JPH04120221A - 銅または銅合金屑の溶解方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は銅または銅合金屑の溶解方法に関し、さらに詳
しくは、銅または銅合金の屑を効率よく回収することが
できる銅または銅合金の溶解方法に関するものである。

［従来技術］ 一般的に、銅および銅合金は、鉄、アルミニウムと同程
度に需要の大きい金属であり、加工後に発生する屑を回
収して再利用することは資源保護の立場から重要なこと
である。

しかして、銅および銅合金においては、加工性等の面か
ら不純物元素が１１００ｐｐ以下であることが厳しく要
求されており、したがって、銅または銅合金屑を使用す
る場合には、含有成分および成分割合に対する対策が必
要である。

そして、銅または銅合金屑から除去しなければならない
元素としては、ハンダ等から混入して来るＰｂ１めっき
線等から混入して（るＮｉ等が挙げられるが、これらの
元素は熱力学的特性が銅と類似しているため、除去する
ことが困難な元素である。

現在、銅または銅合金屑に混入してくるｐｂ、Ｎｉ等の
混入防止対策としては、溶解に先立って原料層を人手に
より選別してから、磁力選別等を行って異物としてｐｂ
およびＮｉを検出し、除去している。

このような対策は、手作業に大きく依存しており、その
効果、能率および品質保証には自ずから限界があった。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は上記に説明した従来における銅または銅合金屑
からＰｂ、Ｎｉ等の不純物を除去する方法の問題点に鑑
み、本発明者が鋭意研究を行った結果、溶解原料の前処
理を行わずに、銅または銅合金屑の溶解に際して、不純
物として混入しているＰｂＳＮｉと反応する物質を添加
することによりＰｂ、Ｎｉ等を滓として生成させて除去
することに着目し、銅または銅合金屑の溶解方法を開発
したのである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明に係る銅または銅合金屑の溶解方法の特徴とする
ところは、 Ｐｂ、Ｎｉを含む銅または銅合金屑を原料の一部もしく
は全部として使用して大気溶解を行い、溶湯中にＦｅお
よび／またはＭｎを添加して、溶湯中のＰｂ、Ｎｉと反
応させると共に、滓として生成させ、その後、除滓して
から鋳造することにある。

そして、溶湯中にＦｅおよび／またはＭｎの酸化物を添
加する場合、および、不活性ガス雰囲気および／または
還元性雰囲気下において、溶湯中に固体状態のＦｅおよ
び／またはＭｎを添加して、溶湯中のＰｂ、Ｎｉと固溶
させる場合がある。

本発明に係る銅または銅合金屑の溶解方法について、以
下詳細に説明する。

即ち、本発明に係る銅までは銅合金屑の溶解方法におい
ては、溶解原料の前処理を行うことなく、溶解原料の溶
湯からＰｂ、Ｎｉを除去するものである。

本発明に係る銅または銅合金屑の溶解方法において、 １）Ｐｂ、Ｎｉ或いはｐｂおよびＮｉをＦｅ。

Ｍｎ或いはＦｅおよびＭｎの酸化物に付着させて、溶湯
表面に浮き上がらせて除滓する。

２）Ｐｂ、Ｎｉ或いはｐｂおよびＮｉをＦｅ。

Ｍｎ或いはＦｅおよびＭｎと複合酸化物を形成させて、
溶湯表面に浮き上がらせて除滓する。

３）Ｐｂ、Ｎｉ或いはｐｂおよびＮｉをＦｅ。

Ｍｎ或いはＦｅおよびＭｎに固溶させ、溶湯表面にに浮
き上がらせて除滓する。

ものである。

なお、１）および２）は形態は異なるが酸化により滓を
形成させて除去することに共通性がある。

また、 ３）は固体状態の金属に不純物を固溶させて除去する方
法である。

本発明に係る銅または銅合金屑の溶解方法において、銅
または銅合金の溶湯中でＰｂおよびＮｉ等を酸化させて
、溶湯表面に浮き上がらせて、除滓することにより除去
することができれば、不純物元素の除去は極めて容易で
ある。

しかし、銅または銅合金溶湯中においては、ｐｂおよび
Ｎｉは極めて酸化し難く、そのため、酸化の容易な元素
を使用して酸化物を生成させて、これに除去したいｐｂ
およびＮｉを付着させるか、または、複合酸化物を形成
させて除去するのである。

この場合、酸化物を形成する元素としては、二次的な溶
湯汚染を発生させないこと、安全であること、さらに、
安価であること等を考慮して、ＦｅおよびＭｎを選択し
たのである。

次に、銅または銅合金屑に含有されているＮｉをＦｅを
添加することにより除去する場合について、代表例とし
て説明する。

先ず、電気銅地金を溶解した溶湯に、金属Ｎｉを添加し
、Ｃｕ−Ｃｕ−１０００ｐｐ系銅合金溶湯を溶製した。

この状態においてはＣｕにＮｉが均一に溶解している。

この溶湯に空気吹き込みにより酸化を行い、溶湯中の０
２の濃度を１１００００ｐｐとした。しかし、この状態
ではＮｉは殆ど酸化することがなく、溶湯中からＮｉを
酸化により除去することは不可能である。

次に、このＣｕ−Ｃｕ−１０００ｐｐ系銅合金溶湯にＦ
ｅを添加した場合について調査した。この時の、添加す
るＦｅの形態としては、電解鉄、冷間圧延鋼板、Ｃｕ−
Ｆｅ母合金、鋳鉄等金属鉄を含有するものであれば良い
。また、溶湯への鉄の添加方法は溶湯表面への散布、添
加、吹き込み等溶湯中に入ればよいのである。

その後、空気吹き込みにより溶湯中の０２濃度を１１０
０００ｐｐとした。

そして、溶湯中のＮｉを分析したところ、Ｎｉは１１０
０ｐｐ以下に低下していた。

この時の、Ｎｉの除去形態は、酸化物等のノロの分析に
より、Ｎｉ−Ｆｅ−０酸化物、或いは、Ｆｅ−０酸化物
へのＮｉの付着、溶解であった。

第１図に１２００℃の温度におけるＣｕ−Ｎｉ系銅合金
溶湯からＮｉの除去挙動におよぼすＦｅ添加の影響と溶
湯中のＮｉ濃度との関係を示しである。

そして、この第１図から、Ｃｕ−Ｎ１系銅合金溶湯から
Ｎ１を除去するためには、Ｆｅを添加後、酸化処理した
場合によい結果が得られていることがわかる。

次に、Ｃｕ−Ｎｉ系銅合金溶湯からＮｉ除去に必要なＦ
ｅの添加量について調査した。

第２図にＣｕ−Ｎｉ系銅合金溶湯からＮｉ除去に必要な
Ｆｅ添加量と溶湯中のＮｉ濃度との関係を示してあり、
この第２図から１２００℃の温度において、０２濃度が
１１００００ｐｐ　（一定）の場合に、Ｃｕ溶湯中から
Ｎｉを除去するために必要なＦｅ添加量はＮｉ濃度の２
倍以上にすれば充分であることがわかる。

また、Ｃｕ−Ｎ１系銅合金溶湯からＮｉを除去するのに
必要な０２濃度について調査した。

第３図には１２００℃の温度において、Ｃｕ−Ｎ１系銅
合金溶湯からＮ１を除去するのに必要な０□濃度につい
て示してあり、溶湯中の０２濃度（０２／　Ｎ　ｉ比）
と溶湯中のＮｉ濃度との関係から、０２濃度はＮｉ濃度
の２倍以上であれば良好な結果が得られることがわかる
。また、第３図において　Ｆｅ／Ｎｊ＝４（一定）であ
る。

なお、ｐｂについても上記に説明したＮｉと同様な結果
が得られた。

また、ＦｅをＭｎに変更してもｐｂおよびＮｉの除去に
関しては、同様な結果が得られた。

さらに、金属鉄を添加する代わりに、鉄酸化物、或いは
、マンガン酸化物を、含有される鉄またはマンガン量が
ｐｂおよびＮｉ２倍以上となるように添加すると、同様
なな結果が得られた。

従って、銅または銅合金屑の溶解において、不純物とし
て存在しているＰｂ、Ｎｉ或いはＣＰｂ十Ｎｉ）は、Ｆ
ｅ、Ｍｎ或いは（Ｆｅ＋Ｍｎ）の添加および酸化処理に
より除去することができるのである。

また、本発明に係る銅または銅合金屑の溶解方法におい
て、上記に説明した酸化物によるｐｂおよびＮｉの除去
に代えて、固体状態の金属にＰｂ。

Ｎｊを固溶させて除去する方法を説明する。

銅または銅合金溶湯中に存在するＮｉはＦｅとの反応に
より、一般的に知られているＦｅ−Ｎｉ系状態図に示さ
れているように、ある温度、濃度範囲において、γＦｅ
−Ｎｉの固溶体を形成している。

本発明に係る銅または銅合金屑の溶解方法においては、
この特性を利用してＮｉを除去するのである。

即ち、Ｎｉを代表例として説明すると、不純物としてＮ
ｉを含有する銅溶湯に、金属Ｆｅを含む材料、例えば、
電解鉄、Ｃｕ−Ｆｅ母合金、鋳鉄等を添加する。

しかし、添加した金属Ｆｅが溶解或いは酸化すると、目
的を達成できないので、銅溶湯温度としては１１００℃
前後の温度とし、添加した金属鉄が固体状態で存在でき
るようにする。

また、金属Ｆｅが酸化してしまうと、上記に説明した酸
化物を使用する方法と同じとなるので、酸化防止対策と
して、不活性ガス雰囲気、或いは、還元性雰囲気におい
て処理を行うのである。

そして、このような操作を行うことにより、銅溶湯中に
含有されている１００１０００ｐｐの不純物は、１００
１００ｐｐ以下に低下したのである。

また、Ｐｂについても状態図的にはＦｅ−ＰｂはＦｅ−
Ｎｉと類似しており、同様な結果が得られる。

さらに、Ｆｅの代わりにＭｎを使用した場合においても
、Ｍｎ−Ｐｂ、Ｍｎ−Ｎｉ系で土間様な結果が得られた
。

なお、銅溶湯へ添加するＦｅ、Ｍｎの量は、試験による
と溶湯中に存在するＰｂ、Ｎｉ或いはＰｂ＋Ｎｉの２倍
以上にすと好結果が得られることがわかった。

［実　施　例コ 本発明に係る銅または銅合金屑の溶解方法の実施例を説
明する。

実施例１ ・銅溶湯 Ｃｕ−１０００ｐｐｍＰｂ−Ｃｕ−１０００ｐｐ系銅合
金 ・原料 市販Ｎｉめっき線屑十電気銅地金 ・溶解 高周波誘導炉、１を炉により大気溶解 （１２００℃） ・金属添加法 ■電解鉄　１ｗｔ％添加 ■Ｃｕ−１０％Ｆｅ母合金、Ｆｅ量にて１ｗｔ％ ■鋳鉄　　　１ｗｔ％添加 ・酸化処理 金属添加後、空気吹き込みにより１ｗｔ％０２に調整。

・工程 原料−溶解−Ｆｅ添加−酸化処理−保持（３０分保持）
−除滓一還元一鋳造 ・分析結果 処理前　Ｎｉ　　１１０００ｐｐ。

Ｐｂ　　１１０００ｐｐ 処理後 金属添加法に依存せずに、 Ｎｉ　　１１００ｐｐ。

Ｐｂ　　１１００ｐｐ なお、Ｍｎを使用しても同様な結果が得られるという効
果がある。

実施例２ ・銅溶湯 Ｃｕ−１０００ｐｐｍＰｂ−Ｃｕ−１０００ｐｐ系銅合
金 ・原料 市販Ｎｉめっき線屑＋電気銅地金 ・溶解 高周波誘導炉、１を炉で大気溶解　１２００℃・・金属
添加法 ■　Ｆｅ、０３でＦＦｅ５０００ｐｐ添加■　Ｆｅ、Ｏ
。

・工程 原料−溶解−金属添加（酸化物）−保持（３０分）−除
滓一還元一鋳造 ・分析結果 処理前　Ｎｉ　　１００１０００ ｐｐ　　１１０００ｐｐ 処理後（酸化物の種類に依存せず） Ｎｉ　　１００１００１） Ｉ）　　１１００ｐｐ りお、Ｍｎ系酸化物を添加しても同様な結果が得られた
。

実施例３ ・銅溶湯 Ｃｕ−１０００ｐｐｍＰｂ−Ｃｕ−１０００ｐｐ系銅合
金 ・原料 市販Ｎｉめっき線屑十電気銅地金 ・溶解 高周波誘導炉、ｉｔ、Ａｒシール溶溶 解変度１１００℃ ・金属添加法 ■　電解鉄　　１ｗｔ％添加 ■　Ｃｕ−１０％Ｆｅ母合金、Ｆ　ｅ　１１　ｗ　ｔ％
添加 ■　鋳鉄　　　１ｗｔ％添加 ・工程 原料−溶解（不活性ガス雰囲気）−Ｆｅ添加−保持（３
０分）−除滓−鋳造 ・分析結果 処理前　Ｎｉ　　１００１０００ ｐｐ　　１１０００ｐｐ 処理後（金属添加法に依存せず） Ｎｉ　　１００１００ ｐｐ　　１０１００ｐ ｐお、Ｍｎを添加しても同様な結果が得られた。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明に係る銅または銅合金屑の
溶解方法は上記の構成であるから、銅または銅合金屑に
含有されているＰｂおよびＮｉ等の不純物を、銅または
銅合金屑の溶解工程中において効率的に滓として除去す
ることができるという優れた効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はＣｕ−Ｎｉ系銅合金溶湯からのＮｉ除去挙動に
およぼすＦｅ添加の影響を示す図、第２図はＣｕ−Ｎｉ
系銅合金溶湯からのＮｉ除去に必要なＦｅ添加量を示す
図、第３図はＣｕ−Ｎｉ系銅合金溶湯からのＮｉ除去に
必要な溶湯中の０２濃度を示す図である。 才１ 図 矛２ＷＪ 瘍シも・λ濱加またＦｅ１（〜儲比） ｔ３図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｐｂ、Ｎｉを含む銅または銅合金屑を原料の一部
   もしくは全部として使用して大気溶解を行い、溶湯中に
   Ｆｅおよび／またはＭｎを添加して、溶湯中のＰｂ、Ｎ
   ｉと反応させると共に、滓として生成させ、その後、除
   滓してから鋳造することを特徴とする銅または銅合金の
   溶解方法。
2. （２）溶湯中にＦｅおよび／またはＭｎの酸化物を添加
   する特許請求の範囲第１項記載の銅または銅合金の溶解
   方法。
3. （３）不活性ガス雰囲気および／または還元性雰囲気下
   において、溶湯中に固体状態のＦｅおよび／またはＭｎ
   を添加して、溶湯中のＰｂ、Ｎｉと固溶させる特許請求
   の範囲第１項記載の銅または銅合金の溶解方法。