JP2926280B2 - 稀土類−鉄合金の製造方法 - Google Patents
稀土類−鉄合金の製造方法Info
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- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
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- Mechanical Engineering (AREA)
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は稀土類酸化物をＣａで還
元して生成した稀土類金属を出発物質中に含有した鉄又
は合金浴中に存在する鉄と合金化して低融点稀土類−鉄
母合金を稀土類酸化物から直接製造する方法に関するも
のである。
元して生成した稀土類金属を出発物質中に含有した鉄又
は合金浴中に存在する鉄と合金化して低融点稀土類−鉄
母合金を稀土類酸化物から直接製造する方法に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】稀土類金属は金属自体が有する磁気的、
電気的、光学的特性のため、電子工業用新機能材料の主
構成成分として実用されており、特に稀土類−遷移金属
合金は磁性材料と光磁気材料の分野でその需要が増大し
ている。稀土類金属合金の製造方法としては、 （１）遷移金属を陰極として使用して稀土類化合物を電
解還元し、陰極から低融点合金を得る電解法。
電気的、光学的特性のため、電子工業用新機能材料の主
構成成分として実用されており、特に稀土類−遷移金属
合金は磁性材料と光磁気材料の分野でその需要が増大し
ている。稀土類金属合金の製造方法としては、 （１）遷移金属を陰極として使用して稀土類化合物を電
解還元し、陰極から低融点合金を得る電解法。
【０００３】（２）稀土類化合物をアルカリ、アルカリ
土類金属で還元して生成した稀土類金属を出発物質中に
含有している遷移金属と合金化反応させて低融点合金を
得る方法。
土類金属で還元して生成した稀土類金属を出発物質中に
含有している遷移金属と合金化反応させて低融点合金を
得る方法。
【０００４】（３）稀土類酸化物と合金化元素化合物に
アリカリ、アルカリ土類金属還元剤粉末を混合して還元
と同時に拡散により要求される組成の合金粉末を直接製
造する還元拡散法などが知られている。
アリカリ、アルカリ土類金属還元剤粉末を混合して還元
と同時に拡散により要求される組成の合金粉末を直接製
造する還元拡散法などが知られている。
【０００５】上記の方法は総括して直接合金化方法と称
し、このような直接合金化法は、（原料→金属製造→合
金化）である従来の製造工程を（原料→合金化）である
一段階の工程に単純化できると云う長所を有している。
直接合金化工程に含まれる反応は稀土類原料の還元反
応、還元生成した電解法の場合、相対的に安価の稀土類
酸化物を原料として使用でき、電気エネルギーを還元剤
の代りに使用できる長所があり電解槽構成物質が高価で
あるにもかかわらず生産費を落すことができる長所があ
るが、合金の組成範囲を正確に調整できないので再現性
が低下し、連続操業時に電流効率が悪く、原料供給の問
題があり、操業条件の調節が困難なので全体収率を低下
させる短所を有する。
し、このような直接合金化法は、（原料→金属製造→合
金化）である従来の製造工程を（原料→合金化）である
一段階の工程に単純化できると云う長所を有している。
直接合金化工程に含まれる反応は稀土類原料の還元反
応、還元生成した電解法の場合、相対的に安価の稀土類
酸化物を原料として使用でき、電気エネルギーを還元剤
の代りに使用できる長所があり電解槽構成物質が高価で
あるにもかかわらず生産費を落すことができる長所があ
るが、合金の組成範囲を正確に調整できないので再現性
が低下し、連続操業時に電流効率が悪く、原料供給の問
題があり、操業条件の調節が困難なので全体収率を低下
させる短所を有する。
【０００６】一方、還元拡散法は、電解法と同様に原料
物質として稀土類酸化物を使用することができ、且つ操
業条件調節等の工程全般の技術的面が簡単であり、なお
安価で稀土類遷移金属合金を生産することができるが、
稀土類の含有量の高い合金製造することが困難であり、
またその組成調節が困難であり、合金中の酸素含有量が
高いなどの短所がある。
物質として稀土類酸化物を使用することができ、且つ操
業条件調節等の工程全般の技術的面が簡単であり、なお
安価で稀土類遷移金属合金を生産することができるが、
稀土類の含有量の高い合金製造することが困難であり、
またその組成調節が困難であり、合金中の酸素含有量が
高いなどの短所がある。
【０００７】金属熱還元による稀土類遷移金属母合金製
造法（上記の方法（２））はＣａＣｌ2 を含む媒溶剤の
存在の下に稀土類化合物をアルカリ、又はアルカリ土類
金属で還元すればこの際生成される稀土類金属は出発物
質中に含まれた合金化元素と反応を起こして低融点稀土
類−遷移金属合金が生成され、還元反応時に生成された
アルカリ、又はアルカリ土類金属化合物（塩化物、弗化
物、酸化物等）は媒溶剤中に固溶し、低融点スラグを形
成するように構成されていて、最終産物の形態が稀土類
合金層とスラグ層とに区分されてこの２層の分離が容易
なようになっている。この場合、使用する還元剤は大部
分Ｃａである。
造法（上記の方法（２））はＣａＣｌ2 を含む媒溶剤の
存在の下に稀土類化合物をアルカリ、又はアルカリ土類
金属で還元すればこの際生成される稀土類金属は出発物
質中に含まれた合金化元素と反応を起こして低融点稀土
類−遷移金属合金が生成され、還元反応時に生成された
アルカリ、又はアルカリ土類金属化合物（塩化物、弗化
物、酸化物等）は媒溶剤中に固溶し、低融点スラグを形
成するように構成されていて、最終産物の形態が稀土類
合金層とスラグ層とに区分されてこの２層の分離が容易
なようになっている。この場合、使用する還元剤は大部
分Ｃａである。
【０００８】上記の方法（２）は操業条件の調節が簡単
であり、比較的に低温で酸素含有量が低い、高含量の含
稀土類合金を製造することができる長所があり、使用さ
れた稀土類化合物の種類により、ハロゲン化合物（弗化
物、塩化物）還元法及び酸化物還元法とに分類される。
であり、比較的に低温で酸素含有量が低い、高含量の含
稀土類合金を製造することができる長所があり、使用さ
れた稀土類化合物の種類により、ハロゲン化合物（弗化
物、塩化物）還元法及び酸化物還元法とに分類される。
【０００９】本発明はこの中で稀土類酸化物の金属Ｃａ
還元法による含稀土類合金の直接製造方法に関するもの
で、この方法は稀土類ハロゲン化物金属熱還元法と比較
して稀土類ハロゲン化物よりも安価の稀土類酸化物を原
料として使用することができる長所がある。
還元法による含稀土類合金の直接製造方法に関するもの
で、この方法は稀土類ハロゲン化物金属熱還元法と比較
して稀土類ハロゲン化物よりも安価の稀土類酸化物を原
料として使用することができる長所がある。
【００１０】しかしながら、酸化物還元法は、ハロゲン
化物還元法と比較して還元反応に関連した自由エネルギ
ーの差が小さく又反応速度も遅い短所がある。特公昭６
１−３５２５４号及び米国特許４，５７８，２４２号に
おいては媒溶剤としてＣａＣｌ2 −ＮａＣｌ、混合塩浴
（ＣａＣｌ2 ７０ｗｔ％以上）を使用し、還元剤として
Ｃａ−１８．２７％Ｎａを使用してＮｄ−Ｆｅ合金浴を
含有する軟鋼製るつぼにＮｄ2 Ｏ3 と共に装入し、７５
０℃でＴａ撹拌翼を利用して３００ｒｐｍで１〜３時間
撹拌してＮｄ収率が９７．５％のＮｄ−Ｆｅ合金を製造
することが記載されている。ここで稀土類酸化物の還元
剤としてはＣａだけが使用可能であるが上記の特許でＮ
ａを使用した理由はＮａが媒溶剤中に存在するＣａＣｌ
2 を還元させて還元剤Ｃａを供給する作用をするためで
ある。
化物還元法と比較して還元反応に関連した自由エネルギ
ーの差が小さく又反応速度も遅い短所がある。特公昭６
１−３５２５４号及び米国特許４，５７８，２４２号に
おいては媒溶剤としてＣａＣｌ2 −ＮａＣｌ、混合塩浴
（ＣａＣｌ2 ７０ｗｔ％以上）を使用し、還元剤として
Ｃａ−１８．２７％Ｎａを使用してＮｄ−Ｆｅ合金浴を
含有する軟鋼製るつぼにＮｄ2 Ｏ3 と共に装入し、７５
０℃でＴａ撹拌翼を利用して３００ｒｐｍで１〜３時間
撹拌してＮｄ収率が９７．５％のＮｄ−Ｆｅ合金を製造
することが記載されている。ここで稀土類酸化物の還元
剤としてはＣａだけが使用可能であるが上記の特許でＮ
ａを使用した理由はＮａが媒溶剤中に存在するＣａＣｌ
2 を還元させて還元剤Ｃａを供給する作用をするためで
ある。
【００１１】上記の工程をＮＥＯＣＨＥＭと称するがこ
の方法は稀土類酸化物を原料として使用可能であり還元
剤としてＣａよりも安価なＮａを一部使用できる長所が
あるが次のような問題点がある。
の方法は稀土類酸化物を原料として使用可能であり還元
剤としてＣａよりも安価なＮａを一部使用できる長所が
あるが次のような問題点がある。
【００１２】第１には、融点が比較的に高い重稀土類鉄
母合金の製造においては、上記の工程を適用することが
できない。第２にはＣａ−Ｎａ還元剤を使用する場合、
操業温度が８００℃以上になればＮａの蒸発が著しくな
りＮａの添加効果がなくなるので、操業温度に限界（６
５０〜８００℃）があり、第３には還元剤としてＣａだ
けを使用する場合と操業温度が高くなりＮａが蒸発し、
Ｃａだけが還元剤として作用する場合にＣａＣｌ2 −Ｎ
ａＣｌ混合塩浴を使用することになりＣａによりＮａＣ
ｌが還元されて稀土類酸化物の還元剤としては不適当な
Ｎａが生成されるので、Ｃａを過量添加しなければなら
ない。第４には、ＮＥＯＣＨＥＭ法の場合、９６％以上
の収率を得るために必要な媒溶剤の量は添加された媒溶
剤量に対するＮｄ2 Ｏ3 がＣａで還元される時、完全に
還元された場合に生成するＣａＯと重量比が９．３０〜
１０．０００の範囲になるように添加しなければならな
いので、ＣａＣｌ2 及びＮａＣｌ等の媒溶剤の使用量が
増加する短所がある。
母合金の製造においては、上記の工程を適用することが
できない。第２にはＣａ−Ｎａ還元剤を使用する場合、
操業温度が８００℃以上になればＮａの蒸発が著しくな
りＮａの添加効果がなくなるので、操業温度に限界（６
５０〜８００℃）があり、第３には還元剤としてＣａだ
けを使用する場合と操業温度が高くなりＮａが蒸発し、
Ｃａだけが還元剤として作用する場合にＣａＣｌ2 −Ｎ
ａＣｌ混合塩浴を使用することになりＣａによりＮａＣ
ｌが還元されて稀土類酸化物の還元剤としては不適当な
Ｎａが生成されるので、Ｃａを過量添加しなければなら
ない。第４には、ＮＥＯＣＨＥＭ法の場合、９６％以上
の収率を得るために必要な媒溶剤の量は添加された媒溶
剤量に対するＮｄ2 Ｏ3 がＣａで還元される時、完全に
還元された場合に生成するＣａＯと重量比が９．３０〜
１０．０００の範囲になるように添加しなければならな
いので、ＣａＣｌ2 及びＮａＣｌ等の媒溶剤の使用量が
増加する短所がある。
【００１３】
【発明の開示】本発明は上記の技術的問題を解決するた
めにＣａＣｌ2 単一塩浴を媒溶剤として使用し、媒溶剤
の消耗量を半分に減らした状態で軽稀土類鉄母合金ばか
りでなく重稀土類−鉄母合金を製造する方法に関するも
のであり、本発明の原理はＧｄ−Ｆｅ母合金の場合を例
とすれば次の反応式に基づくものである。
めにＣａＣｌ2 単一塩浴を媒溶剤として使用し、媒溶剤
の消耗量を半分に減らした状態で軽稀土類鉄母合金ばか
りでなく重稀土類−鉄母合金を製造する方法に関するも
のであり、本発明の原理はＧｄ−Ｆｅ母合金の場合を例
とすれば次の反応式に基づくものである。
【００１４】 稀土類金属、又は含稀土類合金の製造の際には、通常、
稀土類金属とは反応しない溶解度がほとんどないアルミ
ナ、又はＢＮ（ｙｔｔｒｉａでライニグされている）等
の耐火物、又はＴａ、Ｍｏ、Ｗ等の金属製るつぼが使用
されるが、稀土類−鉄合金の製造の際には合金元素にな
る鉄製るつぼを反応容器として使用しても支障がない。
鉄製るつぼの底に目標とする稀土類−鉄合金組成の鉄含
有量よりも多い量の鉄を含有した鉄−稀土類合金浴を用
意してここに還元剤Ｃａ、稀土類酸化物、及び２００℃
で４時間乾燥したＣａＣｌ2 混合物を装入して９５０〜
１０５０℃に加熱した後、純鉄製回転棒に溶接した純鉄
製撹拌翼で撹拌すれば稀土類酸化物がＣａにより還元さ
れて稀土類金属が生成されるようになり生成された稀土
類金属は合金浴と合金化反応を起こし合金層を形成する
ようになる。この反応副産物として生成されたＣａＯは
ＣａＣｌ2 中に吸収されてスラグ層と合金層は密度差に
より２層に分離されて合金の回収が可能になる。
稀土類金属とは反応しない溶解度がほとんどないアルミ
ナ、又はＢＮ（ｙｔｔｒｉａでライニグされている）等
の耐火物、又はＴａ、Ｍｏ、Ｗ等の金属製るつぼが使用
されるが、稀土類−鉄合金の製造の際には合金元素にな
る鉄製るつぼを反応容器として使用しても支障がない。
鉄製るつぼの底に目標とする稀土類−鉄合金組成の鉄含
有量よりも多い量の鉄を含有した鉄−稀土類合金浴を用
意してここに還元剤Ｃａ、稀土類酸化物、及び２００℃
で４時間乾燥したＣａＣｌ2 混合物を装入して９５０〜
１０５０℃に加熱した後、純鉄製回転棒に溶接した純鉄
製撹拌翼で撹拌すれば稀土類酸化物がＣａにより還元さ
れて稀土類金属が生成されるようになり生成された稀土
類金属は合金浴と合金化反応を起こし合金層を形成する
ようになる。この反応副産物として生成されたＣａＯは
ＣａＣｌ2 中に吸収されてスラグ層と合金層は密度差に
より２層に分離されて合金の回収が可能になる。
【００１５】合金元素として鉄（Ｆｅ）を添加する方法
として上述のように稀土類−鉄合金浴をるつぼの中に先
ず形成させた後の還元生成物である稀土類金属を合金浴
中に吸収させる方法と、粉末状態の鉄を原料中に混合し
て稀土類酸化物の還元と同時に稀土類−鉄合金が生成さ
れるようにする方法がある。いずれの方法を使用しても
かまわないがスラグと合金との分離性、回収率等の面か
ら前者の方法が効果的である。この場合、合金浴は稀土
類金属と鉄を規定の組成で配合して稀土類酸化物の還元
温度よりも５０〜１５０℃高い温度で溶解して得ること
ができ、又、還元が容易な稀土類弗化物をＣａ、ＣａＣ
ｌ2 及び鉄粉末と混合して還元させて得ることもでき
る。但し稀土類弗化物を使用する場合には生成されるス
ラグを除く作業が追加される。
として上述のように稀土類−鉄合金浴をるつぼの中に先
ず形成させた後の還元生成物である稀土類金属を合金浴
中に吸収させる方法と、粉末状態の鉄を原料中に混合し
て稀土類酸化物の還元と同時に稀土類−鉄合金が生成さ
れるようにする方法がある。いずれの方法を使用しても
かまわないがスラグと合金との分離性、回収率等の面か
ら前者の方法が効果的である。この場合、合金浴は稀土
類金属と鉄を規定の組成で配合して稀土類酸化物の還元
温度よりも５０〜１５０℃高い温度で溶解して得ること
ができ、又、還元が容易な稀土類弗化物をＣａ、ＣａＣ
ｌ2 及び鉄粉末と混合して還元させて得ることもでき
る。但し稀土類弗化物を使用する場合には生成されるス
ラグを除く作業が追加される。
【００１６】一方稀土類酸化物のＣａ還元の際には反応
面積の増大、還元生成物であるＣａＯの迅速な滓化、生
成された金属相の迅速な分離のために稀土類酸化物を含
有した熔融物を撹拌するのが必要である。この撹拌条件
は本発明の技術的特徴の一つであり、速過ぎれば生成さ
れる金属相が回転力の影響でスラグから良く分離されな
いので、回収率が低下し、一方、遅過ぎれば反応速度の
遅延で生産性が低下する。従って、熔融物の撹拌は稀土
類酸化物の還元期では撹拌速度を４５０〜６００ｒｐｍ
に調節し、還元された稀土類金属がスラグから分離され
て鉄と結合する合金化時期には５０〜７０ｒｐｍに調節
するのが好ましい。
面積の増大、還元生成物であるＣａＯの迅速な滓化、生
成された金属相の迅速な分離のために稀土類酸化物を含
有した熔融物を撹拌するのが必要である。この撹拌条件
は本発明の技術的特徴の一つであり、速過ぎれば生成さ
れる金属相が回転力の影響でスラグから良く分離されな
いので、回収率が低下し、一方、遅過ぎれば反応速度の
遅延で生産性が低下する。従って、熔融物の撹拌は稀土
類酸化物の還元期では撹拌速度を４５０〜６００ｒｐｍ
に調節し、還元された稀土類金属がスラグから分離され
て鉄と結合する合金化時期には５０〜７０ｒｐｍに調節
するのが好ましい。
【００１７】図１は本発明に使用する装置の概略図を示
している。反応管（７）はステンレス鋼からなっており
反応炉（１７）はステンレス鋼外壁の高温酸化を防止す
るために窒素ガスを炉内に導入されるように設計されて
いる。窒素ガスは反応炉耐火物（１３），（１４）に直
径１cmの孔を設けて炉の下端部のガス入口（１５）を通
して反応炉内に入り上端部の出口（１６）を通してガス
が抜け出るようになっている。反応炉の加熱方式は間接
加熱方式であり発熱体はシリコニート（１２）からなっ
ている。ステンレス鋼反応管と蓋（４）はＯ−リング
（５）で密閉できるようになっており、ステンレス反応
管上端部には加熱によるＯ−リングの破損を防止するた
めに上端部の温度を下げる目的で水冷ジャケット（６）
が取り付けられている。ガス清浄装置（２）はシリカゲ
ル、塩化カルシューム、５酸化燐等の水分除去剤を使用
して使用ガスの水分を除去し、水分除去剤を通過したガ
スを１５０℃に加熱された電解銅を通過させて酸素を除
去するように構成されている。ガス清浄装置を通過した
ガスは反応管を通してガス出口（３）に抜き出せるよう
に、反応管内の圧力は大気圧よりも若干高く維持した。
反応混合（１８）の撹拌のために使用するモータ（１）
はその軸が上下に移動可能に設計して撹拌翼（９）の位
置調整を可能にし、モータに取り付けた撹拌棒（８）及
び撹拌翼の材質は合金化元素に属する純鉄とした。使用
した鉄製るつぼ（１０）は撹拌力又は外力による移動を
防止するためにイソライト（１１）煉瓦を加工してるつ
ぼの周囲を積み囲んで固定するようにした。
している。反応管（７）はステンレス鋼からなっており
反応炉（１７）はステンレス鋼外壁の高温酸化を防止す
るために窒素ガスを炉内に導入されるように設計されて
いる。窒素ガスは反応炉耐火物（１３），（１４）に直
径１cmの孔を設けて炉の下端部のガス入口（１５）を通
して反応炉内に入り上端部の出口（１６）を通してガス
が抜け出るようになっている。反応炉の加熱方式は間接
加熱方式であり発熱体はシリコニート（１２）からなっ
ている。ステンレス鋼反応管と蓋（４）はＯ−リング
（５）で密閉できるようになっており、ステンレス反応
管上端部には加熱によるＯ−リングの破損を防止するた
めに上端部の温度を下げる目的で水冷ジャケット（６）
が取り付けられている。ガス清浄装置（２）はシリカゲ
ル、塩化カルシューム、５酸化燐等の水分除去剤を使用
して使用ガスの水分を除去し、水分除去剤を通過したガ
スを１５０℃に加熱された電解銅を通過させて酸素を除
去するように構成されている。ガス清浄装置を通過した
ガスは反応管を通してガス出口（３）に抜き出せるよう
に、反応管内の圧力は大気圧よりも若干高く維持した。
反応混合（１８）の撹拌のために使用するモータ（１）
はその軸が上下に移動可能に設計して撹拌翼（９）の位
置調整を可能にし、モータに取り付けた撹拌棒（８）及
び撹拌翼の材質は合金化元素に属する純鉄とした。使用
した鉄製るつぼ（１０）は撹拌力又は外力による移動を
防止するためにイソライト（１１）煉瓦を加工してるつ
ぼの周囲を積み囲んで固定するようにした。
【００１８】又回収率の増大のためには添加する還元剤
（Ｃａ）及び媒溶剤（ＣａＣｌ2 ）の量を適当な範囲に
調整しなければならない。Ｃａの場合には高い蒸気圧に
より揮発損失を避けられないので、前記（１）式の反応
で稀土類酸化物を完全に還元するに必要な化学量論的消
耗量よりも２５〜３０％過剰に添加しなければならな
い。
（Ｃａ）及び媒溶剤（ＣａＣｌ2 ）の量を適当な範囲に
調整しなければならない。Ｃａの場合には高い蒸気圧に
より揮発損失を避けられないので、前記（１）式の反応
で稀土類酸化物を完全に還元するに必要な化学量論的消
耗量よりも２５〜３０％過剰に添加しなければならな
い。
【００１９】又ＣａＣｌ2 はあまり少いと生成されるＣ
ａＯスラグ中に完全に溶解しないで（１）式の還元反応
が遅れ、スラグの融点が高くなり、金属相の分離が不完
全となり、回収率が低下する。しかしながら過多に添加
すればスラグの量が増加して稀土類酸化物と還元剤（Ｃ
ａ）との接触機会が減少してＣａＣｌ2 中に溶解するＣ
ａの活動度が減少して還元率が低下する。従って媒溶剤
として添加するＣａＣｌ2 の量は生成されるＣａＯの量
に対し重量比で５〜６．５倍にするのが最も望ましい。
以下本発明を実施例により説明するが本発明の技術的特
徴が必ずしも実施例の条件に限定されないことを明らか
にしておく。
ａＯスラグ中に完全に溶解しないで（１）式の還元反応
が遅れ、スラグの融点が高くなり、金属相の分離が不完
全となり、回収率が低下する。しかしながら過多に添加
すればスラグの量が増加して稀土類酸化物と還元剤（Ｃ
ａ）との接触機会が減少してＣａＣｌ2 中に溶解するＣ
ａの活動度が減少して還元率が低下する。従って媒溶剤
として添加するＣａＣｌ2 の量は生成されるＣａＯの量
に対し重量比で５〜６．５倍にするのが最も望ましい。
以下本発明を実施例により説明するが本発明の技術的特
徴が必ずしも実施例の条件に限定されないことを明らか
にしておく。
【００２０】
【実施例】実施例１ 鉄製のるつぼにＮｄ2 Ｏ3 （９９．９％）１０００ｇ、
Ｃａ（９９％）４６５ｇ、電解鉄粉末１０６ｇ及びＣａ
Ｃｌ2 ２６３０ｇを加えて反応炉内に入れた、反応炉を
眞空にした後Ａｒガスを吹き込んで不活性雰囲気に置き
換えた後電気加熱炉を利用して９５０℃まで昇温した。
純鉄撹拌棒をるつぼの底部の眞上に位置させて５８０ｒ
ｐｍで２時間撹拌し、つづいて６０ｒｐｍで１時間撹拌
する。５８０ｒｐｍで２時間は、還元反応のため、又６
０ｒｐｍで１時間は合金化反応のための必要な撹拌条件
である。その後、静かに純鉄撹拌棒をスラグ層の上に引
き上げて炉を冷却させた。その後反応容器を取り出しス
ラグを除去した後収率を評価した結果、９０％であり、
回収された合金の組成は８６．８ｗｔ％Ｎｄ−１３．１
ｗｔ％Ｆｅ−０．１ｗｔ％Ｃａであった。
Ｃａ（９９％）４６５ｇ、電解鉄粉末１０６ｇ及びＣａ
Ｃｌ2 ２６３０ｇを加えて反応炉内に入れた、反応炉を
眞空にした後Ａｒガスを吹き込んで不活性雰囲気に置き
換えた後電気加熱炉を利用して９５０℃まで昇温した。
純鉄撹拌棒をるつぼの底部の眞上に位置させて５８０ｒ
ｐｍで２時間撹拌し、つづいて６０ｒｐｍで１時間撹拌
する。５８０ｒｐｍで２時間は、還元反応のため、又６
０ｒｐｍで１時間は合金化反応のための必要な撹拌条件
である。その後、静かに純鉄撹拌棒をスラグ層の上に引
き上げて炉を冷却させた。その後反応容器を取り出しス
ラグを除去した後収率を評価した結果、９０％であり、
回収された合金の組成は８６．８ｗｔ％Ｎｄ−１３．１
ｗｔ％Ｆｅ−０．１ｗｔ％Ｃａであった。
【００２１】実施例２ ＧｄＦ3 （９９．９％）１５００ｇ、Ｃａ（９９％）５
４０ｇ、電解鉄粉２２０ｇ及びＣａＣｌ2 ２０５０ｇを
混合して鉄製るつぼの中にこの反応混合物を充填した後
電気加熱炉中に位置させた。この場合にＣａの量はＧｄ
Ｆ3 還元に必要な化学当量よりも３０％過剰に、ＣａＣ
ｌ2 の量はＧｄＦ3 がＣａにより完全還元される時に生
じ得るＣａＦ2 の量よりも２．５重量倍程度の量を添加
した。反応部を眞空にした後、Ａｒガスを吹き込んで不
活性ガス雰囲気に換えた後電気加熱炉を１０５０℃まで
昇温して２．５時間保って反応させた後炉を冷却した。
反応容器からスラグを分離、除去した後、それにＧｄ2
Ｏ3 （９９．９％）１０００ｇ、Ｃａ（９９％）４２０
ｇ、ＣａＣｌ2 ２４４０ｇを添加して反応炉の中に位置
させた。この時のＧｄ還元率は９９．７％であった。Ｃ
ａの添加量は30％過剰でありＣａＣｌ2 の添加量は完全
還元時に生成され得るＣａＯとの重量比で５．２６倍に
なるようにした。反応部を眞空にした後Ａｒガスを吹き
込んで不活性雰囲気に置換した後、電気加熱炉を利用し
て９５０℃まで昇温した。純鉄撹拌棒を合金浴の眞上に
位置させて４８０ｒｐｍで３時間撹拌した。その後静か
に純鉄撹拌棒をスラグ層の上に引き上げた後、炉を冷却
した。反応容器を取り出してスラグを除去した後収率を
評価した結果６８％であった。
４０ｇ、電解鉄粉２２０ｇ及びＣａＣｌ2 ２０５０ｇを
混合して鉄製るつぼの中にこの反応混合物を充填した後
電気加熱炉中に位置させた。この場合にＣａの量はＧｄ
Ｆ3 還元に必要な化学当量よりも３０％過剰に、ＣａＣ
ｌ2 の量はＧｄＦ3 がＣａにより完全還元される時に生
じ得るＣａＦ2 の量よりも２．５重量倍程度の量を添加
した。反応部を眞空にした後、Ａｒガスを吹き込んで不
活性ガス雰囲気に換えた後電気加熱炉を１０５０℃まで
昇温して２．５時間保って反応させた後炉を冷却した。
反応容器からスラグを分離、除去した後、それにＧｄ2
Ｏ3 （９９．９％）１０００ｇ、Ｃａ（９９％）４２０
ｇ、ＣａＣｌ2 ２４４０ｇを添加して反応炉の中に位置
させた。この時のＧｄ還元率は９９．７％であった。Ｃ
ａの添加量は30％過剰でありＣａＣｌ2 の添加量は完全
還元時に生成され得るＣａＯとの重量比で５．２６倍に
なるようにした。反応部を眞空にした後Ａｒガスを吹き
込んで不活性雰囲気に置換した後、電気加熱炉を利用し
て９５０℃まで昇温した。純鉄撹拌棒を合金浴の眞上に
位置させて４８０ｒｐｍで３時間撹拌した。その後静か
に純鉄撹拌棒をスラグ層の上に引き上げた後、炉を冷却
した。反応容器を取り出してスラグを除去した後収率を
評価した結果６８％であった。
【００２２】実施例３ Ｇｄ（９９．９％）１５００ｇ及び電解鉄３５０ｇを混
合して鉄製るつぼの中に装入して１０００℃で溶解して
母合金を用意し、ここにＮｄ2 Ｏ3 （９９．９％）１０
００ｇ、Ｃａ（９９％）４５０ｇ及びＣａＣｌ2 ２６３
０ｇを添加して反応炉の中に位置させた。この際にＣａ
の添加量は30％過剰であり、ＣａＣｌ2の添加量は完全
還元時に生じ得るＣａＯとの重量比で5.26倍になるよう
にした。反応部を眞空にした後、電気加熱炉を利用して
９５０℃まで昇温させた。純鉄撹拌棒を合金浴の眞上に
位置させて５８０ｒｐｍで２時間撹拌した後、６０ｒｐ
ｍで１時間撹拌した。この際５８０ｒｐｍで２時間の撹
拌は、還元反応のために、６０ｒｐｍで１時間は合金化
反応のために必要な撹拌条件である。その後静かに純鉄
撹拌棒をスラグ層の上に引き上げた後、炉を冷却した。
反応容器を取り出してスラグを除去した後収率を評価し
た結果、９８％であり、回収された合金の組成は８５．
９７ｗｔ％Ｎｄ−１３．９２ｗｔ％Ｆｅ−０．１１ｗｔ
％Ｃａであった。
合して鉄製るつぼの中に装入して１０００℃で溶解して
母合金を用意し、ここにＮｄ2 Ｏ3 （９９．９％）１０
００ｇ、Ｃａ（９９％）４５０ｇ及びＣａＣｌ2 ２６３
０ｇを添加して反応炉の中に位置させた。この際にＣａ
の添加量は30％過剰であり、ＣａＣｌ2の添加量は完全
還元時に生じ得るＣａＯとの重量比で5.26倍になるよう
にした。反応部を眞空にした後、電気加熱炉を利用して
９５０℃まで昇温させた。純鉄撹拌棒を合金浴の眞上に
位置させて５８０ｒｐｍで２時間撹拌した後、６０ｒｐ
ｍで１時間撹拌した。この際５８０ｒｐｍで２時間の撹
拌は、還元反応のために、６０ｒｐｍで１時間は合金化
反応のために必要な撹拌条件である。その後静かに純鉄
撹拌棒をスラグ層の上に引き上げた後、炉を冷却した。
反応容器を取り出してスラグを除去した後収率を評価し
た結果、９８％であり、回収された合金の組成は８５．
９７ｗｔ％Ｎｄ−１３．９２ｗｔ％Ｆｅ−０．１１ｗｔ
％Ｃａであった。
【００２３】実施例４ ＧｄＦ3 （９９．９％）１５００ｇ、Ｃａ（９９％）５
４０ｇ、電解鉄粉２２０ｇ及びＣａＣｌ2 ２０５０ｇを
混合して鉄製るつぼの中にこの混合物を充填した後電気
加熱炉中に位置させた。この際Ｃａの量はＧｄＦ3 還元
に必要な化学当量よりも３０％過剰に、ＣａＣｌ2 の量
はＧｄＦ3 がＣａにより完全還元される際に生じ得るＣ
ａＦ2 の量よりも２．５重量倍程度の量を添加した。反
応部を眞空にした後、Ａｒガスを吹き込んで不活性ガス
雰囲気に換えた後電気加熱炉を１０５０℃まで昇温して
２．５時間保ち、反応させた後炉を冷却させた。反応容
器からスラグを分離、除去した後、これにＧｄ2 Ｏ
3 （９９．９％）１０００ｇ、Ｃａ（９９％）４１０
ｇ、及びＣａＣｌ2 ２９４０ｇを添加して反応炉の中に
位置させた。
４０ｇ、電解鉄粉２２０ｇ及びＣａＣｌ2 ２０５０ｇを
混合して鉄製るつぼの中にこの混合物を充填した後電気
加熱炉中に位置させた。この際Ｃａの量はＧｄＦ3 還元
に必要な化学当量よりも３０％過剰に、ＣａＣｌ2 の量
はＧｄＦ3 がＣａにより完全還元される際に生じ得るＣ
ａＦ2 の量よりも２．５重量倍程度の量を添加した。反
応部を眞空にした後、Ａｒガスを吹き込んで不活性ガス
雰囲気に換えた後電気加熱炉を１０５０℃まで昇温して
２．５時間保ち、反応させた後炉を冷却させた。反応容
器からスラグを分離、除去した後、これにＧｄ2 Ｏ
3 （９９．９％）１０００ｇ、Ｃａ（９９％）４１０
ｇ、及びＣａＣｌ2 ２９４０ｇを添加して反応炉の中に
位置させた。
【００２４】Ｃａの添加量は30％過剰でありＣａＣｌ2
の添加量は完全還元の際に生成し得るＣａＯとの重量比
で５．２６倍になるようにした。反応部を眞空にした後
Ａｒガスを吹き込んで不活性雰囲気に置換した後、電気
加熱炉を利用して９５０℃まで昇温した。純鉄撹拌棒を
合金浴の眞上に位置させて４８０ｒｐｍで２時間の撹拌
した後、７０ｒｐｍで１時間撹拌した。この際４８０ｒ
ｐｍで２時間の撹拌は、還元反応のために、また７０ｒ
ｐｍで１時間は合金化反応のために必要な撹拌条件であ
る。その後静かに純鉄撹拌棒をスラグ層の上に引き上げ
た後、炉を冷却した。反応容器を取出した後、スラグを
除去した後、収率を評価した結果68％であり、回収され
た合金の組成は、８７．３４ｗｔ％Ｇｄ−１２．４７ｗ
ｔ％Ｆｅ−０．１９ｗｔ％Ｃａであった。
の添加量は完全還元の際に生成し得るＣａＯとの重量比
で５．２６倍になるようにした。反応部を眞空にした後
Ａｒガスを吹き込んで不活性雰囲気に置換した後、電気
加熱炉を利用して９５０℃まで昇温した。純鉄撹拌棒を
合金浴の眞上に位置させて４８０ｒｐｍで２時間の撹拌
した後、７０ｒｐｍで１時間撹拌した。この際４８０ｒ
ｐｍで２時間の撹拌は、還元反応のために、また７０ｒ
ｐｍで１時間は合金化反応のために必要な撹拌条件であ
る。その後静かに純鉄撹拌棒をスラグ層の上に引き上げ
た後、炉を冷却した。反応容器を取出した後、スラグを
除去した後、収率を評価した結果68％であり、回収され
た合金の組成は、８７．３４ｗｔ％Ｇｄ−１２．４７ｗ
ｔ％Ｆｅ−０．１９ｗｔ％Ｃａであった。
【００２５】実施例５ ＧｄＦ3 （９９．９％）１５００ｇ、Ｃａ（９９％）５
４０ｇ、電解鉄粉220ｇ及びＣａＣｌ2 ２４６０ｇを混
合して軟鋼製るつぼの中にこの混合物を充填した後電気
加熱炉中に位置させた。この場合、Ｃａの量はＧｄＦ3
の還元に必要な化学当量より３０％過剰に、ＣａＣｌ2
の量はＧｄＦ3 がＣａにより完全還元される際に生じ得
るＣａＦ2 の量より３．０重量倍程度の量を添加した。
反応部を眞空にした後、Ａｒガスを吹き込んで不活性ガ
ス雰囲気に換えた後電気加熱炉を１０５０℃まで昇温し
て２．５時間保ち、反応させた後炉を冷却させた。反応
容器からスラグを分離、除去した後、これにＧｄ2 Ｏ3
（９９．９％）１０００ｇ、Ｃａ（９９％）４３０ｇ及
び２９４０ｇを添加して反応炉の中に位置させた。
４０ｇ、電解鉄粉220ｇ及びＣａＣｌ2 ２４６０ｇを混
合して軟鋼製るつぼの中にこの混合物を充填した後電気
加熱炉中に位置させた。この場合、Ｃａの量はＧｄＦ3
の還元に必要な化学当量より３０％過剰に、ＣａＣｌ2
の量はＧｄＦ3 がＣａにより完全還元される際に生じ得
るＣａＦ2 の量より３．０重量倍程度の量を添加した。
反応部を眞空にした後、Ａｒガスを吹き込んで不活性ガ
ス雰囲気に換えた後電気加熱炉を１０５０℃まで昇温し
て２．５時間保ち、反応させた後炉を冷却させた。反応
容器からスラグを分離、除去した後、これにＧｄ2 Ｏ3
（９９．９％）１０００ｇ、Ｃａ（９９％）４３０ｇ及
び２９４０ｇを添加して反応炉の中に位置させた。
【００２６】Ｃａの添加量は30％過剰でありＣａＣｌ2
の添加量は完全還元の際に生成し得るＣａＯとの重量比
で６．３３倍になるようにした。反応部を眞空にした後
Ａｒガスを吹き込んで不活性雰囲気に置換した後、電気
加熱炉を利用して９５０℃まで昇温した。純鉄撹拌棒を
合金浴の眞上に位置させて４８０ｒｐｍで２時間の撹拌
した後、５０ｒｐｍで１時間撹拌した。この際４８０ｒ
ｐｍで２時間の撹拌は、還元反応のために、また５０ｒ
ｐｍで１時間の撹拌は合金化反応のために必要な撹拌条
件である。その後静かに純鉄撹拌棒をスラグ層の上に引
き上げた後、炉を冷却した。反応容器を取出した後、ス
ラグを除去した後収率を評価した結果９８％であった。
回収された合金の組成は８６．４５ｗｔ％Ｇｄ−１３．
３８ｗｔ％Ｆｅ−０．１７ｗｔ％Ｃａであった。
の添加量は完全還元の際に生成し得るＣａＯとの重量比
で６．３３倍になるようにした。反応部を眞空にした後
Ａｒガスを吹き込んで不活性雰囲気に置換した後、電気
加熱炉を利用して９５０℃まで昇温した。純鉄撹拌棒を
合金浴の眞上に位置させて４８０ｒｐｍで２時間の撹拌
した後、５０ｒｐｍで１時間撹拌した。この際４８０ｒ
ｐｍで２時間の撹拌は、還元反応のために、また５０ｒ
ｐｍで１時間の撹拌は合金化反応のために必要な撹拌条
件である。その後静かに純鉄撹拌棒をスラグ層の上に引
き上げた後、炉を冷却した。反応容器を取出した後、ス
ラグを除去した後収率を評価した結果９８％であった。
回収された合金の組成は８６．４５ｗｔ％Ｇｄ−１３．
３８ｗｔ％Ｆｅ−０．１７ｗｔ％Ｃａであった。
【図１】本発明の稀土類−鉄合金製造方法に使用する装
置の概略断面図である。
置の概略断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C22C 33/04 - 33/06 C22C 1/02 503 H01F 1/053 - 1/057
Claims (6)
- 【請求項１】 鉄製のるつぼの下部に望む稀土類−鉄合
金組成と比較して鉄含有量の高い稀土類−鉄合金金浴を
先ず稀土類弗化物又は稀土類酸化物を原料とする直接合
金法により生成した後、これに塩化カルシウム（ＣａＣ
ｌ2 ）、金属カルシウム（Ｃａ）及び稀土類酸化物の混
合物を装入して加熱溶融し、撹拌条件の下に、還元生成
した稀土類金属を稀土類−鉄合金浴に溶解させて規定組
成の合金を得ることを特徴とする稀土類−鉄合金製造
法。 - 【請求項２】 鉄製るつぼに鉄粉末、塩化カルシウム、
金属カルシウム及び稀土類酸化物の混合物を装入して加
熱溶融させた後、撹拌の条件の下に還元生成した稀土類
金属と鉄を混合化する稀土類−鉄合金製造方法。 - 【請求項３】 前記の稀土類酸化物としてネオジム酸化
物（Ｎｄ2 Ｏ3 ）、又はガドリニウム酸化物（Ｇｄ2 Ｏ
3 ）を使用する請求項１又は請求項２記載の稀土類−鉄
合金製造方法。 - 【請求項４】 前記のカルシウム（Ｃａ）を酸化物還元
に必要な量より２５〜３０％過剰に添加し、塩化カルシ
ウムを生成させる酸化カルシウム（ＣａＯ）重量の５〜
６．５倍を加えることを特徴とする請求項１又は請求項
２記載の稀土類−鉄合金製造方法。 - 【請求項５】 前記の還元反応期である初期の２時間は
撹拌翼を４５０ｒｐｍ以上の高速で回転させ、その後の
１時間は合金層とスラグ層の円滑な分離のために５０〜
７０ｒｐｍ程度の低速で回転させることを特徴とする請
求項１項又は請求項２記載の稀土類−鉄合金製造方法。 - 【請求項６】 前記の還元及び合金化反応のための処理
温度を９５０〜１０５０℃に保つことを特徴とする請求
項１又は請求項２記載の稀土類−鉄合金製造方法。
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|---|---|---|---|
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| KR1990-7329 | 1990-05-22 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05331589A JPH05331589A (ja) | 1993-12-14 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3079087A Expired - Fee Related JP2926280B2 (ja) | 1990-05-22 | 1991-04-11 | 稀土類−鉄合金の製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2926280B2 (ja) |
| KR (1) | KR920007932B1 (ja) |
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| CN108570535A (zh) * | 2018-05-25 | 2018-09-25 | 河北工业职业技术学院 | 一种不锈钢真空条件下吹氮气合金化的实验设备和方法 |
| KR102143714B1 (ko) * | 2018-11-30 | 2020-08-12 | 한양대학교 에리카산학협력단 | 희토류 금속 도금 용액, 희토류 복합 구조체, 및 희토류 금속의 도금 방법. |
| CN114864260B (zh) * | 2022-04-20 | 2024-03-22 | 北京工业大学 | 一种利用旋转扩散技术实现钕铁硼油泥废料批量化再生的方法 |
-
1990
- 1990-05-22 KR KR1019900007329A patent/KR920007932B1/ko not_active IP Right Cessation
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- 1991-04-11 JP JP3079087A patent/JP2926280B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR920007932B1 (ko) | 1992-09-19 |
| JPH05331589A (ja) | 1993-12-14 |
| KR910020187A (ko) | 1991-12-19 |
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