JPH02235567A - 金属溶湯用濾材 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発叫は金属溶湯中から固形不純物を濾過するための金
属溶渇用濾材に関する。

（従来の技術） 金属の薄板や箔は金属溶湯をインゴットに鋳造し、これ
を圧延して製造される。ところが、金属溶湯に含まれる
金属酸化物や耐火物の微小破片等の固形不純物がそのま
まインゴット中に混入すると、これを圧延して薄板や箔
等を製造する過程でビンホールや表面欠陥が発生ずるこ
とがある。これを防ぐには、溶湯中から固形不純物を除
去する必要があり、そのために、従来、ガラスクロス、
アルミナボール或はセラミックフォーム等を溶湯濾過用
のフィルターとして使用していた。

ところが、ガラスクロスは早期に目詰まりし易く、また
アルミナボールは一旦捕獲した不純物が再流出し易いた
め濾過精度に劣り、更にセラミックフォームは気孔径が
大きいため微細な不純物を十分に濾過できないという欠
点がある。

そこで、近年、例えば特開昭４８−６９１２号公報或は
特公昭５２−２２３２７号公報１こ記載されるように、
アルミナ等の骨材粒子を無機質結合材により結合させて
骨材粒子間に無数の微細連続気孔を形成した構成の濾材
が使用されつつある。

これによれば目詰まりを長期間にわたり防止でき、また
捕獲した固形不純物の再流出がなく、しかも気孔径を適
切になし得て精密なａ過が可能，になるという利点があ
る。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、この種の分野でも近年著しく高純度化が要望
されつつある。例えば、コンデンサの電極箔、磁気ディ
スク基板或いは半導体材料に使用されるアルミニウムは
、９９．９９％以上、ときには９９．９９９％以上とい
う高純度が要望され、極微量の不純物も確実に除去しな
くてはならない。

しかしながら、上記した従来の濾材は無機質結合材中に
比較的多量のＳｔ．２やＣａ分を含むため、その濾材を
使用して金属溶出から固形不純物を十分に除去したとし
ても、無機質結合材中のシリコンやカルシウム等が金属
溶渦中に溶出して溶渇の純度を低下させるという問題が
あった。即ち、無磯質結合材中の８１０２やＣａ分は、
アルミニウム溶湯に晒されると、Ｓ＋　０２については
金属アルミニウムとの反応により遊離シリコンを生成し
て溶場内に溶出し、Ｃａ分については金属溶湯との反応
性はないものの容易に溶場内に混入してしまうのである
。

そこで、本発１リＩの目的は、固形不純物の除去を確実
になしｊリることは勿論のこと、無機質結合材の構成成
分により金属溶出が汚染されることも極力防市でき、も
って高純度濾過を可能にできる金属溶ル５川濾材を提（
共するにある。

［発明のｈ％ｌ成］ （問題点を解決するための手段） 本発明の金属溶場用濾材は、雷融アルミナ及び焼結アル
ミナのうちのＩ　ＦＪｉ又は２１’Ｉｉ以上の骨材粒子
をフ．ｑ（ｎ質結合材により結合させた構成であって、
その無機質結合材を、リンを含Ｈする化合物とアルミナ
微粒子とから構成されるようにし、その無機質結合材の
重量比を骨材粒子１００重量部に対して５〜２０重量部
となるようにしたところに特徴を有する。

（作用） 上記手段の金属溶湯用濾材によれば、無機質結合材はリ
ンを含有する化合物及びアルミナからなり、Ｓｌ　０２
を含まないので、ｉＩ！．！ｉ！シリコンに起因する溶
湯汚染は＆奮実に防止することができる。

また、無機質結合材中にＣａ分が含まれた場合でも、リ
ンの（ｊ在によりＣａ分の金属溶湯への流出が阻止され
る。しかも、この無機質結合材は十分な結合強度を有し
、後述する実施例にて例証されるように詠材として十分
に足る強度を与える。

ここで、骨材粒子としてポ融アルミナまたは焼結アルミ
ナが必要であるが、アルミナの純度の点で焼結アルミナ
がより望ましい。また、骨材粒子１００重量部に対し無
機質結合材を５〜２　Ｏ　ｆｆｉ　ｍ部とするのは、そ
れが５重量部未満では骨材粒子間の結合力が不足して骨
材粒子の欠落が生じ、２０重量部を越えると骨材粒子間
の空隙を無機質結合材が埋めてしまって濾過効率が低下
するがらである。尚、無機質結合材の最適な含ＨＨは上
述の範囲内で骨材粒径に応じて異なる。

なお、リンを含有する化合物を含むように無機質結合材
を構成するためには、リン酸アルミニウム、リン酸リチ
ウム、リン酸マグネシウム、リン酸マンガン、リン酸カ
リウム、リン酸カルシウム、リン酸ストロンチウム、リ
ン酸セリウム、リン酸タリウム、リン酸鉄、リン酸鉛、
リン酸バリウム等のリン酸の金属化合物或いはリン酸、
リン酸アンモニウム、リン酸化物等のリン化合物を出発
原料として焼成すれば良い。無機質結合材のうち、リン
を含有する化合物とアルミナ微粒子との構成比は、広！
？ｌ囲にｌｒ容されるが、それらの化合物中に含まれる
リンを例えばＰ２０５に換算した部分が無機質結合｛イ
全体に対して５〜６０重口％であることが好ましい。５
重ｍ％以−ドでは濾材の強度が低下する傾向を呈し、６
０重瓜９６以上ではリンの溶出巳が多くなる傾向を呈す
るからである。また、アルミナ微粒子は細かいほど好結
果がｙ７られるが、中でも平均粒子径が１μ以下である
ことがより好ましい。反応性が高くなるためと考えられ
る。

（実施例） 以下本発明のいくつかの実施例につき述べる。

（１）実施例群Ａ ここでは、骨材粒子と無機質結合材との適切な重量比が
明らかにされる。

実施例１〜４及び比較例１．２において骨材粒子として
は１４〜２８メッシュの焼結アルミナを使用している。

無機質結合材の組成は、Ｐ２０，換算重二が２０％、そ
の他の大部分が平均粒子径Ｑ，６１ｔのアルミナ微粒子
である。骨材粒子の１ｏｏ市量部に対し、無機質結合材
が次表の通りになるように原料を，Ｍ整して成形・乾燥
後、１３００℃にて填成した。焼成後、骨材粒子の結合
状態を観察し、曲げ強度、アルミニウム溶湯への溶出成
分を測定し、総合評価を与えた。

第　　　１　　　　表 上表から明らかなように、各実施例１〜４とも実用上十
分な曲げ強度を有するものであった。また、試験結果は
掲げていないが、Ｃａ，Ｎａ，Ｋ，Ｓｉ，　　Ｆｅ．　
　Ｂ，Ｐの溶出量は全てＩＰＰＭ以下で、アルミニウム
溶湯の汚染はほとんどないといえた。無機質結合材中の
Ｐの存在によりそれらの不純元素の溶出が抑制されてい
ると考えられる。

これらの実施例からは、無機質結合材の重量比は、骨ヰ
」粒子１００車量部に対して５〜２０重量部であること
か望ましいことが明らかにされた。

尚、第１表中、比較例２は大きな強度を有するが、これ
は無機質結合材の割合いが過剰であるため、骨材粒子間
の隙間が無機質結合材により埋められて「１詰まり状簡
を呈しており、濾過性能の点から実用に洪し得なかった
。逆に、比較例１では、無機質結合材の割合いが不足し
て結合力が小さいため、強度の点から実用的ではなかっ
た。

（２）実施例１：ＩＢ ここでは、リンを含何する化合物の無機質結合材中にお
けるより望ましい構成比が明らかにされる。

実施例５〜１１において骨｛オ粒子としては１４〜２８
メノシュの焼結アルミナを使用している。

・１゛１月粒了１００重ｍ部にχ・１し、無機質結合材
は１２重ｍ部であり、その組成はリンを含有した化合物
と平均拉丁径０、６　／７のアルミナ微粒了とからなる
。無機質結合材１００重量部に対するリンな（−ｉ化合
物の市量比（ＰｚＯ，への換算重二に基づく）が大々第
２表の通りになるように原料をユ゛１ｊ整して成形・乾
だめ後、】一３００℃にて焼成した。焼成後、骨祠拉子
の結合状態を観察し、曲げ強度、アルミニウム溶湯への
溶出成分を測定し、総合評価をりえた。尚、溶出成う）
の測定方法は、純度９９．９９６のアルミニウム溶湯１
０重量部に対し濾材材ｌ１の１重量部を７５０℃で４８
時間浸漬して溶出中の各成５）を分析した。溶出量は、
浸漬前後の各成分の分祈値の差をとり、１時間当りとし
て算出している。

第２表から明らかなように、各実施例５〜１１とも実用
上十分な曲げ強度を白゛するばかりか、不？元素の溶出
量は低《抑えることができた。無機質結合材中のＰの存
在によりそれらの不純元素の溶出が抑制されていると考
えられる。また、一般的には、無機質結合＋４’　１　
０　０重量部に対するリン含有化合物のＰ　２　０　％
換算量は、５〜６０重量部の範囲にあることが好ましい
と考えられる。５重量部に満たないときには曲げ強度が
不足傾向を呈し、６０重ｍ部以上のときにはリンの溶出
ｍがＩＰＰＭを越えてしまうことがあるためである。但
し、金属溶揚の要求される純度によっては、その範囲を
外れても使用可能であろう。

（３）実施例群Ｃ ここでは、無機質結合材の出発原料として第１リン酸ア
ルミニウム（Ａｌ　■０，・３　Ｐ　２　０　ｓ６Ｈ，
Ｏ）と微粒子アルミナとの組み合わせが好適すること、
及び、その場合において無機質結合材中のｐ２ｏ，に換
算したリン含有化合物のより望ましい構成比が明らかに
される。

実施例１２〜１８において骨材粒子としては１４〜２８
メッシュの焼結アルミナを使用している。

骨材粒子１００ｆｆｌ量部に対し、無機質結合材は１５
重量部であり、その出発原料は第１リン酸アルミニウム
と甲均粒子径０．９μの易焼結アルミナである。無機質
結合材１００ｆｆｉｆｆｉ部に対するリン含有化合物の
Ｐ２０５換算量が夫々第３表の通りになるように原料を
１３　’１　シて成形・乾燥後、１３５０℃にて焼成し
た。焼成後、骨材粒子の結合状態を観察し、曲げ強度、
アルミニウム溶湯への溶出成分を計１定し、総合評価を
与えた。尚、溶出成分の測定力法は、実施例群Ｂと同一
である。

第３表から明らかなように、各実施例１２〜１８とも実
用上十分な曲げ強度をａずるばかりか、不純元素の溶出
量は低く抑えることができた。無機質結合材中のＰの存
在によりそれらの不純元素の溶出が抑制されていると考
えられる。従って、無機質結合材の出発原料として、リ
ン酸、リン酸アンモニウム或いはリン酸化物等のリン以
外の金属元素を含まないリン含有化合物を単独で使用し
なくとも、第１リン酸アルミニウムのようなリン以外の
金属を含有するリン化合物も同様に採用できることが明
らかである。また、この場合には、無機質結合材１００
重量部に対するリン含有化合物のｐ，ｏ，換算量は、５
〜８０重ｍ部の範囲にあることが好ましいと考えられる
。５重ｍ部に満たないときには曲げ強度が不足傾向を呈
し、８０重ｍ部以上のときにはリンの溶出量がＩＰＰＭ
を越えてしまうからである。金属溶湯の要求される純度
によっては、その範囲を外れても使用−ｌＪ能であろう
ことは勿論である。

（４）実施例群Ｄ ここでは、無機質結合材の出発原ｆｉｌとして第１リン
酸アンモニウムとリン酸マグネンウム・アンモニウムと
の混合物が好適なこと、及びそれらを出発原料とした場
合における無機質結合材中のより望ましい構成比が明ら
かにされる。

実施例１９〜２４において骨材粒子としては２４メッシ
ュの？ＩＳｍアルミナを使用している。骨材拉了１００
重量部に対し、無機質結合材は１８重量部であり、その
出発原料は等モル比の第１リン酸アンモニウム及びリン
酸マグネシウム・アンモニウム、並びに平均粒子径０．
６μの易焼結アルミナである。無機質結合材１００重ｍ
部に対するリン含有化合物のｐ２０Ｓ換算量が夫々第４
表の通りになるように原料を調整して成形・乾燥後、１
３５０”Ｃにて焼成した。焼成後、骨材粒子の結合状態
を観察し、曲げ強度、アルミニウム溶湯への溶出成分を
測定し、総合ｘ・ト価を与えた。尚、溶出成分のａ−１
定方法は、実施例ＯＢと同一である。

第４表から明らかなように、各実施例１９〜２４とも実
川上十分な曲げ強度を有し、不純元素の溶出量は低《抑
えることができた。無機質結合材中のＰの存在によりそ
れらの不純元素の溶出が抑制されていると考えられる。

従って、無機質結合材の出発原料として、リン以外の金
属元素を含まないリン＠自゛化合物（この場合、第１リ
ン酸アンモニウム）と、リン酸マグネシウム●アンモニ
ウムのようなリン以外の金属を含有するリン含有化合物
との混合物を同様に採用できることが明らかである。更
に、この場合、無機質結合材１００重量部に対するＰ２
０，換算量は、５〜６０項責部の範囲にあることが好ま
しいと考えられる。５重ｍ部に満たないときには曲げ強
度が不足傾向を呈し、６０重ｍ部以上のときにはリンの
溶出二が１ＰＰＭを越えてしまうからである。金属ｒ８
ｌ易の要求される純度によっては、その範囲を外れても
使用可能であろうことは勿論である。

第 ク 表 第 表 第 表 ［発明の効里］ 本発明は以上述べたよ うに、 無機質結合材中に Ｓ Ｏ２を含まず、 また他の不純元素も無機質結 止でき、 しかも十分な強度を確保できるという｛憂れた効果を奏
するものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、電融アルミナ及び焼結アルミナのうちの１種又は２
   種以上の骨材粒子を無機質結合材により結合させたもの
   において、前記無機質結合材を、リンを含有する化合物
   とアルミナ微粒子とから構成されるようにし、その無機
   質結合材の重量比を前記骨材粒子１００重量部に対して
   ５〜２０重量部となるようにしたことを特徴とする金属
   溶湯用濾材。