JPH0881720A - AlまたはAl合金の清浄化法 - Google Patents

AlまたはAl合金の清浄化法

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JPH0881720A
JPH0881720A JP21768694A JP21768694A JPH0881720A JP H0881720 A JPH0881720 A JP H0881720A JP 21768694 A JP21768694 A JP 21768694A JP 21768694 A JP21768694 A JP 21768694A JP H0881720 A JPH0881720 A JP H0881720A
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compound
alloy
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JP21768694A
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English (en)
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Motohiro Nagao
元裕 長尾
Kazutaka Kunii
一孝 國井
Kenji Osumi
研治 大隅
Ryuhei Masuda
隆平 増田
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】 【構成】 不純物としてVを含むAlまたはAl合金溶
湯中に、SiもしくはSi含有化合物を添加し、不純物
Vと反応させることによりV−Si化合物を形成させて
これを分離し、AlまたはAl合金を清浄化する。 【効果】 AlまたはAl合金中に不純物として混入
し、導電性などに悪影響を及ぼすVを安価に且つ効率よ
く除去することができ、導電性材料として優れた性能を
有する高純度のAlまたはAl合金を製造できる。

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合金の
清浄化法に関し、詳細にはAlまたはAl合金溶湯から
不純物であるVを効率よく除去して清浄化する方法に関
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、ケーシング
材や外板材等として幅広く利用されており、更には、銅
等に比べて安価な導電性材料とし送電線材料等にも実用
化されている。しかし、AlまたはAl合金中にV等の
不純物元素が混入すると、粗大な共晶化合物が生成し、
強度、靭性、加工性、表面処理性等を著しく阻害すると
いう問題が生じてくる。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Vが不純物として混入
すると、最近銅に代わる安価な送電線材料として活用し
ようとするときに導電性を低下させるという大きな問題
が起こってくる。
【0003】こうした状況の下で例えば特開平4−56
744号公報には、AlまたはAl合金溶湯にBを添加
し、不純物として含まれるVやTiを硼化物として除去
する方法が提案されているが、この方法は反応効率が低
くて期待されるほどのV除去効率が得られず、しかも添
加したBの一部は不純物としてAlまたはAl合金溶湯
中に残存し、これらが却って不純物障害を起こす原因に
なる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の様な
従来技術の問題点に着目したなされたものであって、そ
の目的は、AlまたはAl合金溶湯中に不純物として含
まれるからVを効率よく除去し、清浄度の高いAlまた
はAl合金を得ることのできる方法を提供しようとする
ものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するこ
とのできた本発明に係る清浄化法の構成は、不純物とし
てVを含むAlまたはAl合金溶湯中に、Siもしくは
Si含有化合物を添加し、不純物Vと反応させることに
よりV−Si化合物を形成させてこれを分離するところ
に要旨を有するものである。この方法を実施する際に用
いられるSiまたはSi含有化合物の添加量は、Alま
たはAl合金溶湯中に含まれるVに対し、V−Si化合
物を形成する化学量論比の1.5〜2.5倍の範囲が好
ましい。また、V−Si化合物が形成されたAlまたは
Al合金溶湯中に不活性ガスを吹込みんで溶湯中のV−
Si化合物の浮上分離を促進せしめ、あるいはAlまた
はAl合金溶湯中のV−Si化合物を耐火性フィルター
によって除去する方法を採用すれば、Vの除去を一層効
率よく遂行することができる。
【0006】
【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Vより大きい。従って、AlまたはAl
合金溶湯からV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。そこで本発明者らは、Vの効
率的な除去法の開発を期して鋭意検討を進めた結果、V
はSiと容易に化合物を形成してAlまたはAl合金溶
湯中に晶析物もしくは半溶融物として生成し、浮上分
離、沈降分離あるいは濾過等によって容易にしかも効率
よく分離除去し得ることを見出し、本発明に到達した。
【0007】以下、不純物元素としてVを含むJIS
1100系のAl合金スクラップからのVを除去する場
合を例にとって、本発明の清浄化法を具体的に説明す
る。本発明者らは、Fe:0.8wt%とV:0.5w
t%を含有するAl合金屑を被処理対象物として選択
し、これを730℃で溶解した後、該溶湯中の不純物元
素であるVとの間で不溶性の化合物を生成し得る様な種
々の元素を添加し、Vを不溶性の化合物として溶湯から
分離除去する方法を試みた。その結果、様々の元素のう
ち特にSiを適量添加すると、不純物として含まれるV
がSiと反応してAl合金溶湯に不溶性のV−Si系化
合物を形成し、溶湯から容易に分離除去し得ることを知
った。またこうしたSi添加によるVの除去効果は、S
iを純品として添加した場合は勿論のこと、SiO2
SiO、Si34 、SiC、SiCl4 等のSi含有
化合物として添加した場合にも同様に得られることが確
認された。
【0008】そしてSiまたはSi化合物の添加量は、
AlまたはAl合金溶湯中に含まれるVの量に応じて適
宜コントロールすべきであり、該添加量の下限値は、V
−Si系化合物を生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Vの全てをV−Si系化合物と
して除去できないからである。即ち、V−Si系化合物
は通常1原子同士の化合物であるVSiとして生成する
ので、Vに対するSiの理論当量は1:1であり、従っ
てAlまたはAl合金溶湯中に含まれるVに等しい原子
量比のSiが添加量の下限値となる。しかし該下限値の
Siでは、溶湯中に均一に分散されたVとの反応が短時
間で充分に進みにくく、Vの除去効果が不充分になる恐
れがあるので、V含有量に対してやや過剰量、好ましく
は上記理論当量の1.5〜2.5倍量程度のSiを添加
することによってVの除去効率を高めることが望まし
い。
【0009】ちなみに図1は、Al合金溶湯中に含まれ
るVに対する添加Siの当量比とV−Si化合物生成量
の関係を調べた結果を示したグラフであり、このグラフ
からも明らかである様に、V−Si化合物の生成量はV
に対しSiを理論当量の1.5倍量程度添加した時点で
飽和し、それ以上にSi添加量を多くしてもV−Si化
合物の生成量は殆んど増大しない。そして過剰分のSi
はAl合金溶湯中に不純物として取り込まれることにな
るので、Siの添加量は理論当量の1.5〜5.倍量程
度以下に抑えることが望ましい。
【0010】尚Siは、Al地金中に脈石成分由来の不
純物元素として相当量混入してくることが知られてお
り、該SiはVに比べて不順元素としての有害作用が小
さく、特に導電性にはそれほどの悪影響を及ぼすことは
ないので、少量のSiの混入は本発明の目的を達成する
上で実用上それほどの障害になることはない。具体的な
Siの添加量は、溶湯中のV:1に対する重量比でS
i:0.83〜1.38となる。
【0011】本発明を実施するに当たっては、Alまた
はAl合金を好ましくは700〜1300℃程度に加熱
溶解し、これに適正量のSiまたはSi化合物を添加し
て混合し、不純物として含まれるVをSiと反応させて
V−Si化合物を生成させる。この時の溶解温度が13
00℃を超える高温になると、溶湯酸化が激しくなって
AlまたはAl合金のロスが増大する。
【0012】かくしてV−Si系化合物が形成したAl
またはAl合金溶湯中から、該V−Si系化合物を分離
除去することによって不純物Vの除去が達成され、清浄
度の高いAlまたはAl合金を得ることができる。V−
Si系化合物の除去法は特に限定されないが、この化合
物は概してAlまたはAl合金よりも比重が高いので、
一般的なのは、この溶湯を静置して鎮静化しV−Si系
化合物を溶湯下部に沈降させて除去する方法である。ま
た該化合物の一部は溶湯内に浮遊していることもあるの
で、好ましくは、耐火性の多孔体フィルターで溶湯濾過
する等の方法も好ましい方法として推奨される。この
時、溶湯内に窒素、アルゴン、He、ネオン等の不活性
ガスを微細な気泡状で吹込み、気泡の浮上と共に浮遊V
−Si系化合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。かくして不純物を除去した後は、必要に
より公知の方法で精錬を行うことによって、高純度のA
lまたはAl合金を得ることができる。
【0013】
【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。
【0014】実施例1 原料として、V:0.5wt%を含有するJIS−11
00の純Al系スクラップを使用し、10トンの反射型
溶解炉(重油焚き)を用いて大気溶解した。溶解後、表
1に示す量のSiまたはSi化合物を添加し、次いで溶
湯量に対して0.1wt%のKCl系フラックスを窒素
ガスを用いて吹き込んだ後、網目5μmの耐火性フィル
ターに通して不溶物を除去した後、半連続鋳造法によっ
て直径300mmのビレットを製造した(4本取り)。
このとき、フィルター通過後の溶湯をサンプリングしI
CP法により元素分析して残留Vの濃度を定量し、V残
留濃度が200ppm以下のものを合格(○)、200
〜500ppmのものを準合格(△)、500ppm超
のものを不合格(×)とした。
【0015】結果は表1に示す通りであり、溶湯中のV
量に対して理論当量の1.5倍のSiもしくはSi化合
物を添加することによって、AlまたはAl合金中のV
を効率よく除去し清浄化し得ることが分かる。尚Si添
加量が理論当量の2.5倍を超えると、過剰量のSiが
溶湯中に取り込まれてSi濃度が高まってくるので、そ
れ以上の添加は溶湯清浄化の目的に添わなくなる。
【0016】
【表1】
【0017】実施例2 原料として、V:0.2wt%を含有するJIS−60
00のAl合金スクラップを使用し、12トンの反射型
溶解炉(重油焚き)を用いて大気溶解した。溶解後、表
2に示す量のSiまたはSi化合物を添加し、次いで溶
湯量に対して0.1wt%のKCl系フラックスを窒素
ガスを用いて吹き込んだ後、網目10μmの耐火性フィ
ルターに通して不溶物を除去した後、半連続鋳造法によ
って直径300mmのビレットを製造した(4本取
り)。このとき、フィルター通過後の溶湯をサンプリン
グしICP法により元素分析して残留Vの濃度を定量
し、V残留濃度が200ppm以下のものを合格
(○)、200〜500ppmのものを準合格(△)、
500ppm超のものを不合格(×)とした。
【0018】結果は表2に示す通りであり、前記実施例
1の場合と同様に、溶湯中のV量に対して理論当量の
1.5倍のSiもしくはSi化合物を添加することによ
って、Al合金中のVを効率よく除去し清浄化し得るこ
とが分かる。尚Si添加量が理論当量の2.5倍を超え
ると、やはり過剰量のSiが溶湯中に取り込まれてSi
濃度が高まってくるので、それ以上の添加は溶湯清浄化
の目的に添わなくなる。
【0019】
【表2】
【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合金中に不純物として混入し、導電性など
に悪影響を及ぼすVを安価に且つ効率よく除去すること
ができ、導電性材料として優れた性能を有する高純度の
AlまたはAl合金を製造し得ることになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】Al合金溶湯中に含まれるVに対する添加Si
の化学量論当量比とV−Si系化合物の生成量との関係
を示すグラフである。
フロントページの続き (72)発明者 増田 隆平 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 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 (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 不純物としてVを含むAlまたはAl合
    金溶湯中に、SiもしくはSi含有化合物を添加し、不
    純物Vと反応させることによりV−Si系化合物を形成
    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合金の清浄化法。
  2. 【請求項2】 AlまたはAl合金溶湯中に含まれるV
    に対し、V−Si化合物を形成する化学量論比の1.5
    〜2.5倍のSiまたはSi化合物を添加する請求項1
    に記載の清浄化法。
  3. 【請求項3】 V−Si化合物が形成されたAlまたは
    Al合金溶湯中に不活性ガスを吹込み、溶湯中のV−S
    i化合物の浮上分離を促進する請求項1または2に記載
    の清浄化法。
  4. 【請求項4】 AlまたはAl合金溶湯中のV−Si化
    合物を、耐火性フィルターによって除去する請求項1〜
    3のいずれかに記載の清浄化法。
JP21768694A 1994-09-12 1994-09-12 AlまたはAl合金の清浄化法 Withdrawn JPH0881720A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6171362B1 (en) 1998-12-25 2001-01-09 Kobe Steel, Ltd Method for refining molten aluminum alloy and flux for refining molten aluminum alloy
JP2025026847A (ja) * 2017-08-16 2025-02-26 アルコア ユーエスエイ コーポレイション アルミニウム合金のリサイクリング方法及びその精製

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Effective date: 20011120