CN113557313A - 铝材的制造方法和制造装置 - Google Patents

Abstract

一种铝材的制造方法，其中，所述制造方法具有：准备电解槽(6)的工序，在该电解槽(6)的电解液中浸渍有含有Al和0.01～30质量％的Si的阳极电极(2)和阴极电极(1)；以及析出工序，其中，向电解液(3)中的阳极电极(2)和阴极电极(1)通电，使铝在阴极电极(1)上析出。

Description

铝材的制造方法和制造装置

技术领域

本发明涉及铝材的制造方法和制造装置。

背景技术

近年来，汽车用铝合金的生产飞跃增长，同时该铝合金废料的生成量增大，并担忧其处理方法。以往，铝合金废料的大部分在用于压铸等的二次合金用途中被使用。但是，预计今后具有内燃机的汽车的生产量将会减少，压铸用二次合金是铝合金制发动机的原材料，其需求很可能也将减少。因此，需要使铝合金废料也能够用于压铸用二次合金以外的用途。因此，希望提高铝合金废料的铝纯度。但是，目前为止还没有提出有效地除去铝合金废料中通常大量含有的Si而得到高纯度的铝材的技术。

例如，专利文献1(JP2003-277837A号)中记载了汽车用铝延展材料的再循环方法。但是，专利文献1的方法虽然具有分选铝延展材料多的部分的工序，但设想该方法是将铝延展材料直接循环利用，没有提高铝纯度的工序。

专利文献2(日本特表2009-541585号公报)中公开了一种方法，其中，将含有大量航空工业中所用铝合金的废料熔化后，使其偏析，由此提高铝的纯度，得到再熔融块。但是，在专利文献2的方法中，为了进行铝合金的熔融、偏析，需要在高温环境下进行复杂的处理。另外，用该方法得到的再熔融块中的铝的纯度也有限。

现有技术文件

专利文献

专利文献1：JP2003-277837A号

专利文献2：日本特表2009-541585号公报

发明内容

本发明要解决的问题

如上所述，在现有的方法中，没有充分研究简单易行地由铝合金废料等Si含量多的材料制造高纯度铝材的铝材制造方法和制造装置。本发明是鉴于上述情况而完成。即，本发明的目的在于提供一种铝材的制造方法和制造装置，其能够简单易行地由含有大量Si的材料制造高纯度铝材。

解决问题的手段

为了解决上述课题，本发明具有以下各实施方式。

[1]一种铝材的制造方法，其中，所述制造方法具有：

准备电解槽的工序，在该电解槽的电解液中浸渍有阳极电极和阴极电极，该阳极电极含有Al和0.01～30质量％的Si；以及

向电解液中的阳极电极和阴极电极通电，使铝在所述阴极电极上析出的工序。

[2]根据上述[1]所述的铝材的制造方法，其中，在使铝在所述阴极电极上析出的工序中，所述阳极电极表面的Si面积率为90％以下。

[3]根据上述[1]或[2]所述的铝材的制造方法，所述电解液含有熔融盐，所述熔融盐含有烷基咪唑鎓卤化物和卤化铝。

[4]根据上述[1]～[3]中任一项所述的铝材的制造方法，其中，

所述阳极电极含有铝合金，所述铝合金由Si：0.01～30质量％、Fe：1.8质量％以下、Cu：5.0质量％以下、Mg：10.5质量％以下、Mn：1.5质量％以下、Zn：3.0质量％以下、Ni：0.55质量％以下、Ti：0.3质量％以下、Pb：0.35质量％以下、Sn：0.3质量％以下、Cr：0.15质量％以下、余量的Al和不可避免的杂质构成，

所述阳极电极为板状或平均粒径为1～100mm的粒子的集合体。

[5]根据上述[1]～[3]中任一项所述的铝材的制造方法，其中，

所述阳极电极含有铝合金，该铝合金由Si：0.01～30质量％、Fe：1.8质量％以下、Cu：5.0质量％以下、Mg：10.5质量％以下、Mn：1.5质量％以下、余量的Al和不可避免的杂质构成，

所述阳极电极为板状或平均粒径为1～100mm的粒子的集合体。

[6]一种铝材的制造装置，其中，所述制造装置具有：

容纳有电解液的电解槽，

浸渍在所述电解槽内的阳极电极，其含有Al和0.01～30质量％的Si，

浸渍在所述电解槽内的阴极电极，和

能够在所述阳极电极和阴极电极间施加电压的电压施加单元。

发明的效果

能够提供一种铝材的制造方法和制造装置，其能够由Si含量多的材料简单地制造高纯度的铝材。

附图说明

图1是实施例4中电解结束后的阳极电极表面的扫描型电子显微镜(SEM)图像。

图2是表示一实施方式的铝材的制造装置的图。

具体实施方式

1.铝材的制造方法

一实施方式的铝材的制造方法具有：(1)准备电解槽的工序，该电解槽在电解液中浸渍有阳极电极和阴极电极，该阳极电极含有Al和0.01～30质量％的Si；(2)向电解液中的阳极电极和阴极电极通电，使铝在阴极电极上析出的工序。在上述工序(2)中，通过铝在阴极电极上进行电解析出而得到铝材。以往提出了通过电解法制造铝材的方法，但这些方法的目的在于制造高纯度的薄铝箔。因此，在现有的制造方法中，为了得到高纯度的铝箔，使用含有高纯度铝的材料作为阳极电极。而在一实施方式的铝材的制造方法中，由具有0.01～30质量％的高Si含量的低纯度铝的材料(阳极电极)得到高纯度的铝材。在这一点上，一实施方式的铝材的制造方法与以往的铝箔的制造方法完全不同。

下面，对一实施方式的铝材的制造方法的各工序进行详细说明。

(1)准备电解槽的工序

在一实施方式的制造方法中，准备在电解液中浸渍有阳极电极和阴极电极的电解槽，所述阳极电极含有Al和0.01～30质量％的Si。即，准备填充有电解液且在该电解液中以规定的位置关系浸渍有阳极电极和阴极电极的电解槽。

下面，对工序(1)中使用的部件和条件进行详细说明。

(阳极电极)

作为构成在一实施方式中使用的阳极电极的材料，优选使用作为铸造材料等的铝合金废料。这样的材料可以以低成本供应。下面，对构成阳极电极的材料为合金时优选的铝合金组成(铝合金的构成元素)进行说明。

(a)Si

为了增加母材强度、降低热膨胀率、提高铸造性，在铸造材料中添加有Si。因此，例如在将作为铸造材料等的铝合金废料用于阳极电极的情况下等，构成该阳极电极的材料中含有Si。构成阳极电极的材料中的Si含量小于0.01质量％的情况下，由于该阳极电极中的铝含量原本就是高纯度，因此，在一实施方式的制造方法中缺乏制造高纯度的铝材的必要性。另一方面，构成阳极电极的材料中的Si含量超过30质量％的情况下，Si富集在阳极电极的表面上，阻碍Al从阳极电极的表面向电解液的溶解，或者Si从阳极电极溶解到电解液中，对电解液造成污染。因此，阳极电极由含有Al和Si含量为0.01～30质量％的Si的材料构成，由此能够由低纯度的铝材料得到高纯度的铝材。构成阳极电极的材料中的Si含量优选为0.1～25质量％，更优选为0.5～20质量％，进一步优选为1.0～18质量％。

(b)Fe

为了防止烧结到模具上，在铸造材料中添加有Fe。因此，例如，在阳极电极使用铝合金废料作为铸造材料等的情况下，构成该阳极电极的材料中含有Fe。构成阳极电极的材料中的Fe含量优选为1.9质量％以下，特别优选为1.8质量％以下。通过为这样的Fe含量，Fe难以进入阴极电极的Al电解析出物中，能够提高所回收的Al的纯度。另外，能够防止因Al电解析出物含有Fe而导致膜质变脆。构成阳极电极的材料中的Fe含量优选为0.006～1.5质量％，更优选为0.03～1.2质量％，进一步优选为0.06～1.1质量％。

(c)Cu

为了增加母材强度和提高切削性，在铸造材料中添加有Cu。因此，例如，在阳极电极使用作为铸造材料等的铝合金废料的情况下，构成该阳极电极的材料中含有Cu。构成阳极电极的材料中的Cu含量优选为5.1质量％以下，特别优选为5.0质量％以下。通过为这样的Cu含量，Cu难以进入阴极电极的Al电解析出物中，能够提高所回收的Al的纯度。另外，可以提高Al电解析出物的平滑性，提高Al的回收率。构成阳极电极的材料中的Cu含量优选为0.017～4.0质量％，更优选为0.08～3.3质量％，进一步优选为0.17～3.0质量％。

(d)Mg

为了增加母材强度、提高耐腐蚀性等，在铸造材料中添加有Mg。因此，例如，在阳极电极使用铝合金废料作为铸造材料等的情况下，在构成该阳极电极的材料中含有Mg。优选构成阳极电极的材料中的Mg含量为10.6质量％以下，特别优选为10.5质量％以下。Mg原本是比Al贱的金属元素，因此存在受其他金属离子诱导而进入到阴极电极的Al电解析出物中的倾向。但是，通过为上述那样的Mg含量，能够减少进入阴极电极的Al电解析出物中的Mg量，提高Al的纯度。构成阳极电极的材料中的Mg含量优选为0.035～9.5质量％，更优选为0.18～7.0质量％，进一步优选为0.35～6.3质量％。

(e)Mn

为了提高高温强度，在铸造材料中添加有Mn。因此，例如，在阳极电极使用铝合金废料作为铸造材料等的情况下，构成该阳极电极的材料中含有Mn。构成阳极电极的材料中的Mn含量优选为1.6质量％以下，特别优选为1.5质量％以下。Mn有进入到阴极电极的Al电解析出物中的倾向。但是，通过为上述那样的Mn含量，能够减少进入阴极电极的Al电解析出物中的Mn量，提高Al的纯度。另外，能够减少Al电解析出物中的Mn含量，改善电解析出物的回收物。构成阳极电极的材料中的Mn含量优选为0.005～1.2质量％，更优选为0.025～1.0质量％，进一步优选为0.05～0.9质量％。

(f)Zn

在铸造材料中，Zn能够改善铸造性，且通过与Mg共存来提高机械性质、机械加工性。因此，例如，在阳极电极使用铝合金废料作为铸造材料等的情况下，构成该阳极电极的材料中含有Zn。构成阳极电极的材料中的Zn含量优选为3.1质量％以下，特别优选为3.0质量％以下。通过为这样的Zn含量，Zn难以进入阴极电极的Al电解析出物中，能够提高所回收的Al的纯度。另外，能够提高Al电解析出物的平滑性，提高Al的回收率。构成阳极电极的材料中的Zn含量优选为0.010～2.5质量％，更优选为0.05～2.0质量％，进一步优选为0.10～1.8质量％。

(g)Ni

为了提高高温强度、流动性、提高填充性，在铸造材料中添加有Ni。因此，例如，在阳极电极使用铝合金废料作为铸造材料等的情况下，构成该阳极电极的材料中含有Ni。构成阳极电极的材料中的Ni含量优选为0.65质量％以下，特别优选为0.55质量％以下。通过为这样的Ni含量，Ni难以进入阴极电极的Al电解析出物中，能够提高所回收的Al的纯度。另外，能够提高Al电解析出物的平滑性，提高Al的回收率。构成阳极电极的材料中的Ni含量优选为0.002～0.45质量％，更优选为0.009～0.40质量％，进一步优选为0.02～0.30质量％。

(h)Ti

为了晶粒的微细化、防止热裂、提高蠕变特性，在铸造材料中添加有Ti。因此，例如，在阳极电极使用铝合金废料作为铸造材料等的情况下，构成该阳极电极的材料中含有Ti。构成阳极电极的材料中的Ti含量优选为0.4质量％以下，特别优选为0.3质量％以下。通过为这样的Ti含量，Ti难以进入阴极电极的Al电解析出物中，能够提高所回收的Al的纯度。另外，能够提高Al电解析出物的平滑性，提高Al的回收率。构成阳极电极的材料中的Ti含量优选为0.001～0.25质量％，更优选为0.005～0.2质量％，进一步优选为0.010～0.18质量％。

(i)Pb

为了提高切削加工性，在铸造材料中添加有Pb。因此，例如，在阳极电极使用铝合金废料作为铸造材料等的情况下，构成该阳极电极的材料中含有Pb。构成阳极电极的材料中的Pb含量优选为0.45质量％以下，特别优选为0.35质量％以下。通过为这样的Pb含量，Pb难以进入阴极电极的Al电解析出物中，能够提高所回收的Al的纯度。另外，能够提高Al电解析出物的平滑性，提高Al的回收率。构成阳极电极的材料中的Pb含量优选为0.001～0.28质量％，更优选为0.006～0.23质量％，进一步优选为0.01～0.21质量％。

(j)Sn

为了提高切削加工性、赋予固体润滑性，在铸造材料中添加有Sn。因此，例如，在阳极电极使用铝合金废料作为铸造材料等的情况下，构成该阳极电极的材料中含有Sn。构成阳极电极的材料中的Sn含量优选为0.4质量％以下，特别优选为0.3质量％以下。通过为这样的Sn含量，Sn难以进入阴极电极的Al电解析出物中，能够提高所回收的Al的纯度。另外，能够提高Al电解析出物的平滑性，提高Al的回收率。构成阳极电极的材料中的Sn含量优选为0.001～0.25质量％，更优选为0.005～0.20质量％，进一步优选为0.010～0.18质量％。

(k)Cr

为了防止应力腐蚀裂纹、提高耐热性，在铸件材料中添加有Cr。因此，例如，在阳极电极使用作为铸造材料等的铝合金废料的情况下，构成该阳极电极的材料中含有Cr。构成阳极电极的材料中的Cr含量优选为0.25质量％以下，特别优选为0.15质量％以下。通过为这样的Cr含量，Cr难以进入阴极电极的Al电解析出物中，能够提高所回收的Al的纯度。另外，能够提高Al电解析出物的平滑性，提高Al的回收率。构成阳极电极的材料中的Cr含量优选为0.001～0.12质量％，更优选为0.0025～0.10质量％，进一步优选为0.01～0.09质量％。

如上所述，在一实施方式的制造方法中，通过使构成阳极电极的合金成分在上述范围内，能够稳定地制造高纯度的铝材。在一实施方式中，阳极电极可以含有铝合金，该铝合金由Si：0.01～30质量％、Fe：1.8质量％以下、Cu：5.0质量％以下、Mg：10.5质量％以下、Mn：1.5质量％以下、余量的Al和不可避免的杂质构成。在其他实施方式中，阳极电极可以含有铝合金，该铝合金由Si：0.01～30质量％、Fe：1.8质量％以下、Cu：5.0质量％以下、Mg：10.5质量％以下、Mn：1.5质量％以下、Zn：3.0质量％以下、Ni：0.55质量％以下、Ti：0.3质量％以下、Pb：0.35质量％以下、Sn：0.3质量％以下、Cr：0.15质量％以下、余量的Al和不可避免的杂质构成。

阳极电极的形状只要适合电解析出即可，没有特别限定，可以使用板状或粒子的集合体。另外，粒子还包括经破碎、粉碎的破片状、粒子状或粉末状的物质。在使用由粒子的集合体构成的阳极电极的情况下，例如准备SUS等笼状网，通过在该网中填充粒子，可以得到由粒子的集合体构成的阳极电极。形成粒子的集合体的各个粒子的平均粒径在200mm以下，特别优选为1～100mm，更优选为10～80mm。在构成阳极电极的粒子是非球形的情况下，粒子的平均粒径由粒子的截面中的(长径+短径)/2计算。通过使构成阳极电极的粒子的平均粒径在上述范围内，能够增大阳极电极整体的表面积，并且能够防止粒子从笼状的网上漏过而丧失作为阳极电极的功能。另外，通过在上述平均粒径的范围内，可以通过在粒子表面发生的置换反应有效地捕获溶解并蓄积在电解浴中的Si以外的杂质元素，因此可以在阴极电极侧电解析出高纯度的铝。另外，由于只要准备较大网眼的笼状网即可，因此能够在防止成本增加的同时有效地进行铝的电解析出。此外，如果使用将铝制的网制成笼状的网，则还具有通过置换反应捕集构成阳极电极的材料即Al合金中所含的合金添加元素和不可避免的杂质的效果。因此，优选使用铝制的笼状网。

(阴极电极)

构成阴极电极的材料只要是能够电解析出Al的材料即可，没有特别限定，例如可以使用铂、金、铜等金属材料；钛、镍、不锈钢等具有钝态覆膜(氧化覆膜)的金属材料等。在使用具有钝态覆膜(氧化覆膜)的金属材料作为阴极电极的情况下，利用其与铝的密合性低，可以使连续电解析出的铝材从阴极电极的表面剥离并对其进行回收。另外，构成阴极电极的材料不限于上述金属材料，也可以使用碳、赋予了导电性的塑料材料等。另外，阴极电极的形状没有特别限定，例如可以举出鼓状、板状等形状。从能够连续地在阴极电极上电解析出铝材的观点出发，优选使用鼓状的阴极电极。

(电解液)

铝的标准电极电位为-1.662Vvs.SHE(标准氢电极)。因此，通常不能从水溶液中电解析出铝。在一实施方式的铝材的制造方法中，作为用于使铝电解析出的电解液，优选使用特定组成的电解液。作为该电解液，优选使用含有铝盐的混合物即熔融盐、或溶解有铝盐的有机溶剂。熔融盐可以大致分为无机系熔融盐和有机系室温型熔融盐。在一实施方式中，优选使用包含烷基咪唑鎓卤化物和卤化铝的熔融盐作为室温型有机熔融盐。烷基咪唑鎓卤化物例如为烷基咪唑鎓氯化物，具体而言，可以列举出1-乙基-3-甲基咪唑鎓氯化物(以下，记为“EMIC”)。另外，作为卤化铝，具体可列举出氯化铝(以下，记为“AlCl₃”)。根据其组成，EMIC和AlCl₃的混合物的熔点降低至约-50℃。因此，能够在更低温的环境下实施铝的电解析出。使用1-丁基吡啶鎓氯化物(以下记为“BPC”)代替EMIC，也可以与EMIC同样地实施铝的电解析出。如此，可以优选使用由EMIC所代表的烷基氯化咪唑鎓或BPC所代表的烷基氯化吡啶鎓和氯化铝所代表的卤化铝构成的有机系室温型熔融盐作为铝电解析出用电解液。从电解液的粘度和电导率的观点出发，EMIC和AlCl₃的组合是最优选的。EMIC与AlCl₃的摩尔比(EMIC：AlCl₃)优选为2∶1至1∶2，更优选为1∶1至1∶2。

(添加剂)

在一实施方式的制造方法中，优选在所述熔融盐中添加1,10-菲咯啉作为添加剂。电解液中的1,10-菲咯啉浓度优选为1～100mM，更优选为5～50mM。通过在电解液中添加1,10-菲咯啉，可减小铝材中的铝的晶粒，增加铝材的机械强度。由此，可防止铝材的断裂、铝材从阴极电极脱落，改善铝材的回收率。电解液中的1,10-菲咯啉浓度为1mM以上时，可增大铝材表面的平滑化效果。另外，电解液中的1,10-菲咯啉浓度为100mM以下时，铝膜不会变硬或变脆，可防止铝材从阴极电极脱落，因此可改善铝材的回收率。需要说明的是，在电解液中，也可以适当添加1,10-菲咯啉以外的其他添加剂。作为其他添加剂，例如可举出苯、甲苯、二甲苯。

(2)使铝在阴极电极上析出的工序

在一实施方式的制造方法中，对电解液中的阳极电极和阴极电极通电，使铝在阴极电极上析出。在该工序中，铝在阴极电极上电解析出。

下面，详细说明该工序的条件。

(阳极电极的表面的Si面积率)

阳极电极的表面的Si面积率优选为95％以下，特别优选为90％以下，更优选为80％以下，进一步优选为70％以下。通过使工序(2)中的阳极电极的表面的Si面积率为上述范围内，可以有效地防止Si从阳极电极向电解液中溶解而污染电解液。另外，阳极电极的表面的Si面积率通过后述的实施例中记载的方法来测定。

(电解液的温度)

电解时的电解液的温度优选在25～200℃的范围内，更优选在50～150℃的范围内。电解液的温度为25℃以上时，电解液的粘度和电阻降低，可以得到膜厚均匀的铝材。因此，可以特别地防止铝在阴极电极表面的凸部等特定部位析出而形成树枝状晶体，并防止树枝状晶体脱落而降低铝的回收率。另外，如果电解液的温度为200℃以下，则可以防止由于构成电解液的化合物的挥发或分解而导致电解液的组成变得不稳定。特别是使用含有EMIC和AlCl₃的熔融盐作为电解液时，如果电解液的温度为200℃以下，则可以抑制AlCl₃的挥发和1-乙基-3-甲基咪唑鎓离子的分解，并且还可以降低用于保持电解液温度的能量。另外，由于能够抑制电解槽的劣化，因此能够提高生产效率。

(电流密度)

电流密度优选为1～400mA/cm²，更优选为10～200mA/cm²。由于电解析出速率与电流密度对应，因此通过将电流密度设定为1mA/cm²以上，可以提高电解析出速率，从而提高生产效率。此外，可以防止由于电解析出的铝仅特定部分厚而其它大部分薄而导致的成膜效率(平均膜厚/时间)的劣化。通过将电流密度设定为400mA/cm²以下，可以稳定地进行铝的电解析出，同时可以保持适度的电解析出速度，可以使电解析出的铝材的膜厚均匀。

(电解液的搅拌)

电解时，优选在阳极电极与阴极电极之间吹入流速50～250cm/min的惰性气体，用惰性气体进行电解液的鼓泡。作为惰性气体，只要是不与电解液反应而不影响本发明的效果的气体，就没有特别限定，例如可以使用氩、氮等。通过鼓泡而以规定的流速搅拌电解液，可以促进向阴极电极上输送铝析出所必须的物质。此时，假定惰性气体通过将阳极电极和阴极电极作为两个面的空间内，将惰性气体的流量(L/min)除以该空间的截面积，从而能够算出惰性气体的流速。在阳极电极和阴极电极为板状的情况下，通过将惰性气体的流量除以将阳极电极和阴极电极的彼此相对的面作为两个面的空间的截面积，算出惰性气体的流速。另外，在阴极电极为鼓状、阳极电极为板状的情况下，通过用将阴极电极的鼓的投影面和与该鼓对置的阳极电极的面作为两个面的空间的截面积除惰性气体的流量，算出惰性气体的流速。在阳极电极和阴极电极彼此相对的面的面积不同的情况下，上述截面积为上述空间在阳极电极和阴极电极间的中间地点的截面的面积。当惰性气体的流速为50cm/min以上时，可以防止以下情形：铝在阴极电极表面的凸部等特定部位析出而形成树枝状晶体，该树枝状晶体脱落，降低铝的回收率。另外，电解液的搅拌状态还影响晶粒、表面粗糙度，在惰性气体的流速为50cm/min以上的情况下，能够提高电解析出的铝中的铝晶粒的形状的均匀性以及铝的表面粗糙度。当惰性气体的流速为250cm/min以下时，能够防止铝从阴极电极剥离，促进正常的成膜，并且能够提高铝中的铝晶粒的形状的均匀性以及铝的表面粗糙度。从而，可以提高铝的回收率。需要说明的是，电解液的搅拌方法并不限定于鼓泡法，也可以利用气流喷射等。

(3)回收铝材的工序

在一实施方式的制造方法中，也可以在上述工序(2)之后具有回收铝材的工序作为追加的工序。在该工序中，使析出的铝材从阴极电极的表面剥离，将剥离的铝材卷绕在回收鼓上，由此可以连续地回收铝材。例如，铝材达到规定厚度后，使电解暂时停止，使阴极电极旋转，由此剥离铝材，剥离的铝材贴着回收鼓卷绕层积。另外，也可以在剥离铝材的同时以剥离片形式回收铝材。

(铝材)

通过电解析出获得的铝材例如为膜状，其厚度通常为1μm～20μm，根据用途适当选择其厚度即可。例如，在将铝材用作锂离子电池的正极集电体的情况下，优选将厚度设为10μm以下。

2.铝材的制造装置

一实施方式的铝材制造装置具有：容纳电解液的电解槽、浸渍在电解槽内的阳极电极和阴极电极、以及能够在阳极电极和阴极电极间施加电压的电压施加单元。阳极电极含有Al和0.01～30质量％的Si。

图2是表示一实施方式的铝材的制造装置100的图。一实施方式的铝材制造装置100具有：容纳电解液3的电解槽6，在电解槽6内，一部分浸渍于电解液3中且被可旋转地支撑的鼓状的阴极电极1，和与阴极电极1的周面相对配置的板状的阳极电极2。图2的制造装置100在阴极电极1和阳极电极2上连接有直流电源8。该直流电源8构成电压施加单元，能够使电流在阴极电极1和阳极电极2之间流动。

回收鼓9将电解析出在阴极电极1上的铝材5剥离，并通过辅助辊11将其卷绕在回收鼓9上。如图2所示，在制造装置100中，作为用于调节电解槽6的电解液3的内部温度的机构，还包括：热电偶12，其用于测量电解液3的温度；温控器13，其用于显示所测量的温度；以及橡胶加热器14，其用于从电解槽6的外部对浴槽的内部进行加热。另外，在制造装置100中，通常为了能够在隔绝外部空气的状况下进行作业，还可以包括手套箱15。通过这样的制造装置，可以制造电解液3的气液界面处的电解析出缺陷得到抑制的铝材。

实施例

下面，基于实施例和比较例，具体地说明本发明的优选实施方式，但本发明不限于这些实施例。

准备下述表1中记载的成分组成的阳极电极、表2中记载的组成的电解液和阳极电极，如图2所示那样在该电解液中浸渍阳极电极和阴极电极。此时，阳极电极和阴极电极以相互大致分开固定距离的方式配置。然后，组装图2所示结构的装置，以电流密度40mA/cm²在表2所示的电解液的温度对电解液中的阳极电极和阴极电极通电12分钟，流过直流电流，由此在阴极电极上电解析出约10μm厚的铝材。更具体地，使用EMIC-AlCl₃、EMIC-AlF₃、EMIC-AlBr₃、EMIC-AlI₃电解浴的情况下，使用摩尔比为1∶2、浴温为50℃的电解浴；使用AlCl₃-NaCl-KCl电解浴的情况下，使用摩尔比为60∶25∶15、浴温为150℃的电解浴；使用DMSO₂-AlCl₃电解浴的情况下，使用摩尔比为15∶2、浴温为110℃的电解浴。作为阴极电极，使用钛制阴极电极。另外，在本发明中，阴极电极没有特别限制，可以根据阳极电极和电解浴的种类适当选择，例如可以使用钛制阴极电极、SUS制阴极电极或Cu制阴极电极等。另外，作为阳极电极，使用含有下述表1所示的Si含量的由Al合金构成的Al-Si合金的板(宽20mm、长50mm)或在笼状的网内填充有规定的平均粒径的粒子的阳极电极。需要说明的是，电解析出开始时的阳极电极中的Si含量用光电直读光谱仪(SPECTRO制：LAB)分析。在表1中，“-”表示在阳极电极的成分组成的测定中无法检测出该元素。在表2中，“板”表示使用由Al合金构成的Al-Si合金的板作为阳极电极的情况，“粒子”表示使用笼状的网内填充有粒子的物质作为阳极电极的情况。另外，在表2中，“粒径”表示填充在笼状网内的构成阳极电极的粒子的平均粒径。

[表1]

[表2]

对于上述实施例和比较例，按照以下的评价基准进行评价。

(阳极电极表面的Si面积率)

电解结束后的阳极电极的表面通过SEM(日立制：SU8230)和EDS(Bruker制：FlatQuad)进行分析。更具体地，通过SEM拍摄阳极电极表面的视野0.5×0.5mm²的范围的区域。然后，通过EDS鉴定该区域中存在的Si。此后，使用图像解析软件(三谷商事制：WinRoof2015)，算出(Si的面积)/(0.5×0.5mm²)×100作为Si面积率。并且，将Si面积率为70％以下的评价为“◎”，将超过70％且为90％以下的评价为“○”，将超过90％的评价为“△”。

(电解析出在阴极电极上的铝材中的Si含量)

使用电子探针显微分析仪(EPMA)(岛津制作所制：EPMA-1610)分析阴极电极和阳极电极通电后电解析出在阴极电极上的铝材中的Si含量。并且，将铝材中的Si含量的测定结果为0％的情况评价为“◎”，将超过0％且为5％以下的情况评价为“○”，将超过5％且为10％以下的情况评价为“△”，将超过10％的情况评价为“×”。另外，在利用EPMA的测定中，由于不能测定0.01质量％以下的Si含量，因此对于该Si含量以下的，全部将Si含量记为0。

(成本)

在阳极电极的成分组成的测定中，以下述基准评价成本优势。将检测出的元素的浓度的合计低于99.95质量％的情况判断为通过再循环利用的成本优势最高“◎”，将检测出的元素的浓度的合计为99.95质量％以上且检测出Si的情况判断为有通过再循环利用的成本优势“○”，将检测出的元素的浓度的合计为99.95质量％以上且未检测出Si的情况判断为基本得不到通过再循环利用的成本优势“×”。

(综合评价)

对于上述3个项目，按优劣顺序如下进行评价。即，将全部的评价为◎或◎为2个、〇为1个的评价为“◎◎”(最优)，将◎为1个、〇为2个的评价为“◎”(优)，将△为1个、其他为◎或○的评价为“○”(良)，将△为2个、其他为◎或○的评价为“△”(一般)，有1个×就评价为“×”(差)。

上述评价结果列于下述表3。

[表3]

图1是对实施例4中电解结束之后的阳极电极表面进行拍摄得到的扫描电子显微镜(SEM)图像。如图1所示，电解结束后存在于阳极电极表面的Si的面积率少，为5质量％，电解析出的铝材中的Si含量为0质量％。因此，可知Al从阳极电极的表面稳定地溶解到电解液中，得到了高纯度的铝材。

另外，实施例1～28中，由于铝材中的Si含量为0.01～30质量％，因此综合评价为“△”、“○”、“◎◎”。而在比较例1中，由于没有检测出铝材中的Si，因此综合评价为“×”。比较例2由于阳极电极中的Si含量多，因此Si未被完全除去，电解析出的铝材中的Si含量高。另外，电解结束后的阳极电极的表面被Si覆盖，Si面积率为95％，电解析出的铝材中的Si含量也高。其结果是，比较例2的综合评价为“×”。

产业上的可利用性

本发明涉及通过将汽车等工业制品中常用的铸件用的铝合金废料等作为阳极电极再利用，得到高纯度的铝材的技术。

符号说明

1阴极电极；2阳极电极；3电解液；5铝材；6电解槽；8直流电源；9回收鼓；11辅助辊；12热电偶；13温控器；14橡胶加热器；15手套箱；100制造装置

Claims (6)

1.一种铝材的制造方法，其具有以下工序：

准备电解槽的工序，在该电解槽的电解液中浸渍有阳极电极和阴极电极，该阳极电极含有Al和0.01～30质量％的Si；以及

析出工序，其中，向电解液中的阳极电极和阴极电极通电，使铝在所述阴极电极上析出。

2.根据权利要求1所述的铝材的制造方法，其中，在使铝在所述阴极电极上析出的工序中，所述阳极电极表面的Si面积率为90％以下。

3.根据权利要求1或2所述的铝材的制造方法，所述电解液含有熔融盐，所述熔融盐含有烷基咪唑鎓卤化物和卤化铝。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的铝材的制造方法，其中，

所述阳极电极含有铝合金，所述铝合金由Si：0.01～30质量％、Fe：1.8质量％以下、Cu：5.0质量％以下、Mg：10.5质量％以下、Mn：1.5质量％以下、Zn：3.0质量％以下、Ni：0.55质量％以下、Ti：0.3质量％以下、Pb：0.35质量％以下、Sn：0.3质量％以下、Cr：0.15质量％以下、余量的Al和不可避免的杂质构成，

所述阳极电极为板状或平均粒径为1～100mm的粒子的集合体。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的铝材的制造方法，其中，

所述阳极电极含有铝合金，该铝合金由Si：0.01～30质量％、Fe：1.8质量％以下、Cu：5.0质量％以下、Mg：10.5质量％以下、Mn：1.5质量％以下、余量的Al和不可避免的杂质构成，

所述阳极电极为板状或平均粒径为1～100mm的粒子的集合体。

6.一种铝材的制造装置，其具有：

容纳有电解液的电解槽，

浸渍在所述电解槽内的阳极电极，其含有Al和0.01～30质量％的Si，

浸渍在所述电解槽内的阴极电极，和

能够在所述阳极电极和阴极电极间施加电压的电压施加单元。

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