JPH07207369A - AlまたはAl合金の製造方法 - Google Patents

AlまたはAl合金の製造方法

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JPH07207369A
JPH07207369A JP327394A JP327394A JPH07207369A JP H07207369 A JPH07207369 A JP H07207369A JP 327394 A JP327394 A JP 327394A JP 327394 A JP327394 A JP 327394A JP H07207369 A JPH07207369 A JP H07207369A
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oxide
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complex
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JP327394A
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English (en)
Inventor
Motohiro Nagao
元裕 長尾
Kazutaka Kunii
一孝 國井
Kenji Osumi
研治 大隅
Tadao Miyamoto
忠男 宮本
Takayuki Kitano
貴之 北野
Joji Masuda
穣司 益田
Kiyomasa Oga
清正 大賀
Motohiro Arai
基浩 新井
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Kobe Steel Ltd
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Kobe Steel Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 AlまたはAl合金溶湯中からFe不純物を
安価でしかも生産性良好に除去し得る方法を提供する。 【構成】 不純物としてFeを含むAlまたはAl合金
溶湯中に、Ca酸化物および/またはTi酸化物を添加
し、不純物Feとこれらの酸化物との複合酸化物を形成
させてこれを分離する工程を含むAlまたはAl合金の
製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、AlまたはAl合金を
製造する方法に関し、詳細にはAlまたはAl合金溶湯
から不純物であるFeを除去する方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】AlまたはAl合金は、軽量性、加工
性、表面美麗性等の特徴を有することから種々の用途に
利用されている。しかし、不純物元素の混入によって、
共晶化合物が粗大化する等の不都合が生じ、強度、靭
性、表面処理性等が著しく劣るという問題がある。従っ
て、不純物元素を極力低減しなければならないが、なか
でも混入し易いFe不純物については以下の様なFe除
去方法が提案・実用化されている。
【0003】1)原料前処理:Alスクラップを原料と
して用いる場合、くぎやねじ等のFe製品を磁力選別し
て除去しているが、Fe製品が独立して存在している必
要があり、全てのFe不純物を除去することはできな
い。 2)溶湯処理: 2−1)偏析法:溶湯を冷却すると純度の高いAlが先
に凝固する原理を用いてFe不純物を分離する方法であ
る(例えば特開昭61−166929号)が、生産性が
非常に低い。 2−2)電気分解法:電気分解によって不純物を陽極に
残し、高純度Alを陰極に集める方法である(例えば特
公昭62−10315号)が、コストが高過ぎる。 2−3)化合物法:Fe不純物と化合物を形成し得る元
素を溶湯中に添加し、Fe金属間化合物として除去する
方法である(例えば特公昭57−2134号)が、添加
元素によって溶湯が汚染されてしまう。
【0004】この様に、上記方法にはそれぞれ問題点が
あり、AlまたはAl合金中のFe不純物を、安価でか
つ生産性良好に除去し得る方法はまだ得られていないの
が現状である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の問題を解決し、AlまたはAl合金溶湯中からFe
不純物を安価でしかも生産性良好に除去し得る方法を提
供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明のAlまたはAl
合金の製造方法は、不純物としてFeを含むAlまたは
Al合金溶湯中に、Ca酸化物および/またはTi酸化
物よりなる群から選択される1種以上の酸化物を添加
し、不純物Feとこれらの酸化物との複合酸化物を形成
させてこれを分離する工程を含むところに第1発明の要
旨を有する。上記酸化物に代えて、Ca、Tiもしくは
Cl、またはこれらの元素の1種以上を含む酸化物以外
の化合物1種以上を添加し、空気を吹込みながら酸化す
ることによって、不純物Tiとの複合酸化物を形成させ
てこれを分離する工程(第2発明)、あるいは第1発明
と第2発明の併用工程(第3発明)も本発明に含まれ
る。
【0007】また、複合酸化物の形成されたAlまたは
Al合金溶湯中に、不活性ガスを吹込み溶湯中の複合酸
化物の浮上分離を促進する方法や、複合酸化物を耐火性
フィルターを介して除去する方法も好ましく採用でき
る。
【0008】
【作用】AlまたはAl合金は極めて酸化し易く、かつ
その酸化傾向はFe酸化物より大きい。従って、Alま
たはAl合金溶湯からFeを酸化物として除去すること
は不可能であることが知られている。しかし、本発明者
らが鋭意検討した結果、Ca、Ti、またはClと、F
eとの複合酸化物は、メタルロスを起こすことなくAl
またはAl合金溶湯中に晶析もしくは半溶融状態で存在
し、ろ過によって分離除去し得ることを見出し本発明に
到達した。これは、上記元素とFeとの複合酸化物が、
Alの酸化物であるAl2 O3 よりも生成自由エネルギ
ーが低いためであると考えられる。
【0009】図1には、各種酸化物の生成自由エネルギ
ーΔGを示した。FeO、Fe3 O 4 、Fe2 O3 等の
Fe化合物がAl2 O3 よりもΔGが高いのに対し、C
a2Fe2 O5 、FeTi酸化物3 、FeCl2 O4 等
のFe複合酸化物はAl2 O 3 よりもΔGが低くなって
いる。このことから本発明では、AlまたはAl合金溶
湯中にCa、Ti、Clを添加して、Feとの複合酸化
物を形成させてこれを除去することとしたのである。
【0010】本発明では、AlまたはAl合金溶湯中に
おいて上記複合酸化物を形成させるために、2つの方法
が採用できる。まず、Ca酸化物および/またはTi酸
化物を溶湯中に添加する方法である。この方法では、添
加物が酸化物であるため、空気吹込みを行って酸化させ
る必要はない。また、これらの酸化物に代えてCa、T
i、もしくはCl、またはこれらの元素を1種以上含む
酸化物以外の化合物として1種以上添加して、空気吹込
みによって複合酸化物を形成するための酸素源を与える
方法も採用できる。さらに両方法を併用することも可能
である。Ca、Tiは単体金属のまま添加するか、Ca
Si、CaC、CaF等のCa化合物や、TiCl4 、
TiS2 、TiF3 等のTi化合物として添加すること
もできる。ClはCl2 ガスとして空気と共に吹き込む
か、塩化物として、KCl、NaCl、NH4 Cl、T
iCl4 等を添加しても良い。なお、効果については程
度の差はあるがいずれも有効であった。
【0011】AlまたはAl合金溶湯に添加すべきC
a、Ti、Cl各元素の量は、溶湯中に混入している不
純物Feの量に応じて、その存在量の総量を増減させる
必要がある。これらの元素の総量の下限値は、複合酸化
物を形成し得る化学量論的当量である。当量より少ない
と、不純物Feの全てを複合酸化物として除去できない
ためである。例えば、Caのみを添加して、Ca2 Fe
2 O5 を形成させる場合、CaとFeは当モル必要であ
り、重量比としては40:55.8となり、Feが1重
量%含まれる溶湯にはCaを0.716重量%以上添加
すれば良いことになる。ただし、複合酸化物形成のため
の反応の場が少ないことを考慮すれば、当量の1.5倍
以上の元素を存在させることが好ましい。
【0012】一方、これらの元素は溶湯中のFe量より
過剰に多く存在させると、却って溶湯汚染の原因とな
り、得られるAlまたはAl合金の性能低下につながり
かねない。従って、これらの元素の総量の上限値は、複
合酸化物を形成し得る化学量論的当量の3倍程度とする
ことが好ましい。より好ましくは当量の2倍以下であ
る。
【0013】なお、これらの元素を酸化物、あるいは他
の化合物として添加する場合も、Feとの複合酸化物を
作るのはCa、Ti、Clであるので、これらの元素換
算で添加量を決定すれば良い。ただし、酸化物のみを添
加して空気吹込みを行わない場合は、大気、あるいはす
でに溶湯中に生成しているAl2 O3 から酸素を奪うこ
とも考えられるが、複合酸化物の組成の理論値からは酸
素源が不足すると考えられるので、酸化物は金属元素換
算の当量の1.5倍以上入れることが好ましい。また、
空気吹込みによって複合酸化物を形成させる時の空気吹
込み量も、余剰酸素によってAl2 O3 が形成されるの
を極力防ぐために、化学量論的当量の1〜3倍、好まし
くは1.5〜2倍とする。
【0014】具体的な元素の添加量はFe1に対する重
量比で、それぞれ単独に添加するとして、Ca=0.7
2〜2.1、Ti=0.86〜2.6、Cl=1.3〜
3.8となる。なお、BaにおいてもCaと同様の効果
があると考えられる。
【0015】併用系の場合は、図1における酸化物生成
自由エネルギーの低い元素が先に複合酸化物を形成し、
その元素がすべて消費されるまで他の元素との複合酸化
物は形成されにくいことが見出されており、すわなちC
aは残存し易いので、併用系の場合はこれを考慮して総
添加量を決定することが必要である。
【0016】本発明では、Feの複合酸化物が形成した
AlまたはAl合金溶湯中から、これらの複合酸化物を
分離することによって、不純物Feの除去が達成でき
る。複合酸化物の除去方法は特に限定されない。複合酸
化物はAlまたはAl合金より重いと考えられ、「溶湯
鎮静」として溶湯を静置して複合酸化物を沈降させた
後、耐火性の多孔体フィルターで溶湯濾過する等の方法
で除去することが好ましい。また複合酸化物は溶湯中に
浮遊しているものも多いため、窒素、アルゴン、He、
ネオン等の不活性ガスを微細な気泡状に溶湯中に吹込
み、気泡の浮上と共に複合酸化物を浮上させて除滓する
等の分離方法も好ましく採用できる。この場合は脱水素
も同時に達成することができる。
【0017】本発明におけるAlまたはAl合金の溶解
温度としては、通常の700〜900℃でよく、複合酸
化物を形成させて濾過した後は、公知の方法で精錬を行
うことによって、高純度なAlまたはAl合金を製造す
ることができる。
【0018】
【実施例】以下実施例によって本発明をさらに詳述する
が、下記実施例は本発明を制限するものではなく、前・
後記の趣旨を逸脱しない範囲で変更実施することは全て
本発明の技術範囲に包含される。原料として、Fe1.
0重量%を含むJISの1100の純Al系スクラッ
プ、およびFe1.0重量%を含む2000、300
0、4000、5000、6000、7000系のAl
合金スクラップを用いた。溶解温度は750℃、溶解炉
は50トンの反射型溶解炉(LNG炊き)を用い、大気
溶解とした。表1に示した添加物を用いて原料溶解を行
い、サンプリングした溶湯からフィルター濾過を行なっ
た後のサンプルについて元素分析した。なお、表中「当
量比」とあるのは化学量論的当量に対する倍率を示して
いる。Mは添加金属元素である。残存Feおよび残存添
加元素の量が0.2%以下のものを合格とした。JIS
1100の結果を表1に示した。その他のスクラップの
結果も同等であった。
【0019】
【表1】
【0020】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、A
lまたはAl合金中の不純物Feを安価にかつ効率よく
除去することができ、高純度なAl、Al合金を製造す
ることができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】酸化物の生成自由エネルギーと温度の関係を示
すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮本 忠男 兵庫県神戸市西区高塚台1丁目5番5号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 北野 貴之 山口県下関市長府港町14番1号 株式会社 神戸製鋼所長府製造所内 (72)発明者 益田 穣司 山口県下関市長府港町14番1号 株式会社 神戸製鋼所長府製造所内 (72)発明者 大賀 清正 兵庫県神戸市西区高塚台1丁目5番5号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 新井 基浩 兵庫県神戸市西区高塚台1丁目5番5号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 不純物としてFeを含むAlまたはAl
    合金溶湯中に、Ca酸化物および/またはTi酸化物を
    添加し、不純物Feとこれらの酸化物との複合酸化物を
    形成させてこれを分離する工程を含むことを特徴とする
    AlまたはAl合金の製造方法。
  2. 【請求項2】 Ca酸化物および/またはTi酸化物に
    代えて、Ca、TiもしくはCl、またはこれらの元素
    の1種以上を含む酸化物以外の化合物1種以上を添加
    し、空気吹込みを行いながら酸化することによって、不
    純物Feと上記添加元素を含む複合酸化物を形成させて
    これを分離する工程を含むことを特徴とするAlまたは
    Al合金の製造方法。
  3. 【請求項3】 Ca酸化物および/またはTi酸化物と
    共に、Ca、TiもしくはCl、またはこれらの元素の
    1種以上を含む酸化物以外の化合物1種以上を添加し、
    空気吹込みを行いながら酸化することによって、不純物
    Feと上記添加元素を含む複合酸化物を形成させてこれ
    を分離する工程を含むことを特徴とするAlまたはAl
    合金の製造方法。
  4. 【請求項4】 Cl2 ガスを空気と共に吹込むものであ
    る請求項2または3に記載の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記複合酸化物が形成されたAlまたは
    Al合金溶湯中に、不活性ガスを吹込んで溶湯中の複合
    酸化物の浮上分離を促進するものである請求項1〜4の
    いずれかに記載の製造方法。
  6. 【請求項6】 前記複合酸化物が形成されたAlまたは
    Al合金溶湯中の複合酸化物を、耐火性フィルターを介
    して分離除去するものである請求項1〜5のいずれかに
    記載の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2012161460A3 (ko) * 2011-05-20 2013-01-17 한국생산기술연구원 알루미늄 합금 및 그 제조방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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