JP2001011682A

JP2001011682A - チタンの製造方法及び装置

Info

Publication number: JP2001011682A
Application number: JP11181253A
Authority: JP
Inventors: Hidekazu Fukazawa; 英一深澤; Hitoshi Yamamoto; 山本　　仁
Original assignee: Toho Titanium Co Ltd
Current assignee: Toho Titanium Co Ltd
Priority date: 1999-06-28
Filing date: 1999-06-28
Publication date: 2001-01-16

Abstract

(57)【要約】【課題】機器や低純度の電解浴中の不純物による影響
を軽減し、低コストで操業工程が容易であって、しかも
高純度チタンを得るチタンの製造方法を提供すること。【解決手段】電解容器３に収容した電解浴２内に電極
５を入れ、かつ電極５を囲うように原料チタン４を入
れ、電極５を陰極、原料チタン４を陽極として電圧を印
加し、原料チタン４を精製するチタンの製造方法におい
て、電極５を予備電極２０と本電極２１とに分け、予備
電極２０にて電解浴２中の不純物をチタンと共に析出さ
せる予備電解後、本電極２１に替えチタンを析出させる
本電解を行うことにより成り、予備電極２０を電解浴２
に入れる挿入軸部２２とこれを支持する支持軸部２３と
を偏心させて形成し、予備電解中は挿入軸部２２を電極
５を囲う原料チタン４の中心部に位置させ、本電解中は
支持軸部２３を引き上げかつ回転させて挿入軸部２２を
電解浴２から引き上げかつ中心部から離脱させること
で、低コストで操業工程を容易にして高純度チタンを得
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、装置及び溶融塩等
の電解浴中に含まれている水分、金属等からの汚染を防
止して高純度チタンを得るためのチタンの製造方法及び
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体製造用材料として高純度チ
タンの利用が一般化しているが、その代表的な例とし
て、半導体デバイスにおける層間の膜バリア材をスパッ
タリングで構成するのに用いられるチタンターゲットが
ある。このチタンターゲット等の半導体向けチタンは信
頼性向上のために、ナトリウム、カリウム、リチウム等
のアルカリ金属、ウラン、トリウム等の放射性金属、
鉄、クロム、ニッケル等の重金属及び酸素といった不純
物を極力低減させる必要がある。因みに、最近の６４Ｍ
ＤＲＡＭで要求されるチタンターゲットは、９９．９９
５％〔＝４Ｎ５（フォーナインファイブ）、但しガス成
分を除く〕以上の高純度品が要求される。

【０００３】上記のような高純度のチタンを製造する方
法として、溶融塩電解精製法が知られている。この溶融
塩電解精製法は、電解浴を収容した電解容器内の周辺部
に原料チタンを入れると共に中心部にチタン棒の電極を
入れ、このチタン棒電極を陰極、原料チタンを陽極とし
て電圧を印加し、チタン棒電極に精製チタンを析出、生
成させるものである。同法によれば、特に鉄、クロム、
ニッケル等の重金属及び酸素といった不純物を大幅に低
減でき、高純度チタンの製造方法として有用である。

【０００４】この溶融塩電解精製法を使用してより高純
度のチタンを製造することが試みられているが、同法で
チタンに不純物が混入する原因として、電解容器を構成
する材料自体が不純物として電解浴中に溶出し、その不
純物が陰極であるチタン棒電極に析出し、得られるチタ
ンがその不純物により汚染されてしまうことがあげられ
る。例えば、文献の「U.S.Bereau of Mines, Report of
Investigation 5351,44(1957)」には、電解容器を軟鋼
製とした場合に、生成したチタン中の鉄の含有量が１０
０ppm を越えるほど高くなることが記載されている。こ
の状況を解決するものとして、特開平８−２２５９８０
号公報により電解浴が接触する電解容器及び部品の材質
を９９．９％（３Ｎ）以上の高純度のニッケルでライニ
ングして電解浴中への不純物の溶出を低減させる技術が
開示されている。

【０００５】また、電解浴に使用する溶融塩中に含まれ
る鉄、クロム、ニッケル、銅等のチタンより電気化学的
に貴である金属は、チタンより優先的にチタン棒電極に
析出する傾向があるので、電解浴にこれらの不純物金属
が含まれていると、製品汚染の原因となり結果として高
純度のチタンは得られない。従って、高純度のチタンを
製造するには電解浴に使用する溶融塩を純度の高いもの
にする必要がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記高
純度のニッケルでライニングした電解容器を使用する従
来例では、電解浴に使用する溶融塩中に含まれる不純物
に対して全く対応することができない。従って、純度の
高い溶融塩を電解浴に使用することになるが、一般的
に、塩化ナトリウムや塩化カリウムを電解浴として使用
することが多く、精製されたものであれば、チタンの汚
染をかなり抑制することができる。しかし、塩化ナトリ
ウムや塩化カリウムから金属や水分等の不純物を完全に
除去することは難しく、９９．９９９％（５Ｎ）以上の
高純度チタンを得ようとした場合、必ずしも十分ではな
かった。更に、この電解浴は電解精製を繰り返すことに
より、電解浴中に不純物が蓄積されるから定期的に新し
いものに取り替える必要がある。このため、高純度チタ
ンを工業的規模で溶融塩電解精製法により得るには、純
度が高く不純物の極めて少ない特級試薬を使用し、それ
を定期的に取り替えなければならず、これではコストが
大幅に上昇する。一方、コスト面を重視して安価な工業
薬品レベルのものを使用すると、不純物が多く汚染し、
高純度チタンが得られ難くなる。

【０００７】従って、本発明の目的は、工業薬品レベル
のものを使用した場合、電解浴中の不純物や電解容器及
び部品自体による影響を軽減し、低コストで且つ操業工
程が容易であって、しかも高純度チタンを得ることので
きるチタンの製造方法及び装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる実情において、本
発明者らは鋭意検討を行った結果、電解浴中に含まれ
鉄、クロム、ニッケル、銅等の不純物金属はチタンより
電気化学的に貴であるために、チタンより優先的に陰極
に析出する点に着目し、本電解を開始する前に予備電解
を行い、工業薬品レベルのものを使用した電解浴中の上
記不純物金属や水分に由来する酸素を予備電極にチタン
と共に予め析出させ、この予備電極を引き上げ端に寄
せ、予備電極の空いた位置に本電極を挿入して本電解を
開始すれば、不純物の極めて少ない高純度チタンを低コ
ストで且つ容易な操業工程で得ることができることを見
出し、本発明を完成するに至った。

【０００９】すなわち、請求項１の発明は、電解容器内
に収容した電解浴内に電極を入れ、且つ該電極を囲うよ
うに原料チタンを入れ、電極を陰極、原料チタンを陽極
として電圧を印加し、原料チタンを精製するチタンの製
造方法において、前記電極を予備電極と本電極とに分
け、予備電極にて前記電解浴中の不純物をチタンと共に
析出させる予備電解を行った後、予備電極を本電極に代
えチタンを析出させる本電解を行うものであって、前記
予備電極は前記電解浴に入れる挿入軸部とこれを支持す
る支持軸部とを偏心させて形成され、予備電解中は挿入
軸部を前記電極を囲う原料チタンの中心部に位置させ、
本電解中は支持軸部を引き上げかつ回転させて挿入軸部
を電解浴から引き上げ且つ前記中心部から離脱させるよ
うに配されることを特徴とするチタンの製造方法を提供
するものである。

【００１０】また、請求項２の発明は、電解容器内に収
容した電解浴に電極が陰極として挿入され、該電極を囲
むように原料チタンが陽極として投入される電解容器本
体と、前記電解容器本体内を密閉する蓋体とからなり、
前記電極は予備電極と本電極の二本の電極を備え、前記
予備電極は前記電解浴に挿入される挿入軸部とこれを支
持する支持軸部とを偏心させて形成され、予備電解中は
挿入軸部を前記電極を囲う原料チタンの中心部に位置さ
せ、本電解中は支持軸部を引き上げかつ回転させて挿入
軸部を電解浴から引き上げ且つ前記中心部から離脱させ
るように配されるチタンの製造装置を提供するものであ
る。

【００１１】また、請求項３の発明は、前記予備電極の
挿入軸部と支持軸部との偏心寸法は、前記電解容器の径
寸法の少なくとも１／５以上であることを特徴とするチ
タンの製造装置を提供するものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明で製造されるチタンは、９
９．９９９％（５Ｎ）以上の高純度チタンであり、鉄、
クロム、ニッケル、銅、アルミニウム等の金属成分の含
有量がそれぞれ５ｐｐｍ以下、好ましくは１ｐｐｍ以
下、より好ましくは０．５ｐｐｍ以下であり、更に、酸
素原子（Ｏ）の含有量が２００ｐｐｍ以下、好ましくは
１００ｐｐｍ以下、より好ましくは５０ｐｐｍ以下であ
る。

【００１３】本発明で電解容器内に装入される電解浴と
しては、ＮａＣｌ、ＮａＣｌ−ＫＣｌ、ＬｉＣｌ−ＫＣ
ｌ、ＮａＣｌ−Ｋ₂ＴｉＦ₆等の一般的にチタンの溶融
塩電解精製法に用いられる塩化物若しくは塩化物とフッ
化物との混合物が使用される。これらの化合物の純度は
特に制限されないが、一般に市販されている純度の高い
特級試薬レベル、ある程度精製され不純物が除去された
一級試薬レベル、又は精製度合いの低い工業薬品レベル
のいずれもが使用できる。すなわち、特級試薬レベルの
ものは、鉄、クロム、ニッケル、銅、アルミニウム等の
金属成分の含有量がそれぞれ１〜５ｐｐｍ、マグネシウ
ム、カルシウムはそれぞれ１〜２０ｐｐｍ、また、水分
は２０〜１００ｐｐｍであり、特級試薬レベルのものを
使用しても無論本発明の効果は認められる。一級試薬、
工業用試薬は、当然上記特級試薬レベルより高い不純物
含有量となるが、これらを使用しても５Ｎ以上の高純度
チタンが得られるから、コスト面で顕著な差が現れ有利
となる。また、これらを事前に加熱脱水処理等の精製処
理して使用してもよい。

【００１４】本発明で使用する電解容器は、一般的な加
熱炉により加熱され得るものであれば特に限定がない
が、通常有底円筒状で上部にフランジがあり、このフラ
ンジに密着して内部を密閉する蓋体からなる鉄製のもの
が使用される。本発明の予備電極及び本電極は、温度、
強度等の物理面や腐食性などの化学面をクリアーできる
ものであれば、特に制限されないが、チタン製の棒が好
ましい。そして、予備電極は、直棒状の挿入軸部にこれ
を支持するＬ棒状の支持軸部を連接した形状を成し、直
棒状の挿入軸部を電極を囲う原料チタンの中心部、すな
わち、電解容器のほぼ中心部に入れた状態で、Ｌ棒状の
支持軸部をこの中心部から離れた位置で回転可能かつ垂
直に移動可能に軸支してなる。従って、予備電極は支持
軸部を垂直に引き上げ回転させれば、電解容器のほぼ中
心部から予備電極を離脱できる。また、予備電解中、高
温と挿入軸部の重みによる予備電極のダレを防止するた
め、直棒状の挿入軸部とＬ棒状の支持軸部の連接部、及
びＬ字部に補強板等をとり付けることも好ましい。

【００１５】本発明で用いられる原料チタンはスポンジ
チタンが一般的であるが、ブリケット状のチタンを使用
することもできる。本発明のように高純度チタンを得る
ことを目的とする場合には、原料チタンも不純物濃度の
低いものを選択することが好ましい。原料チタンは電極
を囲えるようにリング状籠容器に収容され、そのリング
状籠容器ごと前記電解容器内の電解浴中に浸漬される。
このリング状籠容器は前記電解容器の蓋体に無接触で支
持され、電源の陽極に接続される。なお、リング状籠容
器の材質は鉄やニッケルが使用されるが、純度５Ｎ以上
の高純度チタンを得るには、純度９９．０％以上、好ま
しくは９９．５％以上のニッケルが好ましい。

【００１６】そして、本発明の予備電解は、上述のよう
に、電極を囲う原料チタンの中心部、すなわち、電解容
器のほぼ中心部に予備電極の挿入軸部を入れ、予備電極
を陰極に、原料チタンの入ったリング状籠容器を陽極に
接続し電圧を印加することで行う。この予備電解は、電
解浴中の不純物が除去できる条件であれば特に制限され
ないが、電解浴中の不純物をチタンと共に陰極の予備電
極に析出させる際、予備電極に析出した析出物の量が電
解浴量に対して、０．１重量％以上、好ましくは０．２
〜１０重量％、より好ましくは１〜２重量％の範囲とす
る。この予備電解により、電解浴中の不純物量の如何に
係わらず除去されて、本電解で５Ｎ以上の高純度チタン
を得ることができる。なお、電解浴中に含まれるチタン
より析出電位（電極電位）が貴である、又は電気化学的
に貴である金属イオンを陰極すべてに析出するに要する
理論クーロン量以上の電荷を印加することが望ましい。
そして、予備電解が終了したら、支持軸部により引き上
げ回転させて予備電極の挿入軸部を電解容器のほぼ中心
部の電解浴中から離脱させ、本電極をこのほぼ中心部に
入れ下記のように本電解を行う。

【００１７】本発明の本電解は、予備電解後に同じ電解
浴を使用して行われ、上記予備電解で析出したチタン重
量に対して、通常１００倍量以下、好ましくは５０倍量
以下、より好ましくは３０倍量以下のチタン重量を製造
するのが良い。このように本電解で製造するチタン重量
を制限するのは、同じ電解浴を使用して本電解を継続す
ると、電解浴中にチタン原料、電解容器などの装置材料
及び部品から不純物が溶出し、チタン純度が低下するか
らである。従って、本電解により製造されたチタン重量
が上記倍数以上になった場合、再度予備電解を行うか、
電解浴を新しいものに入れ替え予備電解を行った後、本
電解を行うことが好ましい。

【００１８】なお、電解容器は、通常軟鋼製であるが、
その構成する材料自体が不純物として電解浴中に溶出
し、チタン純度が低下するから、従来例で述べたように
高純度のニッケルをライニングして使用してもよいが高
コストになる。このため、予備電解及び本電解中、原料
チタンを陽極、電解容器を陰極として、これらの間に別
途チタン生成電圧よりも低い電圧を印加して、電解容器
からの不純物の溶出を防ぐと共に、電解容器へのチタン
の析出を防いでいる。この印加電圧は、通常５００ｍＶ
以下、好ましくは１０〜１５０ｍＶ、より好ましくは３
０〜１００ｍＶである。

【００１９】次に、本発明の実施の形態におけるチタン
の製造方法を図面を参照して説明する。図１は本発明の
チタンの製造方法を具体化したチタン製造装置の概略
図、図２はチタン製造装置を構成する予備電極の形状を
示す概念構成図、図３は図２の平面の概略図、図４はチ
タン製造装置を構成する予備電極の他の形状を示す概念
構成図である。図１中、チタン製造装置１は、不図示の
真空加熱炉内にセットされ、電解容器３内に収容した電
解浴２内に電極５を挿入し、かつ電極５を囲うように原
料チタン４を入れ、電極５を陰極、原料チタン４を陽極
として電圧を印加し、原料チタン４を精製して５Ｎ以上
の高純度チタンを得るものである。

【００２０】電解容器３は有底円筒体で上端縁にフラン
ジ部１０を有する容器本体１１と、フランジ部１０に密
着して容器本体１１内を密閉する蓋体１２とからなる。
この容器本体１１の下部に供給管１３が取り付けられ、
この供給管１３は容器本体１１内に溶融塩を供給した
り、排出したりする配管である。そして、電極５を囲う
原料チタン４は、ニッケル製のリング状籠容器１４内に
投入され、このリング状籠容器１４ごと電解容器３内の
周辺部３ａに収容される。尚、図１中、符号１４ａは籠
容器の網目を示す。

【００２１】電極５を囲う原料チタン４の中心部、すな
わち、電解容器３のほぼ中心部３ｂに挿入される電極５
は予備電極２０と本電極２１とに分けられ、いずれもチ
タン製である。予備電極２０は、電解浴２に入る直棒状
の挿入軸部２２とこれを支持するＬ棒状の支持軸部２３
とを連接し、図２に示すように、挿入軸部２２の軸線ｌ
₁と支持軸部２３の軸線ｌ₂との間の偏心寸法Ｓを少な
くとも電解容器３の径寸法ｄの１／５以上にして形成し
たものである。なお、図１〜図３の予備電極２０は、偏
心寸法Ｓを径寸法ｄの１／２程度にして形成したものを
示す。そして、この予備電極２０は、その支持軸部２３
が蓋体１２を貫通し、電解容器３の上方部で垂直に移動
可能かつ回転可能に軸支され、予備電解中、その挿入軸
部２２が電解容器３の中心部３ｂに位置する電解浴２中
に入れることができるようになっている。従って、この
予備電極２０は、予備電解中は挿入軸部２２を電解容器
３の中心部３ｂに位置させ、予備電解後は、支持軸部２
３を上方に引き上げて挿入軸部２２を電解浴２から引き
上げ、図３の２点鎖線に示すように、支持軸部２３を約
４５度回転させて挿入軸部２２を中心部３ｂから離脱さ
せることができる。

【００２２】また、予備電極２０はこれに限定されず、
図４に示すような予備電極２０ａであってもよい。この
予備電極２０ａは、挿入軸部２２ａの軸線ｌ₁₁と支持軸
部２３ａの軸線ｌ₂₂との偏心させ具合が異なり、軸線ｌ
₁₁と軸線ｌ₂₂との間の偏心寸法Ｓは電解容器３の径ｄの
１／５程度であり、支持軸部２３ａは電解容器３の中心
部３ｂと側壁部３ｃとのほぼ中間点の蓋体１２を貫通し
たものになる。従って、この予備電極２０ａは、予備電
解終了後、挿入軸部２２ａを電解浴２から引き上げ、図
４の２点鎖線に示すように、支持軸部２３ａを約１８０
度回転させれば挿入軸部２２ａを中心部３ｂから離脱さ
せることができる。

【００２３】一方、本電極２１は、その上部軸部２４が
蓋体１２を貫通し、電解容器３の上方部で垂直に移動可
能に軸支され、本電解中、下方に移動させその下部軸部
２５が電解容器３の中心部３ｂに位置する電解浴２中に
入れることができ、本電解終了後は上方に移動させ離脱
できるようになっている。

【００２４】そして、原料チタン４が投入されたリング
状籠容器１４と予備電極２０及び本電極２１からなる電
極５とは、電源２６に次のような電解用回路で接続され
る。すなわち、電源２６の陽極はリング状籠容器１４の
端子１４ａに電気的に接続され、陰極は切換スイッチ２
７を介して予備電極２０及び本電極２１に電気的に接続
されている。また、不純物溶出防止回路として、電源２
８の陽極はスイッチ２９を介して籠状容器１４の端子１
４ｂに電気的に接続され、陰極は電解容器３の容器本体
１１に電気的に接続されている。

【００２５】次に、このチタン製造装置１に基づいて、
チタンの製造方法を説明する。まず、電解容器３の容器
本体１１内に予め１：１のモル比で混合したＮａＣｌ−
ＫＣｌの混合塩化物を供給管１３を通じて投入する。次
いで減圧下で容器本体１１内の混合塩化物を６５０℃ま
で加熱してよく脱水してから、真空加熱炉内をアルゴン
雰囲気に置換した後、７４０℃まで昇温して混合塩化物
を溶融し電解浴２とする。不純物溶出防止回路のスイッ
チ２９をオンして電源２８から直流電流にて電圧を印加
し、次いで、リング状籠容器１４内に原料チタン４を投
入し、予備電極２０の挿入軸部２２を電解容器３の中心
部３ｂの電解浴２中に浸漬し、電解容器３に蓋体４を被
せる。続いて、不図示の供給管から電解容器３内底部に
液体のＴｉＣｌ₄を適宜吹き込み電解浴２中にチタンイ
オンを生成させたのち、電解用回路の切換スイッチ２７
を予備電極２０にオンして電源２６から直流電流にて電
圧をそれぞれ印加し、予備電解を行う。この予備電解で
は原料チタン４から電解浴２中にチタンが溶出し、その
溶出チタンは予備電極２０の挿入軸部２２に析出、生成
する。同時に電解浴２中の不純物たる鉄、ニッケル、ク
ロム、銅あるいは水分中の酸素等がチタンと共に挿入軸
部２２に析出、生成する。

【００２６】予備電解を所定時間行い不純物を充分除去
したのち、電解用回路の電源２８を切換スイッチ２９に
よりオフし、予備電極２０の支持軸部２３を引き上げる
と共に回転させ、電解容器３の中心部３ｂの電解浴２中
からその上部壁面近くに挿入軸部２２を位置させ、その
あとの電解容器３の中心部３ｂの電解浴２中に本電極２
１を挿入し、切替スイッチ２６を本電解に切り替え電解
用回路に電圧を印加し、本電解を行う。この際、必要に
応じて原料チタン４を追加する。本電解を所定時間行っ
た後、電解用回路の電源２６を切換スイッチ２７により
切り、本電極２１を電解容器３上部に引き上げ、アルゴ
ン雰囲気下で室温まで冷却する。次いで本電極２１を真
空加熱炉外に取り出し、速やかに希酸溶液で本電極２１
に生成しているチタン全体を洗浄し、更に純水で洗浄し
たのち、一旦真空乾燥して水分を除去したのち、更に真
空乾燥して高純度チタンを得る。なお、予備電解中及び
本電解中電解容器３からの不純物は不純物溶出防止回路
により防止され、上記のように高純度チタンを得ること
が可能なっている。

【００２７】なお、上記チタンの製造方法では、まず最
初に予備電解を行い、その後に本電解を行うが、一旦予
備電解を行った電解浴２を使用する限り、２回以上本電
解を連続して行うことができる。しかし、新しい電解浴
２を追加したり、全取り替えした場合は必ず予備電解を
行う必要がある。また、予備電解した際生じた予備電極
２０上の生成物はチタンが主成分であり、前記原料チタ
ン４より純度が劣らない限り、本発明の原料とすること
が可能である。

【００２８】

【実施例】次に、実施例を挙げて本発明を更に具体的に
説明するが、これは単に例示であって、本発明を制限す
るものでない。実施例１内容積７０ｌの軟鋼（ＳＳ４００）製の電解容器内に
１：１のモル比で混合したＮａＣｌ−ＫＣｌの混合塩化
物（表１に不純物の割合を示す）１５０kgを投入し、電
気炉内で６５０℃乃至７４０℃にて脱水溶融して電解浴
とし、リング状籠容器を陽極とし、且つ電解容器を陰極
とする不純物溶出防止回路に５０ｍＶの電圧で直流電流
を流した。この電解浴中に５kgのスポンジチタンをニッ
ケル製のリング状籠容器に入れたまま浸漬し、電解浴中
に液体のＴｉＣｌ₄を適宜吹き込み電解浴中にチタンイ
オンを生成させ、チタン製予備電極を電解浴中に入れ
る。不純物溶出防止回路の電圧が安定した後、リング状
籠容器を陽極とし、且つチタン製予備電極を陰極とする
予備電解用回路に８００ｍＶの電圧で直流電流を流し、
予備電解を開始した。この電流は８０〜８２Ａで安定し
予備電解を２４時間行った後、上記予備電解用回路への
通電を停止し、チタン製予備電極を引き上げ室温まで冷
却した後、付着物をチタン製予備電極から除去し、除去
物の重量を測定したところ２．０kgであった。

【００２９】次に、チタン製本電極を電解浴中に入れ、
原料のスポンジチタンを２kg追加し、上記と同様に不純
物溶出防止回路の電圧が安定したのち、上記と同様に本
電解用回路に８００ｍＶの電圧で直流電流を流し、本電
解を開始し２４時間行った後、上記本電解用回路への通
電を停止し、チタン製本電極を引き上げ上記と同様に室
温まで冷却した。その後、チタン製本電極に生成したチ
タンを酸洗浄及び純水洗浄して真空乾燥し、樹脂状結晶
のチタンを得た。この得られたチタンにつき常法により
不純物元素の分析を行った。

【００３０】実施例２実施例１で使用した電解浴を再度予備電解をすることな
く、そのままで実施例１と同様に２回目の本電解を行
い、得られたチタンにつき実施例１と同様に不純物元素
の分析を行った。

【００３１】実施例３実施例１で使用した電解浴を再度予備電解をすることな
く、そのままで実施例１と同様に３回目の本電解を行
い、得られたチタンにつき実施例１と同様に不純物元素
の分析を行った。

【００３２】比較例１予備電解を全く行わない電解浴にて、実施例１と同様に
本電解を行い、得られたチタンにつき実施例１と同様に
不純物元素の分析を行った。加えて原料のスポンジチタ
ンについても実施例１と同様に不純物元素の分析を行っ
た。以上の結果を表１及び表２に示す。表中、単位はｐ
ｐｍである。

【００３３】

【表１】

【００３４】

【表２】

【００３５】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１及び請求
項２の発明によれば、電解浴中に含まれ電気化学的にチ
タンより貴である鉄、クロム、ニッケル、銅等の不純物
金属は、チタンより優先的に陰極に析出するから、本電
解を開始する前に予備電解を行い、工業薬品レベルのも
のを使用した電解浴中の上記不純物金属や水分また原料
に由来する酸素を予備電極にチタンと共に予め析出さ
せ、この予備電極を引き上げ端に寄せ、予備電極の空い
た位置に本電極を挿入し本電解を開始することができる
から、不純物の極めて少ない高純度チタンを低コスト
で、しかも容易な操業工程にて得ることができる。

【００３６】請求項３の発明によれば、予備電極の挿入
軸部と支持軸部との偏心寸法は、電解容器の径寸法の少
なくとも１／５以上あれば良いから、高温で実施される
高純度チタン製造中に挿入軸部の重みによるダレを少な
くできる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のチタンの製造方法を具体化したチタン
製造装置の概略図である。

【図２】図１のチタン製造装置を構成する予備電極の形
状を示す概念構成図である。

【図３】図１のチタン製造装置を構成する予備電極の形
状を示す概念構成図である。

【図４】本発明の他の実施形態における予備電極の形状
を示す概念構成図である。

【符号の説明】

１チタン製造装置２電解浴３電解容器３ａ周辺部３ｂ中心部３ｃ側壁部４原料チタン５電極１０フランジ部１１容器本体１２蓋体１３供給管１４リング状籠容器１４ａ、１４ｂ端子２０、２０ａ予備電極２１本電極２２、２２ａ挿入軸部２３、２３ａ支持軸部２４上部軸部２５下部軸部２６、２８電源２７切換スイッチ２９スイッチｌ₁、ｌ₁₁、ｌ₂、ｌ₂₂ 軸線ｄ電解容器の径Ｓ偏心寸法

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電解容器内に収容した電解浴内に電極を
入れ、且つ該電極を囲うように原料チタンを入れ、電極
を陰極、原料チタンを陽極として電圧を印加し、原料チ
タンを精製するチタンの製造方法において、前記電極を
予備電極と本電極とに分け、予備電極にて前記電解浴中
の不純物をチタンと共に析出させる予備電解を行った
後、予備電極を本電極に代えチタンを析出させる本電解
を行うものであって、前記予備電極を前記電解浴に入れ
る挿入軸部とこれを支持する支持軸部とを偏心させて形
成し、予備電解中は挿入軸部を前記電極を囲う原料チタ
ンの中心部に位置させ、本電解中は支持軸部を引き上げ
かつ回転させて挿入軸部を電解浴から引き上げ且つ前記
中心部から離脱させることを特徴とするチタンの製造方
法。
【請求項２】電解容器内に収容した電解浴に電極が陰
極として挿入され、該電極を囲むように原料チタンが陽
極として投入される電解容器本体と、前記電解容器本体
内を密閉する蓋体とからなり、前記電極は予備電極と本
電極の二本の電極を備え、前記予備電極は前記電解浴に
挿入される挿入軸部とこれを支持する支持軸部とを偏心
させて形成され、予備電解中は挿入軸部を前記電極を囲
う原料チタンの中心部に位置させ、本電解中は支持軸部
を引き上げかつ回転させて挿入軸部を電解浴から引き上
げ且つ前記中心部から離脱させるように配されることを
特徴とするチタンの製造装置。
【請求項３】前記予備電極の挿入軸部と支持軸部との
偏心寸法は、前記電解容器の径寸法の少なくとも１／５
以上であることを特徴とする請求項２記載のチタンの製
造装置。