JP2002274829A - セメンタイトまたはセメンタイト系化合物とその製造方法 - Google Patents
セメンタイトまたはセメンタイト系化合物とその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 純度が高いセメンタイトＦｅ３Ｃを、十分な
実用性をもった低いコストで大量に製造する方法を提供
すること。さらに、（Ｆｅ１−ｘＭｘ）３Ｃの構造をも
つ新規なセメンタイト型化合物と、その製造方法を提供
すること。 【解決手段】 ＦｅおよびＣをＦｅ：Ｃがほぼ７５：２
５の原子比となるように配合し、メカニカルアロイイン
グ法により二成分を緊密に混合して合金の前駆体とし、
この合金前駆体の粉末を３５０〜５００℃の温度で熱処
理することにより、セメンタイトＦｅ３Ｃを製造する。
Ｆｅの一部を他の成分Ｍ、代表的には金属成分Ｍ’で置
き換えた、（Ｆｅ１−ｘＭ’ｘ）３Ｃのセメンタイト系
化合物を得ることもできる。（Ｍ’は、Ｎａ，Ｋ，Ｃ
ａ，Ｍｇ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｍｏ，Ｖ，Ｔｉ，Ｎｉ，
ＡｌおよびＳｉから選んだ１種または２種以上であり、
０＜ｘ＜１）
実用性をもった低いコストで大量に製造する方法を提供
すること。さらに、（Ｆｅ１−ｘＭｘ）３Ｃの構造をも
つ新規なセメンタイト型化合物と、その製造方法を提供
すること。 【解決手段】 ＦｅおよびＣをＦｅ：Ｃがほぼ７５：２
５の原子比となるように配合し、メカニカルアロイイン
グ法により二成分を緊密に混合して合金の前駆体とし、
この合金前駆体の粉末を３５０〜５００℃の温度で熱処
理することにより、セメンタイトＦｅ３Ｃを製造する。
Ｆｅの一部を他の成分Ｍ、代表的には金属成分Ｍ’で置
き換えた、（Ｆｅ１−ｘＭ’ｘ）３Ｃのセメンタイト系
化合物を得ることもできる。（Ｍ’は、Ｎａ，Ｋ，Ｃ
ａ，Ｍｇ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｍｏ，Ｖ，Ｔｉ，Ｎｉ，
ＡｌおよびＳｉから選んだ１種または２種以上であり、
０＜ｘ＜１）
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、セメンタイトＦｅ
３Ｃの新規な製造方法に関する。本発明はまた、Ｆｅ３
ＣのＦｅの一部を他の成分Ｍで置き換えたセメンタイト
系化合物（Ｆｅ１ −ｘＭｘ）３Ｃに関し、その新規な製
造方法にも関する。
３Ｃの新規な製造方法に関する。本発明はまた、Ｆｅ３
ＣのＦｅの一部を他の成分Ｍで置き換えたセメンタイト
系化合物（Ｆｅ１ −ｘＭｘ）３Ｃに関し、その新規な製
造方法にも関する。
【０００２】
【従来の技術】よく知られているように、炭素含有量の
高い鋼の中には、セメンタイトと呼ばれる鉄と炭素との
化合物Ｆｅ３Ｃが生成している。この化合物は、高い硬
さや、磁性材料であることをはじめとする、その特性を
利用した種々の用途が考えられるが、製造方法はまだ確
立されていない。
高い鋼の中には、セメンタイトと呼ばれる鉄と炭素との
化合物Ｆｅ３Ｃが生成している。この化合物は、高い硬
さや、磁性材料であることをはじめとする、その特性を
利用した種々の用途が考えられるが、製造方法はまだ確
立されていない。
【０００３】既知のセメンタイト製造方法の第一は、鋳
鉄のように比較的多量のＦｅ３Ｃを含有する材料を酸で
溶解するか、電解抽出を行なって、残ったＦｅ３Ｃ粉末
を磁界をかけて集めるというものである。当然に、労力
と時間、そして費用がかかる割に、少量のＦｅ３Ｃしか
得られないから、実際的でない。得られるＦｅ３Ｃはき
わめて微細な粉末（大きくても数μｍ、平均０．１μｍ
程度）である。
鉄のように比較的多量のＦｅ３Ｃを含有する材料を酸で
溶解するか、電解抽出を行なって、残ったＦｅ３Ｃ粉末
を磁界をかけて集めるというものである。当然に、労力
と時間、そして費用がかかる割に、少量のＦｅ３Ｃしか
得られないから、実際的でない。得られるＦｅ３Ｃはき
わめて微細な粉末（大きくても数μｍ、平均０．１μｍ
程度）である。
【０００４】今ひとつの方法は、物理蒸着の技術でＦｅ
とＣとを蒸着させて膜状のＦｅ３Ｃを得ることである。
これも、蒸着で生成する膜の厚さが高々３μｍであるか
ら、量産には適しない。
とＣとを蒸着させて膜状のＦｅ３Ｃを得ることである。
これも、蒸着で生成する膜の厚さが高々３μｍであるか
ら、量産には適しない。
【０００５】Ｆｅ３Ｃを量産できる方法としては、メタ
ンガスで鉄を炭化する技術がある。しかし、この方法
は、もともと鉄鉱石（酸化鉄）とメタンとを反応させて
炭化鉄（セメンタイトにほかならない）をつくり、これ
を燃料として鉄の溶解還元を行うために開発されたもの
であり、酸素を含んでいるなど、純度が低くて、通常は
使用に耐えない。
ンガスで鉄を炭化する技術がある。しかし、この方法
は、もともと鉄鉱石（酸化鉄）とメタンとを反応させて
炭化鉄（セメンタイトにほかならない）をつくり、これ
を燃料として鉄の溶解還元を行うために開発されたもの
であり、酸素を含んでいるなど、純度が低くて、通常は
使用に耐えない。
【０００６】従来、セメンタイトとしては、もっぱらＦ
ｅ３Ｃの構造のものだけしか知られていないが、Ｆｅ原
子は、それとあまり大きさがちがわない他の金属の原子
で、少なくとも一部は置き換えられるはずであるから、
（Ｆｅ１−ｘＭｘ）３Ｃのセメンタイト型構造をもった
化合物があり得るはずである。しかし、これまでにその
ような化合物の存在は報告されていない。
ｅ３Ｃの構造のものだけしか知られていないが、Ｆｅ原
子は、それとあまり大きさがちがわない他の金属の原子
で、少なくとも一部は置き換えられるはずであるから、
（Ｆｅ１−ｘＭｘ）３Ｃのセメンタイト型構造をもった
化合物があり得るはずである。しかし、これまでにその
ような化合物の存在は報告されていない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の基本的な課題
は、純度が高いセメンタイトＦｅ３Ｃを、十分な実用性
をもった低いコストで大量に製造することができるよう
な製造方法を提供することにある。
は、純度が高いセメンタイトＦｅ３Ｃを、十分な実用性
をもった低いコストで大量に製造することができるよう
な製造方法を提供することにある。
【０００８】本発明の進んだ目的は、（Ｆｅ
１−ｘＭｘ）３Ｃの構造をもつ新規なセメンタイト型化
合物と、その製造方法を提供し、より広い範囲でこの種
の化合物が利用できるようにすることにある。
１−ｘＭｘ）３Ｃの構造をもつ新規なセメンタイト型化
合物と、その製造方法を提供し、より広い範囲でこの種
の化合物が利用できるようにすることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の基本的な課題を解
決する本発明のセメンタイトＦｅ３Ｃの製造方法は、Ｆ
ｅおよびＣをＦｅ：Ｃがほぼ７５：２５の原子比となる
ように配合し、メカニカルアロイイング法により二成分
を緊密に混合して合金の前駆体とし、この合金前駆体の
粉末を３５０〜５００℃の温度で熱処理することからな
る。
決する本発明のセメンタイトＦｅ３Ｃの製造方法は、Ｆ
ｅおよびＣをＦｅ：Ｃがほぼ７５：２５の原子比となる
ように配合し、メカニカルアロイイング法により二成分
を緊密に混合して合金の前駆体とし、この合金前駆体の
粉末を３５０〜５００℃の温度で熱処理することからな
る。
【００１０】進んだ目的を達成する本発明のセメンタイ
ト系化合物の製造方法のひとつの態様は、Ｆｅ、Ｍ’お
よびＣを、（Ｆｅ＋Ｍ’）：Ｃがほぼ７５：２５の原子
比となるように配合し、メカニカルアロイイングにより
三成分を緊密に混合して合金の前駆体とし、この合金前
駆体の粉末を３５０〜５００℃の温度で熱処理すること
により、下式のセメンタイト系化合物を製造する方法で
ある。 （Ｆｅ１−ｘＭ’ｘ）３Ｃ （Ｍ’は、Ｎａ，Ｋ，Ｃａ，Ｍｇ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，
Ｍｏ，Ｖ，Ｔｉ，Ｎｉ，ＡｌおよびＳｉからなるグルー
プから選んだ１種または２種以上であり、０＜ｘ＜１）
ト系化合物の製造方法のひとつの態様は、Ｆｅ、Ｍ’お
よびＣを、（Ｆｅ＋Ｍ’）：Ｃがほぼ７５：２５の原子
比となるように配合し、メカニカルアロイイングにより
三成分を緊密に混合して合金の前駆体とし、この合金前
駆体の粉末を３５０〜５００℃の温度で熱処理すること
により、下式のセメンタイト系化合物を製造する方法で
ある。 （Ｆｅ１−ｘＭ’ｘ）３Ｃ （Ｍ’は、Ｎａ，Ｋ，Ｃａ，Ｍｇ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，
Ｍｏ，Ｖ，Ｔｉ，Ｎｉ，ＡｌおよびＳｉからなるグルー
プから選んだ１種または２種以上であり、０＜ｘ＜１）
【００１１】進んだ目的を達成する本発明のセメンタイ
ト系化合物の製造方法のもうひとつの態様は、上記の製
造方法において、メカニカルアロイイング操作に当たっ
てその雰囲気をＯ２，Ｈ２またはＮ２ガスの雰囲気とす
るか、もしくは合金前駆体の粉末の熱処理に当たってそ
の雰囲気をＯ２，Ｈ２またはＮ２ガスの雰囲気とする
か、またはその両方を上記の諸工程に追加して実施する
ことからなる、下式のセメンタイト系化合物を製造する
方法である。 ［Ｆｅ１−ｘ（Ｍ’＋Ｍ”）ｘ］３Ｃ （Ｍ’は、Ｎａ，Ｋ，Ｃａ，Ｍｇ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，
Ｍｏ，Ｖ，Ｔｉ，Ｎｉ，ＡｌおよびＳｉからなるグルー
プから選んだ１種または２種以上であり、Ｍ”はＯ，Ｈ
またはＮからなるグループから選んだ１種または２種以
上であり、０＜ｘ＜１）
ト系化合物の製造方法のもうひとつの態様は、上記の製
造方法において、メカニカルアロイイング操作に当たっ
てその雰囲気をＯ２，Ｈ２またはＮ２ガスの雰囲気とす
るか、もしくは合金前駆体の粉末の熱処理に当たってそ
の雰囲気をＯ２，Ｈ２またはＮ２ガスの雰囲気とする
か、またはその両方を上記の諸工程に追加して実施する
ことからなる、下式のセメンタイト系化合物を製造する
方法である。 ［Ｆｅ１−ｘ（Ｍ’＋Ｍ”）ｘ］３Ｃ （Ｍ’は、Ｎａ，Ｋ，Ｃａ，Ｍｇ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，
Ｍｏ，Ｖ，Ｔｉ，Ｎｉ，ＡｌおよびＳｉからなるグルー
プから選んだ１種または２種以上であり、Ｍ”はＯ，Ｈ
またはＮからなるグループから選んだ１種または２種以
上であり、０＜ｘ＜１）
【００１２】
【発明の実施形態】メカニカルアロイイングの操作は、
セメンタイトの製造を行なう場合も、セメンタイト系化
合物の製造を行なう場合も、メカニカルアロイイングの
分野で知られている技術に従って実施すればよい。装置
としては、振動ミル、遊星ボールミル、水平ミルなど常
用のものが使用できる。投入するエネルギー量が小さい
ボールミルでも、長時間にわたり運転することで、所望
の合金前駆体を形成することができる。雰囲気は、合金
を形成する成分のいずれに対しても不活性であることが
望ましい場合は、Ａｒガスなどを使用する。一方、Ｏ，
Ｈ，Ｎなど常態で気体の成分を添加しようとするとき
は、メカニカルアロイイングの雰囲気にこれらのガスを
使用すべきである。
セメンタイトの製造を行なう場合も、セメンタイト系化
合物の製造を行なう場合も、メカニカルアロイイングの
分野で知られている技術に従って実施すればよい。装置
としては、振動ミル、遊星ボールミル、水平ミルなど常
用のものが使用できる。投入するエネルギー量が小さい
ボールミルでも、長時間にわたり運転することで、所望
の合金前駆体を形成することができる。雰囲気は、合金
を形成する成分のいずれに対しても不活性であることが
望ましい場合は、Ａｒガスなどを使用する。一方、Ｏ，
Ｈ，Ｎなど常態で気体の成分を添加しようとするとき
は、メカニカルアロイイングの雰囲気にこれらのガスを
使用すべきである。
【００１３】使用する材料は、できるだけ高純度のもの
を選択する。Ｆｅは、電解鉄を粉砕したものが好適であ
り、Ｃは、高純度黒鉛を粉砕したものが有利に使用でき
る。セメンタイト系化合物を製造するため配合する第三
の成分も、それぞれの金属粉末について、高純度のもの
が市販されている。粒度は、原理的には小さい方がよい
が、メカニカルアロイイングを受けるうちに粉砕される
ので、ある程度の大きさがあってもかまわない。
を選択する。Ｆｅは、電解鉄を粉砕したものが好適であ
り、Ｃは、高純度黒鉛を粉砕したものが有利に使用でき
る。セメンタイト系化合物を製造するため配合する第三
の成分も、それぞれの金属粉末について、高純度のもの
が市販されている。粒度は、原理的には小さい方がよい
が、メカニカルアロイイングを受けるうちに粉砕される
ので、ある程度の大きさがあってもかまわない。
【００１４】原料の配合にあたっては、所望する当量関
係になるべく近くなるように、厳密な秤量をすることが
望ましい。配合割合が正確であれば、メカニカルアロイ
イングにつぐ熱処理で、セメンタイト生成反応がほぼ定
量的に進行し、高純度の目的物を得ることができる。所
望であれば、反応生成物をさらに酸洗するなどの精製処
理をすることができるが、実用上は必用がないであろ
う。
係になるべく近くなるように、厳密な秤量をすることが
望ましい。配合割合が正確であれば、メカニカルアロイ
イングにつぐ熱処理で、セメンタイト生成反応がほぼ定
量的に進行し、高純度の目的物を得ることができる。所
望であれば、反応生成物をさらに酸洗するなどの精製処
理をすることができるが、実用上は必用がないであろ
う。
【００１５】合金前駆体の粉末の熱処理は、メカニカル
アロイイング操作により行なわれた粉末の微細化、とく
に黒鉛のナノ粒子化によるエンタルピーの増大を駆動力
とする合金形成を促進し、完全に添加した製品を得るた
めのものであって、セメンタイトまたはセメンタイト系
化合物の生成を実用的な速度で実現するためには、３５
０℃またはそれ以上の温度を与える必要がある。
アロイイング操作により行なわれた粉末の微細化、とく
に黒鉛のナノ粒子化によるエンタルピーの増大を駆動力
とする合金形成を促進し、完全に添加した製品を得るた
めのものであって、セメンタイトまたはセメンタイト系
化合物の生成を実用的な速度で実現するためには、３５
０℃またはそれ以上の温度を与える必要がある。
【００１６】一方、セメンタイト系化合物の製造を意図
して第三の成分を加えた場合、あまり高温になるとそれ
らの単独の炭化物が生成して、所望の化合物を得られな
くなるから、５００℃を超える温度は好ましくない。一
般に、４００〜４５０℃程度の加熱が有利である。第三
の成分として、Ｏ，ＨまたはＮを添加する場合、この加
熱工程において、雰囲気ガスから吸収させることもでき
る。
して第三の成分を加えた場合、あまり高温になるとそれ
らの単独の炭化物が生成して、所望の化合物を得られな
くなるから、５００℃を超える温度は好ましくない。一
般に、４００〜４５０℃程度の加熱が有利である。第三
の成分として、Ｏ，ＨまたはＮを添加する場合、この加
熱工程において、雰囲気ガスから吸収させることもでき
る。
【００１７】セメンタイトＦｅ３Ｃを製造する場合も、
セメンタイト系化合物（Ｆｅ１−ｘＭｘ）３Ｃを製造す
る場合も、合金前駆体の粉末を単に加熱したときに得ら
れるものは、それらの粉末である。そこで、熱処理に先
だって合金前駆体の粉末を加圧して圧粉成形体とし、そ
れを加熱して焼結させることにより、バルク体を得るこ
とができる。同様の製品は、合金前駆体の粉末をホット
プレス装置に入れ、熱処理とともに加圧成形することに
よっても得られる。
セメンタイト系化合物（Ｆｅ１−ｘＭｘ）３Ｃを製造す
る場合も、合金前駆体の粉末を単に加熱したときに得ら
れるものは、それらの粉末である。そこで、熱処理に先
だって合金前駆体の粉末を加圧して圧粉成形体とし、そ
れを加熱して焼結させることにより、バルク体を得るこ
とができる。同様の製品は、合金前駆体の粉末をホット
プレス装置に入れ、熱処理とともに加圧成形することに
よっても得られる。
【００１８】上記のようにして製造された下式のセメン
タイト系化合物は、文献未記載の新規な物質であって、
これも本発明の対象である。 （Ｆｅ１−ｘＭｘ）３Ｃ （ＭはＯ，Ｈ，Ｎ，Ｎａ，Ｋ，Ｃａ，Ｍｇ，Ｃｒ，Ｍ
ｎ，Ｃｏ，Ｍｏ，Ｖ，Ｔｉ，Ｎｉ，ＡｌおよびＳｉから
選んだ１種または２種以上であり、０＜ｘ＜１）
タイト系化合物は、文献未記載の新規な物質であって、
これも本発明の対象である。 （Ｆｅ１−ｘＭｘ）３Ｃ （ＭはＯ，Ｈ，Ｎ，Ｎａ，Ｋ，Ｃａ，Ｍｇ，Ｃｒ，Ｍ
ｎ，Ｃｏ，Ｍｏ，Ｖ，Ｔｉ，Ｎｉ，ＡｌおよびＳｉから
選んだ１種または２種以上であり、０＜ｘ＜１）
【００１９】上式においてｘの値がどこまで可能である
かは、当然にＭがどのような成分であるかによって異な
る。一般に、Ｍが単独の炭化物を作りやすい金属では、
セメンタイト系化合物の生成に優先して炭化物ができて
しまい、ｘの上限が０．２〜０．３程度に低くなること
がある。ＭがＭ”すなわちＯ，ＨまたはＮである場合に
は、ｘの上限がもっと低くなる。
かは、当然にＭがどのような成分であるかによって異な
る。一般に、Ｍが単独の炭化物を作りやすい金属では、
セメンタイト系化合物の生成に優先して炭化物ができて
しまい、ｘの上限が０．２〜０．３程度に低くなること
がある。ＭがＭ”すなわちＯ，ＨまたはＮである場合に
は、ｘの上限がもっと低くなる。
【００２０】本発明が実現した新規なセメンタイト系化
合物は、それぞれに新しい用途が開発されることが期待
される。たとえば、腫瘍や癌の温熱療法に使用する磁性
材料として有望である。
合物は、それぞれに新しい用途が開発されることが期待
される。たとえば、腫瘍や癌の温熱療法に使用する磁性
材料として有望である。
【００２１】
【実施例】以下の実施例において使用した原料、メカニ
カルアロイイング装置および熱処理の条件は、下記のと
おりである。 ［原料］いずれも純度９９．９％以上、粒度は、Ｆｅ：１５０μｍ以下、 Ｃ：１０μｍ以下、Ｃｒ：６０μｍ以下、Ｍｎ：７５μｍ以下 装入量：３６ｇ ［装置］容器：内径１２８mm、容積１．７Ｌのボールミル ミリング媒体：径９．６mmの鋼製ボール３６００ｇ 回転速度：９５ｒｐｍ 運転時間：１００時間 雰囲気：Ａｒガス封入 ［加熱条件］４００℃、１５分間、Ａｒガス雰囲気下
カルアロイイング装置および熱処理の条件は、下記のと
おりである。 ［原料］いずれも純度９９．９％以上、粒度は、Ｆｅ：１５０μｍ以下、 Ｃ：１０μｍ以下、Ｃｒ：６０μｍ以下、Ｍｎ：７５μｍ以下 装入量：３６ｇ ［装置］容器：内径１２８mm、容積１．７Ｌのボールミル ミリング媒体：径９．６mmの鋼製ボール３６００ｇ 回転速度：９５ｒｐｍ 運転時間：１００時間 雰囲気：Ａｒガス封入 ［加熱条件］４００℃、１５分間、Ａｒガス雰囲気下
【００２２】［実施例１］ セメンタイトＦｅ３Ｃの製
造 上記のＦｅ粉末およびＣ粉末を、それぞれ表１に示す重
量で配合し、ボールミルによるメカニカルアロイイング
を行なった。
造 上記のＦｅ粉末およびＣ粉末を、それぞれ表１に示す重
量で配合し、ボールミルによるメカニカルアロイイング
を行なった。
【００２３】
【００２４】３種のメカニカルアロイイング粉末すなわ
ち合金前駆体、および加熱後の粉末についてＸ線回折分
析を行ない、図１および図２に示すチャートを得た。Ｆ
ｅ７ ５Ｃ２５の組成割合から出発した場合、加熱後の製
品がＦｅ３Ｃであることは、図２から明瞭である。Ｆｅ
８０Ｃ２０およびＦｅ８５Ｃ１５の組成を出発点とした
場合には、Ｆｅ３Ｃに若干の（過剰であったＦｅ量に対
応する）フェライトが加わったものが製品である。
ち合金前駆体、および加熱後の粉末についてＸ線回折分
析を行ない、図１および図２に示すチャートを得た。Ｆ
ｅ７ ５Ｃ２５の組成割合から出発した場合、加熱後の製
品がＦｅ３Ｃであることは、図２から明瞭である。Ｆｅ
８０Ｃ２０およびＦｅ８５Ｃ１５の組成を出発点とした
場合には、Ｆｅ３Ｃに若干の（過剰であったＦｅ量に対
応する）フェライトが加わったものが製品である。
【００２５】［実施例２］ セメンタイト系化合物（Ｆ
ｅ１−ｘＣｒｘ）３Ｃの製造 上記のＦｅ粉末、Ｃｒ粉末およびＣ粉末を、それぞれ表
２に示す重量割合で配合し、ボールミルによるメカニカ
ルアロイイングを行なった。
ｅ１−ｘＣｒｘ）３Ｃの製造 上記のＦｅ粉末、Ｃｒ粉末およびＣ粉末を、それぞれ表
２に示す重量割合で配合し、ボールミルによるメカニカ
ルアロイイングを行なった。
【００２６】表 ２Ｆｅ粉末(ｇ) Ｃｒ粉末(ｇ) Ｃ粉末(ｇ) 式のＸの値 ３１．９０ １．６８ ２．４２ ０．０５ ３０．２２ ３．３６ ２．４２ ０．１０ ２６．８５ ６．７１ ２．４４ ０．２０ ２３．４８ １０．０６ ２．４６ ０．３０
【００２７】４種のメカニカルアロイイング粉末すなわ
ち合金前駆体、および加熱後の粉末についてＸ線回折分
析を行ない、図３および図４に示すチャートを得た。
（ただし、図３にはＸ＝０．０５の場合のチャートを示
してない。）これらのチャートには、比較のため、図１
および図２に示したＸ＝０すなわちＣｒを添加しなかっ
た場合のチャートを、あわせて示した。加熱後、（Ｆｅ
１−ｘＣｒｘ）３Ｃが生成していることが、図４からわ
かる。
ち合金前駆体、および加熱後の粉末についてＸ線回折分
析を行ない、図３および図４に示すチャートを得た。
（ただし、図３にはＸ＝０．０５の場合のチャートを示
してない。）これらのチャートには、比較のため、図１
および図２に示したＸ＝０すなわちＣｒを添加しなかっ
た場合のチャートを、あわせて示した。加熱後、（Ｆｅ
１−ｘＣｒｘ）３Ｃが生成していることが、図４からわ
かる。
【００２８】別に、上記と同様の方法で、Ｆｅ原子の
８．３％をＣｒ原子で置き換えたセメンタイト系化合物
（Ｆｅ６８．８Ｃｒ６．２）３Ｃを製造し、そのキュリ
ー点を測定したところ、７０℃であった。このキュリー
点を示す磁性材料は、いわゆる温熱療法のインプラント
用材料として有用である。
８．３％をＣｒ原子で置き換えたセメンタイト系化合物
（Ｆｅ６８．８Ｃｒ６．２）３Ｃを製造し、そのキュリ
ー点を測定したところ、７０℃であった。このキュリー
点を示す磁性材料は、いわゆる温熱療法のインプラント
用材料として有用である。
【００２９】［実施例３］ セメンタイト系化合物（Ｆ
ｅ１−ｘＭｎｘ）３Ｃの製造 上記のＦｅ粉末、Ｍｎ粉末およびＣ粉末を、それぞれ表
３に示す重量割合で配合し、ボールミルによるメカニカ
ルアロイイングを行なった。
ｅ１−ｘＭｎｘ）３Ｃの製造 上記のＦｅ粉末、Ｍｎ粉末およびＣ粉末を、それぞれ表
３に示す重量割合で配合し、ボールミルによるメカニカ
ルアロイイングを行なった。
【００３０】表 ３Ｆｅ粉末(ｇ) Ｍｎ粉末(ｇ) Ｃ粉末(ｇ) 式のＸの値 ３１．９１ １．６８ ２．４１ ０．０５ ３０．２３ ３．３６ ２．４１ ０．１０ ２６．８７ ６．７１ ２．４２ ０．２０ ２３．５１ １０．０７ ２．４２ ０．３０
【００３１】４種のメカニカルアロイイング粉末すなわ
ち合金前駆体、および加熱後の粉末についてＸ線回折分
析を行ない、図５および図６に示すチャートを得た。こ
れらのチャートには、比較のため、図１および図２に示
したＸ＝０すなわちＭｎを添加しなかった場合のチャー
トを、あわせて示した。加熱後、（Ｆｅ１−ｘＭｎｘ）
３Ｃが生成していることが、図６からわかる。
ち合金前駆体、および加熱後の粉末についてＸ線回折分
析を行ない、図５および図６に示すチャートを得た。こ
れらのチャートには、比較のため、図１および図２に示
したＸ＝０すなわちＭｎを添加しなかった場合のチャー
トを、あわせて示した。加熱後、（Ｆｅ１−ｘＭｎｘ）
３Ｃが生成していることが、図６からわかる。
【００３２】
【発明の効果】本発明のセメンタイトＦｅ３Ｃの製造方
法は、従来技術では大量生産が不可能であったか、また
は純度の低いものしか製造できなかったという問題を解
決し、工業的な実施に十分耐える、高い生産性と低いコ
ストをもって、高純度のセメンタイトＣを製造すること
を可能にした。これにより、セメンタイトの特性を生か
した用途が広がると期待される。
法は、従来技術では大量生産が不可能であったか、また
は純度の低いものしか製造できなかったという問題を解
決し、工業的な実施に十分耐える、高い生産性と低いコ
ストをもって、高純度のセメンタイトＣを製造すること
を可能にした。これにより、セメンタイトの特性を生か
した用途が広がると期待される。
【００３３】セメンタイトＦｅ３ＣのＦｅの一部を、他
の成分Ｍ（Ｏ，Ｈ，Ｎ，Ｎａ，Ｋ，Ｃａ，Ｍｇ，Ｃｒ，
Ｍｎ，Ｃｏ，Ｍｏ，Ｖ，Ｔｉ，Ｎｉ，ＡｌおよびＳｉか
ら選んだ１種または２種以上）で置き換えた本発明のセ
メンタイト系化合物（Ｆｅ１ −ｘＭｎｘ）３Ｃは、新規
な物質であって、セメンタイトＦｅ３Ｃと共通の、また
はそれぞれに固有の特性を利用した、新たな用途が開発
されるであろう。
の成分Ｍ（Ｏ，Ｈ，Ｎ，Ｎａ，Ｋ，Ｃａ，Ｍｇ，Ｃｒ，
Ｍｎ，Ｃｏ，Ｍｏ，Ｖ，Ｔｉ，Ｎｉ，ＡｌおよびＳｉか
ら選んだ１種または２種以上）で置き換えた本発明のセ
メンタイト系化合物（Ｆｅ１ −ｘＭｎｘ）３Ｃは、新規
な物質であって、セメンタイトＦｅ３Ｃと共通の、また
はそれぞれに固有の特性を利用した、新たな用途が開発
されるであろう。
【００３４】このセメンタイト系化合物の製造法も、上
記のセメンタイトの製造方法と同様に、高い生産性と低
いコストをもって、高純度の製品を製造することを可能
にしたものである。
記のセメンタイトの製造方法と同様に、高い生産性と低
いコストをもって、高純度の製品を製造することを可能
にしたものである。
【図１】 本発明の実施例１のデータであって、Ｆｅ粉
末およびＣ粉末をメカニカルアロイイングして得た合金
前駆体のＸ線回折チャート。
末およびＣ粉末をメカニカルアロイイングして得た合金
前駆体のＸ線回折チャート。
【図２】 本発明の実施例１のデータであって、図１に
示した合金前駆体を加熱処理して得たセメンタイトＦｅ
３ＣのＸ線回折チャート。
示した合金前駆体を加熱処理して得たセメンタイトＦｅ
３ＣのＸ線回折チャート。
【図３】 本発明の実施例２のデータであって、Ｆｅ粉
末、Ｃｒ粉末およびＣ粉末をメカニカルアロイイングし
て得た合金前駆体のＸ線回折チャート。
末、Ｃｒ粉末およびＣ粉末をメカニカルアロイイングし
て得た合金前駆体のＸ線回折チャート。
【図４】 本発明の実施例２のデータであって、図３に
示した合金前駆体を加熱処理して得たセメンタイト系化
合物（Ｆｅ１−ｘＣｒｘ）３ＣのＸ線回折チャート。
示した合金前駆体を加熱処理して得たセメンタイト系化
合物（Ｆｅ１−ｘＣｒｘ）３ＣのＸ線回折チャート。
【図５】 本発明の実施例３のデータであって、Ｆｅ粉
末、Ｍｎ粉末およびＣ粉末をメカニカルアロイイングし
て得た合金前駆体のＸ線回折チャート。
末、Ｍｎ粉末およびＣ粉末をメカニカルアロイイングし
て得た合金前駆体のＸ線回折チャート。
【図６】 本発明の実施例３のデータであって、図５に
示した合金前駆体を加熱処理して得たセメンタイト系化
合物（Ｆｅ１−ｘＭｎｘ）３ＣのＸ線回折チャート。
示した合金前駆体を加熱処理して得たセメンタイト系化
合物（Ｆｅ１−ｘＭｎｘ）３ＣのＸ線回折チャート。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 入山 恭彦 愛知県名古屋市南区大同町二丁目30番地 大同特殊鋼株式会社技術開発研究所内 (72)発明者 大松澤 亮 愛知県名古屋市南区大同町二丁目30番地 大同特殊鋼株式会社技術開発研究所内 Ｆターム(参考） 4G046 MA19 MB02 MC01
Claims (6)
- 【請求項１】 ＦｅおよびＣをＦｅ：Ｃがほぼ７５：２
５の原子比となるように配合し、メカニカルアロイイン
グ法により二成分を緊密に混合して合金の前駆体とし、
この合金前駆体の粉末を３５０〜５００℃の温度で熱処
理することからなるセメンタイトＦｅ３Ｃの製造方法。 - 【請求項２】 Ｆｅ、Ｍ’およびＣを、（Ｆｅ＋Ｍ）：
Ｃがほぼ７５：２５の原子比となるように配合し、メカ
ニカルアロイイングにより三成分を緊密に混合して合金
の前駆体とし、この合金前駆体の粉末を３５０〜５００
℃の温度で熱処理することからなる、下式のセメンタイ
ト系化合物の製造方法。 （Ｆｅ１−ｘＭ’ｘ）３Ｃ （Ｍ’は、Ｎａ，Ｋ，Ｃａ，Ｍｇ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，
Ｍｏ，Ｖ，Ｔｉ，Ｎｉ，ＡｌおよびＳｉからなるグルー
プから選んだ１種または２種以上であり、０＜ｘ＜１） - 【請求項３】 請求項２の製造方法において、メカニカ
ルアロイイング操作に当たってその雰囲気をＯ２，Ｈ２
またはＮ２ガスの雰囲気とするか、もしくは合金前駆体
の粉末の熱処理に当たってその雰囲気をＯ２，Ｈ２また
はＮ２ガスの雰囲気とするか、またはその両方を請求項
２に記載の諸工程に追加して実施することからなる、下
式のセメンタイト系化合物の製造方法。 ［Ｆｅ１−ｘ（Ｍ’＋Ｍ”）ｘ］３Ｃ （Ｍ’は、Ｎａ，Ｋ，Ｃａ，Ｍｇ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，
Ｍｏ，Ｖ，Ｔｉ，Ｎｉ，ＡｌおよびＳｉからなるグルー
プから選んだ１種または２種以上であり、Ｍ”はＯ，Ｈ
またはＮからなるグループから選んだ１種または２種以
上であり、０＜ｘ＜１） - 【請求項４】 請求項１ないし請求項３の製造方法にお
いて、合金前駆体の粉末の熱処理に先だって、または熱
処理とともに、粉末を加圧して成形することにより焼結
体を得ることからなる、セメンタイトＦｅ３Ｃまたはセ
メンタイト系化合物（Ｆｅ１−ｘＭｘ）３Ｃのバルク体
の製造方法。 - 【請求項５】 請求項２または３に記載の方法により製
造された、下式のセメンタイト系化合物。 （Ｆｅ１−ｘＭｘ）３Ｃ （ＭはＯ，Ｈ，Ｎ，Ｎａ，Ｋ，Ｃａ，Ｍｇ，Ｃｒ，Ｍ
ｎ，Ｃｏ，Ｍｏ，Ｖ，Ｔｉ，Ｎｉ，ＡｌおよびＳｉから
なるグループから選んだ１種または２種以上であり、０
＜ｘ＜１） - 【請求項６】 ＭがＯ，Ｈ，Ｎ，Ｎａ，Ｋ，Ｃａ，Ｍ
ｇ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｍｏ，ＶおよびＴｉから選んだ１種ま
たは２種以上であり、Ｆｅ３Ｃのキュリー点よりも低い
キュリー点を有する請求項４のセメンタイト系化合物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001080715A JP2002274829A (ja) | 2001-03-21 | 2001-03-21 | セメンタイトまたはセメンタイト系化合物とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001080715A JP2002274829A (ja) | 2001-03-21 | 2001-03-21 | セメンタイトまたはセメンタイト系化合物とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002274829A true JP2002274829A (ja) | 2002-09-25 |
Family
ID=18936950
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001080715A Pending JP2002274829A (ja) | 2001-03-21 | 2001-03-21 | セメンタイトまたはセメンタイト系化合物とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002274829A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100410170C (zh) * | 2005-12-31 | 2008-08-13 | 武汉科技大学 | 一种用铁精矿粉制备碳化铁的方法 |
| JP2015117391A (ja) * | 2013-12-16 | 2015-06-25 | 株式会社豊田中央研究所 | 鉄基焼結合金とその製造方法および高炭素鉄系粉末 |
-
2001
- 2001-03-21 JP JP2001080715A patent/JP2002274829A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100410170C (zh) * | 2005-12-31 | 2008-08-13 | 武汉科技大学 | 一种用铁精矿粉制备碳化铁的方法 |
| JP2015117391A (ja) * | 2013-12-16 | 2015-06-25 | 株式会社豊田中央研究所 | 鉄基焼結合金とその製造方法および高炭素鉄系粉末 |
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