JPS60110891A - 高純度アルミニウム−リチウム母合金の製造方法 - 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】 本発明は、高純度のアルミニウム−１ノチウム母合金の
製造方法に関する。詳しく（よすｌ−リウム、カリウム
等のリチウム以外のアル）ｊり金属を実質土倉まないア
ルミニウムー１ノチウムＩす合金の製造方法に関りるも
のである。

従来方法によるｊフルミニラム−リチウム０Ｉ合金の製
造は、大震法の２二［程で行なわｔｔでいる。

■　金属リチウムの電解採取工程 ■　溶解・ε１１゛造工程 ■の工程は、３”Ｑ化すチウムと塩化）Ｊリウムの混合
溶融塩の電解による金属リチウムの製造工程であり、■
の工程は、■の工程【こより製造された金属リチウムを
母合金の組成に所要な量でアルミニウムに加えて共に溶
融して母合金のｖｊ！５１１を得る工程である１゜実Ｊ
ＴＩ　ｔ　１ｌｌｉ　１ｉｆＩのある高純１褒のアルミ
ニウムーリブーウノ＼／ＣＪ合金どし−Ｃは、ｌｉ含有
屋が１０重量％ｊス十Ｃあり、またＮａ含右吊が５　ｐ
　１１　ｍ以下１、′あることが要求される、。

現在、市販されている高純度電解リチウム（９９，９’
、”、　）　ｔ；Ｌ、Ｎａ含右早が１．Ｌ　ホ２００Ｄ
ｌ）ＩＩＩ　Ｒアって、これを用い−Ｃ高純Ｌ５のアル
ミニウムーリＪウム７！１？ｉ金を製）貴づることは不
可能である１１，１、／、：超高純ｌａ電Ｍ？９デウム
（Ｎａ≦５０旧Ｅｌｌ　）を製造りるには、リチウムの
電解採取１稈に対し−Ｃ、リブ・クム塩や金属リチウム
の１’＋’ｉ製＋−：ｆ′ｌ＋のｊＯ加が必要と４１゛
る。精製をガスにＪ、る溶湯処理によって行なう場合に
は、リヂウノ＼のｊＵ１失が人きい１１■害がある。更
に従来方法の金属り一へウム電解にＪハノる電流効率は
比較的１１（＜、例えば７０９．６から９０％どまりで
ある。

以上の他、従来のノフルミニウムーリチウム用合金の製
造）ｊ法では、前記の■工程によって、電解リチウムと
）′ルミニウムの再溶解が不可欠であり、その際に高活
性であるリチウムは変質し劣化を起こし−やづい。これ
を防ぐには希ガスによる溶Ｆｌ’／雰囲気の調整が必要
となる。更に、低融貞で比重が小さいためリチウムは凝
固過程Ｃ偏析を起こしやりい。したがって、従来方法に
よって富に安定して一定組成の母合金を製造づ゛ること
は不可能である。

本発明は、リチウムを除くアルカリ金属、すなわちすｌ
−リウム、ノＪリウム等を実質上含有しないノフルミニ
ウムーリチウム母合金を上記従来方法にお（）る欠点を
伴なうことなく製造することができる、高純度アルミニ
ウムーリチウム母合金の製造り法を提供づるものである
。

づなわち、本発明は、次に記載りるとおりのものをその
要旨とする。

塩化リヂウ１１３４・−ＧＩｍｆｆｔ％と塩化ノＪリウ
ム６Ｇ〜３６車ｈｊ％から成るか、又は前記両成分の混
合物に対して塩化ノ」〜リウムを１・〜２０重■％添加
しで成る混合溶ＦｉＡ＋塩を、陰極に固体アルミニウノ
、を用いて、（１，００５〜Ｉ　Ａ　／　Ｃｍ２の陰（
ロシ電流比＝度で電解し、該陰極にアルミニウムーリヂ
ウ１８合金を生成さけることを特徴と７る、高純度アル
ミニウムーリチウム母合金のジノｊＸｙ方法。

以上、ホ５を明について詳しく　ｉｄ２明づる。

本発明前は、ＬｉＣｌ　とＫＣＩ　との混合浴ＦＡｌ’
　Ｊ′：１７．の電解におい−（陰極を固体へ１として
、陰Ｊｉｉ電流密度を０．００５〜ＩＡ／ａｍ２どして
電解を（ｊなえは、析出Ｌｉ／ｊ：雷解浴面に浮上さけ
ることなく、かつＮａを祈出さぜることなしに、△１陰
１１１ｊに高純度の△ｌ−１−ｉ含金を生成さけること
を知見しＩご。その際の電流効率はぼにＩ：　０１＋１
％にｊ工した。このようにして高純度の△１−１ｉ合位
が生成する理由について【、１、電ＩＱ′（によって陰
極面に析出したｌ−ｉが固体△１内に拡散してｌ　ｉ　
−へ１化合物を生成し、この生成化合物によっＣ陰極の
分極が減少りる減極作用にＪ：っＵ、ｌｉ　Ｃ１の分解
ｆｌ？　１丁　Ｊｌ（イ１１Ｆ、　＋ｔ　人ａ）Ｉ−Ｔ
ｈｌ　ｌ　、　ｋｌ　Ｑ　ｌ−１−ｔ　、−ＩＴＩ　ｌ
−：ｚな減極作用がないので、Ｎａ’ＣＩの分解電圧は
変らず、結果どしでしｉだ（）が析出し、陰極月にＮａ
の沢入が起らないことによるものと考察される。

本発明は、上記の知見及び考察に基づくものであって、
金属［ｉの電解採取工程のみで高純度Δ１−Ｌｉ母合金
を製造づることができる方法である。

本発明に３１３いＣ電解浴成分は、１−ｉＣｌ：３４〜
６４重予％とＩ＜Ｃ１：ＧＧ〜３６重伍％ｈ臼ろ成り、
周成分範囲にＪ７いて所期の効果が１すられるが、更に
Ｎａ　Ｃ１を上記両成分の混合物に対し、その１・〜２
０重量％添加りることかできる。Ｎａ　Ｃ１の添加は、
Ｉ−ｉ　ＣＩ　−Ｋ　Ｃｌ　２１ｆｉ合塩の融点を下げ
、電解浴の電気抵抗を低くすることができるのひ、電解
１稈の消費電）ｊを低減づ−るｊ：αてイｊ利である。

上記範囲内では、電解洛中のＮａＣｌ濶度が高くなって
も、Ｎａの析出は起こらない、、シかし、Ｎａ　Ｃ１の
添加量が２０重量％を超えると、逆に浴の電気抵抗が高
りｔＴる。また　１重■％より少ないと、融点１１（下
は著しくない。

本発明に（１３いて陰極電流密度は０．００！ｉ〜１Δ
７′（ンＩｌｌ’どりる＋＋　Ｉｊｊｊｉ　４１７１ｆ
流密度をＩＡ／ｃｍ２を超えＣ１１”１１りりると、析
出した１１は陰極の７へ１に拡１１にりる吊よりも、陰
極ト１近の浴面上Ｌ　７’Ｐ　、Ｉニリル、ｒｉ’、　
／Ａ　多く　’Ｊ　リ、陰４％　Ａ　Ｉ　ヘ（１）　Ｌ
’　ｉの合金化歩留りが低くなる。他方、陰極電流密度
が０，００５△／ｃ＋ｎ’Ｊ、り少ないと、ｌ−ｉの析
出＾）が少なく、結果どじて△１−１１合金の生成ｈ）
が少なくなって、目的製品の生産性が低トづる。

ｚｌ、た、前記成分から成る溶Ａ１１１塩を、陰極に固
体Δ１を用いて電解りるのに際して、電解浴１哀で・（
α［β）相識となるようなＡｌ−１−１合金を照合電極
（基準電極）として、陰極ど照合電極との電位差を連続
して測定し、これから電位差の時間に対りる微分値をめ
ながら電解を１１なって、微分値が急変する時点で電解
を終了り゛るど、生成するＡＩ　−Ｌｉ合金の組成は常
に一定であり、かつそのＩｌ寺Ｊｉｕ以降電解を続りる
と陰極に析出する金屈しｉは電解浴面に浮上して、−こ
のためｌｉのｆ）金化歩留りは低下り゛ることが知見さ
トシた。しＩｃがって、本ブし明の実施に当ってＩよ、
上り己のｊ：うな１１織となる組成のＡＩ　−し：　合
金、又（よ表面に該合金を形成したしのを照合型（らλ
として陰極電位を訓測しながら電解を行な０、ゝ極電位
の急変を検出し、その画点−（電ｖＲｔ　Ｉｆ冬了させ
るＪ、うに丈ｆｉ口るのが好まい）。照合電極材として
のΔ１−１ｉ合金がα単相のものであると、該合金中の
１１濃度の変化（ニジ杯じて、その平衡電位の変化が人
き゛すぎるσ〕で、照合電極としての安定性を欠くもの
と４ヱる。

一方、β単相であると、合金は極めて活性であって電解
浴中Ｃの安定性を欠き、安定しＩこ平衡型４（Ｉを示し
難いものとなって照合電極に不適な利剥となる。Ｊ−な
わら、〈α＋β）相の組織内で一定の平衡電位を示す。

本発明の実施に用いる電解炉の１例を模式的に第１図に
示ず。１は電解炉の外筒であり、２は焼結ｊフルミプ等
から成るルツボであって、内部にＬｉＣ１−ＫＣｌ溶融
塩３が入れられる。陽極４は黒鉛からなり、生成覆る塩
素ガスを捕集し排出さゼるための管５内にリード棒６ｒ
ニー十ｊノからつり１；げられ、固体アルミニウムから
＜’にる陰極７及びＡｌ−Ｌｉ合金からなる照合電極８
がそれぞれリード棒９．１０により１こ方からつり下げ
られている。■は電位差■１ぐある。

以下に、本発明の実施例を挙げる。

実施例６ １３ｗｔ％＋−；−Ａ＋金合金照合電極を使用して、浴
組成４５ｗｔ％ｌｉＣ１−５５ｗｔ％ＫＣＩ、陰極Ｕ９
９，９！１ｗｔ％Ａ１　（８Φ、Ｎ　ａ　＜　５ｐｐｍ
　）、電流密１哀０．１Δ／　０１１　’で電解を開始
した。このとき、陰極と照合電極との電位差を連続的（
Ｊ測定し、あ４っゼ−にの電位差の時間に対する微分ｌ
ｌｌ′ｌをめた。電位差は部間とともに漸減し、微分値
はほぼ一定１〆１を示Ｊが、２６３分経過後、微分値の
急変が認められたので、電ｌｌｌ７を終了した。

１ワられりｆｉ１合金組成ハ１８．ＧｗＬ９（、Ｉ−ｉ
　’　Ａ　Ｉ、１１１合金中のＮａは≦５１１１］　ｍ
　、電流効率は≧９９％であった。いっぽう、元浴中に
は、不純物に起因しＵ、’Ｎａ＋イＡンが６１０　ｐ　
ｐ　ｍ含まれていｌこ　、。

Ｊス−１説明しＣさたＪ、うに、本発明によれば、リブ
−ラムを除いた、ナトリウム、カリウムなどのノフルカ
リ金属を実質土倉まない、？：＆ｔｉＩＩｌｉ度のノ′
ルミーウムーリヂウム母合金を電解工程のみにＪ、−）
−（直接製造Ｊることが可能であり、この製造によるＬ
ｉの合金化歩留りは、はば１００９６である。更に、本
発明の製造方法は、電解浴がｌＸａ　１ヒナ１−リウム
を含んでいても、製品ｆりＪ合金に）」−リウ１１が混
入しないので、塩化すトリウムを１ｎ化リチウム−塩化
カリウム混合物に加えることができ、これによって電解
浴の低融点化、電導性の増加が得られ、消費電力の低減
化が得られるしのである。

この他、次のＪにうな利点がある。

１）活性な金属リチウムを取り扱わないので、作業が安
全でｄ５る。２）母合金のリチウム濃度の制御が容易で
ある。３）工程が極めて単純であるから、設備費が少額
で済む。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施に用いる電解炉の構造の１例を
模式的に説明づる図である。 １・・・電解炉の外筒、２・・・ルツボ、３・・・電解
浴、４・・・黒鉛１！ｔｌ極、５・・・珈累刀スの捕集
・１７１出川管、７・・・アルミニウム陰極、８・・・
照合電極、９・・・リード捧、１０・・・リード捧、■
・・・電位差泪。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　塩化り１ウノ、３４へ・６４重量％と塩化カリ
   ウム６６〜３Ｇ東吊％から成るか、又は前記両成分の混
   合物に対し−（塩化す１ヘリウムを１〜２０重量％添加
   しで成る混合溶融塩を、陰極に固体アルミニラ１１を用
   いて、０．００５−１Δ／Ｃｌ１１２（７）陰極電流密
   １哀で電解し、該陰極にリチウム以外のアルカリ金属を
   実質」１含まないアルミニウムー１ノム合金を生成させ
   ることを特徴とりる高純１身ｊ？ルミニウムーリヂウム
   母合金の製造方法。 ］２）　電解を（ｉ４［うに当たり、電解温度にＪ３い
   て（α１β）相どにｆるにう＜Ｃ７’ルミニウムーリ゛
   ｆ−ラム合金り目ろ成るか、又は該合金を表面に設（Ｊ
   て成る電（へを照合７［ｉｉ極として、連続的に陰極と
   該電極との電位差を測定して、電位差の時間に対りる微
   分値をめ、該微分値゛力＼急変する時点で電解を終了さ
   せる特許請求の範囲第（１）項記載の高、ＩＩ＋度アル
   ミニウムーリチ「ンム母合金の製造方法。