JPS6362832A - 合金の製造方法 - Google Patents
合金の製造方法Info
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- JPS6362832A JPS6362832A JP20515786A JP20515786A JPS6362832A JP S6362832 A JPS6362832 A JP S6362832A JP 20515786 A JP20515786 A JP 20515786A JP 20515786 A JP20515786 A JP 20515786A JP S6362832 A JPS6362832 A JP S6362832A
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- Japan
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- mold
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- electrodes
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- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
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】
（産業上の利用分野）
この発明は、例えばニオブ（Ｎｂ）−チタン（Ｔｉ）、
チタン（Ｔｉ）−アルミニウムＣＡＲ）、ニッケル（Ｎ
ｊ）−チタン（Ｔｉ）、鉄（Ｆｅ）−チタン（Ｔｉ）等
金属成分が二種以上の合金の製造方法に関する。
チタン（Ｔｉ）−アルミニウムＣＡＲ）、ニッケル（Ｎ
ｊ）−チタン（Ｔｉ）、鉄（Ｆｅ）−チタン（Ｔｉ）等
金属成分が二種以上の合金の製造方法に関する。
（従来の技術）
Ｎｂ−Ｔｉ合金を例にとると、Ｎｂ−Ｔｉ合金は、最近
例えば直径が１０Ｂｍ以下の超伝導細線の需要が多い、
Ｎｂ−Ｔｉ合金を製造する場合、Ｎｂの含有量が１０重
量％以上になると、スポンジチタンをコンパクト成形す
るのと同じようなコンパクト成形ができなくなる。
例えば直径が１０Ｂｍ以下の超伝導細線の需要が多い、
Ｎｂ−Ｔｉ合金を製造する場合、Ｎｂの含有量が１０重
量％以上になると、スポンジチタンをコンパクト成形す
るのと同じようなコンパクト成形ができなくなる。
このため、 Ｎｂ含有量が５０％以上である超伝導用Ｗ
ｂ−Ｔｉ合金の場合には、第３図（ａ）乃至（ｅ）に示
すような方法で溶解されている。先ず、ｆｆ１３図（ａ
）に示すように、Ｔｉ板ｌとＮｂ板２とを合金成分目標
に示すように多数重ね合わせて溶解素材３を作る。
ｂ−Ｔｉ合金の場合には、第３図（ａ）乃至（ｅ）に示
すような方法で溶解されている。先ず、ｆｆ１３図（ａ
）に示すように、Ｔｉ板ｌとＮｂ板２とを合金成分目標
に示すように多数重ね合わせて溶解素材３を作る。
次いで、この溶解素材３を第３図（ｃ）に示すように、
真空アーク炉４に消耗電極５として設置し、溶解素材３
（消耗電極５）と真空アーク炉４の鋳型６との間にアー
クを形成する。これにより、電極５を溶解して鋳型６に
鋳込み、インゴット７を製造する。その後、このインゴ
ット７を、第３図（ｄ）に示すように、複数個について
溶接固定してブロック８を得、第３図（ｅ）に示すよう
に、このブロック８を消耗電極として真空アーク炉４で
再溶解する。これにより、Ｎｂ−Ｔｉ合金のインゴット
９を得る。
真空アーク炉４に消耗電極５として設置し、溶解素材３
（消耗電極５）と真空アーク炉４の鋳型６との間にアー
クを形成する。これにより、電極５を溶解して鋳型６に
鋳込み、インゴット７を製造する。その後、このインゴ
ット７を、第３図（ｄ）に示すように、複数個について
溶接固定してブロック８を得、第３図（ｅ）に示すよう
に、このブロック８を消耗電極として真空アーク炉４で
再溶解する。これにより、Ｎｂ−Ｔｉ合金のインゴット
９を得る。
また真空アーク炉の一種で、電極となる溶解材料２本を
水平かつ同軸に配置して、この２木の電極の間にアーク
を発生させて電極を溶解し、溶滴を直接鋳型に鋳込む方
法が特開昭５５−ＩＥｉ５２７１に開示しであるが、こ
の場合の電極には合金が用いられている。
水平かつ同軸に配置して、この２木の電極の間にアーク
を発生させて電極を溶解し、溶滴を直接鋳型に鋳込む方
法が特開昭５５−ＩＥｉ５２７１に開示しであるが、こ
の場合の電極には合金が用いられている。
（発明が解決しようとする問題点）
従来の合金製造方法では、所望の組成の消耗電極を必要
とするため、製造コストが高く、作業効率が悪いという
欠点がある。Ｎｂ−Ｔｉ合金の場合でいうと、Ｎｂ板お
よびＴｉ板をそれぞれ所定の寸法に切り揃える必要があ
るため、歩留まりが低く、元来ＮｂおよびＴｉが高価な
こととあいまって、Ｎｂ−Ｔｉ合金の製造コストは極め
て高くなる。また、Ｎｂ板およびＴｉ板を重ね合わせて
溶接するため、作業が複雑であることに加えて溶接時の
雰囲気や溶接機の電極で合金が汚染されるのを防止する
必要があるので１作業性が極めて低い。
とするため、製造コストが高く、作業効率が悪いという
欠点がある。Ｎｂ−Ｔｉ合金の場合でいうと、Ｎｂ板お
よびＴｉ板をそれぞれ所定の寸法に切り揃える必要があ
るため、歩留まりが低く、元来ＮｂおよびＴｉが高価な
こととあいまって、Ｎｂ−Ｔｉ合金の製造コストは極め
て高くなる。また、Ｎｂ板およびＴｉ板を重ね合わせて
溶接するため、作業が複雑であることに加えて溶接時の
雰囲気や溶接機の電極で合金が汚染されるのを防止する
必要があるので１作業性が極めて低い。
さらに、従来の溶解方法では、Ｎｂの融点がＴｉの融点
よりも８００℃も高いため、第３図（Ｃ）のようにＮｂ
板とＴｉ板を重ね合わせた溶解素材を、電極としてアー
ク溶解した場合には、融点が低いＴｉが選択的に溶解し
てしまうという現象が発生する。そのためＮｂ板が規則
的に溶解せず、小片等の固相のまま鋳型内に落下するこ
とがある。そして冷却されている鋳型内に存在するＮｂ
−Ｔｉ合金の溶融プール内では、Ｎｂ小片は溶解しにく
いので、合金の凝固界面に捕捉されて溶は残る。この溶
は残ったＮｂは、たとえ１ｍｍ＋以下の微粒子であって
も、後工程の二次および三次溶解工程においても溶解さ
れず。
よりも８００℃も高いため、第３図（Ｃ）のようにＮｂ
板とＴｉ板を重ね合わせた溶解素材を、電極としてアー
ク溶解した場合には、融点が低いＴｉが選択的に溶解し
てしまうという現象が発生する。そのためＮｂ板が規則
的に溶解せず、小片等の固相のまま鋳型内に落下するこ
とがある。そして冷却されている鋳型内に存在するＮｂ
−Ｔｉ合金の溶融プール内では、Ｎｂ小片は溶解しにく
いので、合金の凝固界面に捕捉されて溶は残る。この溶
は残ったＮｂは、たとえ１ｍｍ＋以下の微粒子であって
も、後工程の二次および三次溶解工程においても溶解さ
れず。
インゴット内に残存する。そして、この残存するＮｂ小
片は、インゴットを極細線に線引する際の破断の原因に
なる。
片は、インゴットを極細線に線引する際の破断の原因に
なる。
溶は残りを防止するため、融点の高いるつぼ溶解法でＮ
ｂ−Ｔｉ合金を製造しようとすると、Ｔｉが活性な金属
であるため、るつぼからの汚染が避けられないので、合
金中の酸素濃度が高くなり、製品の材料特性が著しく劣
化することがある。
ｂ−Ｔｉ合金を製造しようとすると、Ｔｉが活性な金属
であるため、るつぼからの汚染が避けられないので、合
金中の酸素濃度が高くなり、製品の材料特性が著しく劣
化することがある。
（問題点を解決するための手段）
この発明は、前述の問題点を解決するためになされたも
のであり、二つ以上の金属成分からなる合金を製造する
際、単一成分のみからなる消耗電極を、目的の合金成分
に従って２本以上選定し水平または逆ハの字状に対向さ
せ、真空または不活性ガス雰囲気中で、３Ａ電極にアー
クを発生させて電極先端を溶解し、溶滴を鋳型内に滴下
させて合金を製造する方法を提供するものである。
のであり、二つ以上の金属成分からなる合金を製造する
際、単一成分のみからなる消耗電極を、目的の合金成分
に従って２本以上選定し水平または逆ハの字状に対向さ
せ、真空または不活性ガス雰囲気中で、３Ａ電極にアー
クを発生させて電極先端を溶解し、溶滴を鋳型内に滴下
させて合金を製造する方法を提供するものである。
（作用）
真空中または不活性ガス雰囲気内に設置した鋳型の上に
、単一金属成分のみからなる消耗電極を目的の合金成分
に従って２本以上選定し、水平または逆ハの字状に配置
する。この対向する電極に電流を流すと、電極間にアー
クが発生する。このアークにより電極の先端が溶解され
、溶滴が鋳型内に滴下する。これら金属材料の溶滴は、
鋳型内で混合され、鋳型により冷却されて凝固し、所望
の合金インゴットができる。各金属成分の是は、各電極
の径を個別に選定することにより、調整することができ
るので１種々の組成の合金を得ることができる。
、単一金属成分のみからなる消耗電極を目的の合金成分
に従って２本以上選定し、水平または逆ハの字状に配置
する。この対向する電極に電流を流すと、電極間にアー
クが発生する。このアークにより電極の先端が溶解され
、溶滴が鋳型内に滴下する。これら金属材料の溶滴は、
鋳型内で混合され、鋳型により冷却されて凝固し、所望
の合金インゴットができる。各金属成分の是は、各電極
の径を個別に選定することにより、調整することができ
るので１種々の組成の合金を得ることができる。
また鋳型に電？ａ攪拌コイルを設置したり、鋳型２回転
または往復連動をあたえたりすることにより、合金の組
織を均一にすることができる。
または往復連動をあたえたりすることにより、合金の組
織を均一にすることができる。
エレクトロンビーム等の加熱源で、鋳型内の湯面を加熱
することにより、溶湯の凝固を遅らせ、溶湯内の各種成
分が十分均一・に混ざり合うように（実施例） 第１図に本発明の一実施例を示す、真空チャンバｌＯ内
に水冷銅製鋳型１１が設置されている。このチャンバ１
０は、適当な排気手段１４に連結されていて、例えば１
Ｏ−３Ｔｏｒｒに保持されるようになっている。鋳型１
１の外面には、溶湯撹拌用の磁場を鋳型内の溶湯１３に
印加する攪拌コイル１２が配置されている。チャンバ１
０には、単一金属成分からなりしかも互いに成分の異な
る消耗電極１５および１Ｂが、水モかつ同軸上に対向し
て配置されている。そしてこれらの電極は図示しない駆
動装置により、水平方向に移動することができるように
なっている。
することにより、溶湯の凝固を遅らせ、溶湯内の各種成
分が十分均一・に混ざり合うように（実施例） 第１図に本発明の一実施例を示す、真空チャンバｌＯ内
に水冷銅製鋳型１１が設置されている。このチャンバ１
０は、適当な排気手段１４に連結されていて、例えば１
Ｏ−３Ｔｏｒｒに保持されるようになっている。鋳型１
１の外面には、溶湯撹拌用の磁場を鋳型内の溶湯１３に
印加する攪拌コイル１２が配置されている。チャンバ１
０には、単一金属成分からなりしかも互いに成分の異な
る消耗電極１５および１Ｂが、水モかつ同軸上に対向し
て配置されている。そしてこれらの電極は図示しない駆
動装置により、水平方向に移動することができるように
なっている。
これらの電極には直流電源１７が接続されている。
この直流電源１７により、電極１５と１６間に直流電圧
が印加され、アーク１８が発生する。このアーク１８に
より、電極１５および１Ｂの先端が溶融し、溶滴が下方
の鋳型内に滴下し、溶湯プールを形成するとともに鋳型
下方よりも溶湯が冷却されて凝固し、合金のインゴット
ができる。
が印加され、アーク１８が発生する。このアーク１８に
より、電極１５および１Ｂの先端が溶融し、溶滴が下方
の鋳型内に滴下し、溶湯プールを形成するとともに鋳型
下方よりも溶湯が冷却されて凝固し、合金のインゴット
ができる。
均一な合金を１１シるため、溶湯プールを電磁攪拌コイ
ルで攬 したり、鋳型に回転圧動や往復運動を与えて攪
したりしてもよい。
ルで攬 したり、鋳型に回転圧動や往復運動を与えて攪
したりしてもよい。
また鋳型は第２図のように開放鋳型を使用してもよく、
この場合インゴットは連続的に［９下方に引き出すこと
ができる。
この場合インゴットは連続的に［９下方に引き出すこと
ができる。
本発明の方法で、電極１５と電極１６の径を同一とした
場合、それぞれの金属成分の熱的特性（融点、比熱、融
解潜熱、熱伝導率）が異なるために１両者の溶解量の比
はある範囲を超えることがないので、製造できる合金の
組成は、金属成分の組み合わせにより、ある一定の組成
にとどまってしまうことになる。このため、例えば実施
例１．２．３に示すような合金を得るためには電極１５
の径および電極１６の径を合金の組成に応じて相対的に
決定しなければならない０例えばＮｂ−Ｔｉ合金の場合
、同一径のＮｂ、！：Ｔｉの電極間にアークを発生させ
ると、Ｎｂの溶解量よりＴｉの溶解量が多いためＮｂ４
７％、Ｔｉ５３％のＮｂ−Ｔｉ合金は得られない。この
組成のＮｂ−Ｔｉ合金を得るためには、Ｎｂ電電様径を
Ｔｉ電極の径より細くして、電流密度を高めてやり、Ｎ
ｂの単位時間当たりの溶解量を多くしてやる必要がある
。
場合、それぞれの金属成分の熱的特性（融点、比熱、融
解潜熱、熱伝導率）が異なるために１両者の溶解量の比
はある範囲を超えることがないので、製造できる合金の
組成は、金属成分の組み合わせにより、ある一定の組成
にとどまってしまうことになる。このため、例えば実施
例１．２．３に示すような合金を得るためには電極１５
の径および電極１６の径を合金の組成に応じて相対的に
決定しなければならない０例えばＮｂ−Ｔｉ合金の場合
、同一径のＮｂ、！：Ｔｉの電極間にアークを発生させ
ると、Ｎｂの溶解量よりＴｉの溶解量が多いためＮｂ４
７％、Ｔｉ５３％のＮｂ−Ｔｉ合金は得られない。この
組成のＮｂ−Ｔｉ合金を得るためには、Ｎｂ電電様径を
Ｔｉ電極の径より細くして、電流密度を高めてやり、Ｎ
ｂの単位時間当たりの溶解量を多くしてやる必要がある
。
また電極径の選定のみでは所望の合金組成が得られない
ような場合には、電極を保持するホルダー部（水冷構造
）に流れる冷却水の流量をコントロールして、ホルダー
部から散逸する熱量を変えてやることも有効である。こ
の場合冷却水の波量を増やしてやれば、電極の溶解量は
減少する。さらには、ホルダー部と電極の接触状態（面
積、構造）を変えることも、電極の溶解量の調整に有効
である。
ような場合には、電極を保持するホルダー部（水冷構造
）に流れる冷却水の流量をコントロールして、ホルダー
部から散逸する熱量を変えてやることも有効である。こ
の場合冷却水の波量を増やしてやれば、電極の溶解量は
減少する。さらには、ホルダー部と電極の接触状態（面
積、構造）を変えることも、電極の溶解量の調整に有効
である。
例１ 超伝導細線の材料として需要の多いＮｂ−Ｔｉ合
金（Ｎｂ ４７％、Ｔｉ ５３％）の場合純Ｎｂ電極径
： ４２ｍｍ、純Ｔｉ７ｆｔ極径： ８０ａｕ＋、電Ｂ
２０００Ａで１２０■φの水冷＃４型に鋳込み鋳型外
周のスターラー（直俊コイル、通ＴＬ１５Ａ）で攪拌し
た。
金（Ｎｂ ４７％、Ｔｉ ５３％）の場合純Ｎｂ電極径
： ４２ｍｍ、純Ｔｉ７ｆｔ極径： ８０ａｕ＋、電Ｂ
２０００Ａで１２０■φの水冷＃４型に鋳込み鋳型外
周のスターラー（直俊コイル、通ＴＬ１５Ａ）で攪拌し
た。
例２ 水素吸蔵合金として知られているＦｅ−Ｔｉ合金
（Ｆ’ｅ５３％、Ｔｉ ４７％）の場合純Ｆｅ電極径＝
８０１、純Ｔｉ電極径ニア５■、′上流２００’ＯＡで
１２００ＩＩｌφの水冷鋳型に鋳込み、Ｐｊ型外周例３
航空機用材料として有望なＴｉ−Ｍ！金合金Ｔｉ ｆ
ｉ４％、Ａ２３８％）の場合純Ｔｉ電極径： ８２ｍｍ
、純Ａン電極径： １００■、電流２０００Ａで１２
０ｍｍ小の水冷鋳型に鋳込み、鋳型外周のスターテ−（
直流コイル、通電１５Ａ）で攪拌した。
（Ｆ’ｅ５３％、Ｔｉ ４７％）の場合純Ｆｅ電極径＝
８０１、純Ｔｉ電極径ニア５■、′上流２００’ＯＡで
１２００ＩＩｌφの水冷鋳型に鋳込み、Ｐｊ型外周例３
航空機用材料として有望なＴｉ−Ｍ！金合金Ｔｉ ｆ
ｉ４％、Ａ２３８％）の場合純Ｔｉ電極径： ８２ｍｍ
、純Ａン電極径： １００■、電流２０００Ａで１２
０ｍｍ小の水冷鋳型に鋳込み、鋳型外周のスターテ−（
直流コイル、通電１５Ａ）で攪拌した。
（発明の効果）
この発明を実施することにより、溶解材の溶は残りがな
く、るつぼからの汚染のない合金を製造することができ
る。また従来のように所望の合金組成の電極を、あらか
じめ製造しておく必要がないので、合金が低コストで製
造できる。
く、るつぼからの汚染のない合金を製造することができ
る。また従来のように所望の合金組成の電極を、あらか
じめ製造しておく必要がないので、合金が低コストで製
造できる。
第１図は本発明の一実施例を示す側面図、第２図は開放
鋳型を使用した実施例の側面図、第３図 （ａ）〜（ｅ
）は従来技術で合金インゴットを製造するプロセスを示
したものである。 １、Ｔｉ板、 ２．Ｎｂ板、 ３．溶解素材、４
、真空アーク炉、 ５．消耗電極、 ６．鋳型７−
インゴット ８−ブロック
鋳型を使用した実施例の側面図、第３図 （ａ）〜（ｅ
）は従来技術で合金インゴットを製造するプロセスを示
したものである。 １、Ｔｉ板、 ２．Ｎｂ板、 ３．溶解素材、４
、真空アーク炉、 ５．消耗電極、 ６．鋳型７−
インゴット ８−ブロック
Claims (4)
- （１）二つ以上の金属成分からなる合金を製造する方法
において、単一成分のみからなる消耗電極を、異種成分
どうし水平または逆ハの字状に対向させ、真空または不
活性ガス雰囲気中で、該電極間にアークを発生させて電
極の先端部を溶解し、溶滴を鋳型内に滴下させることを
特徴とする合金の鋳込み方法。 - （２）対向する電極の径が異なることを特徴とする特許
請求の範囲第一項の合金の製造方法。 - （３）鋳型内の溶湯を攪拌することを特徴とする特許請
求の範囲第一項の合金の製造方法。 - （４）電極を保持するホルダー部の冷却水量を変えて、
ホルダー部と電極間の抜熱速度を調節することを特徴と
する特許請求の範囲第一項の合金の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20515786A JPS6362832A (ja) | 1986-09-02 | 1986-09-02 | 合金の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20515786A JPS6362832A (ja) | 1986-09-02 | 1986-09-02 | 合金の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6362832A true JPS6362832A (ja) | 1988-03-19 |
Family
ID=16502363
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20515786A Pending JPS6362832A (ja) | 1986-09-02 | 1986-09-02 | 合金の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6362832A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55165271A (en) * | 1979-05-14 | 1980-12-23 | Special Metals Corp | Method and device for casting alloy |
| JPS60218437A (ja) * | 1984-04-16 | 1985-11-01 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | ア−ク溶解法 |
-
1986
- 1986-09-02 JP JP20515786A patent/JPS6362832A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55165271A (en) * | 1979-05-14 | 1980-12-23 | Special Metals Corp | Method and device for casting alloy |
| JPS60218437A (ja) * | 1984-04-16 | 1985-11-01 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | ア−ク溶解法 |
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