JPS6026638B2 - 発熱材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はマグネシウム合金と酸化第二鉄との混合物から
なる発熱材に関するものである。

従釆、発熱剤としては多数の種類が知られているが、そ
の中で発熱量が大きく、高温を得ることのできるものと
してテルミットと呼称されているものがある。

これは、酸化剤としての酸化第二鉄に可燃剤としてアル
ミニウム、マグネシウムまたはこれらの合金が用いられ
ている。これは焼却剤、加熱剤、溶融剤、伝熱剤等とし
て用いられているが、単位容積当りの発熱量を高めるた
めに高密度の圧縮成形体とすると、その着火反応性が極
端に悪化するという欠点を有している。前記のような発
熱材の中、酸化第二鉄−マグネシウム系のものは下式の
ように反応し、約２００比ａｌ／地以上の多量の熱を放
出する。

Ｆｅ２０３十洲や一洲ね＋がｅ従って、この酸化第二鉄
−マグネシウム系の発熱材において、もし高密度の圧縮
成形体として発熱させることができれば、その反応時の
温度は通常のものでは出せないような高温になることは
明らかである。

しかしながら、現在の技術では、直径約５肋以下の薬径
で３０ｋ９／仇程度の圧力で圧縮成形したものは、着火
しようとしても反応しない。本発明者らは、従来技術に
見られる前記欠点を克服し、高温発熱性の微小圧縮成形
体からなる発熱材を開発すべく鋭意研究を重ねた結果、
本発明を完成するに致つた。

即ち、本発明によればＡマグネシウムを主成分とする合
金の粒度２００メッシュ以下の微粉末と、Ｂ粒度２００
メッシュ以下の微粉末状の酸化第二鉄との混合物の圧縮
成形体からなる発熱材が提供される。本発明の発熱材成
分の一方の成分Ａは、マグネシウムを主成分とする合金
であるが、このものは粒度２００メッシュ以下、好まし
くは２７０メッシュ以下の微粉末状で用いることが必要
である。

本発明者らの研究によ机よ、マグネシウムを主成分とし
た合金は、そる粒度が２００メッシュ付近を境にして、
それより小さな粒度になると、急激に反応性が増大し、
酸化第二鉄の微粉末と混合した場合、小型高密度の圧縮
成形体としても容易に着火反応することが判明した。酸
化第二鉄−アルミニウム系の発熱体では、アルミニウム
粉末をいくら微４・にしてもその反応性は格別よくなら
ず、前記のような２００メッシュ以下にする粒度の微小
化による反応性の顕著な向上は、マグネシウム系のもの
に見られる特異な現象である。マグネシウム合金として
は、成分として、マグネシウムの他に、ニッケル、マン
ガン、亜鉛、鉄、ジルコニウム、カルシウム、アルミニ
ウム、チタン、クロムなどのマグネシウムと合金化可能
の金属の１樋または２種以上を含むものであり、一般に
は、マグネシウムを７の重量％以上、好ましくは８５重
量％以上含むものである。また、酸化第二鉄成分Ｂの粒
度は２００メッシュ以下、好ましくは３２０メッシュ以
下の微粉末である。

本発明の発熱材においては、この酸化第二鉄Ｂは、マグ
ネシウム合金成分Ａに対する重量比Ｂ／Ａが８７．５／
１２．５〜７５．０／２５．０の範囲になるように用い
られる。なお、本発明でいうメッシュは、テーラー標準
髄を基準としたものである。本発明の発熱材には、本発
明の目的を阻害しない限り、各種の金属の酸化物、過酸
化物、塩素酸塩、過塩素酸塩、過マンガン酸塩、硫酸塩
、例えば、酸化鋼、過酸化バリウム、硫酸バリウム、過
マンガン酸カリ、過塩素酸力ＩＪなどを添加し得る他、
可燃剤として例えば珪素、ジルコニウム、ホウ素、マグ
ネシウム、チタン、珪素鉄、などのようなものを添加す
ることもできる。本発明においては、マグネシウム合金
成分Ａと酸化第二鉄成分Ｂとの混合物は、適当な形状の
圧縮成形体として用いられる。

こお湯合の形状は任意であり、例えば板状、棒状、筒状
などで用いられる。また圧縮成形は、適当な形状の金型
に、前記混合物を充填し、圧縮することにより実施され
る。この場合、圧力は通常１０ｋ９／地〜５００ｋ９／
地、好ましくは２００ｋ９／係以上であり、圧縮成形に
際しては、補助成分して、物理的性質を良好にするため
に、ステアリン酸ナトリウム、パラフィン、密ろうその
他のバインダーを用いることもできる。本発明の発熱材
は、通常、密度２．０夕／仇以上、好ましくは２．９夕
／〆〜３．１０タノのを有する。

本発明に於て用いるマグネシウム合金は、伸展性が大き
いので、直接粉砕して所望の粒度のものとすることは困
難である。

しかしながら、マグネシウム合金に水素を反応させて水
素化物とした後、これを粒度２００メッシュ以下、好ま
しくは２７０〜３２０メッシュの微粉末状に粉砕し、次
いでこの微粉砕物を減圧下加熱処理して金属中から水素
を解離させる。このようにして所望する微粉末状のマグ
ネシウム合金を容易に得ることができる。本発明に於て
は、合金成分を２〜５重量％含むマグネシウム合金をこ
のような金属水素化物を介して微粉砕化したものを発熱
材成分として用いるのが有利である。本発明の発熱材は
従来の発熱材と同様な用途に使うことができるほかに、
微小圧縮成形体としても極めて着火、反応性がよく、高
温が容易に得られる特性を利用してこれまでにない多く
の分野に使用することができる。本発明の場合、殊に、
直径５肋以下の棒状又は線状成形体や、厚さ３風以下の
板状成形体等として有利に用いられる。例えば、直径３
肌程度の棒状成形体は、微小熔接棒として金属同志の細
部の接着あるいはその高温発熱性を利用して金属の細部
の熔融切断等に用いることができる。次に本発明を実施
例によりさらに詳しく説明する。

実施例 １ 粒度約１００メッシュのマグネシウム９７重量％とニッ
ケル３重量％からなる合金粉末に、温度３５０℃、圧力
５０ｋ９／泳Ｇの条件下で水素ガスを反応させて、その
マグネシウムニッケル合金の水素化物を作った。

次に、この水素化物を粒度２７０メッシュ以下に微粉砕
した後、減圧下約２００ｑｏに加熱してマグネシウムニ
ッケル合金微粉末を得た。なお、金属マグネシウム及び
そのニッケル２重量％含有合金は、非常にやわらかい金
属であるため、これをそのまま通常の微粉砕法により粉
砕しても前記のような粒度２００メッシュ以下にするこ
とは困難であり、この場合には１００メッシュ程度の微
粉砕化が限度である。従って、本発明の場合、マグネシ
ウム微粉末化はいずれも、前記水素化物を介しての散粉
末化法を用いた。次にこのマグネシウムニッケル合金微
粉末１８．６重量％と、酸化第二鉄粉末（粒度２００メ
ッシュ以下）８１．４重量％とを均一に混合し、この混
合物を２００ｋ９／地の圧力で、直径３肋、長さ３０肋
の棒状に圧縮成形した。

この機状成形物を金属の容器に入れ、密栓し、その１端
に抵抗線を使い、電気的に着火したところ、着火は良好
であり、白熱状態で反応が他端まで進行することが確認
された。

またこの場合、反応温度が約３０００午Ｃにもなり、容
器中に空気等があると、それが爆発的に膨張する。気体
の体積は、絶体温度に比例するから、この場合俵発的に
１ぴ音に膨張する。つまり１唯気圧にも圧力が上昇する
。したがって、圧縮成形物は高密度に成形し、気泡のな
いものほどよい。即ち、密度２．５夕／塊以上に圧縮す
るか、または容器中を減圧状態に保つことが好ましいこ
とが判った。比較のために、マグネシウムニッケル合金
粉末及び純マグネシウム金属粉末の、粒度約１００メッ
シュのものを用い、前記と同様にして棒状の圧縮成形物
を得た。

このものは、前記と同様にして着火してみたが全く反応
しなかった。実施例 ２ 金属マグネシウム９の重量％とニッケル１の重量％とか
らなる合金を粒度２７０メッシュ以下の微粉末に粉砕し
、この粉砕物１９．２重量％に粒度３２０メッシュ以下
の酸化第二鉄８０．母重量％を混合した。

次に、この混合物を直径２肋の棒状に１００ｋ９／地の
圧力で容器内で圧縮成形し、これを密封した後、着火し
、その燃焼特性を調べたところ、１．５の／秒の速度で
均一に燃焼することが確認された。また前記に於て、圧
力１００ｋｏ／地の条件下で直径５側の棒状に成形した
ものは、密閉金属容器中で１仇／秒速度で燃焼すること
が確認された。

さらに前記に於て、マグネシウム合金の粒度を種々変え
、同様にして直径２凧の棒状成形物を作り、その燃焼特
性を調べたところ、マグネシウム合金の粒度が２００メ
ッシュ付近を境にして、それより小かくなると、燃焼特
性が急激に改善されることが判明した。即ち、マグネシ
ウム合金の粒度が２００メッシュ以下の成形体は着火が
容易で、燃焼反応の中断がなく、均一速度で燃焼反応が
進行し、それ以上の粒度では、着火反応が好ましくない
ことが判った。なお、マグネシウム合金中のニッケルは
、酸化第二鉄とほとんど反応しないので、ニッケル含量
の多いもの程成形体の発熱量は少なくなる。

ニッケル含童が３０％を越えるようになると、単位重量
当りの発熱量が小さくなると同時に、着火性燃焼性等に
おいても劣るようになるので、ニッケル含量は３０％以
下、即ちマグネシウム含量を７０％以上にすることが好
ましい。実施例 ３ マグネシウム合金として、Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｍ，Ｓｎ，Ｃ
ａ又はＺｒ等の各種金属を含む合金を用い、実施例２と
同一条件で製造した発熱材を圧力３００ｋ９／地で直径
２肋の棒状成形体を作り、その燃焼特性を調べたところ
、同機に良好な燃焼特性を示すことが確認された。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ Ａマグネシウムを主成分とする合金の粒度２００メ
   ツシユ以下の微粉末と、Ｂ粒度２００メツシユ以下の微
   粉末状の酸化第二鉄との混合物の圧縮成形体からなる発
   熱材。