ホーム > 特許ランキング > ＺＨＡＯ， Ｙｕａｎｙｕｎ
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-10-24
(54)【発明の名称】合金粉末、及び、その製造方法、並びに、用途
(51)【国際特許分類】
B22F 1/17 20220101AFI20231017BHJP
B22F 1/05 20220101ALI20231017BHJP
B22F 1/065 20220101ALI20231017BHJP
B22F 10/00 20210101ALI20231017BHJP
B33Y 70/00 20200101ALI20231017BHJP
B33Y 10/00 20150101ALI20231017BHJP
C22C 33/02 20060101ALI20231017BHJP
C22C 1/04 20230101ALI20231017BHJP
B22F 1/00 20220101ALI20231017BHJP
B22F 9/14 20060101ALI20231017BHJP
C22C 28/00 20060101ALN20231017BHJP
C22C 14/00 20060101ALN20231017BHJP
C22C 9/00 20060101ALN20231017BHJP
C22C 9/08 20060101ALN20231017BHJP
C22C 30/00 20060101ALN20231017BHJP
【ＦＩ】
B22F1/17
B22F1/05
B22F1/065
B22F10/00
B33Y70/00
B33Y10/00
C22C33/02 B
C22C1/04 E
B22F1/00 R
B22F9/14
C22C28/00 A
C22C14/00 Z
C22C9/00
C22C9/08
C22C30/00
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023519406
(86)(22)【出願日】2021-09-26
(85)【翻訳文提出日】2023-05-24
(86)【国際出願番号】 CN2021120572
(87)【国際公開番号】W WO2022068710
(87)【国際公開日】2022-04-07
(31)【優先権主張番号】202011069507.4
(32)【優先日】2020-09-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】522359202
【氏名又は名称】趙 遠雲
【氏名又は名称原語表記】ＺＨＡＯ， Ｙｕａｎｙｕｎ
【住所又は居所原語表記】Ｒｏｏｍ １４０１， Ｂｕｉｌｄｉｎｇ ７， Ｓｈａｎｈｕ Ｇａｒｄｅｎ， Ｎｏ． １ Ｋａｉｄｅ Ｒｏａｄ， Ｄａｌｉｎｇｓｈａｎ Ｔｏｗｎ Ｄｏｎｇｇｕａｎ， Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ ５２３０００， Ｃｈｉｎａ
(74)【代理人】
【識別番号】110000800
【氏名又は名称】デロイトトーマツ弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】趙 遠雲
(72)【発明者】
【氏名】劉 麗
【テーマコード（参考）】
4K017
4K018
【Ｆターム（参考）】
4K017AA02
4K017AA06
4K017BA07
4K017BA08
4K017BA10
4K017CA01
4K017CA07
4K017EF01
4K018BA02
4K018BA03
4K018BA13
4K018BA20
4K018BB03
4K018BB04
4K018BC06
4K018BC22
4K018BD04
4K018CA29
4K018KA42
4K018KA70
(57)【要約】
本発明は、合金粉末、及び、その製造方法、並びに、用途に関する。適切な合金系を選択し、初期合金溶融物を低純度原料で溶解し、初期合金溶融物の凝固過程で高純度合金粉末と被覆高純度合金粉末のマトリックス相を析出させると同時に、高純度合金粉末の固溶合金化を実現する。被覆高純度合金粉末のマトリックス相を除去することにより、高純度合金粉末を得ることができる。また、適切なタイミングを選択し、被覆高純度合金粉末のマトリックス相を除去することにより、高純度合金粉末を得ることができる。上記製造方法は、プロセスが簡単であり、ナノオーダー、サブミクロンオーダー、ミクロンオーダー及びミリオーダーの異なるモルフォロジーのさまざまな合金粉末を製造することができ、触媒、粉末冶金、複合材料、磁性材料、滅菌、金属射出成形、金属粉末３Ｄ印刷、塗料、複合材料などの分野で良好な応用の見通しがある。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
Ｍａ０Ａｂ０Ｔｃ０を主元素組成とする初期合金溶融物を溶解する工程１であって、ａ０、ｂ０、ｃ０が、それぞれ対応する組成元素の原子パーセント含有量を表し、かつ、ａ０＋ｂ０＋ｃ０＝１００％、０＜ｃ０≦１５％である工程１と、前記Ｍａ０Ａｂ０Ｔｃ０初期合金溶融物を固体状態に凝固させ、溶融物から内因性析出したＭａ１Ａｂ１Ｔｃ１分散粒子相と分散粒子を被覆するＡｂ２Ｔｃ２マトリックス相、すなわち、内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料を得る工程２であって、ここで、０＜ｃ１＜ｃ０＜ｃ２であり、前記Ｍａ０Ａｂ０Ｔｃ０初期合金溶融物において、Ｔ元素の含有量は、前記Ｍａ１Ａｂ１Ｔｃ１分散粒子相よりも高く、前記Ａｂ２Ｔｃ２マトリックス相よりも低く、前記内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料が、合金溶融物の凝固によって製造され、それぞれ前記内因性合金粉末と前記被覆体に対応する初期の合金凝固過程中に析出する内因性分散粒子相と、分散粒子を被覆するマトリックス相を含み、前記内因性合金粉末の元素組成は主にＭａ１Ａｂ１Ｔｃ１であり、前記被覆体の元素組成は主にＡｂ２Ｔｃ２であり、Ｍ及びＡがいずれも１つまたは複数の金属元素を含み、Ｔが酸素を含む不純物元素であり、ａ１、ｂ１、ｃ１、ｂ２、ｃ２が、それぞれ対応する組成元素の原子パーセント含有量を表し、かつ、ａ１＋ｂ１＋ｃ１＝１００％、ｂ２＋ｃ２＝１００％、ｃ２＞ｃ１＞０、ｂ１＞０であり、前記内因性合金粉末の融点が前記被覆体よりも高く、前記内因性合金粉末Ｍａ１Ａｂ１Ｔｃ１はＡ元素を固溶しており、前記ＭとＡの間に、金属間化合物を形成しないＭ１－Ａ１元素の組み合わせの１つまたは複数を含み、Ｍ１がＭの任意の元素を表し、Ａ１がＡの任意の元素を表し、かつ、前記内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料が完全に溶解した後再凝固しても、Ｍのうちの主元素とＡのうちの主元素からなる金属間化合物が形成されず、前記内因性合金粉末Ｍａ１Ａｂ１Ｔｃ１と前記被覆体Ａｂ２Ｔｃ２が生成されるように、Ｍの主元素が、Ｍ１－Ａ１元素の組み合わせ条件を満たすＭ１元素で構成され、Ａの主元素が、Ｍ１－Ａ１元素の組み合わせ条件を満たすＡ１元素で構成される工程２と、
を含むことを特徴とする内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料の製造方法。
【請求項2】
前記内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料の形状は、凝固方法に関連しており、凝固方法が連続鋳造の場合、一般的に板条状であり、凝固方法が溶融ストリップキャストの場合、一般的に主にリボン状または薄板状であり、凝固方法が溶融物引出法の場合、一般に主に糸状であることを特徴とする請求項１に記載の内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料の製造方法。
【請求項3】
前記Ｔは、Ｏを含むＯ、Ｈ、Ｎ、Ｐ、Ｓ、Ｆ、Ｃｌ元素であり、かつ、０＜ｃ１≦１．５％であることを特徴とする請求項１に記載の内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料の製造方法。
【請求項4】
前記Ｍは、Ｗ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ａｇのうちの少なくとも１つを含み、Ａは、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｉｎ、Ｐｂ、Ｚｎのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料の製造方法。
【請求項5】
前記Ｍは、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｔｃ、Ｗ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｔａ、Ｎｂのうちの少なくとも１つを含み、Ａは、Ｃｕを含むことを特徴とする請求項１に記載の内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料の製造方法。
【請求項6】
前記内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料が、厚さ１０μｍ～５ｍｍの内因性合金粉末と被覆体とからなる金属材料のリボンであり、前記内因性合金粉末の粒径範囲が、３ｎｍ～２００μｍであることを特徴とする請求項５に記載の内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料の製造方法。
【請求項7】
０＜ｂ１≦１５％であることを特徴とする請求項１に記載の内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料の製造方法。
【請求項8】
前記内因性合金粉末中の単結晶粒子数が、分散粒子の総数に対して６０％以上であることを特徴とする請求項１に記載の内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料の製造方法。
【請求項9】
前記Ｍａ０Ａｂ０Ｔｃ０初期合金溶融物が、第１の原料及び第２の原料を含む合金原料から製錬され、前記第１の原料の主元素組成は、Ｍｄ１Ｔｅ１であり、第２の原料の主元素組成は、Ａｄ２Ｔｅ２であり、ｄ１、ｅ１、ｄ２、ｅ２がそれぞれ対応する組成元素の原子パーセント含有量を表し、かつ、０＜ｅ１≦１０％、０＜ｅ２≦１０％、ｄ１＋ｅ１＝１００％、ｄ２＋ｅ２＝１００％であることを特徴とする請求項１に記載の内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料の製造方法。
【請求項10】
前記内因性Ｍａ１Ａｂ１Ｔｃ１合金粉末のＴ不純物の含有量が、Ｍｄ１Ｔｅ１原料と比較して大幅に減少し、すなわち、ｃ１は、ｅ１より小さいであることを特徴とする請求項９に記載の内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料の製造方法。
【請求項11】
前記内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料において、前記内因性Ｍａ１Ａｂ１Ｔｃ１合金粉末の体積百分率含有量が、原料調製時の前記Ｍｄ１Ｔｅ１原料の体積百分率含有量に相当することを特徴とする請求項９に記載の内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料の製造方法。
【請求項12】
前記内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料において、前記内因性合金粉末の体積百分率含有量の下限が、１％であり、上限が、前記内因性合金粉末が前記被覆体の中に分散できることを満たすように対応する体積百分率含有量であることを特徴とする請求項１に記載の内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料の製造方法。
【請求項13】
前記内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料において、前記内因性合金粉末の体積百分率含有量範囲が、１％～５０％であることを特徴とする請求項１に記載の内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料の製造方法。
【請求項14】
請求項１～１３のいずれか１項に記載の方法で製造した内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料において、被覆体部分を除去すると同時に、除去できない内因性合金粉末を保持することにより製造されることを特徴とする合金粉末の製造方法。
【請求項15】
前記被覆体を除去して内因性合金粉末を保持する方法が、酸溶液溶解反応除去、アルカリ溶液溶解反応除去、真空揮発除去、被覆体の自然酸化－粉化除去のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１４に記載の合金粉末の製造方法。
【請求項16】
前記ＭがＦｅを含み、前記ＡがＬａを含み、前記内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料が、内因性Ｆｅ合金粉末とＬａ被覆体で構成される金属帯であり、Ｌａは内因性Ｆｅ合金粉末に固溶しており、内因性Ｆｅ合金粉末が、Ｌａ被覆体の自然酸化粉末化により、マトリックスＬａの酸化物粉末から事前に分離され、Ｆｅ合金粉末の磁気特性により、磁場を用いてＦｅ合金粉末がマトリックスＬａの酸化物から分離されることを特徴とする請求項１４に記載の合金粉末の製造方法。
【請求項17】
前記合金粉末の粒径範囲が３ｎｍ～１０ｍｍであることを特徴とする請求項１４に記載の合金粉末の製造方法。
【請求項18】
請求項１４に記載の合金粉末をプラズマ球状化処理し、球状または略球状合金粉末を得る工程を行うことを特徴とする球状または略球状合金粉末の製造方法。
【請求項19】
プラズマ球状化処理の前に、選択した粒子に対して、ジェットミルの前粉砕または（及び）スクリーニングを行うことを特徴とする請求項１８に記載の合金粉末の製造方法。
【請求項20】
請求項１～１３のいずれか１項に記載の内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料の製造方法により製造されることを特徴とする内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料。
【請求項21】
請求項１４に記載の合金粉末の製造方法により製造されることを特徴とする合金粉末。
【請求項22】
請求項１８に記載の球状又は略球状合金粉末の製造方法により製造されることを特徴とする球状または略球状合金粉末。
【請求項23】
請求項１～１３のいずれか１項に記載の内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料の製造方法によって製造されることを特徴とする内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料の塗料及び複合材料での応用。
【請求項24】
内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料を準備した後、直ぐに被覆体を除去し、他の手段を使用して、内因性合金粉末が酸素などの不純物によって汚染されるのを防ぐことではなく、内因性合金粉末を保護するために被覆体が直接使用され、下流生産の原材料として直接使用でき、下流の生産で内因性合金粉末を使用する必要がある場合、次のプロセスの特性に応じて、適切な時期を選択し、適切な環境で内因性合金粉末を放出し、放出された内因性合金粉末が、可能な限り短い時間で次の製造工程に入り、合金粉末が汚染される可能性が大幅に減少することを特徴とする請求項２３に記載の内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料の塗料及び複合材料での応用。
【請求項25】
内因性合金粉末の平均粒径が１０００ｎｍ未満である内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料を選択し、被覆体を除去し、合金粉末の表面が露出した後の粉末表面または表層に新たに導入されるＯを含む不純物の含有量を低減するように、被覆体の除去と同時または直後に、得られた合金粉末を塗料または複合材料の他の成分と混合し、表面活性の高い合金粉末を得て、塗料や複合材料の他の成分と合金粉末の表面を原子スケールで良好に結合させ、抗菌塗装、耐候塗装、ステルス塗装、電波吸収塗装、耐磨耗塗装、防食塗装、樹脂系複合材料など様々な分野に応用できる高純度高活性合金超微粉末を添加したコーティングや複合材料を得ることを特徴とする請求項２３に記載の内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料の塗料及び複合材料での応用。
【請求項26】
合金粉末が、請求項１４に記載の合金粉末の製造方法により製造される合金粉末であることを特徴とする合金粉末の粉末冶金、金属射出成形、磁性材料、塗料での応用。
【請求項27】
合金粉末が、請求項１４に記載の合金粉末の製造方法により製造される合金粉末であることを特徴とする合金粉末の触媒、殺菌、金属粉末３Ｄ印刷、及び、複合材料での応用。
【請求項28】
球状または略球状合金粉末が、請求項１８に記載の球状または略球状合金粉末の製造方法により製造される球状または略球状合金粉末であることを特徴とする球状または略球状合金粉末の粉末冶金、金属射出成形、及び、金属粉末３Ｄ印刷での応用。
【請求項29】
内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料であって、前記内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料が、合金溶融物の凝固によって製造され、それぞれ前記内因性合金粉末と前記被覆体に対応する初期の合金凝固過程中に析出する内因性分散粒子相と、分散粒子を被覆するマトリックス相を含み、
前記内因性合金粉末の元素組成は、主にＭａ１Ａｂ１Ｔｃ１であり、前記被覆体の元素組成は、主にＡｂ２Ｔｃ２であり、ここで、Ｍ及びＡがいずれも１つまたは複数の金属元素を含み、Ｔが酸素を含む不純物元素であり、ａ１、ｂ１、ｃ１、ｂ２、ｃ２が、それぞれ対応する組成元素の原子パーセント含有量を表し、かつ、ａ１＋ｂ１＋ｃ１＝１００％、ｂ２＋ｃ２＝１００％、ｃ２＞ｃ１＞０、ｂ１＞０であり、
前記内因性合金粉末の融点が、前記被覆体よりも高く、
前記内因性合金粉末Ｍａ１Ａｂ１Ｔｃ１が、Ａ元素を固溶しており、
前記ＭとＡの間に、金属間化合物を形成しないＭ１－Ａ１元素の組み合わせの１つまたは複数を含み、ここで、Ｍ１がＭの任意の元素を表し、Ａ１がＡの任意の元素を表し、かつ、前記内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料が完全に溶解した後再凝固しても、Ｍのうちの主元素とＡのうちの主元素からなる金属間化合物が形成されず、前記内因性合金粉末Ｍａ１Ａｂ１Ｔｃ１と前記被覆体Ａｂ２Ｔｃ２が生成されるように、Ｍの主元素が、Ｍ１－Ａ１元素の組み合わせ条件を満たすＭ１元素で構成され、Ａの主元素が、Ｍ１－Ａ１元素の組み合わせ条件を満たすＡ１元素で構成されることを特徴とする内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料。
【請求項30】
前記Ｍが、Ｗ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ａｇのうちの少なくとも１種を含み、Ａが、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｉｎ、Ｐｂ、Ｚｎのうちの少なくとも１種を含み、ＴはＯ、Ｈ、Ｎ、Ｐ、Ｓ、Ｆ、Ｃｌ等を含む不純物元素であり、かつ、０＜ｃ１≦１．５％、０＜ｂ１≦１５％であることを特徴する請求項２９に記載の内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料。
【請求項31】
請求項２９～３０のいずれか一項に記載の内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料の被覆体を除去することにより製造される合金粉末であって、前記合金粉末の元素組成が、主にＭａ３Ａｂ３Ｔｃ３であり、ａ３、ｂ３、ｃ３が、それぞれ対応する元素組成の原子パーセント含有量を表し、かつ、ｂ３＞０、ａ３＋ｂ３＋ｃ３＝１００％であり、合金粉末中のＴ元素含有量が、請求項２９～３０のいずれか一項に記載の内因性合金粉末中のＴ元素含有量よりも高く、ｃ３＞ｃ１＞０であることを特徴する合金粉末。
【請求項32】
請求項３１に記載の合金粉末をプラズマ球状化処理することにより得られる球状または略球状合金粉末であって、前記球状または略球状合金粉末の元素組成が、主にＭａ４Ａｂ４Ｔｃ４であり、ａ４、ｂ４、ｃ４は、それぞれ対応する元素組成の原子パーセント含有量を表し、かつ、ｂ４＞０、ａ４＋ｂ４＋ｃ４＝１００％であり、球状または略球状合金粉末のＴ元素の含有量が、プラズマ球状化処理をしていない合金粉末よりも高く、ｃ４＞ｃ３＞ｃ１＞０であることを特徴する球状または略球状合金粉末。
【請求項33】
（１）Ｍａ０Ａｂ０Ｔｃ０を主元素組成とする初期合金溶融物を溶解する工程であって、前記Ｍ及びＡがいずれも１つまたは複数の金属元素を含み、Ｔが酸素を含む不純物元素であり、ａ０、ｂ０、ｃ０が、それぞれ対応する組成元素の原子パーセント含有量を表し、かつ、ａ０＋ｂ０＋ｃ０＝１００％、０＜ｃ０であり、前記ＭとＡの間に、金属間化合物を形成しないＭ１－Ａ１元素の組み合わせの１つまたは複数を含み、Ｍ１がＭの任意の元素を表し、Ａ１がＡの任意の元素を表し、かつ、Ｍの主元素が、Ｍ１－Ａ１元素の組み合わせ条件を満たすＭ１元素で構成され、Ａの主元素が、Ｍ１－Ａ１元素の組み合わせ条件を満たすＡ１元素で構成される工程と、（２）前記Ｍａ０Ａｂ０Ｔｃ０初期合金溶融物を固体状態に凝固させ、溶融物からＭａ１Ａｂ１Ｔｃ１分散粒子相と分散粒子を被覆するＡｂ２Ｔｃ２マトリックス相、すなわち、請求項２９～３０のいずれか１項に記載の内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料を得る工程であって、ここで、０＜ｃ１＜ｃ０＜ｃ２である工程と、
を含むことを特徴とする内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料の製造方法。
【請求項34】
前記Ｍａ０Ａｂ０Ｔｃ０初期合金溶融物が、第１の原料及び第２の原料を含む合金原料から溶融され、ここで、前記第１の原料の主元素組成がＭｄ１Ｔｅ１であり、前記第２の原料の主元素組成がＡｄ２Ｔｅ２であり、ｄ１、ｅ１、ｄ２、ｅ２が対応する元素組成の原子パーセント含有量を表し、かつ、０＜ｅ１≦１０％、０＜ｅ２≦１０％、ｄ１＋ｅ１＝１００％、ｄ２＋ｅ２＝１００％であることを特徴とする請求項３３に記載の内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料の製造方法。
【請求項35】
請求項２９～３０のいずれか１項に記載の内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料において、被覆体部分を除去すると同時に、除去できない内因性合金粉末を保持することにより製造されることを特徴とする合金粉末の製造方法。
【請求項36】
請求項３１に記載の合金粉末、または、請求項３５に記載の製造方法により製造された合金粉末の粉末冶金、金属射出成形、磁性材料、及び、塗料での応用。
【請求項37】
請求項３２に記載の球状または略球状合金粉末の粉末冶金、金属射出成形、及び、金属粉末３Ｄ印刷での応用。
【請求項38】
請求項２９～３０のいずれか１項に記載の内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料、または、請求項３３～３４のいずれか１項に記載の製造方法により製造される内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料の塗料、複合材料での応用。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、金属材料技術分野に関し、特に合金粉末、及び、その製造方法、並びに、用途に関する。
【背景技術】
【0002】
マイクロナノ粒子サイズの金属粉末は、特殊な表面効果、量子サイズ効果、量子トンネル効果、クーロンブロッキング効果などにより、光学、電気、磁性、触媒などに、従来の材料とは異なる多くの特性を示し、光電子デバイス、吸音材料、高効率触媒など多くの分野で広く使用されている。
【0003】
従来、金属粉末の製造方法は、物質の状態によって固相法、液相法、気相法に分けられている。固相法には、主に機械的粉砕、超音波粉砕、熱分解、爆発などがあり、液相法には、主に沈殿法、アルコキシド法、カルボニル法、噴霧加熱乾燥法、凍結乾燥法、電解法、化学縮合法などがあり、気相法には、主に気相反応法、プラズマ法、高温プラズマ法、蒸着法、化学蒸着法などがある。金属粉末の製造方法が多いが、各種の方法がいずれも一定の限定性がある。例えば、液相法の欠点は、低い生産量、高いコスト、及び複雑なプロセス等である。機械法の欠点は、粉末の製造後の分級が困難である問題があり、かつ、製品の純度、粉末度及びモルフォロジーの保証がいずれも困難である。回転電極法及びガスアトマイズ法は、現在、高性能金属及び合金粉末の主な製造方法であるが、生産効率が低く、超微粉の収率は高くなく、エネルギー消耗が比較的に大きい。ジェットミル法及び水素化・脱水素化法は、大規模工業化生産に適しているが、原料金属及び合金に対する選択性が強い。さらに、金属粉末または合金粉末の不純物含有量、特に、酸素含有量が、その性能に非常に大きな影響を与えている。従来、主に原料の純度と真空度を制御する方法により金属粉末または合金粉末中の不純物の含有量を制御しているが、コストが高い。従って、高純度金属粉末材料の新規な製造方法を開発することは、重要な意義を有する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
これに基づき、上記の技術的課題に対して、プロセスが簡単で、コストが低く、かつ、操作が容易である高純度の合金粉末材料の製造方法を提供する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明は、上記の技術的課題を解消するために、以下の技術内容が提案されている。
【0006】
内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料は、合金溶融物の凝固によって製造され、初期の合金凝固過程中に析出する内因性分散粒子相と、分散粒子を被覆するマトリックス相を含み、それぞれ上記内因性合金粉末と上記被覆体に対応し、上記内因性合金粉末の元素組成は主にＭａ１Ａｂ１Ｔｃ１であり、上記被覆体の元素組成は主にＡｂ２Ｔｃ２であり、Ｍ及びＡがいずれも１つまたは複数の金属元素を含み、Ｔが酸素を含む不純物元素であり、ａ１、ｂ１、ｃ１、ｂ２、ｃ２が、それぞれ対応する組成元素の原子パーセント含有量を表し、かつ、ａ１＋ｂ１＋ｃ１＝１００％、ｂ２＋ｃ２＝１００％、ｃ２＞ｃ１＞０、ｂ１＞０であり、上記内因性合金粉末の融点が前記被覆体よりも高く、上記内因性合金粉末Ｍａ１Ａｂ１Ｔｃ１がＡ元素を固溶しており、上記ＭとＡの間に、金属間化合物を形成しないＭ１－Ａ１元素の組み合わせの１つまたは複数を含み、ここに、Ｍ１がＭの任意の元素を表し、Ａ１がＡの任意の元素を表し、かつ、前記内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料が完全に溶解した後再凝固しても、Ｍのうちの主元素とＡのうちの主元素からなる金属間化合物が形成されず、前記内因性合金粉末Ｍａ１Ａｂ１Ｔｃ１と前記被覆体Ａｂ２Ｔｃ２が生成されるように、Ｍの主元素が、Ｍ１－Ａ１元素の組み合わせ条件を満たすＭ１元素で構成され、Ａの主元素が、Ｍ１－Ａ１元素の組み合わせ条件を満たすＡ１元素で構成されることを特徴とする。
【0007】
補足説明：「Ｔは酸素を含む不純物元素である」とは、Ｔは不純物元素であり、かつ、Ｏ元素を含むことを意味する。
【0008】
上記初期合金溶融物の凝固方法としては、普通鋳造、連続鋳造、溶融ストリップキャスト、溶融物引出法等の方法が挙げられる。上記内因性合金粉末の粒径が、初期合金溶融物の凝固速度に関連する。一般的に言えば、内因性合金粉末の粒径が、初期合金溶融物の凝固速度と負の相関があり、すなわち、初期合金溶融物の凝固速度が大きいほど、内因性合金粉末の粒径が小さくなる。
【0009】
さらに、上記初期合金溶融物の凝固方法には、アトマイズ粉砕技術に対応する凝固方法を含有しない。
【0010】
補足説明：上記初期合金溶融物の凝固速度範囲が、０．００１Ｋ／ｓ～１０８Ｋ／ｓである。
【0011】
さらに、上記初期合金溶融物の凝固速度範囲が、０．００１Ｋ／ｓ～１０７Ｋ／ｓである。
【0012】
さらに、上記内因性合金粉末の粒径範囲が、３ｎｍ～１０ｍｍである。
【0013】
補足説明：上記内因性合金粉末の粒径範囲が、３ｎｍ～１ｍｍである。
【0014】
好ましくは、上記内因性合金粉末の粒径範囲が、３ｎｍ～５００μｍである。
【0015】
好ましくは、上記内因性合金粉末の粒径範囲が、３ｎｍ～９９μｍである。
【0016】
好ましくは、上記内因性合金粉末の粒径範囲が、３ｎｍ～２５μｍである。
【0017】
好ましくは、上記内因性合金粉末の粒径範囲が、３ｎｍ～１０μｍである。
【0018】
さらに、上記内因性合金粉末の粒子形状については限定されず、枝晶状、球状、略球状、四角状、円盤状、棒状のうちの少なくとも１種を含み得、粒子の形状が棒状である場合、粒子のサイズは、特に棒の横断面の直径の寸法を指す。
【0019】
上記内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料の形状が凝固方法に関連する。凝固方法が連続鋳造の場合、その形状が一般にスラットであり、凝固方法が溶融ストリッピングの場合、その形状が一般に帯状または薄板であり、凝固方法が溶融物引出法の場合、その形状が一般に主に糸状である。凝固速度が速いほど、得られる内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料の断面が、より薄く、より細かく、より狭くなり、逆に、凝固速度が低くなるほど、その断面がより厚く、粗く、幅広くなる。
【0020】
さらに、上記内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料の形状には、アトマイズ粉末製造技術に対応する製品の粉末形状を含有しない。
【0021】
さらに、上記初期合金溶融物を溶融ストリッピング方法で凝固し、かつ、凝固速度が１００Ｋ／ｓ～１０７Ｋ／ｓの場合、内因性合金粉末の粒径範囲が３ｎｍ～２００μｍである約１０μｍ～５ｍｍの厚さの内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料のストリップが得られる。
【0022】
さらに、上記初期合金溶融物を通常鋳造、連続鋳造等の方法で凝固し、かつ、凝固速度が０．００１Ｋ／ｓ～１００Ｋ／ｓの場合、内因性合金粉末の粒径範囲が２００μｍ～１０ｍｍである三次元スケール方向の少なくとも１つの寸法が５ｍｍを超える、内因性合金粉末と被覆体で構成されるバルク金属材料が得られる。
【0023】
補足説明：さらに、上記内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料は帯状であり、帯の厚さが５μｍ～５ｍｍである。
【0024】
さらに、上記内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料はストリップ形状であり、ストリップの厚さが１０μｍ～１ｍｍである。
【0025】
さらに、上記内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料中の内因性合金粉末の体積百分率含有量の下限が１％であり、上限が、前記内因性合金粉末が前記被覆体に分散できることを満たすように対応する体積百分率含有量である。
【0026】
体積相関は、内因性合金粉末の分散可否に直接関係するため、内因性合金粉末を被覆体にどれだけ分散・分布させて被覆できるかを検討する場合、内因性合金粉末の体積百分率含有量を正確に評価する必要がある。上記体積百分率含有量が、各元素の密度と原子量と原子百分率含有量の関係から換算できる。被覆体のマトリックス元素が大きな原子元素である場合、マトリックスが、より小さい原子百分率含有量によってより高い体積百分率含有量を得ることができ、それによって被覆できる内因性合金粉末の含有量を大幅に増加させることができる。例えば、原子百分率組成がＣｅ５０Ｔｉ５０である合金溶融物では、ＣｅとＴｉの重量百分率含有量がそれぞれ７４．５３ｗｔ％と２５．４７ｗｔ％であり、両方の密度がそれぞれ６．７ｇ／ｃｍ３と４．５ｇ／ｃｍ３であり、それによって原子百分率組成がＣｅ５０Ｔｉ５０である合金溶融物中のＣｅ及びＴｉの体積百分率含有量は、それぞれ６６ｖｏｌ％及び３４ｖｏｌ％であると計算することができる。Ｔｉが融液から析出した場合、固溶体や不純物を考慮しなくても、その体積百分率含有量がわずか約３４ｖｏｌ％である。Ｃｅ－Ｔｉ合金中のＴｉの原子百分率含有量が５０％を超えても、その体積百分率含有量が依然として５０％よりも大幅に低くすることができ、分散したＴｉ粒子を得るのに有利であることを示す。
【0027】
内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料の応用は、主に内因性合金粉末の応用効果に依存するため、被覆体が後で除去する必要がある。従って、内因性合金粉末の体積百分率含有量が１％未満の場合、被覆体材料の浪費が大きくなり、材料応用の実用的な重要性が失われる。
【0028】
異なる合金系と異なる凝固速度により、生成される内因性合金粉末のサイズと形状も異なる。例えば、冷却速度が速く、内因性合金粉末が主に小さな球状または略球状ナノ粉末である場合、粒子の成長度が制限され、粒子間に一定の空間と距離を維持することが容易であり、内因性合金粉末の分散分布の下で、より高い体積百分率含有量に達することができる。冷却速度が低く、内因性合金粉末が主に粗いデンドライトである場合、粒子の成長が十分であり、かつ、成長過程でさまざまな粒子が接触し、融合し、絡み合いやすくなり、内因性デンドライト合金粒子の分散分布の下で、より低い体積百分率含有量にしか到達できない。
【0029】
好ましくは、上記内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料中の内因性合金粉末の体積百分率含有量範囲が、５％～５０％である。
【0030】
さらに好ましくは、上記内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料中の内因性合金粉末の体積百分率含有量範囲が、５％～４０％である。好ましい下限は、経済効率を保証し、好ましい上限は、内因性合金粉末が被覆体に分散及び分布できることを完全に保証する。
【0031】
上記内因性合金粉末が上記初期合金溶融物から凝固、析出し、核形成成長理論によると、核形成成長したばかりの略球状のナノ粒子でも、十分に成長したミクロンオーダー、ミリオーダーデンドライト粒子でも、結晶体の成長が一定の配向関係を有するため、析出した単一の粒子がいずれも主に１つの単結晶で構成される。
【0032】
上記内因性合金粉末の体積百分率含有量が高い場合、単結晶粒子の内因性析出過程において、２個又は２個以上の粒子が結合することは除外されない。２個又は２個以上の単結晶粒子は、弱凝集し、相互吸着するか、あるいは、少数の部位が接触して結合するに過ぎず、多結晶材料のように通常の粒界によって十分に結合して１個の粒子に形成していなければ、依然として２個の単結晶粒子である。その特徴は、後の過程においてマトリックス相が除去された後、これらの単結晶粒子が超音波分散処理、ジェットミル粉砕などを含む技術などにより容易に分離することができる。しかしながら、正常の延性金属又は合金の多結晶材料は、超音波分散処理、ジェットミル粉砕などを含む技術では粒界を分離することが困難である。
【0033】
好ましくは、上記内因性合金粉末中の単結晶粒子数が、粒子の総数の６０％以上を占める。
【0034】
さらに好ましくは、上記内因性合金粉末中の単結晶粒子数が、粒子の総数の７５％以上を占める。
【0035】
さらに好ましくは、上記内因性合金粉末中の単結晶粒子数が、粒子の総数の９０％以上を占める。
【0036】
補足説明：上記内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料では、内因性合金粉末と被覆体がいずれも結晶状態である。
【0037】
上記内因性合金粉末の元素組成が主にＭａ１Ａｂ１Ｔｃ１であり、上記被覆体の元素組成が主にＡｂ２Ｔｃ２であり、Ｍ及びＡがいずれも１つまたは複数の金属元素を含み、Ｔが酸素を含む不純物元素であり、ａ１、ｂ１、ｃ１、ｂ２、ｃ２が、それぞれ対応する組成元素の原子パーセント含有量を表し、かつ、ａ１＋ｂ１＋ｃ１＝１００％、ｂ２＋ｃ２＝１００％である。
【0038】
元素の原子パーセント含有量によって各元素の組成を特徴付けることにより、物質の量の概念により元素含有量の増減及び変化、例えば不純物元素の増減及び変化を正しく表すことができる。元素の質量百分率含有量（又はｐｐｍ概念）により各元素の含有量を特徴付けると、各元素の原子量が異なるため、誤った結論を出しやすくなる。例えば、原子パーセント含有量がＴｉ４５Ｇｄ４５Ｏ１０である合金は、１００個の原子を含み、Ｏの原子パーセント含有量が１０ａｔ％である。この１００個の原子を、Ｔｉ４５Ｏ４（原子パーセント組成がＴｉ９１．８Ｏ８．２である）とＧｄ４５Ｏ６（原子パーセント組成がＧｄ８８．２Ｏ１１．８である）との２つの部分に分けると、Ｇｄ４５Ｏ６のうちの酸素の原子パーセント含有量が１１．８ａｔ％に増加し、Ｔｉ４５Ｏ４のうちの酸素の原子パーセント含有量が８．２ａｔ％に減少し、これにより、Ｇｄ中でＯが富化したことを正しく表すことができる。しかし、Ｏの質量百分率含有量を採用すると、Ｔｉ４５Ｇｄ４５Ｏ１０のうちのＯの質量百分率含有量が１．７０ｗｔ％であり、Ｔｉ４５Ｏ４とＧｄ４５Ｏ６のうちのＯの質量百分率含有量がそれぞれ２．９ｗｔ．％及び１．３４ｗｔ．％であり、Ｔｉ４５Ｏ４のうちのＯの含有量がＧｄ４５Ｏ６のうちのＯの含有量と比べて明らかに増加するという誤った結論を出してしまう。
【0039】
さらに、上記内因性合金粉末Ｍａ１Ａｂ１Ｔｃ１の融点が、上記被覆体Ａｂ２Ｔｃ２の融点よりも高く、この条件が満たされると、初期合金が凝固するとき、そのマトリックス相が最後に凝固し、内因性合金粉末を覆う。
【0040】
さらに、上記内因性合金粉末Ｍａ１Ａｂ１Ｔｃ１はＡ元素を固溶しており、すなわち０＜ｂ１である。
【0041】
好ましくは、０＜ｂ１≦１５％であり、すなわちＭａ１Ａｂ１Ｔｃ１にＡ元素（原子パーセント含有量）を１５％以下固溶させることができる。Ｍａ１Ａｂ１Ｔｃ１内因性合金粉末への Ａ の固溶度も、特定の合金溶融物の主元素組成、不純物含有量、凝固速度によって異なる。 一般に、溶融物の凝固速度が速く、より小さなナノ粉末などの内因性合金粉末が形成される場合、より多くのＡ元素を固溶させることができる。
【0042】
さらに、上記内因性合金粉末が一定量の不純物Ｔを含み、かつ、上記内因性合金粉末中のＴ不純物元素の含有量が、被覆体中の対応するＴ不純物元素の含有量よりも低い、すなわち、ｃ２＞ｃ１＞０である。このことは、合金溶融凝固により製造された上記内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料では、不純物元素が被覆体Ａｂ２Ｔｃ２に富化されると同時に、内因性合金粉末Ｍａ１Ａｂ１Ｔｃ１が精製されることを示す。
【0043】
さらに、上記Ｔは酸素を含むＯ、Ｈ、Ｎ、Ｐ、Ｓ、Ｆ、Ｃｌ等の不純物元素であり、かつ、０＜ｃ１≦１．５％である。
【0044】
補足説明：すなわち、ＴにＯが含まれており、かつ、Ｏの含有量が０より大きい。上記のＨ、Ｎ、Ｐ、Ｓ、Ｆ、Ｃｌ元素のうち、特定の元素は含まれていない場合、その含有量が０であり、含まれている場合、その含有量が０より大きく、Ｔの含有量がＯ、Ｈ、Ｎ、Ｐ、Ｓ、Ｆ、Ｃｌ元素の総含有量である。
【0045】
好ましくは、上記Ｔは酸素を含むＯ、Ｈ、Ｎ、Ｐ、Ｓ、Ｆ、Ｃｌ等の不純物元素であり、０．０１％≦ｃ１≦１．５％である。
【0046】
上記ＭとＡはいずれも１つまたは複数の金属元素を含み、ＭとＡの選択が、上記内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料を製造するための鍵となり得る。合金溶融物の凝固過程で、Ｍの主元素とＡの主元素で構成される金属間化合物が形成されず、上記内因性合金粉末Ｍａ１Ａｂ１Ｔｃ１と被覆体Ａｂ２Ｔｃ２が生成されるようにするために、Ｍ及びＡは次の関係を満たす必要がある：
【0047】
上記Ｍと上記Ａとの間に１つまたは複数の金属間化合物を形成しないＭ１－Ａ１元素の組み合わせを含む。ここで、Ｍ１はＭのうちの任意の元素を表し、Ａ１はＡのうちの任意の元素を表し、かつ、Ｍのうちの主元素がＭ１－Ａ１元素の組み合わせ条件を満たす各Ｍ１元素で構成され、Ａのうちの主元素がＭ１－Ａ１元素の組み合わせ条件を満たす各Ａ１元素で構成される。
【0048】
さらに、Ｍ又はＡにおいて、上記組合せ条件を満たす各Ｍ１元素又は各Ａ１元素の原子百分率含有量が、Ｍ又はＡの３０％を超える場合、それぞれＭ又はＡのうちの主元素と呼ぶことができる。
【0049】
さらに、上記Ｍが、Ｗ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ａｇのうちの少なくとも１つを含み、ＡがＹ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｉｎ、Ｐｂ、Ｚｎのうちの少なくとも１つを含む場合、合金溶融物の凝固過程で、Ｍの主元素とＡの主元素で構成される金属間化合物が形成されないことが確保できる。合金状態図によると、上記の元素のうち、Ｍのうちの任意の元素は、金属間化合物を形成しない対応するＭ１－Ａ１の組み合わせペアをＡの中で見つけることができ、例えば、Ｃｒ－Ｙ、Ｔｉ－Ｃｅ、Ｆｅ－Ｍｇ、Ｃｏ－Ｋ、Ｎｉ－Ｌｉ、Ｍｎ－Ｍｇ、Ｃｕ－Ｌｉ、Ａｇ－Ｐｂなどの組み合わせペア。ＭとＡの間に複数のＭ１－Ａ１組み合わせペアがある場合、各Ｍ１の集団と各Ａ１の集団は、合金溶融物が凝固するときに対応する金属間化合物が形成されないという条件を満たす。例えば、Ｔｉ－Ｃｅ、Ｔｉ－Ｇｄ、Ｎｂ－Ｃｅ、及びＮｂ－ＧｄはいずれもＭ１－Ａ１組み合わせペア条件を満たしている場合、（Ｔｉ－Ｎｂ）－（Ｃｅ－Ｇｄ）が、対応する合金溶融物が凝固中に金属間化合物を形成しないという組み合わせ条件を依然として満たす。このとき、Ｍの主元素にはＴｉとＮｂが含まれ、Ａの主元素にはＣｅとＧｄが含まれる。
【0050】
また、Ｍのうちの主元素とＡのうちの主元素が、Ｍ１－Ａ１の組み合わせペアを１組以上満たすとき、Ｍが、Ｍのうちの主元素Ｍ１と安定な高融点金属間化合物を形成できる元素Ｍ２も含む場合、Ｍ１とＭ２が高融点で安定に存在するＭ１－Ｍ２金属間化合物を形成し、そして、Ｍ１とＭ２がいずれもＡのうちの主元素と金属間化合物を形成しない。この場合、内因性合金粉末がＭ１－Ｍ２金属間化合物粉末である。
【0051】
好ましくは、上記Ｍが、Ｗ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉのうちの少なくとも１つを含み、上記Ａが、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕのうちの少なくとも１つを含む。
【0052】
好ましくは、上記Ｍが、Ｗ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉのうちの少なくとも１つを含み、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉの少なくとも１つを同時に含有する場合、Ｍのうちのこれら２つのサブクラス元素の間で高融点金属間化合物を形成することができ、ＡがＹ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕの少なくとも１つを含む場合、Ｍのうちの２つのサブクラス元素を主成分とする内因性金属間化合物粉末を形成することができる。
【0053】
好ましくは、上記Ｍが、サブクラス元素Ｗ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉのうちの少なくとも１つ、及びサブクラス元素Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉのうちの少なくとも１つを含む。また、２つのサブクラス元素のモル比が約１：１の場合、Ｍの２つのサブクラス元素の間で、安定した高融点金属間化合物を形成でき、ＡがＹ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕの少なくとも１つを含む場合、合金溶融物の凝固過程で、主にＭの２つのサブクラス元素で構成され、かつ、モル比は約１：１である内因性金属間化合物粉末と、Ａ元素を主成分とする被覆体が形成される。
【0054】
好ましくは、上記Ｍが、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、及びＡｇのうちの少なくとも１つを含み、Ａが、Ｍｇ、Ｌａ、Ｉｎ、Ｎａ、Ｋ、Ｌｉ、及びＰｂのうちの少なくとも１つを含む。
【0055】
さらに、上記Ｍが、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｔｃ、Ｗ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉ、及びＦｅのうちの少なくとも１つを含み、Ａが、Ｃｕ及びＺｎの少なくとも１つを含む。
【0056】
補足説明：さらに、上記Ｍが、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｔｃ、Ｗ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｔａ、Ｎｂのうちの少なくとも１つを含み、ＡがＣｕを含む。
【0057】
さらに、上記Ｍが、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｔｃのうちの少なくとも１つを含み、ＡがＣｕを含む。
【0058】
なお、上記Ａ、Ｍ、又はＴが上記元素以外の合金元素や不純物元素を含んでいてもよい。これらの元素の含有量の変化が、初期の合金凝固過程及び法則に「質的変化」を引き起こさない限り、それは本発明の上記の技術的解決策の実現に影響を与えない。
【0059】
本発明は、さらに合金粉末に関し、上記合金粉末は、上記内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料の被覆体を除去することによって製造され、その元素組成が主にＭａ３Ａｂ３Ｔｃ３であり、ａ３、ｂ３、ｃ３がそれぞれ対応する元素組成の原子パーセント含有量を表し、ｂ３＞０、ａ３＋ｂ３＋ｃ３＝１００％であり、かつ、上記合金粉末中のＴ元素含有量が、内因性合金粉末中のＴ元素含有量よりも高い、すなわち、ｃ３＞ｃ１＞０である、ことを特徴とする。
【0060】
上記合金粉末は、上記内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料の被覆体を除去することによって製造される。したがって、上記合金粉末の特性が上記内因性合金粉末とほぼ同じであり、違いは、上記内因性合金粉末が被覆体に被覆されていることにより、環境中の酸素などの不純物の影響が防止されることができ、上記合金粉末、特に合金粉末がナノ合金粉末などのより微細な粒子サイズを有する場合、合金粉末の表面または表層の原子が、露出プロセス中に酸素などの不純物元素と結合し、そのＴ元素含有量が増加となる（すなわちｃ３＞ｃ１＞０である）ことである。
【0061】
好ましくは、上記合金粉末中の単結晶粒子数が、粒子の総数の６０％以上を占める。
【0062】
さらに好ましくは、上記合金粉末中の単結晶粒子数が、粒子の総数の７５％以上を占める。
【0063】
さらに好ましくは、上記合金粉末中の単結晶粒子数が、粒子の総数の９０％以上を占める。
【0064】
好ましくは、上記合金粉末の粒径範囲が３ｎｍ～１０ｍｍである。
【0065】
補足説明：上記合金粉末の粒径範囲が３ｎｍ～１ｍｍである。
【0066】
好ましくは、上記合金粉末の粒径範囲が、３ｎｍ～５００μｍである。
【0067】
好ましくは、上記合金粉末の粒径範囲が、３ｎｍ～９９μｍである。
【0068】
好ましくは、上記合金粉末の粒径範囲が、３ｎｍ～２５μｍである。
【0069】
好ましくは、上記合金粉末の粒径範囲が、３ｎｍ～１０μｍである。
【0070】
好ましくは、上記合金粉末の粒径範囲が、３ｎｍ～５μｍである。
【0071】
本発明は、さらに球状または略球状合金粉末に関し、上記球状または略球状合金粉末が、上記合金粉末をプラズマ球状化処理することにより得られ、その元素組成が主にＭａ４Ａｂ４Ｔｃ４であり、ａ４、ｂ４、ｃ４がそれぞれ対応する元素組成の原子パーセント含有量を表し、ｂ４＞０、ａ４＋ｂ４＋ｃ４＝１００％であり、かつ、球状又は略球状合金粉末中のＴ元素含有量が、プラズマ球状化処理を施さない合金粉末中のＴ元素含有量よりも高い、すなわちｃ４＞ｃ３＞ｃ１＞０である、ことを特徴とする。
【0072】
さらに、プラズマ球状化処理の前に、選別された粒子をジェットミルで前粉砕処理することにより、絡まりやすい粒子を分散・粉砕し、その後の球状化処理に有利である。
【0073】
さらに、プラズマ球状化の前に、上記合金粉末をふるい分け処理を行う。
【0074】
さらに、上記プラズマ球状化処理された合金粉末の粒径範囲が５μｍ～２００μｍである。
【0075】
補足説明：上記プラズマ球状化処理された合金粉末の粒径範囲が５μｍ～１００μｍである。
【0076】
本発明は、さらに内因性合金粉末及び被覆体で構成される金属材料の製造方法に関し、上記内因性合金粉末及び被覆体で構成される金属材料の製造方法は、
【0077】
（１）Ｍａ０Ａｂ０Ｔｃ０を主元素組成とする初期合金溶融物を溶解する工程であって、上記Ｍ及びＡがいずれも１つまたは複数の金属元素を含み、Ｔが酸素を含む不純物元素であり、ａ０、ｂ０、ｃ０が、それぞれ対応する組成元素の原子パーセント含有量を表し、かつ、ａ０＋ｂ０＋ｃ０＝１００％、ａ０＋ｂ０＋ｃ０＝１００％、０＜ｃ０≦１５％であり、上記ＭとＡの間に、金属間化合物を形成しないＭ１－Ａ１元素の組み合わせの１つまたは複数を含み、Ｍ１がＭのうちの任意の元素を表し、Ａ１がＡのうちの任意の元素を表し、かつ、Ｍの主元素が、Ｍ１－Ａ１元素の組み合わせ条件を満たすＭ１元素で構成され、Ａの主元素が、Ｍ１－Ａ１元素の組み合わせ条件を満たすＡ１元素で構成される工程と、
【0078】
（２）Ｍａ０Ａｂ０Ｔｃ０初期合金溶融物を固体状態に凝固させ、溶融物からＭａ１Ａｂ１Ｔｃ１分散粒子相と分散粒子を被覆するＡｂ２Ｔｃ２マトリックス相、すなわち、上記内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料を得る工程であって、ここに、０＜ｃ１＜ｃ０＜ｃ２、すなわち、Ｍａ０Ａｂ０Ｔｃ０初期合金溶融物中のＴ元素含有量が、Ｍａ１Ａｂ１Ｔｃ１分散粒子相中のＴ元素含有量よりも高く、Ａｂ２Ｔｃ２マトリックス相中のＴ元素含有量よりも低いことである工程と、を含むことを特徴とする。
【0079】
上記初期合金溶融物の凝固方法としては、普通鋳造、連続鋳造、溶融ストリップキャスト、溶融物引出法等の方法が挙げられる。上記内因性合金粉末の粒径が、初期合金溶融物の凝固速度に関連する。一般的に言えば、内因性合金粉末の粒径が、初期合金溶融物の凝固速度と負の相関があり、すなわち、初期合金溶融物の凝固速度が大きいほど、内因性合金粉末の粒径が小さくなる。
【0080】
さらに、上記初期合金溶融物の凝固方法には、アトマイズ粉砕技術に対応する凝固方法を含有しない。
【0081】
補足説明：上記初期合金溶融物の凝固速度範囲が、０．００１Ｋ／ｓ ～ １０８Ｋ／ｓである。
【0082】
さらに、上記初期合金溶融物の凝固速度範囲が、０．００１Ｋ／ｓ ～ １０７Ｋ／ｓである。
【0083】
さらに、上記内因性合金粉末の粒径範囲が、３ｎｍ～１０ｍｍである。
【0084】
さらに、上記内因性合金粉末の粒子形状については限定されず、枝晶状、球状、略球状、四角状、円盤状、棒状のうちの少なくとも１種を含み得、粒子の形状が棒状である場合、粒子のサイズは、特に棒の横断面の直径の寸法を指す。
【0085】
上記内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料の形状が凝固方法に関連する。凝固方法が連続鋳造の場合、その形状が一般にスラットであり、凝固方法が溶融ストリッピングの場合、その形状が一般に帯状または薄板であり、凝固方法が溶融物引出法の場合、その形状が一般に主に糸状である。凝固速度が速いほど、得られる内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料の断面が、より薄く、より細かく、より狭くなり、逆に、凝固速度が低くなるほど、その断面がより厚く、粗く、幅広くなる。
【0086】
さらに、上記内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料の形状には、アトマイズ粉末製造技術に対応する製品の粉末形状を含有しない。
【0087】
好ましくは、上記初期合金溶融物を溶融ストリッピング方法で凝固し、かつ、凝固速度が１００Ｋ／ｓ～１０７Ｋ／ｓの場合、内因性合金粉末の粒径範囲が３ｎｍ～２００μｍである約１０μｍ～５ｍｍの厚さの内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料のストリップが得られる。
【0088】
好ましくは、上記初期合金溶融物を通常鋳造または連続鋳造の方法で凝固し、かつ、凝固速度が０．００１Ｋ／ｓ～１００Ｋ／ｓの場合、内因性合金粉末の粒径範囲が２００μｍ～１０ｍｍである三次元スケール方向の少なくとも１つの寸法が５ｍｍを超える、内因性合金粉末と被覆体で構成されるバルク金属材料が得られる。
【0089】
補足説明：さらに、上記内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料は帯状であり、帯の厚さが５μｍ～５ｍｍである。
【0090】
さらに、上記内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料はストリップ形状であり、ストリップの厚さが１０μｍ～１ｍｍである。
【0091】
さらに、上記内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料はストリップ形状であり、ストリップの厚さが１０μｍ～５００μｍである。
【0092】
さらに、上記内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料はストリップ形状であり、ストリップの厚さが１０μｍ～１００μｍである。
【0093】
さらに、上記内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料中の内因性合金粉末の体積百分率含有量の下限が１％であり、上限が、前記内因性合金粉末が前記被覆体に分散できることを満たすように対応する体積百分率含有量である。
【0094】
好ましくは、上記内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料中の内因性合金粉末の体積百分率含有量範囲が、５％～５０％である。
【0095】
さらに好ましくは、上記内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料中の内因性合金粉末の体積百分率含有量範囲が、５％～４０％である。好ましい下限は、経済効率を保証し、好ましい上限は、内因性合金粉末が被覆体に分散及び分布できることを完全に保証する。
【0096】
好ましくは、上記内因性合金粉末中の単結晶粒子数が、粒子の総数の６０％以上を占める。
【0097】
さらに好ましくは、上記内因性合金粉末中の単結晶粒子数が、粒子の総数の７５％以上を占める。
【0098】
さらに好ましくは、上記内因性合金粉末中の単結晶粒子数が、粒子の総数の９０％以上を占める。
【0099】
さらに、上記内因性合金粉末Ｍａ１Ａｂ１Ｔｃ１の融点が、上記被覆体Ａｂ２Ｔｃ２の融点よりも高く、この条件が満たされると、初期合金が凝固するとき、そのマトリックス相が最後に凝固し、内因性合金粉末を覆う。
【0100】
さらに、上記内因性合金粉末Ｍａ１Ａｂ１Ｔｃ１はＡ元素を固溶しており、すなわち０＜ｂ１である。
【0101】
好ましくは、０＜ｂ１≦１５％であり、すなわちＭａ１Ａｂ１Ｔｃ１にＡ元素（原子パーセント含有量）を１５％以下固溶させることができる。Ｍａ１Ａｂ１Ｔｃ１内因性合金粉末へのＡの固溶度も、特定の合金溶融物の主元素組成、不純物含有量、凝固速度によって異なる。一般に、溶融物の凝固速度が速く、より小さなナノ粉末などの内因性合金粉末が形成される場合、より多くのＡ元素を固溶させることができる。
【0102】
補足説明：さらに、０．０１％＜ｂ１≦１５％である。さらに、０．０５％＜ｂ１≦１５％である。さらに、０．１％＜ｂ１≦１５％である。さらに、０．１％＜ｂ１≦１５％である。
【0103】
さらに、Ｔは酸素を含むＯ、Ｈ、Ｎ、Ｐ、Ｓ、Ｆ、Ｃｌ等の不純物元素であり、かつ、０＜ｃ１≦１．５％である。
【0104】
補足説明：さらに、ＴはＯを含むＯ、Ｈ、Ｎ、Ｐ、Ｓ、Ｆ、Ｃｌ元素であり、いずれも類似の性質を有する非金属元素である。本発明は、初期合金溶融物中の上記のＴ元素が、初期合金溶融物の凝固中のマトリックス相及び分散粒子相中のＡ、Ｍ、及びＴ元素の拡散及び相分布に対して同様の熱力学的効果を有することを見出した。この熱力学的影響により、Ｔ含有量が高い場合、より多くのＡ元素をＭａ１Ａｂ１Ｔｃ１内因性合金粉末に固溶させることができる。その理由としては、初期合金溶融物中のＡ、Ｍ、Ｔ元素は、最初が均一に混合されており、初期合金溶融物の冷却凝固過程で、まずＭを主成分とする分散粒子相が溶融物から析出し、析出過程でＴ型元素原子が放出され、Ｔ型元素原子が放出されると、ある種の空孔が形成される可能性があり、この空孔はＭ型原子で置き換えることができ、Ａ型原子で置き換えることもできるためと考えられる。したがって、同じ状況下では、Ｔ元素の含有量が多いほど、置換できる空孔も多くなり、Ｍａ１Ａｂ１Ｔｃ１内因性合金粉末に固溶するＡ元素の含有量も高くなる。したがって、初期合金溶融物の主元素組成の影響に加えて、Ｍａ１Ａｂ１Ｔｃ１内因性合金粉末に固溶したＡ元素の含有量は、初期合金溶融物の凝固過程中の熱力学及び動力学にも影響される。熱力学の観点から、Ｔ含有量が高い場合、より多くのＡ元素をＭａ１Ａｂ１Ｔｃ１内因性合金粉末に固溶できる。動力学の観点から、初期合金溶融物の凝固速度が高く、より小さい内因性合金粉末が形成される場合、より多くのＡ元素をＭａ１Ａｂ１Ｔｃ１内因性合金粉末に固溶できる。
【0105】
さらに、上記Ｍａ０Ａｂ０Ｔｃ０初期合金溶融物は、第１の原料及び第２の原料を含む合金原料から製錬され、ここで、第１の原料の主元素組成がＭｄ１Ｔｅ１であり、第２の原料の主元素組成がＡｄ２Ｔｅ２であり、ｄ１、ｅ１、ｄ２、ｅ２がそれぞれ対応する元素組成の原子パーセント含有量を表し、かつ、０＜ｅ１≦１０％、０＜ｅ２≦１０％、ｄ１＋ｅ１＝１００％、ｄ２＋ｅ２＝１００％である。
【0106】
好ましくは、０＜ｃ０≦１０％、０＜ｅ１≦７．５％、０＜ｅ２≦７．５％である。
【0107】
より好ましくは、０．０１％≦ｃ０≦１０％、０．０１％≦ｅ１≦７．５％、０．０１％≦ｅ２≦７．５％である。
【0108】
このことは、高純度目的とする内因性合金粉末を含有する内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料が、低純度の原料から製造できることを示している。
【0109】
補足説明：さらに、様々な実施形態において、上記内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料では、内因性Ｍａ１Ａｂ１Ｔｃ１合金粉末中のＴ不純物含有量が、Ｍｄ１Ｔｅ１原料と比較して大幅に減少する。すなわち、内因性Ｍａ１Ａｂ１Ｔｃ１合金粉末中のＴ不純物含有量が、Ｍｄ１Ｔｅ１原料中のＴ含有量よりも低く、すなわち、ｃ１がｅ１より小さいである。
【0110】
補足説明：さらに、様々な実施形態において、上記内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料では、内因性Ｍａ１Ａｂ１Ｔｃ１合金粉末の体積百分率含有量が、原料を調製したときのＭｄ１Ｔｅ１原料の体積百分率含有量に相当する。相当はほぼ同じであることを意味する。したがって、目的の内在性合金粉末と被覆体で構成される金属材料中の内在性Ｍａ１Ａｂ１Ｔｃ１合金粉末の百分率含有量により、Ｍａ０Ａｂ０Ｔｃ０初期合金溶融物を製錬する際のＭｄ１Ｔｅ１原料とＡｄ２Ｔｅ２原料のそれぞれの必要な体積百分率含有量を大まかに推定することができる。Ｍｄ１Ｔｅ１原料とＡｄ２Ｔｅ２原料のそれぞれの体積百分率含有量が決まれば、各元素の原子量や密度などのデータからｂ０に対するａ０の相対比を算出することができる。
【0111】
なお、製錬過程で雰囲気中のＯなどの不純物元素が溶融物に混入することがあるため、ｃ０＞ｅ１、ｃ０＞ｅ２となる場合がある。すなわち、Ｍａ０Ａｂ０Ｔｃ０の初期合金溶融物中の不純物含有量が、合金原料中の全不純物含有量に対して増加する。
【0112】
補足説明：同時に、初期合金の溶解過程中に、一部のＴ元素は、ＭまたはＡとともに、溶融物の表面に少量のスラグを形成する場合がある。スラグは一般に固体であり、初期合金溶融物に属さないため、初期合金溶融物中のＴ元素含有量もｃ０＜ｅ１、ｃ０＜ｅ２となる可能性がある。すなわち、Ｍａ０Ａｂ０Ｔｃ０の初期合金溶融物中の不純物含有量が、合金原料中の全不純物含有量に対して減少する。
【0113】
本発明は、さらに合金粉末の製造方法に関し、上記合金粉末の製造方法は、上記内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料中の被覆体部分を除去すると同時に、除去できない内在性合金を保持することを特徴とする。
【0114】
さらに、上記被覆体を除去して内因性合金粉末を保持する方法としては、酸溶液溶解反応による除去、アルカリ溶液溶解反応による除去、真空揮発除去、被覆体の自然酸化粉化除去の少なくとも１つが挙げられる。
【0115】
酸性溶液を使用して反応除去する場合は、適切な酸種と濃度を選択する。その選択基準は、被覆体Ａｂ２Ｔｃ２がイオンになって溶液に入るが、内因性合金粉末Ｍａ１Ａｂ１Ｔｃ１が対応する酸とほとんど反応せず、被覆体の除去を実現するのを確保することである。
【0116】
さらに、酸溶液は、溶存酸素及び窒素の含有量が少なくなるように脱気される。
【0117】
アルカリ溶液を使用して反応除去する場合は、適切なアルカリ種と濃度を選択する。その選択基準は、被覆体Ａｂ２Ｔｃ２がイオンになって溶液に入るが、内因性合金粉末Ｍａ１Ａｂ１Ｔｃ１が対応するアルカリとほとんど反応せず、被覆体の除去を実現するのを確保することである。
【0118】
さらに、アルカリ溶液は、溶存酸素及び窒素の含有量が少なくなるように脱気される。
【0119】
真空揮発により除去する場合は、適切な真空度と温度条件を選択する。その選択基準は、融点の低い被覆体Ａｂ２Ｔｃ２が揮発し、融点の高い内因性合金粉末Ｍａ１Ａｂ１Ｔｃ１が揮発せずに保持され、被覆体の除去を実現するのを確保することである。
【0120】
被覆体が非常に自然酸化－粉化しやすい場合には、自然酸化－粉化被覆体を予め除去しておき、他の方法で被覆体を完全に除去することも可能である。
【0121】
補足説明：さらに、ある実施形態において、ＭがＦｅを含み、ＡがＬａを含み、上記内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料が、内因性Ｆｅ合金粉末とＬａ被覆体で構成される金属リボンであり、Ｌａが内因性Ｆｅ合金粉末に固溶しており、Ｌａ被覆体の自然酸化－粉化により、内因性Ｆｅ合金粉末が、マトリックスＬａの酸化物粉末から前分離され、Ｆｅ合金粉末の磁気特性により、Ｆｅ合金粉末が磁場を用いてマトリックスＬａの酸化物から分離される。
【0122】
本発明は、さらに合金粉末の、粉末冶金、金属射出成形、磁性材料及び塗料での応用に関する。
【0123】
さらに、合金粉末の粒径が大きい場合、粉末冶金及び金属射出成形の分野で使用でき、合金粉末の粒径がナノスケールなどの小さい場合、主に特殊な機能を持つ塗料添加剤として、塗料の分野で応用できる。
【0124】
さらに、合金粉末が軟磁性合金粉末である場合、磁性材料の分野でも使用することができる。
【0125】
本発明は、さらに球状または略球状合金粉末の、粉末冶金、金属射出成形、金属粉末 ３Ｄ プリントでの応用に関する。
【0126】
本発明は、さらに内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料の、塗料、複合材料での応用に関する。
【0127】
さらに、内因性合金粉末の平均粒径が１０００ｎｍ未満である内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料を選択し、被覆体を除去し、合金粉末の表面が露出した後の粉末表面または表層に新たに導入されるＯを含む不純物の含有量を低減するように、被覆体の除去と同時または直後に、得られた合金粉末を塗料または複合材料の他の成分と混合し、高い表面活性の合金粉末を得て、塗料や複合材料の他の成分と合金粉末の表面を原子スケールで良好に結合させ、抗菌塗装、耐候塗装、ステルス塗装、電波吸収塗装、耐磨耗塗装、防食塗装、樹脂系複合材料など様々な分野に使用できる高純度高活性合金超微粉末を添加した塗料や複合材料を得ることを特徴とする。
【0128】
さらに、被覆体が除去された後、合金粉末の洗浄、乾燥工程、及び塗料または複合材料の他の成分との混合工程は、すべて真空環境または保護雰囲気で実行される。
【0129】
さらに、被覆体が除去された後、得られた合金粉末は、塗料または複合材料の他の成分と２０ｍｉｎ以内に混合される。
【0130】
さらに好ましくは、被覆体が除去された後、得られた合金粉末は、塗料または複合材料の他の成分と５ｍｉｎ以内に混合される。
【0131】
要するに、本発明に記載の技術的解決手段は、合金粉末の形成過程で、合金粉末が精製されると同時に、固溶合金化され、また、高純度の内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料の発明も、高純度合金粉末の製造、保存、及び使用に関する新しいアイデアを提供するという最大の利点を有する。
【0132】
補足説明：本発明は、原理的に選択的エッチングの基本概念を用いているが、脱合金法の選択的エッチングとは原理的に異なる。具体的には、脱合金法によって選択される前駆体合金は、単一の非晶質相、または１つまたは複数の金属間化合物相、または１つまたは複数の金属間化合物相と非晶質相の混合物である必要がある。脱合金反応の前に、ターゲット原子が原子の形で合金の各相に均一に分散され（金属間化合物相、非晶質相を問わず、ターゲット原子と他のターゲット原子が集合してターゲット相を形成しない）。脱合金反応後、活性原子がエッチングされ、ターゲット原子が解離し、再拡散再配列によって集められ、ナノ多孔性構造を形成する。したがって、脱合金法で製造されたものは一般的に粉末材料ではなくナノ多孔性材料であり、材料の巨視的な形状は脱合金反応の前後でほぼ変わらないである。すなわち、合金リボンの形状は、合金化反応後もナノ多孔性リボンであり、合金ブロックの形状は、脱合金反応後もナノ多孔性ブロックである（文献Ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｎａｎｏｐｏｒｏｕｓ ｍｅｔａｌｓ （Ａｕ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ａｇ ａｎｄ Ｃｕ） ｔｈｒｏｕｇｈ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｄｅａｌｌｏｙｉｎｇ，Ｊ．Ｐｈｙｓ Ｃｈｅｍ Ｃ．１１３（２００９）１２６２９－１２６３６に示されている）。超音波または他の破壊方法が適用された場合にのみ、得られたナノ多孔性構造は、ゆるいナノ多孔性フラグメントまたはナノ粒子にさらに破壊される可能性があります。超音波またはその他の破壊的な方法が適用された場合のみ、得られたナノ多孔性構造体は、ゆるいナノ多孔性フラグメントまたはナノ粒子にさらに分解され得る。
【0133】
しかしながら、本発明は、特別な合金成分ペアの選択により、バルクのＭｄ１Ｔｅ１原料とＡｄ２Ｔｅ２原料を２つの原料の融点以上に加熱して、Ｍａ０Ａｂ０Ｔｃ０の初期合金溶融物を得る。初期合金溶融物の凝固過程において、元素組成が主にＭａ１Ａｂ１Ｔｃ１である分散粒子相が溶融物外に析出し、元素組成が主にＡｂ２Ｔｃ２であるマトリックス相が最終的に凝固して分散粒子相を覆う。その分散粒子相は、冷却速度が十分に速い場合はナノ粒子、より遅い場合はサブミクロン粒子、さらにより遅い場合はミクロン粒子、さらにより遅い場合はミリサイズの粒子になる。したがって、本発明のＭａ１Ａｂ１Ｔｃ１内因性合金粉末は、酸反応除去などの過程ではなく、初期合金溶融物の凝固過程で形成される。その後の除去は、自由に分散した合金ナノ粒子を得るために被覆体を除去するだけである。
【0134】
具体的に、本発明は、以下の有益な効果を有する。
【0135】
第一、低純度の原料から高純度の内因性合金粉末を得ることを実現し、低純度の原料から高純度の金属粉末材料を製造するための新しいルートを指し示し、積極的な意義を有する。本発明の高純度の内因性合金粉末の純度の向上は、主に以下の２つのメカニズムにより実現される。
【0136】
１）Ａ元素の、不純物元素に対する「吸収」作用。選択されたＡ元素が、Ｍ元素よりも融点が低く活性が高いため、不純物元素Ｔとの親和性がＭ元素よりも強い。これにより、より多くのＴ不純物元素が、主にＡ元素で構成されるマトリックス相の中に入るか、あるいは溶融状態でＡ元素とスラグを形成し、合金溶融物とともに分離、除去される。例えば、Ａ元素が酸素との親和性が高い希土類元素やカルシウム元素を含む場合に、このようなプロセスが可能になる。
【0137】
２）内因性合金粉末（内因性析出した分散粒子相）の核形成成長過程において、不純物元素は、残りの溶融物中に排出される。凝固過程において内因性合金粉がマトリックス相より遅れて析出しない限り、その不純物が、最後に凝固する部分の溶融物、すなわち、主にＡ元素で構成され、凝固してマトリックス相を形成する部分の溶融物に富化する。
【0138】
第二、Ｍａ１Ａｂ１Ｔｃ１内因性合金粉末の核形成成長、精製の過程において、同時に、Ｍのうちの内因性合金粉末中のＭと金属間化合物を形成できないＡ元素の固溶合金化を実現した。上記固溶体合金化は、積極的な効果をもたらす。
【0139】
実施例によって、比較的高い不純物元素を含む原料から製造されたＭａ１Ａｂ１Ｔｃ１内因性合金粉末は、かなりの量のＡを固溶する傾向があることが分かった。Ｍａ１Ａｂ１Ｔｃ１の内因性合金粉末中のＡの固溶度も、特定の合金溶融物の主元素組成、不純物含有量、凝固速度の違いによって異なる。一般的に、決定されたＭ－Ａ－Ｔ合金溶融物では、Ｔ含有量が高く、溶融凝固速度が高く、ナノ粉末などのより小さな内因性合金粉末が形成される場合、Ｍａ１Ａｂ１Ｔｃ１内因性合金粉末は多くのＡ元素を固溶させることができる。Ｍａ１Ａｂ１Ｔｃ１内因性合金粉末へのＡ元素の固溶は、内因性合金粉末に固溶体合金化合金粉末のいくつかの特性を持たせ、これは積極的な意義を有する。
【0140】
なお、Ｍａ１Ａｂ１Ｔｃ１内因性合金粉末におけるＡ元素の固溶合金化は、対応する初期合金溶融物に十分なＡ元素を含む場合に得られる結果であり（他のＡ元素のほとんどは、マトリックス相Ａｂ２Ｔｃ２を形成する）、これは、少量のＡ元素をＭに直接添加し、Ｍ－Ａ合金を得る状況とはまったく異なり、例えば、産業界では、一般的に、Ｔｉ－Ｙ合金の強度と可塑性を向上させるために、少量（０．３ｗｔ％など）のＹがＴｉ金属に添加される（補足説明：０．１６ａｔ％のＹの原子百分率含有量に相当する）。そのメカニズムは、微量のＹがＴｉ金属に添加した後、一般的に、Ｔｉ金属中のＯなどの不純物元素と結合して、Ｙ２Ｏ３酸化物を形成し、Ｙ２Ｏ３酸化物の存在は、異質形核の質点として機能し、形核率を増加させ、Ｔｉ金属の凝固過程でより微細な結晶粒を得ることができ、結晶粒を細化する原理によって、Ｔｉ金属の強度と塑性を同時に向上させることができるためである。このような合金化は、少量のＹが絶対純度ではないＴｉ金属に添加された後、Ｙ２Ｏ３酸化物の形で存在するため、厳密な意味での合金化ではない。本発明は、不純物Ｔを含むＴｉ原料と不純物Ｔを含むＹ原料とを製錬してＴｉ－Ｙ－Ｔ合金溶融物を得ることができ、合金溶融物を凝固した後、少量のＹを固溶したＴｉ－Ｙ－Ｔ内因性合金粉末を得ることができる。ここで、Ｙが、固溶体合金化に関与する実際の合金元素である。この違いにより、Ｔｉ－Ｙ－Ｔ内因性合金粉末が、明らかに異なる有益な応用効果を得ることを可能にし得る。例えば、被覆マトリックス相の除去及び球状化後のＴｉ－Ｙ－Ｔ合金微粉末が金属３Ｄ印刷の分野で使用される場合、粉末のレーザー再溶融過程において、Ｔｉ－Ｙ－Ｔ合金粉末中の「貯蔵」された固溶Ｙ元素が、Ｔｉ－Ｙ－Ｔ合金粉末の表面または表層のＯ元素（被覆マトリックス相の除去及び球状化処理する過程で導入される）を吸収し、Ｙ２Ｏ３酸化物を形成することができる。Ｙ２Ｏ３酸化物を異種形成核として使用することで、レーザー再溶融及び凝固後のＴｉ－Ｙ－Ｔ合金組織中の結晶粒を著しく微細化し、３Ｄ印刷デバイスの強度と可塑性を向上させることができる。一方、従来のＴｉ－Ｙ合金の霧化粉末製造によって製造されたＴｉ－Ｙ粉末では、ＹがすでにＯと結合してＹ２Ｏ３酸化物を形成しており、製造過程で新たなＯが粉末に導入され、粉末レーザー再溶融過程中に、さらにＯと結合する「遊離」Ｙがなくなってしまう。もしくは、この目標を達成するには、Ｙ２Ｏ３酸化物に加えて、一部の「遊離」ＹをＴｉ－Ｙ合金粉末に固溶させることができるために、従来のＴｉ－Ｙ合金粉末にさらにＹを追加する必要がある。これは、本発明のＹ元素のみを固溶させたＴｉ－Ｙ－Ｔ合金粉末の優れた性能には及ばないことは明らかである。
【0141】
第三、単結晶粒子を主とした合金粉末が得られる。多結晶粉末と比べて、単結晶粉末は、顕著且つ有益な効果を多く得ることができる。上記初期合金溶融物の凝固過程において、各々の内因性分散粒子がいずれも溶融物のある位置から核形成した後に特定の原子配列方式に従って成長し生成する。マトリックス相の体積百分率含有量を制御することにより、各々の内因性粒子が分散分布できるようにする場合、各内因性粒子が結合して成長することは困難である。従って、最終的に得られた各分散分布した粒子相は、ほとんど単結晶相である。スケールが数十ミクロンのデンドライト粒子であっても、各々の２次デンドライトの成長方向がいずれも主デンドライトの成長方向と一定の位相関係を維持し、依然として単結晶粒子に属する。
【0142】
多結晶材料にとって、その粒界は、一般的に凝固過程において結晶内から放出される不純物元素を含有しやすいので、高純度の多結晶粉末材料を得ることが非常に困難である。また、粉末材料が主に単結晶粒子で構成される場合、その純度は必ず保障される。また、単結晶粒子表面の原子は、特定の配列方式、例えば（１１１）面配列などを有し、これらの特定の配列方式により、単結晶粉末材料に特殊な力学、物理、化学性能が付与されるので、有益な効果を生じることができる。
【0143】
第四、上記の内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料により、インサイチュで生成したマトリックス相が内因性合金粉末を包み込み、内因性アルミニウム合金粉末の高純度及び高活性を保持した。従来の化学的方法及び物理的方法により製造された金属又は合金粉末、特に比表面積が極めて大きいナノ粉末は、極めて自然に酸化しやすく、粉末の保存が困難である問題が存在する。この問題を解決するために、本発明は、内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料を製造した後、あせって被覆体を除去し、他の手段で内因性合金粉末が酸素などの不純物によって汚染されるのを防止するのではなく、内因性合金粉末を保護するために被覆体をそのまま利用する。このような内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料は、下流側生産における原料として直接使用できる。下流側生産において内因性合金粉末を使用する必要がある場合、以下の工程の特徴に応じて、適切なタイミングを選択して適切な環境下で酸溶液により内因性合金粉末を被覆体から放出し、さらに、可能な限り短い時間内で、放出された内因性合金粉末を次の生産プロセスに入らせ、内因性合金粉末が酸素などの不純物により汚染される可能性を大幅に低減した。例えば、内因性合金粉末がナノ粉末である場合、合金粉末が被覆体から放出されると同時に、又はその直後に樹脂と複合させることにより、高活性ナノ合金粉末が添加された樹脂ベースの複合材料を製造することができる。
【0144】
第五、初期合金溶融物の凝固速度を制御することにより、ナノ粉末、サブミクロン粉末、ミクロン粉末、さらにはミリサイズの粉末の製造を含む、異なる連続した粒子サイズを有する内因性合金粉末の製造を実現できる。従来のトップダウン（ブロックを小さな粒子に粉砕することによる）またはボトムアップ（原子を凝集させて大きな粒子にすることによる）の物理的または化学的方法と比較して、本発明に係る「初晶粒子相析出－脱相法」は、ナノメートルからミリメートルまでの粒子サイズを有する粉末材料を製造するための全く新しい方法である。
【0145】
補足説明：粉末材料の製造の分野では、数ナノメートルまたは数十ナノメートルのナノ粒子は、原子またはイオンスケールからボトムアップ手法（イオン還元など）によって容易に製造でき、数十ミクロンのミクロン粒子は、トップダウン手法（ボールミルなど）によって簡単に調製できる。しかし、原子から１μｍレベルまで成長させるのは難しすぎるし、バルク材料を上から１μｍレベルまで分解するのも非常に難しいため、ボトムアップでもトップダウンでも、１μｍ程度の厚さの粉末材料を製造することは困難である。粉末材料を製造する従来の方法は、１００ｎｍ未満のナノ粒子を製造するためのイオン還元や、１０μｍを超えるミクロン粒子を製造するための噴霧化など、特定の粒子サイズ範囲でのみ適切である。しかしながら、本発明に係る方法は、数ナノメートルから数ミリメートルまでの粉末材料の製造に非常に適しており、初期合金溶融物の凝固速度を制御するだけでよく、粒径１μｍ程度の粉末材料を製造する難しさを見事に解決できる。
【0146】
特に、本発明はまた、いくつかの特殊なナノ金属粉末（ナノＴｉ粉末など）の大規模で低コストの製造にも特に適している。Ｔｉ元素の特殊性により、ＡｇやＣｕのようにＡｇ＋やＣｕ２＋を化学還元してナノＡｇやＣｕを製造することは困難または不可能である。一般に、ナノＴｉ粉末は、爆発法などの物理的方法によって少量のバッチでしか製造できず、そのコストが非常に高く、たとえナノＴｉ粉末が非常に有用であっても、１キログラムあたり数千元のコストがかかるため、その産業用途は大きく制限される。従って、本発明は、低純度の原料による高純度の固溶合金化ナノＴｉ粉末の大規模で低コストの製造を巧みに解決し、計り知れない価値を有する。
【0147】
第六、補足説明：Ａ－Ｍ元素の組み合わせ設計を工夫し、低純度のＡとＭ原料を使用すると同時に、Ｔ型元素（Ｏ、Ｈ、Ｎ、Ｐ、Ｓ、Ｆ、Ｃｌ）、特に必要な特性Ｏ元素がＭ－Ａ－Ｔ初期合金溶融物の凝固過程中、Ａ、Ｍ、及びＴ元素に与える熱力学的影響を巧みに利用することにより、Ｍ－Ａ－Ｔ内因性合金粉末中のＴの純化を実現するだけでなく、Ｍ－Ａ－Ｔ内因性合金粉末におけるＡのかなりの固溶量の向上が巧妙に実現される。
【0148】
第七、補足説明：本発明におけるＭとＡの間には、１つまたは複数の金属間化合物を形成しないＭ１－Ａ１元素の組み合わせを含む。この重要な要件を満たすために、合金組成の選択には慎重な設計が必要である。上記Ｍ１－Ａ１元素の組み合わせの凝固構造が、Ｍ１－Ａ１金属間化合物を形成せず、上記ＡがＹ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｉｎ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｃｕの少なくとも１つを含む。上記の元素が多いようですが、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕはいずれも希土類元素であり、希土類元素がＲＥで置き換えられると、Ａが、ＲＥ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｉｎ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｃｕのうちの少なくとも１つだけを含む。その中でも、ＲＥ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｉｎ、Ｐｂ、Ｚｎは非常に活性が高い、または融点が非常に低い、または非常に柔らかい金属元素であり、通常、強度や耐食性を向上させるために他の元素と合金を形成することはなく（Ｍと形成される合金は、Ａが被覆体であり、この効果は得られない）、また一般的にはほとんど使用されず、学術研究及び産業応用元素としては人気がない。ただし、Ｃｕが人気のない貴金属であるＩｒ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｔｃと合金化されることはほとんどなく、Ｗ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｔａ、Ｎｂと合金化される場合でも、一般的に粉末冶金法を利用し、Ｃｕ粉末とＷ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｔａ、Ｎｂ粉末を混合し、焼結することにより、対応する材料を取得する。従って、本発明により選択されたＭ１－Ａ１元素の組み合わせは、学術界や産業界ではめったに関与しない不人気な元素の組み合わせであるが、しかし、本発明は、不人気な元素の組み合わせの欠点を利点に変え、創造性に粉末材料製造の分野にそれを適用する新しい方法を見出した。
【0149】
本発明は、上記の不人気元素の組み合わせの特徴を巧みに利用し、合金の凝固過程におけるＡとＭの分離現象と、Ｍが支配的な一次結晶粒子の最初の析出、及び、その後のＡを主成分とするマトリックス相の析出を利用することにより、内因性合金粉末と被覆体で構成される金属材料の製造を実現した。しかし、ＲＥ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｉｎ、Ｐｂ、Ｚｎなどの元素は非常に活性が高い、または、融点が非常に低い、または、非常に柔らかいため、ちょうどこれらの元素で構成される被覆体を取り除くのに便利である。従って、上記人気のない元素の組み合わせの巧妙な使用により、合金粉末の製造を実現するのは、明らかに積極的な意義を有する。
【0150】
従って、本発明は、低純度の原材料を創造的に採用し、単結晶合金粉末の生成、合金粉末の精製と保存、粉末固溶体合金化などの複数の有益な技術的解決策を統合し、高純度のナノスケール、サブミクロンスケール、ミクロンスケール、ミリスケールの固溶体合金粉末の製造を実現し、触媒、粉末冶金、複合材料、磁性材料、滅菌、金属射出成形、金属粉末３Ｄ印刷、塗料、複合材料などの分野において良好な応用の見通しがある。
【図面の簡単な説明】
【0151】
【0152】
【0153】
【0154】
【発明を実施するための形態】
【0155】
以下、具体的な実施例により本発明をさらに説明する。なお、以下に説明する実施例は、本発明の理解を容易にすることを意図しているが、決して本発明を限定することを意図していない。
【0156】
[実施例１]
本実施例は、内因性ナノＴｉ合金粉末とＣｅ被覆体で構成される金属リボン、ナノＴｉ合金粉末、及び、その製造方法、並びに、用途を提供し、以下の工程を含む。
本実施例は、内因性ナノＴｉ合金粉末とＣｅ被覆体で構成される金属リボン、ナノＴｉ合金粉末、及び、その製造方法、並びに、用途を提供し、以下の工程を含む。
【0157】
（１）重量百分率がそれぞれ０．３ｗｔ％、０．１ｗｔ％、０．３ｗｔ％、及び０．０３ｗｔ％であるＣｌ、Ｎ、Ｏ、Ｈを含む低純度チタンを選択した。原子パーセント含有量に換算すると、Ｃｌ、Ｎ、Ｏ、Ｈの原子パーセント含有量がそれぞれ０．４ａｔ％、０．３３ａｔ％、０．８８ａｔ％、１．３９ａｔ％であり、合計含有量が３ａｔ％である。０．３ｗｔ％のＯを含む低純度希土類Ｃｅを選択した。原子パーセント含有量に換算すると、ＣｅのうちのＯ含有量が２．５７ａｔ％である。Ｔｉ－Ｃｅが金属間化合物を形成しない元素組合せペアであり、かつ、Ｔｉの融点がＣｅよりも高いため、この元素組合せペアに基づいてＴｉ合金粉末を製造することができる。
【0158】
計算を容易にするために、原材料に存在する可能性のあるその他の微量元素を主要元素として使用し、低純度Ｔｉ原料と低純度Ｃｅ原料を体積比１：３で配合した。元素密度と原子量のデータによると、合金原料の組成が原子百分率含有量で約（Ｔｉ９７Ｃｌ０．４Ｎ０．３３Ｏ０．８８Ｈ１．３９）３９（Ｃｅ９７．４３Ｏ２．５７）６１と表すことができ、具体的には、Ｔｉ３７．８３Ｃｅ５９．４３５Ｃｌ０．１５６Ｎ０．１２９Ｈ０．５４Ｏ１．９１であり、Ｃｌ、Ｎ、Ｈ、Ｏ及びその他の不純物元素Ｔの合計含有量は約２．７３５ａｔ％であった。
【0159】
（２）上記低純度合金原料を誘導溶解し、組成が約Ｔｉ３７．８３Ｃｅ５９．４３５Ｔ２．７３５（ＴはＣｌ、Ｎ、Ｈ、Ｏ等の不純物元素を表す）程度である初期合金溶融物を得た。初期の合金溶融物中の一部の不純物元素はスラグとなって溶融物から分離し、不純物含有量を減少させる可能性があるが、酸素などの環境及び雰囲気での一部の不純物も溶融物に入り、溶融物中の不純物含有量を上昇させる可能性がある。
【0160】
（３）初期の合金溶融物を銅ローラストリップキャスト法によって厚さが約１００μｍのリボンに急速に凝固し、凝固過程でＴｉを主成分とする分散粒子相がＣｅを主成分とするマトリックス相に埋め込まれて析出し、内因性ナノＴｉ合金粉末とＣｅ被覆体で構成される金属リボンを得た。ここで、内因性Ｔｉ合金粉末の原子百分率組成が約Ｔｉ９９．１Ｃｅ０．５Ｔ０．４であり、主に単結晶粒子で構成され、粒径範囲が３ｎｍ～３００ｎｍであった。内因性Ｔｉ合金粉末には少量のＣｅが固溶し、かつ、その中のＴ不純物の含有量が低純度Ｔｉ原料に対して大幅に低下し、それ以外のＴ不純物がＣｅ被覆体で富化していた。得られた内因性ナノＴｉ合金粉末とＣｅ被覆体で構成される金属リボンでは、内因性Ｔｉ合金粉末の体積百分率含有量が、原料調製時のＴｉ原料の体積百分率含有量と同等であり、それでも約２５ｖｏｌ％であり、Ｃｅを主成分とするマトリックス相でのＴｉ合金粉末の分散分布を確保した。
【0161】
（４）希塩酸溶液により内因性ナノＴｉ合金粉末とＣｅ被覆体で構成される金属リボン中のＣｅ被覆体を除去し、Ｔｉ合金粉末は希塩酸溶液と反応しないため、分離、洗浄、乾燥後、Ｔｉ－Ｃｅ－Ｔ合金粉末を得た。露出したＴｉ－Ｃｅ－Ｔ合金粉末の表層や表面原子に酸素などの不純物が吸着することにより、得られたＴｉ－Ｃｅ－Ｔ合金粉末中のＴ不純物の含有量が、内因性Ｔｉ－Ｃｅ－Ｔ合金粉末の含有量よりも高かった。
【0162】
工程（３）の後、工程（５）を直接実行してもよい。
【0163】
（５）溶存酸素が除去された希塩酸溶液により内因性ナノＴｉ合金粉末とＣｅ被覆体で構成される金属リボン中のＣｅ被覆体を除去し、２０ｍｉｎ以内に、保護雰囲気でＴｉ合金粉末を分離し、エポキシ樹脂及びその他の塗料成分と混合することにより、チタン合金ナノ変性ポリマー防食塗料を製造した。
【0164】
[実施例２]
本実施例は、内因性ミクロンＴｉ合金粉末とＣｅ被覆体で構成される金属薄板、ミクロンＴｉ合金粉末、及び、その製造方法並びに、用途を提供し、以下の工程を含む。
本実施例は、内因性ミクロンＴｉ合金粉末とＣｅ被覆体で構成される金属薄板、ミクロンＴｉ合金粉末、及び、その製造方法並びに、用途を提供し、以下の工程を含む。
【0165】
（１）重量百分率がそれぞれ０．３ｗｔ％、０．１ｗｔ％、０．３ｗｔ％、及び０．０３ｗｔ％であるＣｌ、Ｎ、Ｏ、Ｈを含む低純度チタンを選択した。原子パーセント含有量に換算すると、Ｃｌ、Ｎ、Ｏ、Ｈの原子パーセント含有量がそれぞれ０．４ａｔ％、０．３３ａｔ％、０．８８ａｔ％、１．３９ａｔ％であり、合計含有量が３ａｔ％である。０．３ｗｔ％のＯを含む低純度希土類Ｃｅを選択した。原子パーセント含有量に換算すると、ＣｅのうちのＯ含有量が２．５７ａｔ％である。Ｔｉ－Ｃｅが金属間化合物を形成しない元素組合せペアであり、かつ、Ｔｉの融点がＣｅよりも高いため、この元素組合せペアに基づいてＴｉ合金粉末を製造することができる。
【0166】
計算を容易にするために、原材料に存在する可能性のあるその他の微量元素を主要元素として使用し、低純度Ｔｉ原料と低純度Ｃｅ原料を体積比１：３で配合した。元素密度と原子量のデータによると、合金原料の組成が原子百分率含有量で約（Ｔｉ９７Ｃｌ０．４Ｎ０．３３Ｏ０．８８Ｈ１．３９）３９（Ｃｅ９７．４３Ｏ２．５７）６１と表すことができ、具体的には、Ｔｉ３７．８３Ｃｅ５９．４３５Ｃｌ０．１５６Ｎ０．１２９Ｈ０．５４Ｏ１．９１であり、Ｃｌ、Ｎ、Ｈ、Ｏ及びその他の不純物元素Ｔの合計含有量は、約２．７３５ａｔ％であった。
【0167】
（２）上記低純度合金原料を誘導溶解し、組成が約Ｔｉ３７．８３Ｃｅ５９．４３５Ｔ２．７３５（ＴはＣｌ、Ｎ、Ｈ、Ｏ等の不純物元素を表す）程度である初期合金溶融物を得た。初期の合金溶融物中の一部の不純物元素が、スラグとなって溶融物から分離し、不純物含有量を減少させる可能性があるが、酸素などの環境及び雰囲気での一部の不純物も溶融物に入り、溶融物中の不純物含有量を上昇させる可能性がある。
【0168】
（３）初期の合金溶融物を厚さ約４ｍｍの薄板に凝固し、凝固過程でＴｉを主成分とするメソデンドライト分散粒子相がＣｅを主成分とするマトリックス相に埋め込まれて分布し、内因性ミクロンＴｉ合金粉末とＣｅ被覆体で構成される金属薄板を得た。ここで、内因性Ｔｉ合金デンドライト粉末の原子百分率組成が約Ｔｉ９９．４Ｃｅ０．３Ｔ０．３であり、主に単結晶デンドライト粒子で構成され、粒径範囲が１μｍ～１５０μｍであった。内因性Ｔｉ合金粉末には少量のＣｅが固溶し、かつ、その中のＴ不純物の含有量が低純度Ｔｉ原料に対して大幅に低下し、他の大量のＴ不純物がＣｅ被覆体で富化していた。得られた内因性ミクロンＴｉ合金粉末とＣｅ被覆体で構成される金属薄板では、内因性Ｔｉ合金粉末の体積百分率含有量が、原料調製時のＴｉ原料の体積百分率含有量と同等であり、それでも約２５ｖｏｌ％であり、Ｃｅを主成分とするマトリックス相でのＴｉ合金デンドライト粉末の分散分布を確保した。
【0169】
（４）希塩酸溶液により内因性ミクロンＴｉ合金粉末とＣｅ被覆体で構成される金属薄板中のＣｅ被覆体を除去し、Ｔｉ合金デンドライト粉末は希塩酸溶液と反応しないため、分離、洗浄、乾燥後、Ｔｉ－Ｃｅ－Ｔ合金デンドライト粉末を得た。
【0170】
（５）Ｔｉ－Ｃｅ－Ｔ合金デンドライト粉末をジェットミル粉砕処理し、絡み合ったデンドライト粒子を凝固過程中に分散させると同時に、大きなデンドライト粒子を小さなデンドライト粒子の破片に分解した。
【0171】
（６）上記で得られたＴｉ合金デンドライト粉末をスクリーニングし、粒径範囲が１５μｍ～５３μｍのＴｉ合金デンドライト粉末を選別し、プラズマ球状化処理により粒径範囲の変化が少ない球状または略球状Ｔｉ合金粉末を得た。
【0172】
（７）得られた球状または略球状Ｔｉ合金粉末は、３Ｄ金属印刷分野に利用可能である。
【0173】
[実施例３]
本実施例は、内因性ナノＴｉ合金粉末とＧｄ被覆体で構成される金属リボン、ナノＴｉ合金粉末、及び、その製造方法を提供し、以下の工程を含む。
本実施例は、内因性ナノＴｉ合金粉末とＧｄ被覆体で構成される金属リボン、ナノＴｉ合金粉末、及び、その製造方法を提供し、以下の工程を含む。
【0174】
（１）不純物Ｔの含有量がいずれも約３ａｔ％である低純度Ｔｉ原料と、Ｇｄを主成分とする希土類原料を選択した。Ｔｉ－Ｇｄは、金属間化合物を形成しない元素組合せペアであり、かつ、Ｔｉの融点がＧｄよりも高いため、この元素組合せペアに基づいてＴｉ合金粉末を製造することができる。
【0175】
（２）低純度Ｔｉ原料とＧｄを主成分とする希土類原料を体積比１５：８５で配合し、合金原料を誘導溶解し、原子百分率組成が約Ｔｉ２４Ｇｄ７３Ｔ３であり、Ｔ含有量が約３ａｔ％である初期合金溶融物を得た。
【0176】
（３）初期の合金溶融物を銅ローラストリップキャスト法によって厚さが約１００μｍのリボンに急速に凝固し、凝固過程でＴｉを主成分とする分散粒子相が、Ｇｄを主成分とするマトリックス相に埋め込まれて分布し、内因性ナノＴｉ合金粉末とＧｄ被覆体で構成される金属リボンを得た。図１に、当該金属リボンのマイクロトポグラフィを示している。ここで、内因性Ｔｉ合金粉末の原子百分率組成が約Ｔｉ９９．２Ｇｄ０．５Ｔ０．３であり、主に微量のＧｄを固溶したＴｉナノ単結晶粒子で構成され、粒径範囲が３ｎｍ～３００ｎｍであった。他の大量のＴ不純物がＣｅ被覆体で富化し、内因性Ｔｉ合金粉末中のＴ不純物の含有量が低純度Ｔｉ原料に対して大幅に低下した。図１に示すように、得られた内因性ナノＴｉ合金粉末とＧｄ被覆体で構成される金属リボンでは、内因性Ｔｉ合金粉末の体積百分率含有量が、原料調製時のＴｉ原料の体積百分率含有量と同等であり、それでも約２５ｖｏｌ％であり、Ｇｄを主成分とするマトリックス相でのＴｉ合金粉末の分散分布を確保した。
【0177】
（４）希塩酸溶液により内因性ナノＴｉ合金粉末とＧｄ被覆体で構成される金属リボン中のＧｄ被覆体を除去し、Ｔｉ合金粉末は希塩酸溶液と反応しないため、分離、洗浄、乾燥後、図２に示すようなＴｉ－Ｇｄ－Ｔ合金粉末を得、その粒径範囲が３ｎｍ～３００ｎｍであった。
【0178】
[実施例４]
本実施例は、内因性ナノＴｉ－Ｎｂ－Ｖ合金粉末とＣｅ－Ｌａ－Ｎｄ－Ｐｒ被覆体で構成される金属リボン、ナノＴｉ－Ｎｂ－Ｖ合金粉末、及び、その製造方法を提供し、以下の工程を含む。
本実施例は、内因性ナノＴｉ－Ｎｂ－Ｖ合金粉末とＣｅ－Ｌａ－Ｎｄ－Ｐｒ被覆体で構成される金属リボン、ナノＴｉ－Ｎｂ－Ｖ合金粉末、及び、その製造方法を提供し、以下の工程を含む。
【0179】
（１）不純物Ｔの含有量がいずれも約３ａｔ％である低純度Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ原料と、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒを主成分とする混合希土類原料を選択した。Ｔｉ－Ｃｅ、Ｔｉ－Ｌａ、Ｔｉ－Ｎｄ、Ｔｉ－Ｐｒ、Ｎｂ－Ｃｅ、Ｎｂ－Ｌａ、Ｎｂ－Ｎｄ、Ｎｂ－Ｐｒ、Ｖ－Ｃｅ、Ｖ－Ｌａ、Ｖ－Ｎｄ、Ｖ－Ｐｒは、いずれも金属間化合物を形成しない元素組合せペアであり、かつ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖの融点がＣｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒよりも高いため、これらの元素組合せペアに基づいてＴｉ合金粉末を製造することができる。
【0180】
（２）低純度Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ原料とＣｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒを主成分とする混合希土類原料を体積比１：２で配合し、合金原料を誘導溶解し、Ｔ含有量が約３ａｔ％である（Ｔｉ－Ｎｂ－Ｖ）－（Ｃｅ－Ｌａ－Ｎｄ－Ｐｒ）－Ｔの初期合金溶融物を得た。
【0181】
（３）初期の合金溶融物を銅ローラストリップキャスト法によって厚さが約１００μｍのリボンに急速に凝固し、凝固過程でＴｉ－Ｎｂ－Ｖを主成分とする分散粒子相が、Ｃｅ－Ｌａ－Ｎｄ－Ｐｒを主成分とするマトリックス相に埋め込まれて分布し、内因性ナノＴｉ－Ｎｂ－Ｖ合金粉末とＣｅ－Ｌａ－Ｎｄ－Ｐｒ被覆体で構成される金属リボンを得た。ここで、内因性Ｔｉ－Ｎｂ－Ｖ合金粉末の原子百分率組成が約（Ｔｉ－Ｎｂ－Ｖ）９９．２（Ｃｅ－Ｌａ－Ｎｄ－Ｐｒ）０．５Ｔ０．３であり、主に無限に相溶するＴｉ－Ｎｂ－Ｖ単結晶粒子で構成され、粒径範囲が３ｎｍ～３００ｎｍであった。内因性Ｔｉ－Ｎｂ－Ｖ合金粉末にはＣｅ－Ｌａ－Ｎｄ－Ｐｒが固溶し、かつ、その中のＴ不純物の含有量が低純度Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ原料に対して大幅に低下し、他の大量のＴ不純物がＣｅ－Ｌａ－Ｎｄ－Ｐｒ被覆体で富化していた。得られた内因性ナノＴｉ－Ｎｂ－Ｖ合金粉末とＣｅ－Ｌａ－Ｎｄ－Ｐｒ被覆体で構成される金属リボンでは、内因性Ｔｉ－Ｎｂ－Ｖ合金粉末の体積百分率含有量が、原料調製時のＴｉ、Ｎｂ、Ｖ原料の体積百分率含有量と同等であり、それでも約３３ｖｏｌ％であり、Ｃｅ－Ｌａ－Ｎｄ－Ｐｒを主成分とするマトリックス相でのＴｉ－Ｎｂ－Ｖ合金粉末の分散分布を確保した。
【0182】
（４）希塩酸溶液により内因性ナノＴｉ－Ｎｂ－Ｖ合金粉末とＣｅ－Ｌａ－Ｎｄ－Ｐｒ被覆体で構成される金属リボン中のＣｅ－Ｌａ－Ｎｄ－Ｐｒ被覆体を除去し、Ｔｉ－Ｎｂ－Ｖ合金粉末は希塩酸溶液と反応しないため、分離、洗浄、乾燥後、主成分が（Ｔｉ－Ｎｂ－Ｖ）－（Ｃｅ－Ｌａ－Ｎｄ－Ｐｒ）－ＴであるＴｉ－Ｎｂ－Ｖ合金粉末を得た。露出したＴｉ－Ｎｂ－Ｖ合金粉末の表層や表面原子に酸素などの不純物が吸着することにより、得られたＴｉ－Ｎｂ－Ｖ合金粉末中のＴ不純物の含有量が、内因性Ｔｉ－Ｎｂ－Ｖ合金粉末の含有量よりもわずかに高かった。
【0183】
[実施例５]
本実施例は、内因性サブミクロンＴｉ－Ｃｏ合金粉末とＣｅ－Ｌａ－Ｎｄ－Ｐｒ被覆体で構成される金属リボン、サブミクロンＴｉ－Ｃｏ合金粉末、及び、その製造方法を提供し、以下の工程を含む。
本実施例は、内因性サブミクロンＴｉ－Ｃｏ合金粉末とＣｅ－Ｌａ－Ｎｄ－Ｐｒ被覆体で構成される金属リボン、サブミクロンＴｉ－Ｃｏ合金粉末、及び、その製造方法を提供し、以下の工程を含む。
【0184】
（１）ＴｉとＣｏ原料のモル比は１：１であり、かつ、不純物Ｔの含有量がいずれも約３ａｔ％である低純度Ｔｉ、Ｃｏ原料とＣｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒを主成分とする混合希土類原料を選択した。Ｔｉ－Ｃｅ、Ｔｉ－Ｌａ、Ｔｉ－Ｎｄ、Ｔｉ－Ｐｒは、いずれも金属間化合物を形成しない元素組合せペアであり、かつ、ＴｉはＴｉ－Ｃｏ原料の５０％を占め、主元素であり、また、ＣｏＴｉ金属間化合物の融点が１７００℃と高く、ＣｏとＣｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒなどの元素で形成される金属間化合物の融点よりもはるかに高い、Ｃｏ：Ｔｉが１：１の場合、Ｃｏは主にＴｉと結合して高融点のＣｏＴｉ金属間化合物を形成するため、これらの元素組合せペアに基づいてＣｏＴｉ合金粉末を製造することができる。
【0185】
（２）低純度Ｔｉ、Ｃｏ原料とＣｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒを主成分とする混合希土類原料を体積比１：２で配合し、ここで、Ｔｉ：Ｃｏは等モル比であり、合金原料を誘導溶解し、Ｔの含有量が約３ａｔ％である（Ｔｉ－Ｃｏ）－（Ｃｅ－Ｌａ－Ｎｄ－Ｐｒ）－Ｔの初期合金溶融物を得た。
【0186】
（３）初期の合金溶融物を銅ローラストリップキャスト法によって厚さが約３００μｍのリボンに急速に凝固し、凝固過程でＴｉ－Ｃｏを主成分とする分散粒子相がＣｅ－Ｌａ－Ｎｄ－Ｐｒを主成分とするマトリックス相に埋め込まれて分布し、内因性サブミクロンＴｉ－Ｃｏ合金粉末とＣｅ－Ｌａ－Ｎｄ－Ｐｒ被覆体で構成される金属リボンを得た。ここで、内因性Ｔｉ－Ｃｏ合金粉末の原子百分率組成が約（Ｔｉ－Ｃｏ）９９（Ｃｅ－Ｌａ－Ｎｄ－Ｐｒ）０．６Ｔ０．４であり、主に金属間化合物のＴｉ－Ｃｏ単結晶粒子で構成され、粒径範囲が２０ｎｍ～１μｍであった。内因性Ｔｉ－Ｃｏ合金粉末にはＣｅ－Ｌａ－Ｎｄ－Ｐｒが固溶し、かつ、その中のＴ不純物の含有量が低純度Ｔｉ、Ｃｏ原料に対して大幅に低下し、他の大量のＴ不純物がＣｅ－Ｌａ－Ｎｄ－Ｐｒ被覆体で富化していた。得られた内因性サブミクロンＴｉ－Ｃｏ合金粉末とＣｅ－Ｌａ－Ｎｄ－Ｐｒ被覆体で構成される金属リボンでは、内因性Ｔｉ－Ｃｏ合金粉末の体積百分率含有量が、原料調製時のＴｉ、Ｃｏ原料の体積百分率含有量と同等であり、それでも約３３ｖｏｌ％であり、Ｃｅ－Ｌａ－Ｎｄ－Ｐｒを主成分とするマトリックス相でのＴｉ－Ｃｏ合金粉末の分散分布を確保した。
【0187】
（４）希塩酸溶液により内因性サブミクロンＴｉ－Ｃｏ合金粉末とＣｅ－Ｌａ－Ｎｄ－Ｐｒ被覆体で構成される金属リボン中のＣｅ－Ｌａ－Ｎｄ－Ｐｒ被覆体を除去し、Ｔｉ－Ｃｏ合金粉末は希塩酸溶液と反応しにくいため、分離、洗浄、乾燥後、主成分が（Ｔｉ－Ｃｏ）－（Ｃｅ－Ｌａ－Ｎｄ－Ｐｒ）－ＴであるＴｉ－Ｃｏ合金粉末を得た。露出したＴｉ－Ｃｏ合金粉末の表層と表面に酸素などの不純物が吸着することにより、得られたＴｉ－Ｃｏ合金粉末中のＴ不純物の含有量が、内因性Ｔｉ－Ｃｏ合金粉末の含有量よりもわずかに高かった。
【0188】
[実施例６]
本実施例は、内因性ミクロンＴｉ－Ｃｏ合金粉末とＧｄ被覆体で構成される金属薄板、ミクロンＴｉ－Ｃｏ合金粉末、及び、その製造方法を提供し、以下の工程を含む。
本実施例は、内因性ミクロンＴｉ－Ｃｏ合金粉末とＧｄ被覆体で構成される金属薄板、ミクロンＴｉ－Ｃｏ合金粉末、及び、その製造方法を提供し、以下の工程を含む。
【0189】
（１）ＴｉとＣｏ原料のモル比は１：１であり、かつ、不純物Ｔの含有量がいずれも約３ａｔ％である低純度Ｔｉ、Ｃｏ原料と、Ｇｄを主成分とする希土類原料を選択した。Ｔｉ－Ｇｄは、金属間化合物を形成しない元素組合せペアであり、かつ、ＴｉはＴｉ－Ｃｏ原料の５０％を占め、主元素であり、また、ＣｏＴｉ金属間化合物の融点が１７００℃と高く、ＣｏとＧｄなどの元素で形成される金属間化合物の融点よりもはるかに高い、Ｃｏ：Ｔｉが１：１の場合、Ｃｏは主にＴｉと結合して高融点のＣｏＴｉ金属間化合物を形成するため、これらの元素組合せペアに基づいてＣｏＴｉ合金粉末を製造することができる。
【0190】
（２）低純度Ｔｉ、Ｃｏ原料とＧｄを主成分とする希土類原料を体積比３０：７０で配合し、ここで、Ｔｉ：Ｃｏは等モル比であり、合金原料を誘導溶解し、Ｔの含有量が約３ａｔ％であるＴｉＣｏ－Ｇｄ－Ｔの初期合金溶融物を得た。
【0191】
（３）初期の合金溶融物を厚さが約２ｍｍの薄板に急速に凝固し、凝固過程でＴｉ－Ｃｏを主成分とするデンドライト粒子相が、Ｇｄを主成分とするマトリックス相に埋め込まれて分布し、内因性ミクロンＴｉ－Ｃｏ合金粉末とＣｅ－Ｌａ－Ｎｄ－Ｐｒ被覆体で構成される金属薄板を得た。その凝固組織の形態を図３に示している。ここで、内因性Ｔｉ－Ｃｏ合金粉末の原子百分率組成が約（ＴｉＣｏ）９９．５Ｇｄ０．３Ｔ０．２であり、主に金属間化合物のＴｉ－Ｃｏ単結晶粒子で構成され、粒径範囲が１μｍ～６０μｍであった。内因性Ｔｉ－Ｃｏ合金粉末には少量のＧｄが固溶し、かつ、その中のＴ不純物の含有量がＴｉ、Ｃｏ原料に対して大幅に低下し、他の大量のＴ不純物がＧｄ被覆体で富化していた。得られた内因性Ｔｉ－Ｃｏ合金粉末とＧｄ被覆体で構成される金属薄板では、内因性Ｔｉ－Ｃｏ合金粉末の体積百分率含有量が、原料調製時のＴｉ、Ｃｏ原料の体積百分率含有量と同等であり、それでも約３３ｖｏｌ％であり、Ｇｄを主成分とするマトリックス相でのＴｉ－Ｃｏ合金粉末の分散分布を確保した。
【0192】
（４）希塩酸溶液により内因性ミクロンＴｉ－Ｃｏ合金粉末とＧｄ被覆体で構成される金属薄板中のＧｄ被覆体を除去し、Ｔｉ－Ｃｏ合金粉末は希塩酸溶液と反応しにくいため、分離、洗浄、乾燥後、主成分が（Ｔｉ－Ｃｏ）－Ｇｄ－ＴであるＴｉ－Ｃｏ合金粉末を得た。その単結晶デンドライト形態を図４に示している。露出したＴｉ－Ｃｏ合金粉末の表層と表面に酸素などの不純物が吸着することにより、得られたＴｉ－Ｃｏ合金粉末中のＴ不純物の含有量が、内因性Ｔｉ－Ｃｏ合金粉末の含有量よりもわずかに高かった。
【0193】
[実施例７]
本実施例は、内因性ミクロンＦｅ合金粉末とＬａ被覆体で構成される金属リボン、ミクロンＦｅ合金粉末、及び、その製造方法を提供し、以下の工程を含む。
本実施例は、内因性ミクロンＦｅ合金粉末とＬａ被覆体で構成される金属リボン、ミクロンＦｅ合金粉末、及び、その製造方法を提供し、以下の工程を含む。
【0194】
（１）不純物Ｔの含有量がいずれも約２．５ａｔ％である低純度Ｆｅ原料とＬａを主成分とする希土類原料を選択した。Ｆｅ－Ｌａは金属間化合物を形成しない元素組合せペアであり、かつ、いずれも主元素であるため、ＦｅとＬａの組み合わせペアに基づいてＦｅ合金粉末を製造することができる。
【0195】
（２）低純度Ｆｅ原料とＬａを主成分とする希土類原料を体積比１：２で配合し、合金原料を誘導溶解し、Ｔ含有量が約２．５ａｔ％であるＦｅ－Ｌａ－Ｔの初期合金溶融物を得た。
【0196】
（３）初期の合金溶融物を銅ローラストリップキャスト法によって厚さが約５００μｍのリボンに急速に凝固し、凝固過程でＦｅを主成分とする分散粒子相が、Ｌａを主成分とするマトリックス相に埋め込まれて分布し、内因性ミクロンＦｅ合金粉末とＬａ被覆体で構成される金属リボンを得た。ここで、内因性Ｆｅ合金粉末の原子百分率組成が約Ｆｅ９９．４Ｌａ０．３Ｔ０．３であり、主にＦｅ単結晶粒子で構成され、粒径範囲が５００ｎｍ～５μｍであった。内因性Ｆｅ合金粉末にはＬａが固溶し、かつ、その中のＴ不純物の含有量が低純度Ｆｅ原料に対して大幅に低下し、他の大量のＴ不純物がＬａ被覆体で富化していた。得られた内因性ミクロンＦｅ合金粉末とＬａ被覆体で構成される金属リボンでは、内因性Ｆｅ合金粉末の体積百分率含有量が、原料調製時の体積百分率含有量と同等であり、それでも約３３ｖｏｌ％であり、Ｌａを主成分とするマトリックス相でのＦｅ合金粉末の分散分布を確保した。
【0197】
（４）Ｌａ被覆体の自然酸化－粉化により、マトリックスＬａの酸化物粉末から内因性Ｆｅ合金粉末を事前に分離し、Ｆｅ合金粉末の磁気特性により、磁場を用いてＦｅ合金粉末をマトリックスＬａの酸化物から分離した。次に、Ｆｅ合金粉末の表面に吸着した残留Ｌａ酸化物を少量の希酸溶液で完全に除去すると同時に、酸の濃度と量を制御することにより、Ｆｅ合金粉末の保持を確保し、洗浄、分離、乾燥後、最終的にＦｅ合金粉末を得た。
【0198】
[実施例８]
本実施例は、内因性ナノＣｕ合金粉末とＬｉ被覆体で構成される金属リボン、ナノＣｕ合金粉末、及び、その製造方法を提供し、以下の工程を含む。
本実施例は、内因性ナノＣｕ合金粉末とＬｉ被覆体で構成される金属リボン、ナノＣｕ合金粉末、及び、その製造方法を提供し、以下の工程を含む。
【0199】
（１）不純物Ｔの含有量がいずれも約１ａｔ％である低純度Ｃｕ原料と低純度Ｌｉ原料を選択した。Ｃｕ－Ｌｉは金属間化合物を形成しない元素組合せペアであり、かつ、いずれも主元素であるため、ＣｕとＬｉの組み合わせペアに基づいてＣｕ合金粉末を製造することができる。
【0200】
（２）低純度Ｃｕ原料と低純度Ｌｉ原料を体積比１：３で配合し、合金原料を誘導溶解し、Ｔ含有量が約１ａｔ％であるＣｕ－Ｌｉ－Ｔの初期合金溶融物を得た。
【0201】
（３）初期の合金溶融物を銅ローラストリップキャスト法によって厚さが約３０μｍのリボンに急速に凝固し、凝固過程でＣｕを主成分とする分散粒子相がＬｉを主成分とするマトリックス相に埋め込まれて分布し、内因性ナノＣｕ合金粉末とＬｉ被覆体で構成される金属リボンを得た。ここで、内因性Ｃｕ合金粉末の原子百分率組成が約Ｃｕ８４．８Ｌｉ１５Ｔ０．２であり、主にＬｉが多量に固溶したＣｕ単結晶粒子で構成され、粒径範囲が３ｎｍ～１５０ｎｍであった。さらに、その中のＴ不純物の含有量が低純度Ｃｕ原料に対して大幅に低下し、他の大量のＴ不純物がＬｉ被覆体で富化していた。
【0202】
（４）極希塩酸溶液により内因性ナノＣｕ合金粉末とＬｉ被覆体で構成される金属リボン中のＬｉ被覆体を除去し、Ｃｕ合金粉末は極希塩酸溶液と反応しにくいため、分離、洗浄、乾燥後、主成分がＣｕ－Ｌｉ－ＴであるナノオーダーのＣｕ合金粉末を得た。
【0203】
[実施例９]
本実施例は、内因性ナノＣｕ合金粉末とＰｂ被覆体で構成される金属リボン、ナノＣｕ合金粉末、及び、その製造方法を提供し、以下の工程を含む。
本実施例は、内因性ナノＣｕ合金粉末とＰｂ被覆体で構成される金属リボン、ナノＣｕ合金粉末、及び、その製造方法を提供し、以下の工程を含む。
【0204】
（１）不純物Ｔの含有量がいずれも約２ａｔ％である低純度Ｃｕ原料と低純度Ｐｂ原料を選択した。Ｃｕ－Ｐｂは金属間化合物を形成しない元素組合せペアであり、かつ、いずれも主元素であるため、ＣｕとＰｂの組み合わせペアに基づいてＣｕ合金粉末を製造することができる。
【0205】
（２）低純度Ｃｕ原料とＰｂ原料を体積比１：３で配合し、合金原料を誘導溶解し、Ｔ含有量が約１ａｔ％であるＣｕ－Ｐｂ－Ｔの初期合金溶融物を得た。
【0206】
（３）初期の合金溶融物を銅ローラストリップキャスト法によって厚さが約３０μｍのリボンに急速に凝固し、凝固過程でＣｕを主成分とする分散粒子相が、Ｐｂを主成分とするマトリックス相に埋め込まれて分布し、内因性ナノＣｕ合金粉末とＰｂ被覆体で構成される金属リボンを得た。ここで、内因性Ｃｕ合金粉末の原子百分率組成が、約Ｃｕ９９．５Ｐｂ０．３Ｔ０．２であり、主に少量のＰｂが固溶したＣｕ単結晶粒子で構成され、粒径範囲が３ｎｍ～１５０ｎｍであった。さらに、その中のＴ不純物の含有量が低純度Ｃｕ原料に対して大幅に低下し、他の大量のＴ不純物がＰｂ被覆体で富化していた。得られた内因性ナノＣｕ合金粉末とＰｂ被覆体で構成される金属リボンでは、内因性Ｃｕ合金粉末の体積百分率含有量が、原料調製時の体積百分率含有量と同等であり、それでも約２５ｖｏｌ％であり、Ｐｂを主成分とするマトリックス相でのＣｕ合金粉末の分散分布を確保した。
【0207】
（４）酢酸と希塩酸の混合溶液により内因性ナノＣｕ合金粉末とＰｂ被覆体で構成される金属リボン中のＰｂ被覆体を除去し、Ｃｕ合金粉末は酢酸と希塩酸の混合溶液と反応しにくいため、分離、洗浄、乾燥後、主成分がＣｕ－Ｐｂ－ＴであるナノオーダーのＣｕ合金粉末を得た。
【0208】
[実施例１０]
本実施例は、内因性ナノＮｂ－Ｖ－Ｍｏ－Ｗ合金粉末とＣｕ被覆体で構成される金属リボン、ナノＮｂ－Ｖ－Ｍｏ－Ｗ合金粉末、及び、その製造方法を提供し、以下の工程を含む。
本実施例は、内因性ナノＮｂ－Ｖ－Ｍｏ－Ｗ合金粉末とＣｕ被覆体で構成される金属リボン、ナノＮｂ－Ｖ－Ｍｏ－Ｗ合金粉末、及び、その製造方法を提供し、以下の工程を含む。
【0209】
（１）不純物Ｔの含有量がいずれも約１ａｔ％である低純度Ｎｂ、Ｖ、Ｍｏ、Ｗ原料とＣｕ原料を選択した。Ｃｕ－Ｎｂ、Ｃｕ－Ｖ、Ｃｕ－Ｍｏ、Ｃｕ－Ｗは、いずれも金属間化合物を形成しない元素組合せペアであり、かつ、Ｎｂ、Ｖ、Ｍｏ、Ｗは互いに相溶する主元素であるため、これらの組み合わせペアに基づいてＮｂ－Ｖ－Ｍｏ－Ｗ合金粉末を製造することができる。
【0210】
（２）低純度Ｎｂ、Ｖ、Ｍｏ、Ｗ原料とＣｕ原料を体積比１：２で配合し、ここで、Ｎｂ：Ｖ：Ｍｏ：Ｗのモル比は２：１：１：１であり、合金原料を誘導溶解し、Ｔの含有量が約１ａｔ％である（Ｎｂ２ＶＭｏＷ）－Ｃｕ－Ｔの初期合金溶融物を得た。
【0211】
（３）初期の合金溶融物を銅ローラストリップキャスト法によって厚さが約３０μｍのリボンにゆっくりと凝固し、凝固過程でＮｂ２ＶＭｏＷを主成分とする分散粒子相が、Ｃｕを主成分とするマトリックス相に埋め込まれて分布し、内因性ナノＮｂ－Ｖ－Ｍｏ－Ｗ合金粉末とＣｕ被覆体で構成される金属リボンを得た。ここで、内因性Ｎｂ２ＶＭｏＷ合金粉末の原子百分率組成が、約（Ｎｂ２ＶＭｏＷ）９９．３Ｃｕ０．５Ｔ０．２であり、主に少量のＣｕが固溶した高エントロピーＮｂ２ＶＭｏＷ単結晶粒子で構成され、粒径範囲が３ｎｍ～２００ｎｍであった。さらに、その中のＴ不純物の含有量が低純度Ｃｕ原料に対して大幅に低下し、他の大量のＴ不純物がＣｕ被覆体で富化していた。得られた内因性ナノＮｂ－Ｖ－Ｍｏ－Ｗ合金粉末とＣｕ被覆体で構成される金属リボンでは、内因性Ｎｂ２ＶＭｏＷ合金粉末の体積百分率含有量が、原料調製時の体積百分率含有量と同等であり、それでも約３３ｖｏｌ％であり、Ｃｕを主成分とするマトリックス相でのＮｂ２ＶＭｏＷ合金粉末の分散分布を確保した。
【0212】
（４）中濃度の塩酸溶液により内因性ナノＮｂ－Ｖ－Ｍｏ－Ｗ合金粉末とＣｕ被覆体で構成される金属リボン中のＣｕ被覆体を除去し、Ｎｂ２ＶＭｏＷ合金粉末は中濃度の塩酸溶液と反応しにくいため、分離、洗浄、乾燥後、主成分がＮｂ２ＶＭｏＷであるナノオーダーの合金粉末を得た。
【0213】
[実施例１１]
本実施例は、内因性ミクロンＮｂ－Ｖ－Ｍｏ－Ｗ合金粉末とＣｕ被覆体で構成される金属薄板、ミクロンＮｂ－Ｖ－Ｍｏ－Ｗ合金粉末、及び、その製造方法を提供し、以下の工程を含む。
本実施例は、内因性ミクロンＮｂ－Ｖ－Ｍｏ－Ｗ合金粉末とＣｕ被覆体で構成される金属薄板、ミクロンＮｂ－Ｖ－Ｍｏ－Ｗ合金粉末、及び、その製造方法を提供し、以下の工程を含む。
【0214】
（１）不純物Ｔの含有量がいずれも約１ａｔ％である低純度Ｎｂ、Ｖ、Ｍｏ、Ｗ原料とＣｕ原料を選択した。Ｃｕ－Ｎｂ、Ｃｕ－Ｖ、Ｃｕ－Ｍｏ、Ｃｕ－Ｗは、いずれも金属間化合物を形成しない元素組合せペアであり、かつ、Ｎｂ、Ｖ、Ｍｏ、Ｗは互いに相溶する主元素であるため、これらの組み合わせペアに基づいてＮｂ－Ｖ－Ｍｏ－Ｗ合金粉末を製造することができる。
【0215】
（２）低純度Ｎｂ、Ｖ、Ｍｏ、Ｗ原料とＣｕ原料を体積比１：２で配合し、ここで、Ｎｂ：Ｖ：Ｍｏ：Ｗのモル比は１：１：１：１であり、合金原料を誘導溶解し、Ｔの含有量が約１ａｔ％である（ＮｂＶＭｏＷ）－Ｃｕ－Ｔの初期合金溶融物を得た。
【0216】
（３）初期の合金溶融物を厚さが約４ｍｍの薄板に凝固し、凝固過程でＮｂＶＭｏＷを主成分とするデンドライト分散相が、Ｃｕを主成分とするマトリックス相に埋め込まれて分布し、内因性ミクロンＮｂ－Ｖ－Ｍｏ－Ｗ合金粉末とＣｕ被覆体で構成される金属薄板を得た。ここで、内因性ＮｂＶＭｏＷデンドライト合金粉末の原子百分率組成が、約（ＮｂＶＭｏＷ）９９．６Ｃｕ０．３Ｔ０．１であり、主に少量のＣｕが固溶した高エントロピーＮｂＶＭｏＷ単結晶粒子で構成され、粒径範囲が１μｍ～１５０μｍであった。さらに、その中のＴ不純物の含有量が低純度Ｃｕ原料に対して大幅に低下し、他の大量のＴ不純物がＣｕ被覆体で富化していた。得られた内因性ミクロンＮｂ－Ｖ－Ｍｏ－Ｗ合金粉末とＣｕ被覆体で構成される金属薄板では、内因性ＮｂＶＭｏＷデンドライト合金粉末の体積百分率含有量が、原料調製時の体積百分率含有量と同等であり、それでも約３３ｖｏｌ％であり、Ｃｕを主成分とするマトリックス相でのＮｂＶＭｏＷデンドライト合金粉末の分散分布を確保した。
【0217】
（４）中濃度の熱塩酸溶液により内因性ミクロンＮｂ－Ｖ－Ｍｏ－Ｗ合金粉末とＣｕ被覆体で構成される金属薄板中のＣｕ被覆体を除去し、ＮｂＶＭｏＷデンドライト合金粉末は中濃度の熱塩酸溶液と反応しにくいため、分離、洗浄、乾燥後、主成分がＮｂＶＭｏＷであるミクロンオーダーのデンドライト合金粉末を得た。
【0218】
以上に説明した実施例の各技術的特徴は、任意に組み合わせてもよい。説明を簡潔にするために、上記実施例における各技術的特徴の全ての可能な組み合わせを説明しなかったが、これらの技術的特徴の組み合わせに矛盾がない限り、本明細書に記載される範囲と見なされるべきである。
【0219】
以上に説明した実施例は、本発明の幾つかの実施形態を示しているに過ぎず、その説明が比較的具体的及び詳細的であるが、これをもって発明の保護範囲を制限するものであると理解されるべきではない。なお、当業者にとって、本発明の構想を逸脱しない限り、幾つかの変形及び改進を行うことができ、これらは、いずれも本発明の保護範囲に属する。従って、本発明の保護範囲は、添付する特許請求の範囲に準ずるべきである。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【国際調査報告】