JPH04128326A - 希土類金属及びその合金の清浄化方法 - Google Patents
希土類金属及びその合金の清浄化方法Info
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- JPH04128326A JPH04128326A JP24635590A JP24635590A JPH04128326A JP H04128326 A JPH04128326 A JP H04128326A JP 24635590 A JP24635590 A JP 24635590A JP 24635590 A JP24635590 A JP 24635590A JP H04128326 A JPH04128326 A JP H04128326A
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- alloy
- alloys
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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。
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、希土類金属またはその合金の清浄化方法に関
するものである。
するものである。
［従来の技術］
希土類金属またはその合金の製造する方法は、溶融塩電
解法と金属還元方法の二つの方法がある。
解法と金属還元方法の二つの方法がある。
溶融塩電解法
（１）無水希土類塩化物または希土類フッ化物を溶融塩
の電解浴中で電解採取する方法。
の電解浴中で電解採取する方法。
（２）希土類酸化物を溶融塩の電解浴中で電解採取する
方法。
方法。
金属還元法
（１）無水希土類塩化物または希土類フッ化物を、アル
カリ、アルカリ土類金属により熱還元する方法。
カリ、アルカリ土類金属により熱還元する方法。
（２）希土類フッ化物を熱１元する際に、ＭｇまたはＺ
ｎ等を加えて低融点合金として採取し、これを蒸留して
Ｍｇ、Ｚｎを除去する方法。
ｎ等を加えて低融点合金として採取し、これを蒸留して
Ｍｇ、Ｚｎを除去する方法。
（３）希土類酸化物をＬａ、Ｃｅなどで熱還元する方法
。
。
しかし、これらの方法では副原料や装置からの不純物の
汚染があり、高純度金属を得ることは困難であった。
汚染があり、高純度金属を得ることは困難であった。
これらの方法で得られた希土類金属をさらに高純度化す
るためには、通常は、蒸留精製法、エレクトロ・トラン
スポート法、ゾーン精製法等を用いて精製するなど高度
な設備や技術を必要としている。
るためには、通常は、蒸留精製法、エレクトロ・トラン
スポート法、ゾーン精製法等を用いて精製するなど高度
な設備や技術を必要としている。
〔発明が解決しようとする問題点］
希土類金属は、非常に活性であり、高純度なものを得る
ためには、蒸留精製法、ゾーン精製法等を用いることが
必要とされている。しかし、これらの方法で、希土類金
属と同じ挙動をする不純物成分は除去することはできな
い。
ためには、蒸留精製法、ゾーン精製法等を用いることが
必要とされている。しかし、これらの方法で、希土類金
属と同じ挙動をする不純物成分は除去することはできな
い。
以上に鑑み、本発明は、高純度希土類金属及びその合金
に関して工業的に採算のとれる高純度希土類金属製造に
関する製造法を確立することにある。
に関して工業的に採算のとれる高純度希土類金属製造に
関する製造法を確立することにある。
［問題点を解決するための手段及び作用１本発明は、希
土類金属またはその合金を製造する装置において、反応
生成物である溶融状態の希土類金属またはその合金を、
製造容器の底部からガス等の流体等で冷却し、希土類金
属製造装置の製造容器の軸方向の温度をコントロールし
ながら軸方向に結晶を晶出させることにより、分相の良
好な不純分の少ない希土類金属またはその合金を得るこ
とができることが判明したものである。
土類金属またはその合金を製造する装置において、反応
生成物である溶融状態の希土類金属またはその合金を、
製造容器の底部からガス等の流体等で冷却し、希土類金
属製造装置の製造容器の軸方向の温度をコントロールし
ながら軸方向に結晶を晶出させることにより、分相の良
好な不純分の少ない希土類金属またはその合金を得るこ
とができることが判明したものである。
斯くして、本発明は、
（１）希土類金属またはその合金を製造する工程におい
て、溶解還元後に製造容器の底部のヒーターを切り、他
の側壁部に配置したヒーター加熱については、４℃／分
より遅い温度傾斜をもってゆるやかに降温させ、非金属
物等が製品中に混入することを防止することを特徴とす
る希土類金属及びその合金の清浄化方法。
て、溶解還元後に製造容器の底部のヒーターを切り、他
の側壁部に配置したヒーター加熱については、４℃／分
より遅い温度傾斜をもってゆるやかに降温させ、非金属
物等が製品中に混入することを防止することを特徴とす
る希土類金属及びその合金の清浄化方法。
（２）希土類金属またはその合金を製造する製造容器の
底部のヒーターのない炉において、側壁部に配置したヒ
ーター加熱を４℃／分より遅い温度傾斜をもってゆるや
かに降温させ、非金属物等が製品中に混入することを防
止することを特徴とする希土類金属及びその合金の清浄
化方法。
底部のヒーターのない炉において、側壁部に配置したヒ
ーター加熱を４℃／分より遅い温度傾斜をもってゆるや
かに降温させ、非金属物等が製品中に混入することを防
止することを特徴とする希土類金属及びその合金の清浄
化方法。
（３）希土類金属またはその合金を製造する工程におい
て、反応生成物を製造容器の底部から冷却することによ
り、反応生成物である希土類金属またはその合金への非
金属介在物やガスによる汚染を防止することを特徴とす
る希土類金属及びその合金清浄化方法。
て、反応生成物を製造容器の底部から冷却することによ
り、反応生成物である希土類金属またはその合金への非
金属介在物やガスによる汚染を防止することを特徴とす
る希土類金属及びその合金清浄化方法。
を提供するものである。
本発明でいう希土類金属とはＬａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、
Ｙ、Ｇｄ、Ｔｂ％Ｌｕ％Ｓｃ、Ｄｙ、Ｈｏ。
Ｙ、Ｇｄ、Ｔｂ％Ｌｕ％Ｓｃ、Ｄｙ、Ｈｏ。
Ｅｒをさすものである。上に述べた様に、これらの希土
類金属をさらに高純度化するためには、通常は、蒸留精
製法、エレクトロ・トランスボート法、ゾーン精製法等
を用いて精製する。しかしながら、これらの方法で高純
度化するためには、限界があるために精製する前に、予
め不純物濃度を少なくしておく必要がある。
類金属をさらに高純度化するためには、通常は、蒸留精
製法、エレクトロ・トランスボート法、ゾーン精製法等
を用いて精製する。しかしながら、これらの方法で高純
度化するためには、限界があるために精製する前に、予
め不純物濃度を少なくしておく必要がある。
希土類金属製造装置は、第１図に示すごとく製造容器（
９）、タンタル坩堝（５）、真空排気系（１４）、電気
炉（７）、炉底冷却部（１６）から主に構成されている
。まず製造容器（９）は電気炉内（７）にセットされ、
その製造容器（９）内にタンタル類等からなる容器（６
）を挿入し、さらにタンタル類等からなる坩堝（５）に
希土類ハロゲン化物、還元材、造滓材又はその合金を充
填し、上部横倒に開孔部を設けた蓋を取り付けてタンタ
ル容器（６）内にセットする。
９）、タンタル坩堝（５）、真空排気系（１４）、電気
炉（７）、炉底冷却部（１６）から主に構成されている
。まず製造容器（９）は電気炉内（７）にセットされ、
その製造容器（９）内にタンタル類等からなる容器（６
）を挿入し、さらにタンタル類等からなる坩堝（５）に
希土類ハロゲン化物、還元材、造滓材又はその合金を充
填し、上部横倒に開孔部を設けた蓋を取り付けてタンタ
ル容器（６）内にセットする。
製造容器（９）の上端には、蓋がＯリング等のシルを介
して装着される。製造容器（９）の蓋には、ジャケット
（１８）、Ａｒ封入口（１）、熱電対温度計（炉内）（
２）の取付口が設けられており、熱電対温度計は、０リ
ング等のシールを介して装着される。
して装着される。製造容器（９）の蓋には、ジャケット
（１８）、Ａｒ封入口（１）、熱電対温度計（炉内）（
２）の取付口が設けられており、熱電対温度計は、０リ
ング等のシールを介して装着される。
希土類金属は、活性であるため熱電対温度計のアルミナ
製絶縁管は、ステンレス製のパイプで保護している。ま
た、ジャケット（１８）は、揮発成分等の不純物を凝縮
するために水冷構造とし、ジャケット（１８）の冷却水
は、入口（３）から出口（４）へと排出される。さらに
、真空排気系（１４）と製造容器（９）との間は％Ｏリ
ング等のシーフレを介して接続される。以上が、希土類
金属およびその合金の製造装置の概要である。
製絶縁管は、ステンレス製のパイプで保護している。ま
た、ジャケット（１８）は、揮発成分等の不純物を凝縮
するために水冷構造とし、ジャケット（１８）の冷却水
は、入口（３）から出口（４）へと排出される。さらに
、真空排気系（１４）と製造容器（９）との間は％Ｏリ
ング等のシーフレを介して接続される。以上が、希土類
金属およびその合金の製造装置の概要である。
本発明は、希土類ハロゲン化物を不活性ガス雰囲気中で
加熱し、活性金属等で還元して希土類金属およびその合
金を製造し、その凝固を製造容器（９）の軸方向に行う
ことにより、清浄な希土類金属およびその合金を得る製
造装置ならびにその方法である。
加熱し、活性金属等で還元して希土類金属およびその合
金を製造し、その凝固を製造容器（９）の軸方向に行う
ことにより、清浄な希土類金属およびその合金を得る製
造装置ならびにその方法である。
第１図の装置に基づいて希土類金属およびその合金の操
業例を説明する。先ず最初に、タンタル製等の坩堝（５
）の中に希土類ハロゲン化物、還元材等及び又は希土類
合金添加元素等を所定量充填し、その上部にタンタル製
等の蓋（１１）を取り付ける。これを予め製造容器（９
）に挿入しておいたタンタル製等の容器（６）の中に入
れ、タンタル製等の足桁の上に載せる。そして製造容器
（９）に蓋ならびに不活性ガス封入口（１）、熱電対温
度計（炉内）（２）を取り付けて密閉状態とする。そし
て製造容器（９）内を真空ポンプで真空排気系（１４）
を介して十分排気する６その後、製造容器（９）を２０
０〜４００℃位に昇温しで付着ガス成分、水分を取り除
き、不活性ガスを導入しＯ６１〜０．５ｋｇ＃ｎｌの圧
力に保つ。この不活性ガス雰囲気中で希土類金属および
その合金の融点の少なくとも５０℃以上高い温度として
希土類金属およびその合金とスラグに分離させ、保持後
冷却する。この工程において製造容器（９）内の圧力を
０．１〜０．５ｋｇ／ｃｒＡに保つために圧力調整弁（
１５）により自動的に調整される。その冷却方法は、製
造容器（９）の底部のをヒーターを切り、他の側壁部に
配置したヒーター加熱については、４℃／分より遅い温
度傾斜をもってゆるやかに降温し、製造容器（９）の軸
方向に結晶を晶出させる。底部にヒーターのないものも
同様な温度傾斜をもって降温させる。この手法により、
意外にも溶融状態にある希土類金属およびその合金に含
まれれるスラグ等の不純分、ガス成分を除去することを
容易ならしめた。
業例を説明する。先ず最初に、タンタル製等の坩堝（５
）の中に希土類ハロゲン化物、還元材等及び又は希土類
合金添加元素等を所定量充填し、その上部にタンタル製
等の蓋（１１）を取り付ける。これを予め製造容器（９
）に挿入しておいたタンタル製等の容器（６）の中に入
れ、タンタル製等の足桁の上に載せる。そして製造容器
（９）に蓋ならびに不活性ガス封入口（１）、熱電対温
度計（炉内）（２）を取り付けて密閉状態とする。そし
て製造容器（９）内を真空ポンプで真空排気系（１４）
を介して十分排気する６その後、製造容器（９）を２０
０〜４００℃位に昇温しで付着ガス成分、水分を取り除
き、不活性ガスを導入しＯ６１〜０．５ｋｇ＃ｎｌの圧
力に保つ。この不活性ガス雰囲気中で希土類金属および
その合金の融点の少なくとも５０℃以上高い温度として
希土類金属およびその合金とスラグに分離させ、保持後
冷却する。この工程において製造容器（９）内の圧力を
０．１〜０．５ｋｇ／ｃｒＡに保つために圧力調整弁（
１５）により自動的に調整される。その冷却方法は、製
造容器（９）の底部のをヒーターを切り、他の側壁部に
配置したヒーター加熱については、４℃／分より遅い温
度傾斜をもってゆるやかに降温し、製造容器（９）の軸
方向に結晶を晶出させる。底部にヒーターのないものも
同様な温度傾斜をもって降温させる。この手法により、
意外にも溶融状態にある希土類金属およびその合金に含
まれれるスラグ等の不純分、ガス成分を除去することを
容易ならしめた。
一方より好ましい方法としては、製造容器（９）の底部
を冷却することである。底部から先に凝固が行われ、好
ましいからである。底部の冷却方法としては、空気、不
活性ガス等のガス体で行う方法、水等の液体で行う強制
冷却方法等である。
を冷却することである。底部から先に凝固が行われ、好
ましいからである。底部の冷却方法としては、空気、不
活性ガス等のガス体で行う方法、水等の液体で行う強制
冷却方法等である。
第１図の装置を用いて、スカンジウム−亜鉛合金を製造
する場合の実施例を示す。
する場合の実施例を示す。
２００Ｍφのタンタル製坩堝（５）にフッ化スカンジウ
ム、還元材である粒状もしくは柱状の金属カルシウム、
造滓材としてのフッ化リチウム、合金化材として蒸留亜
鉛を不活性ガス雰囲気中で層状に充填する。そしてその
上部には、ガス及び蒸気抜きの開孔部の付いたタンタル
製の蓋（ＩＩ）を取り付け、さらに大きなタンタル製容
器（６）に挿入して製造容器（９）にセットした。
ム、還元材である粒状もしくは柱状の金属カルシウム、
造滓材としてのフッ化リチウム、合金化材として蒸留亜
鉛を不活性ガス雰囲気中で層状に充填する。そしてその
上部には、ガス及び蒸気抜きの開孔部の付いたタンタル
製の蓋（ＩＩ）を取り付け、さらに大きなタンタル製容
器（６）に挿入して製造容器（９）にセットした。
電気炉（７）は、加熱部がいくつかのゾーンにわかれて
おり、炉内温度が一定となるように熱電対温度計（炉体
） （１０）で制御した。また炉底部（１６）は、空気
等の流体で冷却するための装置を備え付けている。
おり、炉内温度が一定となるように熱電対温度計（炉体
） （１０）で制御した。また炉底部（１６）は、空気
等の流体で冷却するための装置を備え付けている。
前操作として真空ポンプで製造容器（９）内を十分に排
気して昇温し３５０℃前後の温度で十分脱ガスを行った
のち、Ａｒを製造容器（９）内に導入し０．１〜０．５
Ｋ ｇ／ｃＴＩｔの圧力にセットした。モしてフッ化
スカンジウムを還元してスカンジウム−亜鉛合金（Ｓ
ｃ−Ｚ ｎ合金）を得る温度１０００〜１１００℃まで
徐々に加熱し１〜２時間保持した。その間、製造容器（
９）内の圧力は圧力調整装置（１５）により自動的に調
節した。
気して昇温し３５０℃前後の温度で十分脱ガスを行った
のち、Ａｒを製造容器（９）内に導入し０．１〜０．５
Ｋ ｇ／ｃＴＩｔの圧力にセットした。モしてフッ化
スカンジウムを還元してスカンジウム−亜鉛合金（Ｓ
ｃ−Ｚ ｎ合金）を得る温度１０００〜１１００℃まで
徐々に加熱し１〜２時間保持した。その間、製造容器（
９）内の圧力は圧力調整装置（１５）により自動的に調
節した。
１０００−１１００℃で、Ｓ ｃ−Ｚ ｎ合金（１３）
とスラグ（Ｃａ Ｆ、−４Ｌ ｉ Ｆ） （＋２）に分
相させ、セットリング後、炉底部のヒーターを切り、電
気炉（７）の加熱を弱めながら製造容器（９）内の温度
が７００〜５００℃になるまで３．５℃／分で降温させ
、冷却した。
とスラグ（Ｃａ Ｆ、−４Ｌ ｉ Ｆ） （＋２）に分
相させ、セットリング後、炉底部のヒーターを切り、電
気炉（７）の加熱を弱めながら製造容器（９）内の温度
が７００〜５００℃になるまで３．５℃／分で降温させ
、冷却した。
その後、電気炉（７）の加熱を停止して製造容器（９）
内にＡｒを０．５Ｋｇ／ｃｏ！の圧力になるまで封入し
て常温になるまで冷却し還元生成物である５ｃ−Ｚｎ（
１３）とスラグ（Ｃａ Ｆ、−４Ｌ ｉ Ｆ） （＋２
）を取り出した。取り出したＳ ｃ−Ｚ ｎ（１３）は
銀白色で金属光沢をしており脆く、その合金は不純分（
Ｃａ、Ｌｉ、 ＣａＦ、−４ＬｉＦ、ＣａＦ＊＋４
Ｌ ｉ Ｆ）の少ないものであった。
内にＡｒを０．５Ｋｇ／ｃｏ！の圧力になるまで封入し
て常温になるまで冷却し還元生成物である５ｃ−Ｚｎ（
１３）とスラグ（Ｃａ Ｆ、−４Ｌ ｉ Ｆ） （＋２
）を取り出した。取り出したＳ ｃ−Ｚ ｎ（１３）は
銀白色で金属光沢をしており脆く、その合金は不純分（
Ｃａ、Ｌｉ、 ＣａＦ、−４ＬｉＦ、ＣａＦ＊＋４
Ｌ ｉ Ｆ）の少ないものであった。
電気炉（７）の炉底部（１６）のヒーターを切り、他の
側壁部に配置したヒータ！で３８５℃／分の温度傾斜を
もって降温させて冷却した場合のＳｃ−Ｚｎ合金と、そ
うでない場合のＳ ｃ−Ｚ ｎ合金中のＣａの分析値は
第１表の通りであった。したがって５ｃ−Ｚｎ合金中の
Ｃａが、本発明の実施例では極めて低いことが言える。
側壁部に配置したヒータ！で３８５℃／分の温度傾斜を
もって降温させて冷却した場合のＳｃ−Ｚｎ合金と、そ
うでない場合のＳ ｃ−Ｚ ｎ合金中のＣａの分析値は
第１表の通りであった。したがって５ｃ−Ｚｎ合金中の
Ｃａが、本発明の実施例では極めて低いことが言える。
より好ましくは、スカンジウム−亜鉛合金を同様な冷却
方法で冷却すると同時に、製造容器（９）の炉底部（１
６）をファン（８）等を用いてガス等の流体で冷却（冷
却速度はダンパー（１７）で調節）することにより、第
１表の実施例の値以下即ち、ＣＣａ１００ｐｐにするこ
とが出来た。
方法で冷却すると同時に、製造容器（９）の炉底部（１
６）をファン（８）等を用いてガス等の流体で冷却（冷
却速度はダンパー（１７）で調節）することにより、第
１表の実施例の値以下即ち、ＣＣａ１００ｐｐにするこ
とが出来た。
第１表 スカンジウム中の不純物量
（単位ｐｐｍ ）
〔比較例〕
実施例と同様なスカンジウム−亜鉛合金の製造において
、４．５℃分／の冷却スピードで側壁部を冷却したとこ
ろ、一方向にならないため第１表のごと＜Ｃａが２５３
００ｐｐｍと極めて高い値を示した。
、４．５℃分／の冷却スピードで側壁部を冷却したとこ
ろ、一方向にならないため第１表のごと＜Ｃａが２５３
００ｐｐｍと極めて高い値を示した。
本発明を実施することにより、希土類金属（合金を含む
）とスラグの分相を良好にし、希土類金属またはその合
金中にＣａ等の不純物を極めて低い値とすることができ
る。
）とスラグの分相を良好にし、希土類金属またはその合
金中にＣａ等の不純物を極めて低い値とすることができ
る。
第１図は、本発明の希土類金属の製造装置の一例の正面
図である。 １：Ａｒ封入口 ２： 熱電対温度計（炉内） ３：冷却水入口 ４：冷却水出口 ５： タンタル坩堝 ６： タンタル容器 ７：電気炉 ８：フ ァ ン ９：製造容器 ｌＯ： 熱電対温度計（炉体） １１： タンタル製蓋 １２： 反応生成物（スラグ） １３： 反応生成物（金属又は合金）１４： １５＝ １６＝ １７： １８： 真空排気系 圧力調整弁 炉底冷却部 ダンパ ジャケット
図である。 １：Ａｒ封入口 ２： 熱電対温度計（炉内） ３：冷却水入口 ４：冷却水出口 ５： タンタル坩堝 ６： タンタル容器 ７：電気炉 ８：フ ァ ン ９：製造容器 ｌＯ： 熱電対温度計（炉体） １１： タンタル製蓋 １２： 反応生成物（スラグ） １３： 反応生成物（金属又は合金）１４： １５＝ １６＝ １７： １８： 真空排気系 圧力調整弁 炉底冷却部 ダンパ ジャケット
Claims (3)
- （１）希土類金属またはその合金を製造する工程におい
て、溶解還元後に製造容器の底部のヒーターを切り、他
の側壁部に配置したヒーター加熱については、４℃／分
より遅い温度傾斜をもってゆるやかに降温させ、非金属
物等が製品中に混入することを防止することを特徴とす
る希土類金属及びその合金の清浄化方法。 - （２）希土類金属またはその合金を製造する製造容器の
底部のヒーターのない炉において、側壁部に配置したヒ
ーター加熱を４℃／分より遅い温度傾斜をもってゆるや
かに降温させ、非金属物等が製品中に混入することを防
止することを特徴とする希土類金属及びその合金の清浄
化方法。 - （３）希土類金属またはその合金を製造する工程におい
て、反応生成物を製造容器の底部から冷却することによ
り、反応生成物である希土類金属またはその合金への非
金属介在物やガスによる汚染を防止することを特徴とす
る希土類金属及びその合金清浄化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24635590A JPH04128326A (ja) | 1990-09-18 | 1990-09-18 | 希土類金属及びその合金の清浄化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24635590A JPH04128326A (ja) | 1990-09-18 | 1990-09-18 | 希土類金属及びその合金の清浄化方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04128326A true JPH04128326A (ja) | 1992-04-28 |
Family
ID=17147327
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24635590A Pending JPH04128326A (ja) | 1990-09-18 | 1990-09-18 | 希土類金属及びその合金の清浄化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04128326A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018109231A (ja) * | 2016-12-29 | 2018-07-12 | 有研稀土新材料股▲フン▼有限公司 | 希土類金属及希土類金属の精製方法 |
-
1990
- 1990-09-18 JP JP24635590A patent/JPH04128326A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018109231A (ja) * | 2016-12-29 | 2018-07-12 | 有研稀土新材料股▲フン▼有限公司 | 希土類金属及希土類金属の精製方法 |
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