Development of deoxidation technique for titanium using rare-earth oxyhalide formation

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K20477
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0401:Materials engineering, chemical engineering, and related fields
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: KAMIMURA Gen 東京大学, 生産技術研究所, 助教 (20909642)
• Project Period (FY): 2021-08-30 – 2023-03-31
• Keywords: チタン / 脱酸 / 希土類金属 / セリウム / リサイクル

Outline of Final Research Achievements

A significant amount of titanium scrap containing oxygen is generated during the titanium fabrication process. This study aimed to develop a technique to remove oxygen from titanium using cerium, a rare earth metal, for recycling oxygen-containing titanium scrap. Experimental investigations were conducted to remove oxygen from titanium using cerium in various chlorides. The results clarified the oxygen removal limit, the effect of chlorides, and the thermodynamic data of a cerium compound. Furthermore, a new reaction mechanism for oxygen removal from titanium utilizing vapors of metal and chloride was proposed.

Free Research Field

金属の製精錬とリサイクル

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

塩化セリウム中でセリウムを用いてチタンから酸素を除去する実験を行った結果、0.01重量%以下の低い濃度まで、チタンから酸素を除去できることが明らかとなった。また、この結果を元に、高温におけるセリウムの酸塩化物（セリウムオキシクロライド）の熱力学データが初めて実験的に得られたことは学術的にも意義が高い。さらに、金属や塩化物の蒸気を用いてチタンから酸素を除去できることも実証し、反応後のチタンに付着した塩化物の除去工程を簡便化できる可能性が示された。本研究成果に基づき、豊富な希土類金属であるセリウムを用いて、酸素を含むチタンスクラップを低コストでリサイクルできるプロセスが開発されることが期待される。