[发明专利]含有高蒸汽压金属的合金的熔化方法

说明书

相关申请的记载

本申请以2005年3月2日申请的日本专利申请2005-56985号为基础申请，要求其优先权。

技术领域

本发明涉及通过熔化法制造含有Mg、Ca、Li、Zn、Mn及Sr等熔点低、沸点低、具有高蒸汽压的金属的合金时的熔化方法。

背景技术

因为以Mg、Ca、Zn及Li等为代表的金属及含有这些金属的合金比铁等过渡金属及它们的合金等重量轻、比强度高，在作为结构材料及功能性材料的应用上广受期待。其中，因为Mg与Ca在地壳及海水中储藏丰富，成本低，而且，不会给人体带来不良影响，因此，对扩大Mg与Ca应用的期待很大。

但是，因为Mg、Ca、Zn及Li等金属及这些金属的合金的熔点低、沸点低，蒸汽压高，要通过熔化法制造含有这些金属的合金，就会存在由蒸发产生的金属细粉污染熔化炉内部这样的问题。特别是对于Mg，其活性非常高，如其附着在熔化炉内壁等上，在与大气接触时，引起起火与爆炸等危险性较高。

另外，蒸发的金属细粉的烟会污染熔化炉的目视观察用窗口，或遮断视野，还存在对于合金是否完全熔化、及搅拌是否充分等不能用目视确认判断等问题。而且，由于难以推测正确的蒸发量，因此存在不能制造目标化学成分的合金这样的问题。

另外，对于上述含有Mg、Ca、Zn及Li等金属的合金，除了熔化法之外，也可以通过球磨机等机械合金化法制造。因为该合金制造方法是不熔化原料金属的制造方法，不会产生由出现金属细粉而引起的上述那样的问题，但存在有由于铁等从磨机口混入而引起的污染及合金的均匀性降低等问题。另外，存在因为在制造上需要时间长、制造成本高的问题，不适于大批量生产。

发明内容

如上所述，因为制造含有Mg、Ca、Zn及Li等的合金的以往的方法都存在各种各样的问题，因此，强烈期望开发一种没有这样问题的新的制造技术。在此，本发明的主要目的是提供一种有利于在用熔化法制造含有低熔点、低沸点、高蒸汽压的金属的合金的熔化方法。

另外，本发明的另一个目的是提供一种制造目标化学成分合金的制造方法，减少蒸发出的活性金属细粉所引起的起火等危险及污染，并且以高精度、安全地制造大量目标化学成分的合金。

发明人们为了实现上述目的，不断进行深入研究。其结果，发现使构成熔化气氛的气体成分合理化，特别是采用氦气是有效的，进而研发出本发明。

即，本发明是一种含有高蒸汽压金属的合金的熔化方法，通过熔化而制造含有Mg、Ca、Li、Zn、Mn及Sr中的任一种以上的金属的合金，其特征在于，采用含有氦的气体作为其熔化的保护气体。

另外，在本发明中，上述保护气体中的氦浓度为10vol％以上，而且，上述保护气体优选是氦、氮和氩等与原料金属不发生反应的气体的混合气体。另外，上述保护气体的压力优选是0.01MPa～1MPa。

根据以上构成的本发明方法，在制造含有Mg、Ca、Li及Zn等低熔点、低沸点、高蒸汽压的金属的合金、例如上述金属与Al或Ni等的合金时，不会产生由蒸发出的活性金属细粉引起的起火等危险及污染，并且可以高精度、安全且廉价地制造大量目标化学成分的合金。

另外，采用含有氦的气体作为保护气体的本发明的熔化方法，除了可以解决上述活性金属细粉引起的问题之外，由于含有氦的气体具有较高的热传导率，提高了熔化金属的凝固速度，即，兼有取得骤冷凝固的效果的特征。因此，根据本发明的方法，用通常的熔化装置也可以制造以往采用骤冷凝固专用的熔化装置所制造的特殊合金。

由以上所述，期望通过采用本发明的熔化方法，使由在下一代所采用的轻金属与合金构成的结构材料与功能性材料的开发及实用化取得较大的进展。

附图说明

图1是表示熔化合金CaMg₂时的保护气体中的氦气浓度对Mg的熔化出品率所产生的影响的图表。

图2是表示比较采用氦气作为熔化合金CaMg₂时的保护气体时、与采用氩气作为熔化合金CaMg₂时的保护气体时所得到的合金的X射线衍射曲线的图。

图3是表示比较在氦气气氛中熔化的La-Ni系吸附氢合金与在氩气气氛中熔化的La-Ni系吸附氢合金的压力组成等温线图。

具体实施方式

以下，对本发明的熔化方法进行详细说明。