を行なった。

溶製は各坩堝を内熱式誘導炉に入れ、減圧ドで行なった
。

再溶製により得られた合金の０、Ｎ、Ｓ、Ｈｆ、Ｓｉ、
Ｚｒ、Ｃａ含有量を化学分析及び螢光Ｘ線により解析し
た結果を第３表に示す。

第３表より、ＣａＯ坩堝によれば、０、Ｎ、　　Ｓや不
純物金属成分であるＳｔ含有敬が少なく、又Ｈｆの歩留
りが高く純度の高いＨｆ含有合金が得られることが明ら
かである。

第１表　　坩堝材組成 第２表　　Ｍａｒ　　ＭＯＯＩＩ組成 第３表　　Ｍ　ａ　ｒ　Ｍ　２４７材溶製合金組成※：
　０、Ｎ、Ｓについてはｐｐｍ その他は屯Ｖ％ ［発明の効果］ 以−Ｉ−詳述した通り、本発明のＨｆ含有合金の溶製方
法は、Ｈｆ含有合金溶湯を、内面がＣａＯを主体とする
耐火材で構成きれた容器中で、真空又は非酸化性雰囲気
にて保持するものであり、従来溶製が困難とｙれていた
ＩＩ　ｆ含有合金を極めて高純度で得ることがｉｉ（能
である。

このような本発明方法によれば、 ■　低酸素、低硫赦で、かつ低珪素含有績のＨｆ含有合
金を容易に得ることができる。

■　従って、得られる合金は極めて高特性なものとなる
。

■　極めて均質な組成の合金が得られる。

■　Ｈｆ含有合金の再溶解、鋳造を容易に行なえる。

等の様々な効果が奏され、工業的に極めて有利である。

本発明はＨｆを含有する戻り材の溶解にも良好に採用す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１において得られた、坩堝材質によるＨ
ｆ含有合金の溶湯の酸素含有酸の経時変化を示すグラフ
である。 代　理　人　　弁理上　　重　野　　剛＠闇（分）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ハフニウム含有合金を溶製するに際し、内面がＣ
   ａＯを主体とする耐火物で構成された容器を用いて、真
   空又は非酸化性雰囲気にて、ハフニウム含有合金の溶湯
   を保持することを特徴とするハフニウム含有合金の溶製
   方法。