JPH02133387A - 帯溶融精製用黒鉛ボートの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は金属の高純度精製技術である帯溶融精製に使用
する黒鉛ボートの製造方法に関する。

［従来の技術］ 第１図は帯溶融精製法の概略を示す断面図である。黒鉛
ボート１上には、高純度精製すべき金属試料２が載置さ
れ、この黒鉛ボート１は石英管４の内部に挿入されてそ
の中央部に配置される。石英管４の両端はＭ　５　ａ及
び５ｂにより気密的に密封されるようになっている。一
方のｉ５ｂにはノズル６が設けられており、このノズル
６は配管等により真空排気装置（図示せず）に接続され
ている。また、石英管４の外側には高周波誘導加熱コイ
ル７が石英管４を取り囲むように配設されている。この
高周波誘導加熱コイル７は駆動装置（図示せず）により
石英管の長手方向に沿って移動する。コイル７は適宜の
高周波電源に接続されていて、この高周波電源により高
周波電力が供給される。

このように構成された帯溶融精製装置においては、先ず
、真空排気装置により石英管４内を真空に排気する。次
に、高周波誘導加熱コイル７により黒鉛ボート１上の金
属試料２を局部的に加熱して溶融させる。そして、高周
波誘導加熱コイル７を石英管４の長手方向に徐々に移動
させると、溶融部３もコイル７と共に移動する。金属試
料２中に含まれていた不純物は溶融部３内に残留して溶
融部３と共に移動する。このため、溶融部３が通過し凝
固した後の金属試料中の不純物は減少し、その純度は上
昇する。このような高周波誘導加熱コイル７の移動を複
数回繰返すことにより、高純度の金属を得ることができ
る。

従来、この種の黒鉛ボート（カーボンボート）は、コー
クスの微粉に可塑剤として石油ピッチを添加し、以下に
説明する方法により製造されている。

先ず、原料コークスをオ■砕機、篩分器及び微粉砕機を
使用して粉砕及び篩分けすることにより、コークスの直
径を数μｍ乃至数ｌｌ１ｍの範囲内の種々の粒度に分け
てホッパに貯留する。そして、この粉砕されたコークス
を各粒度について所定量切り出した後、石油ピッチを添
加して混捏する。次に、この混捏して泥状となったコー
クスをＣＩＰ　（等方的加圧）成形、型込成形又は押出
成形等により成形し、その後、焼成炉で焼成する。次い
で、この焼成品を黒鉛化炉で約３０００°Ｃの高温に加
熱して黒鉛化し、黒鉛化孔とする。

この黒鉛化孔には、Ｆｅ、Ａ、ＲｌＳ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｓ
ｉ等の酸化物が総量で約８００ｐｐｍ含まれているので
、これらの不純物を除くために、高純度処理装置を使用
する。この高純度処理装置は黒鉛化孔をハロゲンガス気
流中で通電加熱して焼結し、不純物を、例えば塩化物の
ように蒸気圧が高い化合物にして揮発させることにより
除去するものである。高純度処理後の黒鉛化孔は所定形
状の黒鉛ボートに加工される。このようにして製造され
た黒鉛ボートには、通常１５ｐｐｍ以上の不純物が含ま
れている。

［発明が解決しようとする課題］ 上述の如く、従来の黒鉛ボートはコークス微粉及び石油
ピッチから製造されるため、Ｓ、Ｆｅ、Ａ！２、Ｃｕ、
Ｍｇ、Ｓ　ｉ等の不純物の混入を回避できない。このた
め、黒鉛ボートの製造工程において、黒鉛化孔をハロゲ
ンガス気流中で通電加熱して焼結し、これらの不純物を
塩化物等の蒸気圧が高い化合物にして揮発させることに
より除去している。しかしながら、黒鉛化孔は焼結体と
なっているため、この焼結体の粒界に取込まれた不純物
は、この高純度化処理工程においてハロゲンガスと接触
しないため、黒釦化品中に残留し除去することができな
い。

帯溶融精製においては、金属試料は黒鉛ボートに接触し
、局部的に溶融されながら複数回の溶融帯の通過が行な
われるため、黒鉛ボートはこの溶融帯の通過に伴い、局
部的に膨張及び収縮が繰返される。このため、黒鉛ボー
トの粒界が破壊され、粒界に取り込まれていた不純物が
露出し、金属と接触して金属中に溶解する。溶融帯のバ
ス回数（通過回数）を増加しても、この黒鉛ボートから
毎回溶融してくる不純物を除去することはできない。

このため、従来方法により製造された黒鉛ボートを使用
した帯溶融精製においては、残留抵抗比（ＲＲＲ）が高
々的３０００の純度を有する金属を得ることが限界であ
った。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
黒鉛ボートからの不純物の混入を防止して極めて高純度
の帯溶融精製を可能にする高純度の黒鉛ボートを製造で
きる帯溶融精製用黒鉛ボートの製造方法を提供すること
を目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る帯溶融精製用黒鉛ボートの製造方法は、炭
化水素ガスを不完全燃焼させて得られる炭素微粉と、こ
の炭素微粉量の０．１乃至１重量％の可塑剤との混合物
を原料として焼成することを特徴とする。

［作用］ 本発明においては、アセチレンガス等の炭１ヒ水素ガス
の不完全燃焼により発生する炭素微粉（所謂煤）に、こ
の炭素微粉の０．１乃至１重量％のカルボキシルメチル
セルロー゛ス（以下、ＣＭＣという）又はポリビニルア
ルコール（以下、ＰＶＡという）等の可塑剤を添加し、
これを焼成して黒鉛ボートを製造する。これにより、従
来に比して一層高純度化された黒鉛ボートを得ることが
できる。

以下に、この詳細について説明する。

アセチレンガス等の炭化水素ガスの不完全燃焼により発
生する炭素微粉には金属系の不純物は殆ど含有していな
い。従って、炭素微粉の不純物の溶解が問題となること
はない。

可塑剤としては、例えばＣＭＣがある。このＣＭＣを前
記炭素微粉量の０．１乃至１重量％だけ炭素微粉に添加
する。ＣＭＣはＳ、Ｎｉ、Ｖ等の不純物を実買的に含有
していないため、これらの不純物が問題となることはな
い。但し、ＣＭＣ中には極微量のＮａが含有されている
か、このＮａはＣｐガス気流中で化学反応してＮａＣη
となり、黒鉛ボートの表層に微量析出するので、帯溶融
精製を開始する前に黒鉛ボートを純水で洗浄することに
より、ＮａＣ，Ｑを水に溶解して除去することができる
。このようにしてＮａを除去できるが、仮に、Ｎａが完
全に除去されずに炭素粒界に残存したとしても、元来こ
のＮａ量は極微量であるためＣＭＣの添加量が前述の範
囲であれば、帯溶融精製時に金属中に溶解する量は無視
できるほど微量である。　次に、ＣＭＣ等の可塑剤の混
合比の限定理由について説明する。

可塑剤の混合比は炭素微粉量の０．１乃至１重量％であ
る。可塑剤の混合比が０．１重量％未満の場合は、炭素
微粉のバインダとして作用させるには不十分である。ま
た、可塑剤の混合比が１重量％を超えると、可塑剤から
混入してくるＮａの量が無視できなくなる。即ち、この
Ｎａが帯溶融精製時に金属中に混入するため、精製後の
金属の残留抵抗比を改善することができない、このため
、可塑剤の混合比は０．１乃至１重量％にする。

［実施例］ 次に、本発明の実施例について説明する。

実施例及び比較例として、アセチレンガスを不完全燃焼
させることにより得られた炭素微粉１　ｋｇにつき、夫
々０．９ｇ　、　　Ｉｇ　、　１０ｇ又はｌ１ｇのＣＭ
Ｃをバインダとして添加した。但し、このＣＭＣは５０
ｍｇの純水に溶解した状態で添加した。なお、これらの
添加量は炭素微粉量に対して、夫々０．０９％（比較例
１）、０．１％（実施例１）、１％（実施例２）又は１
．１％（比較例２）である。そして、この炭素微粉とバ
インダとの各混合物を混練した後、ラバープレスにより
圧力を加えて直径が４７ｍｍ、長さが３００　ｉｎの丸
棒に成形した。その後、前述した通常の高純度黒鉛製造
工程により、これらの丸棒を黒鉛化し、更に成形加工し
て黒鉛ボートを製造した。

上述の如く製造した実施例及び比較例の各黒鉛ボート及
び従来方法により製造した高純度黒鉛ボートを使用して
銅を帯溶融精製し、精製後の銅の残留抵抗比（ＲＲＲ）
を調べた。なお、帯溶融精製は１０’Ｔｏｒｒの真空中
において、周波数が１００ＫＨｚ、出力が５ＫＷの条件
で高周波加熱することにより行なった。また、精製前の
原料銅はＲＲＲ値が５０００の電解精製銅である。

帯溶融精製後の銅のＲＲＲは下記第１表にまとめて示す
とおりである。

第１表 但し、ＣＭＣを０．９ｇ添加した比較例１においては、
丸棒に成形した後自然乾燥中に丸棒に亀裂が発生したた
め、焼成するに至らず、このため帯溶融精製に使用する
ことができなかった。

この第１表から明らかなように、本発明に係る実施例１
及び２は、いずれも比較例及び従来例に比して著しく純
度が向上している。特に、ＣＭＣを１ｇ添加した実施例
１においては、十分に焼成が可能であると共に、電解精
製後の銅の純度が従来の３倍以上と極めて高純度の銅が
得られた。

一方、ＣＭＣの量が過多である比較例２では、従来例に
比して残留抵抗比が殆ど改善されていない、また、ＣＭ
Ｃの量が過少である比較例１は、前述したように焼成で
きず、黒鉛ボートを製造することができなかった。

なお、上記実施例は、炭化水素ガスとしてアセチレンガ
スを使用し、可塑剤としてＣＭＣを使用したが、本発明
はこれらの物質に限らず、種々の炭化水素ガスを使用す
ることができると共に、ＣＭＣ以外に、例えばＰＶＡの
ように高純度の種々の可塑剤を使用することもできる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、炭化水素ガスを
不完全燃焼させて得られる炭素微粉を原料とし、これに
ＣＭＣ等の可塑剤を所定量配合して黒鉛ボードを製造す
るから、不純物の量が極めて少ない黒鉛ボードが得られ
る。このため、この黒鉛ボードを使用して、帯溶融精製
すれば、精製金属中の不純物濃度を著しく減少させるこ
とができ、従来に比して極めて高純度の金属を得ること
ができる。このように、本発明は帯溶融精製による金属
の高純度化技術に対し、著しい貢献をなす。

【図面の簡単な説明】

第１図は帯溶融精製方法の概略を示す断面図である。 １；黒鉛ボート、２；金属試料、３；溶融部、４；石英
管、５ａ、５ｂ；蓋、６；ノズル、７；高周波誘導加熱
コイル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）炭化水素ガスを不完全燃焼させて得られる炭素微
   粉と、この炭素微粉量の０．１乃至１重量％の可塑剤と
   の混合物を原料として焼成することを特徴とする帯溶融
   精製用黒鉛ボートの製造方法。