JPH06256864A - 金属の連続純化方法 - Google Patents
金属の連続純化方法Info
- Publication number
- JPH06256864A JPH06256864A JP6767093A JP6767093A JPH06256864A JP H06256864 A JPH06256864 A JP H06256864A JP 6767093 A JP6767093 A JP 6767093A JP 6767093 A JP6767093 A JP 6767093A JP H06256864 A JPH06256864 A JP H06256864A
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- Japan
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- molten metal
- core material
- solidified layer
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- Pending
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- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 操作が容易で、量産可能な金属の連続純化方
法を提供する。 【構成】 攪拌下にある溶融金属２中に、前記溶融金属
２の初期凝固層と同程度の純度の芯材４を、前記芯材４
上に溶融金属２の初期凝固層が晶出し、且つ前記初期凝
固層が再溶解しない所定の短時間通過させて前記芯材周
囲に溶融金属の初期凝固層を形成させる。 【効果】 溶融金属２を攪拌するので、初期凝固層の形
成と同時に排出される低純度融液は拡散して除去され、
芯材４周囲には高純度の初期凝固層のみが晶出する。芯
材４の純度は初期凝固層の純度と同程度なので、初期凝
固層を芯材から分離する必要がなく、芯材４と一緒にそ
のまま使用できる。
法を提供する。 【構成】 攪拌下にある溶融金属２中に、前記溶融金属
２の初期凝固層と同程度の純度の芯材４を、前記芯材４
上に溶融金属２の初期凝固層が晶出し、且つ前記初期凝
固層が再溶解しない所定の短時間通過させて前記芯材周
囲に溶融金属の初期凝固層を形成させる。 【効果】 溶融金属２を攪拌するので、初期凝固層の形
成と同時に排出される低純度融液は拡散して除去され、
芯材４周囲には高純度の初期凝固層のみが晶出する。芯
材４の純度は初期凝固層の純度と同程度なので、初期凝
固層を芯材から分離する必要がなく、芯材４と一緒にそ
のまま使用できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、操作が容易で、量産可
能な金属の連続純化方法に関する。
能な金属の連続純化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、電子機器の超小型化、精密化に伴
い、これに使用される金属材料には、導電性、柔軟性、
表面特性等の一層の向上が求められており、これに呼応
して高純度金属をベースとする金属材料の開発が年々活
発になってきている。又資源の有効活用の一環として金
属材料のリサイクル活動が盛んである。そして、このよ
うな背景から、金属の純化技術の研究開発が精力的に進
められている。さて、金属の純化方法には、回転する冷
却体を溶融金属中に浸漬して前記冷却体表面に純化した
初期凝固相を晶出させる回転冷却体浸漬法、又は溶湯凝
固時の溶質の分配法則を応用したゾーンメルト法や一方
向凝固法等が知られている。
い、これに使用される金属材料には、導電性、柔軟性、
表面特性等の一層の向上が求められており、これに呼応
して高純度金属をベースとする金属材料の開発が年々活
発になってきている。又資源の有効活用の一環として金
属材料のリサイクル活動が盛んである。そして、このよ
うな背景から、金属の純化技術の研究開発が精力的に進
められている。さて、金属の純化方法には、回転する冷
却体を溶融金属中に浸漬して前記冷却体表面に純化した
初期凝固相を晶出させる回転冷却体浸漬法、又は溶湯凝
固時の溶質の分配法則を応用したゾーンメルト法や一方
向凝固法等が知られている。
【０００３】ここで前述の分配法則を状態図を参照して
説明する。図３は母材金属と不純物元素との二元系状態
図である。母材金属中に不純物元素をＣ0 ％含有する溶
融金属が、冷却されて、液相温度Ｔ1 に到達すると、濃
度Ｃ1 の初期凝固相が晶出する。温度の低下に伴って晶
出物の純度は固相線に沿って、又液相の純度は液相線に
沿って変化する。温度Ｔ2 においてはＣ2 の固相とＣ3
の液相が平衡した状態になる。この時のＣ2 ／Ｃ3 の比
率Ｋは溶融金属の組成によって一定で、平衡分配係数と
呼ばれる。不純物元素の大半はＫ＜１である。つまり溶
融金属より高純度の初期凝固相が晶出する。
説明する。図３は母材金属と不純物元素との二元系状態
図である。母材金属中に不純物元素をＣ0 ％含有する溶
融金属が、冷却されて、液相温度Ｔ1 に到達すると、濃
度Ｃ1 の初期凝固相が晶出する。温度の低下に伴って晶
出物の純度は固相線に沿って、又液相の純度は液相線に
沿って変化する。温度Ｔ2 においてはＣ2 の固相とＣ3
の液相が平衡した状態になる。この時のＣ2 ／Ｃ3 の比
率Ｋは溶融金属の組成によって一定で、平衡分配係数と
呼ばれる。不純物元素の大半はＫ＜１である。つまり溶
融金属より高純度の初期凝固相が晶出する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前述の回転
冷却体浸漬法は、冷却体上に晶出した初期凝固層を冷却
体から分離するのが難しく、又初期凝固層が厚く形成さ
れると凝固位置が冷却面から遠ざかる為凝固速度を高精
度に制御する必要があった。又ゾーンメルト法は、生産
性が著しく低く実用的でなかった。又一方向凝固法は、
回転冷却体浸漬法と同様に凝固速度の精密制御を要し、
更に不純物が濃縮した融液を捨てて、炉内の純化金属を
再溶融するという煩雑な操作を繰り返す必要があった。
冷却体浸漬法は、冷却体上に晶出した初期凝固層を冷却
体から分離するのが難しく、又初期凝固層が厚く形成さ
れると凝固位置が冷却面から遠ざかる為凝固速度を高精
度に制御する必要があった。又ゾーンメルト法は、生産
性が著しく低く実用的でなかった。又一方向凝固法は、
回転冷却体浸漬法と同様に凝固速度の精密制御を要し、
更に不純物が濃縮した融液を捨てて、炉内の純化金属を
再溶融するという煩雑な操作を繰り返す必要があった。
【０００５】
【課題を解決する為の手段】本発明は、このような状況
に鑑み鋭意研究を行った結果なされたもので、その目的
とするところは、操作が容易で、量産可能な金属の連続
純化方法を提供することにある。即ち、本発明は、攪拌
下にある溶融金属中に、前記溶融金属の初期凝固層と同
程度の純度の芯材を、前記芯材上に溶融金属の初期凝固
層が晶出し、且つ前記初期凝固層が再溶解しない所定の
短時間通過させて前記芯材周囲に溶融金属の初期凝固層
を形成させることを特徴とするものである。
に鑑み鋭意研究を行った結果なされたもので、その目的
とするところは、操作が容易で、量産可能な金属の連続
純化方法を提供することにある。即ち、本発明は、攪拌
下にある溶融金属中に、前記溶融金属の初期凝固層と同
程度の純度の芯材を、前記芯材上に溶融金属の初期凝固
層が晶出し、且つ前記初期凝固層が再溶解しない所定の
短時間通過させて前記芯材周囲に溶融金属の初期凝固層
を形成させることを特徴とするものである。
【０００６】本発明は、芯材を前記溶融金属中に通し、
前記芯材周囲に純化した初期凝固層を晶出させるととも
に、前記初期凝固層と同時に排出される不純物が濃縮し
た融液を、溶融金属を攪拌することにより初期凝固層の
近辺から拡散させて前記芯材周囲の初期凝固層を高純度
の状態で晶出させる方法である。そして溶融金属中に通
す芯材に、溶融金属の初期凝固相と同程度の純度の芯材
を用いることにより、純化した初期凝固層を芯材から分
離せずに、芯の材料と一緒に原料として用いることがで
きる。前記芯材の純度は、溶融金属中の不純物量に平衡
分配係数Ｋを乗じて求めることができる。
前記芯材周囲に純化した初期凝固層を晶出させるととも
に、前記初期凝固層と同時に排出される不純物が濃縮し
た融液を、溶融金属を攪拌することにより初期凝固層の
近辺から拡散させて前記芯材周囲の初期凝固層を高純度
の状態で晶出させる方法である。そして溶融金属中に通
す芯材に、溶融金属の初期凝固相と同程度の純度の芯材
を用いることにより、純化した初期凝固層を芯材から分
離せずに、芯の材料と一緒に原料として用いることがで
きる。前記芯材の純度は、溶融金属中の不純物量に平衡
分配係数Ｋを乗じて求めることができる。
【０００７】芯材を溶湯中に通過させる時間は、芯材周
囲に初期凝固層が晶出し、且つ前記初期凝固層が再溶解
しない短時間で、この時間は、芯材の組成とサイズ、溶
湯中の芯材の走行速度、溶湯温度等に基づいて設定され
る。溶融金属の攪拌方法には、機械的攪拌や電磁力攪拌
等の任意の攪拌法を単独で又は併用して適用できる。前
記溶湯攪拌に加えて、芯材自体を微振動させて芯材周囲
の溶湯に局部的振動を付与すると前記溶湯の攪拌効果が
助長される。この芯材への振動付与は、超音波振動子や
バイブレーターを芯材に直接押当てる方法の他、例え
ば、溶湯中の案内ロール等の芯材が接触する物体を振動
させて、振動を間接的に芯材に付与する方法等がある。
囲に初期凝固層が晶出し、且つ前記初期凝固層が再溶解
しない短時間で、この時間は、芯材の組成とサイズ、溶
湯中の芯材の走行速度、溶湯温度等に基づいて設定され
る。溶融金属の攪拌方法には、機械的攪拌や電磁力攪拌
等の任意の攪拌法を単独で又は併用して適用できる。前
記溶湯攪拌に加えて、芯材自体を微振動させて芯材周囲
の溶湯に局部的振動を付与すると前記溶湯の攪拌効果が
助長される。この芯材への振動付与は、超音波振動子や
バイブレーターを芯材に直接押当てる方法の他、例え
ば、溶湯中の案内ロール等の芯材が接触する物体を振動
させて、振動を間接的に芯材に付与する方法等がある。
【０００８】以下に、本発明方法を図を参照して具体的
に説明する。図１イ，ロは本発明方法の態様を示すそれ
ぞれ平面図及び側面図である。電熱保持炉１内の溶融金
属２中に、アンコイラー３から供給される芯材４を侵入
させ、前記芯材４を溶融金属２中の案内ロール５に通し
て溶融金属２中を所定時間走行させてリコイラー６に巻
取る。この間溶融金属２はプロペラ式攪拌棒７により攪
拌される。
に説明する。図１イ，ロは本発明方法の態様を示すそれ
ぞれ平面図及び側面図である。電熱保持炉１内の溶融金
属２中に、アンコイラー３から供給される芯材４を侵入
させ、前記芯材４を溶融金属２中の案内ロール５に通し
て溶融金属２中を所定時間走行させてリコイラー６に巻
取る。この間溶融金属２はプロペラ式攪拌棒７により攪
拌される。
【０００９】図２イ，ロは本発明方法の他の態様を示す
それぞれ平面図及び側面図である。この方法は、保持炉
に電磁誘導炉８を用い、芯材４を誘導炉８の下方から上
方に引出す方式で、溶融金属２は電磁力により攪拌され
る。
それぞれ平面図及び側面図である。この方法は、保持炉
に電磁誘導炉８を用い、芯材４を誘導炉８の下方から上
方に引出す方式で、溶融金属２は電磁力により攪拌され
る。
【００１０】
【作用】本発明方法では、溶融金属中に芯材を所定の短
時間通過させるので、前記芯材周囲に純化した初期凝固
層が晶出する。又前記溶融金属を攪拌するので、初期凝
固層の形成と同時に排出される低純度融液は拡散して前
記初期凝固層中に取込まれず、芯材周囲には純化した初
期凝固層のみが晶出する。芯材の純度が初期凝固層の純
度と同等なので、純化された初期凝固層を芯材から分離
する必要がない。又溶融金属中に芯材を通過させるだけ
なので、操作が簡便である。又通過時間が短く、生産性
に優れる。
時間通過させるので、前記芯材周囲に純化した初期凝固
層が晶出する。又前記溶融金属を攪拌するので、初期凝
固層の形成と同時に排出される低純度融液は拡散して前
記初期凝固層中に取込まれず、芯材周囲には純化した初
期凝固層のみが晶出する。芯材の純度が初期凝固層の純
度と同等なので、純化された初期凝固層を芯材から分離
する必要がない。又溶融金属中に芯材を通過させるだけ
なので、操作が簡便である。又通過時間が短く、生産性
に優れる。
【００１１】
【実施例】以下に本発明を実施例により詳細に説明す
る。 実施例１ 図１に示した電熱保持炉１を用いてＡｌ−５％Ｓｉ溶湯
の純化実験を行った。電熱保持炉１は、内部寸法が縦８
００mm、横４００mm、深さ６００mmの角型のものを用い
た。この電熱保持炉１内に案内ロール５を配置し、案内
ロール５上にプロペラ式攪拌棒７を３本等間隔に配置し
た。前記溶湯は６２９℃に保持した。この溶湯内に、芯
材４として、５mmφのＡｌ−１％Ｓｉの線材を１０ｍ／
min.の速度で走行させた。溶融金属２は定期的に補充し
て溶湯深さを５４０±２０mmに維持した。前記芯材４の
溶融金属２内の浸漬長さは、溶湯深さ５４０mmの時に１
ｍであった。この条件で連続３時間の純化実験を行っ
た。芯材４には超音波振動を付与した場合と付与しない
場合の両方について実験した。超音波振動は入湯直前の
芯材４と案内ロール５の２箇所で付与した。芯材４は３
本平行して走行させた。
る。 実施例１ 図１に示した電熱保持炉１を用いてＡｌ−５％Ｓｉ溶湯
の純化実験を行った。電熱保持炉１は、内部寸法が縦８
００mm、横４００mm、深さ６００mmの角型のものを用い
た。この電熱保持炉１内に案内ロール５を配置し、案内
ロール５上にプロペラ式攪拌棒７を３本等間隔に配置し
た。前記溶湯は６２９℃に保持した。この溶湯内に、芯
材４として、５mmφのＡｌ−１％Ｓｉの線材を１０ｍ／
min.の速度で走行させた。溶融金属２は定期的に補充し
て溶湯深さを５４０±２０mmに維持した。前記芯材４の
溶融金属２内の浸漬長さは、溶湯深さ５４０mmの時に１
ｍであった。この条件で連続３時間の純化実験を行っ
た。芯材４には超音波振動を付与した場合と付与しない
場合の両方について実験した。超音波振動は入湯直前の
芯材４と案内ロール５の２箇所で付与した。芯材４は３
本平行して走行させた。
【００１２】実施例２ 保持炉に図２に示した電磁誘導炉８を用いた他は、実施
例１と同じ方法により純化実験を行った。 比較例１ 実施例１において、溶融金属２を攪拌しなかった他は、
実施例１と同じ方法により純化実験を行った。このよう
にして溶融金属２中を走行させた芯材４周囲の初期凝固
層（純化層）を組成分析した。結果を表１に示した。
例１と同じ方法により純化実験を行った。 比較例１ 実施例１において、溶融金属２を攪拌しなかった他は、
実施例１と同じ方法により純化実験を行った。このよう
にして溶融金属２中を走行させた芯材４周囲の初期凝固
層（純化層）を組成分析した。結果を表１に示した。
【００１３】
【表１】
【００１４】表１より明らかなように、本発明方法品
（No１〜４）は、純度の高い純化層が得られた。溶湯攪
拌に加えて芯材に振動を付与したもの（No２，４）は、
溶湯攪拌のみのもの（No１，３）に比べて、更に純度が
向上した。純化重量は３時間で１０Ｋｇ以上と実用可能
の生産量であった。これに対し、比較例品（No５）は、
純化効果が殆ど認められなかった。これは溶湯攪拌を行
わなかった為、溶湯がそのまま凝固層となった為であ
る。
（No１〜４）は、純度の高い純化層が得られた。溶湯攪
拌に加えて芯材に振動を付与したもの（No２，４）は、
溶湯攪拌のみのもの（No１，３）に比べて、更に純度が
向上した。純化重量は３時間で１０Ｋｇ以上と実用可能
の生産量であった。これに対し、比較例品（No５）は、
純化効果が殆ど認められなかった。これは溶湯攪拌を行
わなかった為、溶湯がそのまま凝固層となった為であ
る。
【００１５】尚、上記の初期凝固層を晶出させた芯材
は、再び溶融金属中に通して、繰り返し使用することが
できる。又前記実施例では、溶融金属にＡｌ−５％Ｓｉ
合金を用い又芯材に線材を用いた場合について説明した
が、本発明方法は、他種の金属又は合金又は不純物量が
希薄な金属の純化に応用しても、又芯材が板状のもので
も同様の効果が得られる。
は、再び溶融金属中に通して、繰り返し使用することが
できる。又前記実施例では、溶融金属にＡｌ−５％Ｓｉ
合金を用い又芯材に線材を用いた場合について説明した
が、本発明方法は、他種の金属又は合金又は不純物量が
希薄な金属の純化に応用しても、又芯材が板状のもので
も同様の効果が得られる。
【００１６】
【効果】以上述べたように、本発明方法によれば、金属
を簡便な操作で、大量に純化することができ、工業上顕
著な効果を奏する。
を簡便な操作で、大量に純化することができ、工業上顕
著な効果を奏する。
【図１】本発明方法の実施例を示す平面図及び側面図で
ある。
ある。
【図２】本発明方法の他の実施例を示す平面図及び側面
図である。
図である。
【図３】平衡分配係数を説明する為の母材金属と不純物
元素の状態図である。
元素の状態図である。
１ 電熱保持炉 ２ 溶融金属 ３ アンコイラー ４ 芯材 ５ 案内ロール ６ リコイラー ７ プロペラ式攪拌棒 ８ 電磁誘導炉
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 五月女 貴之 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河電気工業式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 攪拌下にある溶融金属中に、前記溶融金
属の初期凝固層と同程度の純度の芯材を、前記芯材上に
溶融金属の初期凝固層が晶出し、且つ前記初期凝固層が
再溶解しない所定の短時間通過させて前記芯材周囲に溶
融金属の初期凝固層を形成させることを特徴とする金属
の連続純化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6767093A JPH06256864A (ja) | 1993-03-02 | 1993-03-02 | 金属の連続純化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6767093A JPH06256864A (ja) | 1993-03-02 | 1993-03-02 | 金属の連続純化方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06256864A true JPH06256864A (ja) | 1994-09-13 |
Family
ID=13351671
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6767093A Pending JPH06256864A (ja) | 1993-03-02 | 1993-03-02 | 金属の連続純化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06256864A (ja) |
-
1993
- 1993-03-02 JP JP6767093A patent/JPH06256864A/ja active Pending
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