JPS6187888A - Method and device for producing neodymium-iron base alloy - Google Patents

Method and device for producing neodymium-iron base alloy

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JPS6187888A
JPS6187888A JP20773384A JP20773384A JPS6187888A JP S6187888 A JPS6187888 A JP S6187888A JP 20773384 A JP20773384 A JP 20773384A JP 20773384 A JP20773384 A JP 20773384A JP S6187888 A JPS6187888 A JP S6187888A
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  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)

Abstract

PURPOSE:To reduce continuously an Nd-Fe alloy in a large scale by taking out the Nd-Fe alloy in the liquid state produced in one stage of an electrolytic reduction operation collected into an alloy vessel disposed in an electrolytic cell to the outside of the electrolytic cell in the liquid state. CONSTITUTION:The Nd compd. consisting, by weight %, of 35-76 NdF3, 20-60 LiF, <40 BaF2 and <20 CaF2 is electrolytically reduced in a molten electrolytic bath by using an iron cathode and carbon anode. The formed Nd is deposited on the iron cathode and is alloyed with the Fe constituting the cathode to form the Nd-Fe alloy on the cathode. The Nd-Fe alloy in the liquid state is dropped in the form of droplets into a receiver having an aperture in the electrolytic bath below the cathode and is stored as a liquid layer. The Nd-Fe alloy is taken out in the liquid state from the liquid layer in said receiver.

Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) 本発明は、ネオジム−鉄母合金の製造方法並びにその製
造装置に係り、特にネオジム−鉄合金、なかでも高性能
永久磁石用の母合金に適した、ネオジム含有量が高(、
有害な不純物や介在物の含有量の低い、ネオジム−鉄合
金を連続的に製造する方法並びにその装置に関するもの
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Technical Field) The present invention relates to a method for producing a neodymium-iron master alloy and an apparatus for producing the same, and in particular to a neodymium-iron alloy, particularly a neodymium-iron alloy suitable for a master alloy for high-performance permanent magnets. High neodymium content (,
The present invention relates to a method and apparatus for continuously producing a neodymium-iron alloy with a low content of harmful impurities and inclusions.

(発明の背景) 最近、高価なサマリウムあるいはコバルトを含有せず、
しかもハードフェライトより磁気特性の優れた高性能磁
石として、希土類−鉄系、希土類−鉄一ホウ素系の永久
磁石が注目されている。なかでも、ネオジム−鉄−ホウ
素系磁石は、最高エネルギー積:(BH)maxが36
MGOe以上にもなり、比重、機械的強度の点からも極
めて優れていることが認められている(例えば特開昭5
9−46008号公報参照)。このネオジム−鉄系ある
いはネオジム−鉄−ホウ素系永久磁石は、何れも磁気特
性を劣化させる不純物の少ない原料を必要とし、特に反
応性の大きいネオジム原料については、酸素等の不純物
の少ないものを製造する工業的な方法を確立することが
必要となっている。
(Background of the invention) Recently, it has become possible to use
Moreover, rare earth-iron based and rare earth-iron-boron based permanent magnets are attracting attention as high-performance magnets with superior magnetic properties than hard ferrite. Among them, neodymium-iron-boron magnets have a maximum energy product (BH)max of 36
It is recognized that it is even higher than MGOe and is extremely superior in terms of specific gravity and mechanical strength (for example, JP-A-5
9-46008). Both neodymium-iron and neodymium-iron-boron permanent magnets require raw materials with few impurities that degrade magnetic properties, and especially for neodymium raw materials with high reactivity, those with low impurities such as oxygen are manufactured. It is necessary to establish an industrial method to do so.

ところで、金属ネオジムは、従来、殆ど用途がなく、そ
の製造方法としては、−Cに活性金属、特にカルシウム
による還元法と溶融塩電解法が知られているのみで、工
業的製造方法は充分に確立されていない。従って、上述
した如き高性能永久磁石の原料に適したネオジム−鉄母
合金の工業的製造方法にあっても、充分に確立されてい
ないのである。
By the way, metallic neodymium has so far had almost no use, and the only known manufacturing methods are a reduction method using -C with an active metal, especially calcium, and a molten salt electrolysis method, and industrial manufacturing methods are insufficient. Not established. Therefore, even if there is an industrial manufacturing method for neodymium-iron master alloy suitable as a raw material for high-performance permanent magnets as described above, it has not been sufficiently established.

かかる状況下、従来の技術水準より考えられるネオ・ン
ムー鉄母合金の製造方法としては、次のようなものを挙
げることができるが、それぞれの手法には各種の問題点
が内在しており、何れも、ネオジム−鉄母合金を連続的
に製造する工業的な乃至は実用的な手法として充分満足
させ得るものではないのである。
Under these circumstances, the following methods of manufacturing neo-Nmu iron master alloys can be considered based on the conventional technological level, but each method has various problems inherent in it. None of these methods can be fully satisfied as an industrial or practical method for continuously producing a neodymium-iron master alloy.

a)金属ネオジムを、まずカルシウム等の活性金属によ
る還元法あるいは溶融塩電解波によって予め製造してお
いた後、鉄を添加して、再融解し、合金化させる方法: この方法にあっては、最初のネオジム製造工程に問題が
ある。すなわち、カルシウム等の活性金属による還元法
はバッチ式であり、連続的な大規模生産には適さないの
である。
a) A method in which metallic neodymium is first produced in advance by a reduction method using an active metal such as calcium or by a molten salt electrolysis wave, and then iron is added, remelted, and alloyed: In this method, , there is a problem with the initial neodymium manufacturing process. That is, the reduction method using active metals such as calcium is a batch method and is not suitable for continuous large-scale production.

また、溶融塩電解法では、塩化物電解浴の電解(例えば
、塩用二朗他、「電気化学」、第35巻、1967年、
第496頁等参照)とフッ化物電解浴に溶解した酸化物
(NdzOz)の電解(E、モーリス他、rU、s、B
ur、 Min、。
In addition, in the molten salt electrolysis method, electrolysis of a chloride electrolytic bath (for example, Jiro Shio et al., "Electrochemistry", Vol. 35, 1967,
(see p. 496, etc.) and electrolysis of an oxide (NdzOz) dissolved in a fluoride electrolytic bath (E, Morris et al., rU, s, B
ur, Min,.

Rep、 Invest、J 、 II&16957.
 1967年参照)が知られているが、電解成績並びに
操業方法に問題があり、連続的な大規模生産に適した方
法は確立されていない。
Rep, Invest, J, II & 16957.
(see 1967), but there are problems with electrolytic performance and operating methods, and a method suitable for continuous large-scale production has not been established.

b)ネオジムの化合物と鉄あるいは鉄の化合物とを混合
して、カルシウム等の適当な還元剤によって還元を行な
いつつ、合金化させる方法: 上述の如く、還元法は一般にバッチ式で実施されるため
、本方法とても連続的な大規模生産には適さないことは
、例外ではない。
b) A method in which a neodymium compound and iron or iron compound are mixed and alloyed while being reduced with a suitable reducing agent such as calcium: As mentioned above, the reduction method is generally carried out in a batch manner. It is no exception that this method is very unsuitable for continuous large-scale production.

C)適当な溶融塩からなる電解浴中にネオジムの化合物
と鉄の化合物とを溶解させ、それら化合物の同時電解に
よって、非消耗陰極上にネオジムと鉄の合金として析出
させる方法: この方法では、得られる合金組成を一定化させることが
難しく、また鉄は溶融塩電解法によることなく、大量且
つ安価に別法で製造し得るところから、次のd)の方法
より経済性の点において劣っている。
C) A method in which a compound of neodymium and a compound of iron are dissolved in an electrolytic bath consisting of a suitable molten salt and deposited as an alloy of neodymium and iron on a non-consumable cathode by simultaneous electrolysis of these compounds: In this method, It is difficult to stabilize the alloy composition obtained, and iron can be produced in large quantities and inexpensively by other methods without using molten salt electrolysis, so it is inferior to the following method d) in terms of economy. There is.

d)鉄自身を陰極として、適当な溶融塩の電解浴中で、
ネオジムの化合物としての酸化ネオジム(NdzO3)
を電解還元して、金属ネオジムを陰極上に析出させると
同時に陰極の鉄と合金化させる、所謂消耗陰極性二本法
については、フッ化物電解浴中へ酸化ネオジムを供給し
て電解を行ない、ネオジム−鉄合金を得ている研究例(
E、モーリス他、rU、s、 Bur、 Min、、 
Rep、 Invest、J + N117146、 
1968年参照)があって、前述したa)〜C)の方法
のような欠点のない、優れた方法と考えられるが、技術
的には種々な困難が内在している。
d) in an electrolytic bath of a suitable molten salt, with the iron itself as the cathode,
Neodymium oxide (NdzO3) as a compound of neodymium
Regarding the so-called consumable cathodic dual method, in which neodymium metal is electrolytically reduced and deposited on the cathode and simultaneously alloyed with the iron of the cathode, neodymium oxide is supplied into a fluoride electrolytic bath and electrolysis is carried out. Research example of obtaining neodymium-iron alloy (
E, Maurice et al., rU,s, Bur, Min,.
Rep, Invest, J + N117146,
1968), which is considered to be an excellent method that does not have the drawbacks of methods a) to C) mentioned above, but it does have various technical difficulties.

すなわち、この酸化ネオジムを原料とする電解方法にあ
っては、選ばれた電解浴への酸化ネオジムの溶解度が2
%程度と小さく、且つ本発明の目的の如く、不純物の少
ない金属を得ようとすると、当該電解浴の温度が低く選
択されているために、更にその溶解度が減少する結果、
電解浴への酸化ネオジムの溶解が極めて困難であり、原
料の供給を連続的に安定して行なうことができないので
ある。そして、このため、(1)電解浴への原料供給の
不足に基因する、陽極効果と呼ばれる溶融塩電解に特有
の異常現象が頻発する、(2)未溶解原料が生成合金液
滴の合一化を妨げる、(3)未溶解原料が電解浴の底部
に蓄積して、所謂スラッジを形成し、その結果、介在物
の混入等による生成合金の品位の悪化、原料の利用率(
歩留り)の悪化を招く、(4)陽極効果の発生による電
解成績の悪化を招く、(5)電解の継続そのものが、時
によっては困難になる等の問題を生じ、これが工業的な
連続的操業を困難ならしめているのである。
In other words, in this electrolysis method using neodymium oxide as a raw material, the solubility of neodymium oxide in the selected electrolytic bath is 2.
When trying to obtain a metal with a small amount of impurities, such as about %, and as the purpose of the present invention, the temperature of the electrolytic bath is selected to be low, and as a result, its solubility further decreases.
It is extremely difficult to dissolve neodymium oxide in the electrolytic bath, and the raw material cannot be continuously and stably supplied. For this reason, (1) an abnormal phenomenon unique to molten salt electrolysis called the anode effect occurs frequently due to insufficient supply of raw materials to the electrolytic bath, and (2) undissolved raw materials coalesce into formed alloy droplets. (3) Undissolved raw materials accumulate at the bottom of the electrolytic bath and form so-called sludge, resulting in deterioration of the quality of the produced alloy due to the inclusion of inclusions, and a decrease in the raw material utilization rate (
(4) Deterioration of electrolytic performance due to the occurrence of anode effect; (5) Continuation of electrolysis itself may sometimes become difficult. This makes it difficult.

(発明の概要) ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景にして為さ
れたものであって、その目的とするところは、ネオジム
−鉄母合金、なかでも高性能永久磁石の製造に特に適し
たネオジム−鉄母合金を、大規模に且つ連続的に製造し
得る方法並びにそのための装置を提供することにあり、
また他の目的とするところは、ネオジム含有量が高く、
有害な不純物や介在物等の含有量の低いネオジム−鉄母
合金の、信頼性のある経済的な工業的製造方法並びに装
置を提供することにある。
(Summary of the Invention) The present invention has been made against the background of the above circumstances, and its purpose is to make a neodymium-iron master alloy particularly suitable for manufacturing high-performance permanent magnets. An object of the present invention is to provide a method and apparatus for producing a neodymium-iron master alloy on a large scale and continuously,
Another purpose is the high neodymium content,
The object of the present invention is to provide a reliable and economical industrial manufacturing method and apparatus for a neodymium-iron master alloy with a low content of harmful impurities and inclusions.

すなわち、本発明は、かかる目的を達成するために、鉄
陰極及び炭素陽極を用いて、ネオジム化合物を溶融塩電
解浴中において電解還元せしめ、生成するネオジムを前
記鉄陰極上に析出させると共に、該陰極を構成する鉄と
合金化せしめてネオジム−鉄合金を形成させるに際して
、前記ネオジム化合物としてフッ化ネオジムを用いると
共に、かかるネオジム化合物を含む前記溶融塩電解浴が
、実質的に35〜76重量%のフッ化ネオジム、20〜
60重量%のフッ化リチウム、40重量%までのフッ化
バリウム及び20重量%までのフッ化カルシウムにて構
成されるように調整する一方、前記ネオジム−鉄合金を
前記鉄陰極上に液体状態で生成せしめ、そして該液体状
態のネオジム−鉄合金を液滴として該鉄陰極下方の電解
浴中に開口部を有する受器内に滴下せしめて液層として
溜め、更にこの受器内の液層より、ネオジム−鉄合金を
液体状態で取り出すようにしたのである。
That is, in order to achieve the above object, the present invention electrolytically reduces a neodymium compound in a molten salt electrolytic bath using an iron cathode and a carbon anode, deposits the generated neodymium on the iron cathode, and When alloying with iron constituting the cathode to form a neodymium-iron alloy, neodymium fluoride is used as the neodymium compound, and the molten salt electrolytic bath containing the neodymium compound contains substantially 35 to 76% by weight. neodymium fluoride, 20~
The neodymium-iron alloy is deposited in a liquid state on the iron cathode while being prepared to consist of 60% by weight of lithium fluoride, up to 40% by weight of barium fluoride and up to 20% by weight of calcium fluoride. The neodymium-iron alloy in the liquid state is dropped as droplets into a receiver having an opening in the electrolytic bath below the iron cathode to collect as a liquid layer, and further from the liquid layer in the receiver. , the neodymium-iron alloy was extracted in a liquid state.

かくの如く、本発明に従えば、ネオジム−鉄母合金が電
解還元操作の一段階で製造でき、そして永久磁石の磁気
的性質に悪影響を与える酸素等の不純物や介在物等の含
有量が低く、且つネオジム含有量の高いネオジム−鉄母
合金が一段階で効果的に製造することができることとな
ったのである。
As described above, according to the present invention, a neodymium-iron master alloy can be produced in one step of the electrolytic reduction operation, and the content of impurities such as oxygen and inclusions that adversely affect the magnetic properties of permanent magnets is low. , and a neodymium-iron master alloy with a high neodymium content can be effectively produced in one step.

しかも、固体の陰極を使用するため、陰極の取扱が容易
であることは勿論、生成合金を電解時の液体合金のまま
で取り出すために、実質上、電解を中断することなく、
連続操業が可能であり、そして消耗陰極法の利点である
低温操業が連続的に行ない得る結果、電解成績並びに生
成合金品位が効果的に改善されるのである。
Moreover, since a solid cathode is used, the cathode is not only easy to handle, but also the produced alloy can be taken out as a liquid alloy at the time of electrolysis, so there is virtually no interruption of electrolysis.
Continuous operation is possible, and as a result of continuous low-temperature operation, which is an advantage of the consumable cathode method, the electrolytic performance and the quality of the produced alloy are effectively improved.

また、かかる本発明に従えば、前述したカルシウム等の
活性金属による還元法では困難な、操業の大型化、連続
化が達成され、更に酸化ネオジムを原料とするフッ化物
−酸化物混合溶融塩の電解による製造方法における連続
操業上の困難を悉く回避することができることとなった
のであり、更にまた塩化ネオジムを原料とする塩化物混
合溶融塩の電解による製造方法では達成できない高電流
効率を長期間にわたって達成し得るのである。
Furthermore, according to the present invention, it is possible to achieve large-scale and continuous operation, which is difficult to achieve with the above-mentioned reduction method using active metals such as calcium. This has made it possible to avoid all the difficulties in continuous operation in the electrolytic production method, and also to maintain high current efficiency for a long period of time, which cannot be achieved with the electrolytic production method of chloride mixed molten salt made from neodymium chloride. This can be achieved over a period of time.

なお、かくの如き本発明手法にあっては、前記溶融塩電
解浴が770〜950℃の温度に保持され、この温度下
において前記電解還元操作が進行せしめられることが望
ましく、またその電解還元操作においては、陽極電流密
度: 0.05〜0.60A / cd、陰極電流密度
: 0.50〜55A/cjの条件が好適に採用される
こととなる。
In addition, in the method of the present invention as described above, it is desirable that the molten salt electrolytic bath is maintained at a temperature of 770 to 950°C, and that the electrolytic reduction operation is performed at this temperature. In this case, the conditions of anode current density: 0.05 to 0.60 A/cd and cathode current density: 0.50 to 55 A/cj are preferably adopted.

さらに、前記電解還元操作の実施される前記ネオジム化
合物を含む溶融塩電解浴は、それが実質的にフッ化ネオ
ジムとフッ化リチウムの二元系にて構成される場合にあ
っては、該フッ化ネオジムが少なくとも40重量%以上
、且つ該フッ化リチウムが少なくとも24重世%以上の
割合で電解浴中に存在するように調整せしめられること
が望ましいのである。
Furthermore, when the molten salt electrolytic bath containing the neodymium compound in which the electrolytic reduction operation is performed is substantially composed of a binary system of neodymium fluoride and lithium fluoride, the molten salt electrolytic bath containing the neodymium compound is It is desirable that the proportion of neodymium fluoride present in the electrolytic bath be at least 40% by weight and the lithium fluoride present in the electrolytic bath in a proportion of at least 24% by weight.

このように、本発明に従う手法を採用することによって
、高性能永久磁石用原料に適した高ネオジム、低不純物
含有ネオジム−鉄母合金を、経済的に且つ大規模、連続
的に製造できることとなったのである。そして、このよ
うなネオジム−鉄母合金は、また、ネオジム金属製造の
中間原料としても有利に使用されることとなる。
As described above, by adopting the method according to the present invention, it is possible to economically, continuously produce a neodymium-iron master alloy with high neodymium content and low impurity content on a large scale, which is suitable as a raw material for high-performance permanent magnets. It was. Such a neodymium-iron master alloy can also be advantageously used as an intermediate raw material for producing neodymium metal.

また、かかる本発明を実施するに際しては、(a)実質
的に、フッ化ネオジム及びフッ化リチウム、並びに必要
に応じて添加されたフッ化バリウム、フッ化カルシウム
からなる溶融塩電解浴を収容する、耐火性材料から構成
された電解槽と、(b)該電解槽の内面の接浴部に施さ
れたライニングと、(C)該電解槽の溶融塩電解浴中に
挿入、浸漬される、実質的に長さ方向に形状の変化のな
い長手の炭素陽極と、(d)゛該電解槽の溶融塩電解浴
中に挿入、浸漬される、実質的に長さ方向に形状の変化
のない長手の鉄陰極と、(e)開口部が該鉄陰極の下方
に位置するように、前記電解槽の溶融塩電解浴中に配置
せしめられて、前記炭素陽極と鉄陰極との間に印加され
る直流電流によるフッ化ネオジムの電解還元によって該
鉄陰極上に生じるネオジム−鉄合金の液滴が滴下せしめ
られる、かかるネオジム−鉄合金液滴を集めるための合
金受器と、(f)該合金受器内の液体状態のネオジム−
鉄合金を電解槽外に取り出すための液状合金取出手段と
、(g)前記鉄陰極を、前記ネオジム−鉄合金の生成に
伴なうその消耗に従って、前記電解槽の溶融塩電解浴中
に所定の電流密度が得られるように挿入するための陰極
挿入手段とを、含む装置が好適に用いられる。
In carrying out the present invention, (a) a molten salt electrolytic bath consisting essentially of neodymium fluoride and lithium fluoride, and barium fluoride and calcium fluoride added as necessary; , an electrolytic cell made of a refractory material, (b) a lining applied to the inner surface of the electrolytic cell in contact with the bath, and (C) inserted and immersed in the molten salt electrolytic bath of the electrolytic cell. (d) a long carbon anode with substantially no change in shape in the longitudinal direction; an elongated iron cathode; (e) positioned in the molten salt electrolytic bath of the electrolytic cell, with an aperture located below the iron cathode, and an electric current applied between the carbon anode and the iron cathode; (f) an alloy receiver for collecting neodymium-iron alloy droplets formed on the iron cathode by electrolytic reduction of neodymium fluoride with a direct current; Neodymium in liquid state in receiver
(g) a liquid alloy extraction means for extracting the iron alloy out of the electrolytic cell; An apparatus including a cathode insertion means for inserting the cathode so as to obtain a current density of .

尤も、このようなネオジム−鉄母合金の製造装置は、更
に前記炭素陽極を前記電解槽の溶融塩電解浴中に所定の
電流密度が得られるように挿入するための陽極挿入手段
や、原料としてのフッ化ネオジムを前記電解槽内に供給
するための原料供給手段を備えていることが望ましく、
また前記電解槽の内面に施されるライニングとしては、
モリブデン、タングステン等の難融金属材料に代えて、
安価な鉄材料が好適に用いられることとなる。本発明者
らの検討によって、そのような鉄材料が優れた耐浴、耐
食性を示し、フッ化物電解浴の場合の良好なライニング
材となることが見い出されたのである。
However, such a neodymium-iron master alloy production apparatus further includes an anode insertion means for inserting the carbon anode into the molten salt electrolytic bath of the electrolytic tank so as to obtain a predetermined current density, and a material as a raw material. It is desirable that the electrolytic cell is provided with a raw material supply means for supplying neodymium fluoride into the electrolytic cell,
In addition, the lining applied to the inner surface of the electrolytic cell includes:
Instead of refractory metal materials such as molybdenum and tungsten,
An inexpensive iron material will be suitably used. Through studies conducted by the present inventors, it has been discovered that such an iron material exhibits excellent bath resistance and corrosion resistance, and is a good lining material for fluoride electrolytic baths.

また、本発明にあっては、電解槽内に配置された合金受
器中に集められた液体状態のネオジム−鉄合金を、液体
状態のままにおいて電解槽外に効果的に取り出すために
、前記液状合金取出手段が該合金受器内の液状のネオジ
ム−鉄合金中に挿入されるパイプ状ノズルを有するよう
に構成され、該ノズルを通じて、真空吸引作用により該
ネオジム−鉄合金を吸い上げて、電解槽外に取り出すよ
うにすることが、工業的な実施の観点から有利に採用さ
れることとなる。
Further, in the present invention, in order to effectively take out the neodymium-iron alloy in a liquid state collected in an alloy receiver disposed in an electrolytic cell out of the electrolytic cell while keeping it in a liquid state, The liquid alloy extraction means is configured to have a pipe-like nozzle inserted into the liquid neodymium-iron alloy in the alloy receiver, through which the neodymium-iron alloy is sucked up by vacuum suction and electrolyzed. From the viewpoint of industrial implementation, it is advantageous to take it out of the tank.

(構成の具体的な説明) まず、第1図には、本発明を実施するための電解システ
ムの摸弐図が示されているが、そこにおいて、その電解
システムの主要部をなす電解槽2へは、溶融塩電解浴を
構成する溶剤4が装入せしめられるようになっている。
(Specific explanation of the configuration) First, FIG. 1 shows a schematic diagram of an electrolytic system for carrying out the present invention. A solvent 4 constituting a molten salt electrolytic bath is charged into the tank.

そして、この溶剤4としては、フッ化ネオジム(NdF
3)とフ・ノ化リチウム(LiF)が用いられるが、こ
れらに加えて、フッ化バリウム(BaFz)とフ・ノ化
カルシウム(caFz)を単独で或いは両者同時に添加
して用いることも可能である。一方、電解原料は、原料
供給装置6より電解槽2内の電解浴中に供給されること
となるが、本発明では、この原料として、従来の如き酸
化ネオジムではなくて、電解浴の構成成分の一つでもあ
るフッ化ネオジムが使用されるのである。
As this solvent 4, neodymium fluoride (NdF
3) and lithium fluoride (LiF) are used, but in addition to these, it is also possible to use barium fluoride (BaFz) and calcium fluoride (caFz) alone or by adding both at the same time. be. On the other hand, the electrolytic raw material is supplied from the raw material supply device 6 into the electrolytic bath in the electrolytic cell 2, but in the present invention, the raw material is not neodymium oxide as in the conventional case, but is a component of the electrolytic bath. Neodymium fluoride, which is also one of the

また、電解槽2内の電解浴中へは、炭素陽極8と鉄陰極
10がそれぞれ浸漬せしめられて、それら陽極8と陰極
10との間に直流の電力12が印加せしめられることに
より、電解浴中のフッ化ネオジム原料の電解還元が行な
われるのである。そして、この電解還元によって陰極1
0上に析出した金属ネオジムは、直ちに陰極10を構成
する鉄と液体状態の合金を生成せしめ、陰極10表面よ
″り滴下して、電解槽2内の電解浴中に設置した受器に
溜るようになる。なお、上記所定の溶剤組成のものが溶
融する温度では、鉄陰極10上に生成する合金は液体状
態となるものであり、またそのような溶融塩からなる電
解浴の比重は、生成合金のそれよりも小さくされている
ところから、かかる液体状の合金が鉄陰極10上に生成
されるに従って、それは陰極10表面より下方に落下す
るようになる。
Further, a carbon anode 8 and an iron cathode 10 are each immersed in the electrolytic bath in the electrolytic bath 2, and direct current power 12 is applied between the anode 8 and the cathode 10, so that the electrolytic bath is heated. The neodymium fluoride raw material inside is electrolytically reduced. Through this electrolytic reduction, the cathode 1
The metal neodymium deposited on the surface of the electrolytic bath 2 immediately forms a liquid alloy with the iron forming the cathode 10, drips from the surface of the cathode 10, and accumulates in a receiver placed in the electrolytic bath in the electrolytic cell 2. Note that at the temperature at which the above-mentioned predetermined solvent composition melts, the alloy formed on the iron cathode 10 is in a liquid state, and the specific gravity of the electrolytic bath made of such a molten salt is: As such liquid alloy is formed on the iron cathode 10, it falls below the surface of the cathode 10 since it is smaller than that of the formed alloy.

従って、鉄陰極10から落下する液体合金を受ける、該
鉄陰極10の下方に位置する開口部を有する受器内に溜
められた液体合金は、更に適当な合金取出手段14によ
って電解槽2外へ取り出され、回収されることとなるの
である。
Therefore, the liquid alloy collected in the receiver having the opening located below the iron cathode 10, which receives the liquid alloy falling from the iron cathode 10, is further transferred to the outside of the electrolytic cell 2 by the appropriate alloy extraction means 14. It will be taken out and collected.

なお、電解槽2へは、電解浴、生成合金、電極(陽極8
と陰極10)、電解槽の構成材料等の変質を防ぎ、生成
合金への有害不純物や介在物の混入を避けること等のた
めに、保護ガス16が導入される。また、電解還元操作
にて電解槽2内に発生したガスは、導入された保護ガス
と共に廃ガス処理装置18に導かれ、所定の処理が施さ
れるようになっている。
In addition, the electrolytic bath, the produced alloy, and the electrode (anode 8
A protective gas 16 is introduced in order to prevent deterioration of the cathode 10), the constituent materials of the electrolytic cell, etc., and to avoid the mixing of harmful impurities and inclusions into the produced alloy. Further, the gas generated in the electrolytic cell 2 during the electrolytic reduction operation is led to the waste gas treatment device 18 together with the introduced protective gas, and is subjected to a predetermined treatment.

ところで、かくの如き本発明に従う電解システムにおて
いは、上述のように、電解原料として、従来の如き酸化
ネオジムとは異なり、フッ化ネオジムが使用される。こ
のフッ化ネオジムを原料とする場合においては、フッ化
ネオジム自体が電解浴の主要構成成分でもあるところか
ら、電解によってそれが消費される分を供給によって補
うことが容易であり、且つ酸化物電解の場合に比較して
遥かに広い原料濃度範囲で電解を継続することができる
のである。なお、この原料フッ化ネオジムの供給方法と
しては、粉末の状態で電解浴の表面に添加するのが一般
的であり、電解浴への溶解速度も速く、好ましいが、電
解浴内にガスと共に導入する方法或いは粉末の成形体を
電解浴中に浸漬する方法でも行なうことが可能である。
By the way, in the electrolytic system according to the present invention, as described above, neodymium fluoride is used as the electrolytic raw material, unlike the conventional neodymium oxide. When neodymium fluoride is used as a raw material, since neodymium fluoride itself is the main component of the electrolytic bath, it is easy to supplement the amount consumed by electrolysis by supplying it. Electrolysis can be continued over a much wider range of raw material concentrations than in the case of As for the supply method of this raw material neodymium fluoride, it is common to add it to the surface of the electrolytic bath in the form of a powder, which is preferable because it dissolves quickly in the electrolytic bath. It is also possible to carry out the method by immersing a powder compact in an electrolytic bath.

また、酸化ネオジムの電解の場合と比べて、フッ化ネオ
ジムの電解操作においては、電極間の電解領域における
電解原料濃度の許容範囲が溝かに大きく、それ故に供給
した原料のかかる領域への移動に遅れがあっても、電解
の継続に支障を来すことが少なく、従って原料フッ化ネ
オジムの供給位置と電解電気量光たりの供給量に関して
、酸化ネオジムを原料とする場合のような細かい制約を
受けず、より任意に選択を行なうことができる利点を有
する。
Furthermore, compared to the electrolysis of neodymium oxide, in the electrolysis operation of neodymium fluoride, the permissible range of the concentration of the electrolytic raw material in the electrolytic region between the electrodes is much wider than that of the electrolysis of neodymium oxide. Even if there is a delay, it will not interfere with the continuation of electrolysis, and therefore there are no small restrictions on the supply position of the raw material neodymium fluoride and the amount of electricity supplied for electrolysis, such as when neodymium oxide is used as the raw material. This has the advantage that selection can be made more arbitrarily without being affected by

また、本発明において、不純物や介在物の少ないネオジ
ム−鉄合金を製造するためには、電解温度の低下が必要
であり、そしてこのために、実質的に、35〜76%(
重量基準。以下同じ)のフッ化ネオジム、20〜60%
のフッ化リチウム、40%までのフッ化バリウム、及び
20%までのフッ化カルシウムにて構成される、実質的
にフッ化物のみよりなる(フッ化ネオジム、フッ化リチ
ウム、フッ化バリウム、及び)・ノ化カルシウムの合計
量が100%となる)混合溶融塩が電解浴として選ばれ
、そしてそのような電解浴に、上記した原料フッ化ネオ
ジムが添加された場合にあっても、電解中は常にかかる
組成範囲の電解浴となるように調整されることとなる。
In addition, in the present invention, in order to produce a neodymium-iron alloy with few impurities and inclusions, it is necessary to lower the electrolysis temperature, and for this purpose, the electrolysis temperature is reduced by 35 to 76% (
Weight standards. (same below) neodymium fluoride, 20-60%
consisting essentially of fluoride (neodymium fluoride, lithium fluoride, barium fluoride, and・Even if a mixed molten salt (with a total amount of calcium nitride of 100%) is selected as the electrolytic bath, and the above raw material neodymium fluoride is added to such an electrolytic bath, during electrolysis The electrolyte bath will always be adjusted to have such a composition range.

なお、かかる本発明に従う電解浴組成におけるフッ化ネ
オジム濃度が下限未満、即ち35%に満たない場合には
、電解成績が悪化し、またその上限濃度(76%)を越
えるようになると、電解浴の融点が上がり過ぎる等の問
題を惹起する。また、フッ化リチウムは、その濃度があ
まりにも低い場合には電解浴の融点が上がり過ぎ、一方
その濃度があまりにも高い場合には生成合金との反応が
激しくなって、電解成績が悪化する等の問題を惹起する
ため、その濃度としては20〜60%に調節する必要が
あるのである。
Note that if the neodymium fluoride concentration in the electrolytic bath composition according to the present invention is less than the lower limit, that is, less than 35%, the electrolytic performance will deteriorate, and if it exceeds the upper limit concentration (76%), the electrolytic bath This causes problems such as the melting point of the material becoming too high. Additionally, if the concentration of lithium fluoride is too low, the melting point of the electrolytic bath will rise too much, while if the concentration is too high, the reaction with the formed alloy will be intense, resulting in poor electrolytic performance. Since this problem arises, its concentration needs to be adjusted to 20-60%.

さらに、フッ化バリウムやフッ化カルシウムは、高価な
フッ化リチウムの使用量を減少させ、また形成される混
合溶融塩の融解温度を調節する等の目的をもって加えら
れるものであり、それらの添加量があまりにも多い場合
には、電解浴の融点が上がり過ぎるところから、前者の
フッ化バリウムは40%までの割合で、また後者のフッ
化カルシウムは20%までの割合で、それぞれ単独に或
いは共に用いられることとなる。そして、これら4成分
、即ちフッ化ネオジム、フッ化リチウム、フッ化バリウ
ム、及びフッ化カルシウムの合計量が実質的に100%
となるようにして、電解浴が形成されるのである。
Furthermore, barium fluoride and calcium fluoride are added for the purpose of reducing the amount of expensive lithium fluoride used and adjusting the melting temperature of the mixed molten salt that is formed. If there is too much fluoride, the melting point of the electrolytic bath will rise too much, so the former barium fluoride should be used at a proportion of up to 40%, and the latter calcium fluoride at a proportion of up to 20%, each alone or together. It will be used. The total amount of these four components, namely neodymium fluoride, lithium fluoride, barium fluoride, and calcium fluoride, is substantially 100%.
In this way, an electrolytic bath is formed.

尤も、このような電解浴組成に関して、かかる電解浴が
フッ化ネオジムとフッ化リチウムの二つの成分のみにて
構成される二元系の場合においては、フッ化ネオジムは
電解浴中において少なくとも40%以上、フッ化リチウ
ムは少なくとも24%以上それぞれ存在するように調製
されることが望ましい。そして、この電解浴成分として
用いられる各フッ化物は、電解及び生成合金の最終用途
の物品特性、例えば永久磁石の磁気特性等に悪影響を及
ぼす不純物を含まなければ、必ずしも高純度のものであ
る必要はなく、通常、工業原料に不可避的に含まれる不
純物は、それらが許容できるものである限りにおいて電
解浴に含まれていても、何等差支えないのである。なお
、電解浴の組成は、生成せしめられるネオジム−鉄合金
の比重より小゛さな比重を電解浴が有するように選ばれ
るものであるところから、電解時には、生成されたネオ
ジム−鉄合金が、陰極より比重差によって電解浴中を落
下し、陰極の下方に位置する開口部を有する生成合金の
受器に容易に到達し得るのである。
However, regarding such an electrolytic bath composition, if the electrolytic bath is a binary system consisting of only two components, neodymium fluoride and lithium fluoride, neodymium fluoride should account for at least 40% of the electrolytic bath. As mentioned above, it is desirable that lithium fluoride be prepared so that it is present in an amount of at least 24% or more. Each fluoride used as a component of this electrolytic bath must be of high purity as long as it does not contain impurities that have a negative effect on the properties of the end-use product of the electrolyzed and produced alloy, such as the magnetic properties of permanent magnets. Impurities that are normally included unavoidably in industrial raw materials may be included in the electrolytic bath as long as they are tolerable. The composition of the electrolytic bath is selected so that the electrolytic bath has a specific gravity smaller than that of the neodymium-iron alloy to be produced, so that during electrolysis, the neodymium-iron alloy produced is Due to the difference in specific gravity, it falls through the electrolytic bath from the cathode and can easily reach a receiver for the produced alloy, which has an opening located below the cathode.

本発明にあっては、かくの如き組成の電解浴の電解時の
温度は、好適には770°C〜950℃の範囲に調節せ
しめられることとなる。前述したように、電解浴温度が
あまりにも高くなり過ぎると、生成合金への不純物、介
在物の混入量が許容限度を越えるようになるからであり
、一方あまりにも低い電解浴温度の場合にあっては、均
質な溶融塩電解浴を形成することが困難となり、電解浴
の性状が悪化し、電解を継続することが困難となるから
である。
In the present invention, the temperature during electrolysis of the electrolytic bath having such a composition is preferably adjusted within the range of 770°C to 950°C. As mentioned above, if the electrolytic bath temperature becomes too high, the amount of impurities and inclusions mixed into the produced alloy will exceed the permissible limit, whereas if the electrolytic bath temperature is too low, This is because it becomes difficult to form a homogeneous molten salt electrolytic bath, the properties of the electrolytic bath deteriorate, and it becomes difficult to continue electrolysis.

ソシて、かかる温度範囲では、ネオジムを73重j%以
上含む、高ネオジム濃度のネオジム−鉄合金が有利に生
成せしめられ得るのであり、またその生成合金はこの温
度範囲において受器内で液層を形成し、液体状態での取
出しに適しているのである。そして、この受器内の液状
合金は、電解槽上部より、真空吸引方式によって効果的
に取り出すことができる他、下方より流し出し方式によ
って取り出すことも可能である。しかも、この取出に際
しては、受器内の合金を特別に加熱する必要もなく、極
めて容易に液状合金として電解槽外に取り出すことがで
きるのである。
Therefore, in this temperature range, a neodymium-iron alloy with a high neodymium concentration containing 73% by weight or more of neodymium can be advantageously produced, and the produced alloy does not form a liquid layer in the receiver in this temperature range. This makes it suitable for extraction in a liquid state. The liquid alloy in this receiver can be effectively taken out from the upper part of the electrolytic cell by a vacuum suction method, and can also be taken out from below by a pouring method. Furthermore, when taking out the alloy, there is no need to specially heat the alloy in the receiver, and the alloy can be taken out of the electrolytic cell very easily as a liquid alloy.

また、本発明にあっては、電解用電極として、陰極に鉄
、陽極に炭素、特に黒鉛が好適に用いられる。陰極の鉄
は、不純物を含むと、そのまま生成合金中に不純物を持
ち込むこととなるところから、かかる生成合金を永久磁
石用材料として使用する場合においては、その磁気特性
を悪化させる酸素等の不純物の少ないものを用いること
が好ましい。また、本発明に従えば、電解操作の進行に
つれて、陰極を構成する鉄は、ネオジム−鉄合金を生成
して、消費されることとなるが、かかる電解によって消
耗する部分の鉄を補って、順次、陰極を電解浴中に浸漬
するようにすれば、電解操作を中断することなく、目的
とするネオジム−鉄合金を連続的に・製造することがで
きるのである。その際、陰極の鉄部材の端部にネジ切り
加工等を行なっておいて、ネジ結合等によって陰極を構
成する鉄部材を順次接続せしめ、消耗した陰極骨を補う
ことは、勿論可能である。このように、固体の鉄が陰極
として使用できることは、溶融金属を陰極として使用す
る場合に比して、取扱が容易であり、且つ電解炉を装置
的にみて簡略化し得るところから、工業化に際しては、
電解炉の大型化が容易であるという点で大きな利点とな
るものである。
Further, in the present invention, as the electrodes for electrolysis, iron is preferably used for the cathode, and carbon, particularly graphite, is preferably used for the anode. If the iron of the cathode contains impurities, the impurities will be introduced into the produced alloy. Therefore, when such a produced alloy is used as a material for a permanent magnet, it is necessary to avoid impurities such as oxygen that deteriorate the magnetic properties of the produced alloy. It is preferable to use less. Further, according to the present invention, as the electrolytic operation progresses, the iron constituting the cathode produces a neodymium-iron alloy and is consumed, but the iron that is consumed by such electrolysis is supplemented, By sequentially immersing the cathode in the electrolytic bath, the desired neodymium-iron alloy can be produced continuously without interrupting the electrolytic operation. In this case, it is of course possible to perform thread cutting or the like on the end of the iron member of the cathode, and then connect the iron members constituting the cathode one after another by screw connection or the like to supplement the worn cathode bone. In this way, the fact that solid iron can be used as a cathode is easier to handle than when molten metal is used as a cathode, and the electrolytic furnace can be simplified in terms of equipment, so it is useful for industrialization. ,
This has a great advantage in that it is easy to increase the size of the electrolytic furnace.

また、かかる本発明に従う炭素陽極を用いるフッ化ネオ
ジムの電解にあっては、陽極全表面にわたっての電流密
度を、0.05〜0.60A/、fflの範囲内に、電
解操作中常に維持していることが望ましい。けだし、こ
の電流密度が低過ぎる場合には、陽極表面積が大き過ぎ
るか、陽極単位表面積当たりの電流が小さ過ぎることと
なり、このために生産性が悪化し、工業的に有利ではな
くなるからであり、またかかる電流密度が高くなり過ぎ
ると、酸化ネオジムを原料とした場合の陽極効果ないし
はこれと類似の異常現象が発生し易くなるがらである。
Furthermore, in the electrolysis of neodymium fluoride using the carbon anode according to the present invention, the current density over the entire surface of the anode is always maintained within the range of 0.05 to 0.60 A/ffl during the electrolysis operation. It is desirable that However, if this current density is too low, the anode surface area will be too large or the current per unit surface area of the anode will be too small, resulting in poor productivity and no industrial advantage. Furthermore, if the current density becomes too high, an anode effect or an abnormal phenomenon similar to this when neodymium oxide is used as a raw material tends to occur.

従って、本発明にあっては、電解条件の一つとしての陽
極電流密度を上記の範囲に保つことによって、そのよう
な異常現象の発生を効果的に回避することが、推奨され
るのである。なお、陽極表面における局部的な変動を考
慮に入れると、上記陽極全表面にわたっての電流密度は
、0.10〜0.40A/−の間に保持することがより
好ましい。
Therefore, in the present invention, it is recommended that the anode current density, which is one of the electrolytic conditions, be maintained within the above range to effectively avoid the occurrence of such abnormal phenomena. Note that, taking into account local fluctuations on the anode surface, it is more preferable to maintain the current density over the entire surface of the anode between 0.10 and 0.40 A/-.

一方、陰極の電流密度は、陰極全表面にわたっての電流
密度として0.50〜55A/cntの広い範囲にわた
って許容される。しかし、陰極電流密度があまりにも低
過ぎると、陰極単位表面積当たりの電流が小さ過ぎて、
生産性が悪化し、工業的ではなくなる。また、この陰極
電流密度が高くなり過ぎると、電解電圧の上昇が甚だし
くなり、電解成績を悪化させる。なお、実際の電解操業
の[Eに当たっては、更に1.5〜25 A / cr
Aのより狭い陰極電流密度の範囲に保つことが、電解電
圧の変動幅を狭く維持し、電解操業を容易にする上にお
いて、より好ましいと言える。
On the other hand, the current density of the cathode is allowed over a wide range of 0.50 to 55 A/cnt over the entire surface of the cathode. However, if the cathode current density is too low, the current per unit surface area of the cathode is too small.
Productivity deteriorates and it becomes unindustrial. Furthermore, if this cathode current density becomes too high, the electrolytic voltage will increase significantly and the electrolytic results will deteriorate. In addition, for [E] of actual electrolytic operation, an additional 1.5 to 25 A/cr
It can be said that it is more preferable to maintain the cathode current density within the narrower range of A in order to maintain a narrow variation range of electrolysis voltage and facilitate electrolysis operation.

さらに、本発明に従えば、電解浴の耐浴材とは別の炭素
を陽極として使用するものであるところから、電解浴の
耐浴容器(耐浴材)と陽極を兼用する場合とは異なり、
陽極の消耗によって電解を終了せしめる必要はなく、た
だその消耗分を補って、更に陽極を電解浴中に浸漬する
か、或いは複数の陽極を使用するので、順次新しい陽極
に交換するだけで良い。また、陰極も同様に、その消耗
分を補って電解浴中に浸漬するか、或いは新しい陰極に
交換するだけで良いのである。本発明では、好適に採用
される陽極と陰極の表面電流密度の比の大きな違いによ
り、陰極の周りに複数本の陽極を配置して、陽極が陰極
と対向するようにした電極配列が好適に採用されること
となるが、そのような場合において、陽極の交換を順次
行なうようにすれば、実質上、電解操業を中断すること
なく、ネオジム−鉄合金を連続的に製造することができ
、電解法の利点を充分に生かすことができる。しかも、
陽極形状、陰極形状とも、外形上は実質的に長さ方向に
は変化がないものを用いることができるところから、そ
れらの連続的な使用において何等の不都合が惹起される
こともないのである。
Furthermore, according to the present invention, carbon, which is different from the bath-resistant material of the electrolytic bath, is used as the anode, unlike the case where the bath-resistant container (bath-resistant material) of the electrolytic bath also serves as the anode. ,
There is no need to terminate the electrolysis due to consumption of the anode; it is only necessary to compensate for the consumption and further immerse the anode in the electrolytic bath, or, since a plurality of anodes are used, to replace them with new anodes one by one. Similarly, the cathode only needs to be immersed in an electrolytic bath to compensate for its consumption, or replaced with a new cathode. In the present invention, due to the large difference in the surface current density ratio between the anode and cathode, it is preferable to use an electrode arrangement in which a plurality of anodes are arranged around the cathode so that the anode faces the cathode. In such cases, if the anodes are replaced sequentially, neodymium-iron alloy can be produced continuously without interrupting the electrolytic operation. The advantages of the electrolytic method can be fully utilized. Moreover,
Since both the anode shape and the cathode shape can be used having an external shape that does not substantially change in the length direction, no inconvenience will occur in their continuous use.

ところで、かくの如き本発明を実施する電解槽の構造の
好適な一例が、第2図に模式的に示されている。
Incidentally, a preferred example of the structure of an electrolytic cell implementing the present invention is schematically shown in FIG. 2.

かかる第2図において、電解槽20は、下部槽22とそ
の開口部を覆蓋する蓋体24にて構成されている。また
、これら下部槽22及び蓋体24の外側は、通常、鋼等
の金属よりなる槽外枠26゜28より構成されている。
In FIG. 2, the electrolytic cell 20 is composed of a lower tank 22 and a lid 24 that covers the opening thereof. The outer sides of the lower tank 22 and the lid body 24 are usually constructed of tank outer frames 26 and 28 made of metal such as steel.

さらに、下部槽22及び蓋体24は、それぞれ外側にレ
ンガやキャスクプル・アルミナ等よりなる耐火断熱材層
30,32、及び内側に黒鉛、炭素質スタンプ材等から
なる耐浴材層34.36を配置して、構成されている。
Furthermore, the lower tank 22 and the lid body 24 each have fireproof insulation material layers 30, 32 made of brick, cask pull, alumina, etc. on the outside, and bath-resistant material layers 34, 36 made of graphite, carbonaceous stamp material, etc. on the inside. Arranged and configured.

そして、下部槽22の内側耐浴材層34の内面の接浴面
には、ライニング材38が設けられて、かかる接浴面を
被覆している。このライニング材38は、耐浴材層34
からの不純物の混入を防ぐ他、それがタングステンやモ
リブデン等の難融金属にて形成されている場合には、生
成する液状ネオジム−鉄合金の受器を兼ねることもでき
る。尤も、本発明にあっては、かかるライニング材38
として、安価な鉄材料を用いることが推奨される。
A lining material 38 is provided on the inner bath-contact surface of the inner bath-resistant material layer 34 of the lower tank 22 to cover the bath-contact surface. This lining material 38 is a bath-resistant material layer 34.
In addition to preventing the contamination of impurities from tungsten or molybdenum, if it is made of a refractory metal such as tungsten or molybdenum, it can also serve as a receiver for the liquid neodymium-iron alloy that is produced. However, in the present invention, such lining material 38
Therefore, it is recommended to use inexpensive iron materials.

けだし、本発明者らの検討によって、安価な鉄が優れた
耐浴、耐食性を示し、フッ化物電解浴の場合の良好なラ
イニング材となることが見い出されたからである。また
、耐浴材層34は、必ずしも必要ではなく、耐火断熱材
層30上に直接にライニング材38を適用しても何等差
支えない。
This is because, through studies conducted by the present inventors, it has been discovered that inexpensive iron exhibits excellent bath resistance and corrosion resistance, and is a good lining material for fluoride electrolytic baths. Further, the bath-resistant material layer 34 is not necessarily required, and there is no problem in applying the lining material 38 directly on the fire-resistant heat insulating material layer 30.

また、蓋体24を貫通するように、1本若しくは複数本
の鉄陰極40と、この鉄陰極40に対向して配置された
複数本の炭素陽極42が設けられており、またそれら両
電極40.42は、下部槽22内に収容される前記所定
の溶融塩からなる電解浴44中に、所定電流密度となる
長さにわたって浸漬されるようになっている。なお、こ
こでは、炭素陽極42.42は、鉄陰極40と向かい合
って配置される陽極のうちの2本が示されており、それ
らの材質としては黒鉛が好適に用いられることとなる。
Further, one or more iron cathodes 40 and a plurality of carbon anodes 42 arranged opposite to the iron cathodes 40 are provided so as to penetrate through the lid body 24, and both of these electrodes 40 .42 is immersed in an electrolytic bath 44 made of the predetermined molten salt housed in the lower tank 22 over a length that provides a predetermined current density. Here, two carbon anodes 42, 42 are shown among the anodes disposed facing the iron cathode 40, and graphite is suitably used as the material thereof.

さらに、これら炭素陽極42.42は、棒状、板状、管
状等の形態で用いられ、電解浴44への浸漬部分の陽極
表面積を大きくして陽極電流密度を下げるために、公知
のように溝付きとすることもできる。なお、第2図では
、炭素陽極42には、電解による陽極消耗の跡を示して
、陽極浸ン貞部に僅かに傾斜が付けられている。この陽
極42には、給電のために金属等の適当な導電体の電気
リードが取り付けられていても、何等差支えない。また
、陽極42は、陽極挿入手段としての陽極昇降機構46
によって上下動せしめられ得るようになっており、これ
により電解@1続のための適切な陽極電流密度が確保さ
れるように、間欠的に或いは連続的に、その浸漬部の表
面積を浸漬深さで調整し得るようになっている。なお、
陽極昇降機構46゜46は、陽極への電気接続機能を兼
ね備えることも出来る。
Further, these carbon anodes 42, 42 are used in the form of rods, plates, tubes, etc., and in order to increase the anode surface area of the part immersed in the electrolytic bath 44 and lower the anode current density, grooves are formed as known in the art. It can also be attached. In addition, in FIG. 2, the carbon anode 42 has a slight slope at the anode immersion part, showing traces of anode wear due to electrolysis. There is no problem even if an electric lead made of a suitable conductor such as metal is attached to the anode 42 for power supply. Further, the anode 42 is connected to an anode lifting mechanism 46 as an anode insertion means.
The surface area of the immersion part can be moved up and down by the immersion depth intermittently or continuously to ensure a suitable anodic current density for electrolysis@1 series. It can be adjusted with. In addition,
The anode lifting mechanism 46° 46 can also have the function of electrical connection to the anode.

一方、陰極40は、電解還元作用にて析出せしめられる
金属ネオジムと合金化させるべき鉄にて構成されており
、ここでは、その1本が示されている。また、第2図で
は、ネオジム−鉄合金の液滴生成による陰極消耗の跡を
示して、陰極浸漬部分が円錐形状で示しである。なお、
電解温度は、陰極40の鉄の融点以下に選ばれるところ
から、この鉄陰極40は固体であり、線状、棒状、板状
等の形態で用いられる。この鉄陰極40は、また、陰極
挿入手段としての陰極昇降機構48によって合金生成に
よる消耗骨を補って、電解浴44中へ連続的或いは間欠
的に送り込まれるようになっている。そして、この陰極
界l!s機構48は、陰極への電気接続機能を兼ね備え
ることもできる。さらに、かかる鉄陰極40の浸漬部以
外の表面は、防食のために適当な保護スリーブ等で保護
するようにしても、同等差支えない。
On the other hand, the cathode 40 is made of iron to be alloyed with metallic neodymium deposited by electrolytic reduction, one of which is shown here. Further, in FIG. 2, the cathode immersion portion is shown in a conical shape, showing traces of cathode consumption due to the formation of droplets of the neodymium-iron alloy. In addition,
Since the electrolysis temperature is selected to be below the melting point of the iron of the cathode 40, the iron cathode 40 is solid and is used in the form of a wire, rod, plate, or the like. The iron cathode 40 is also continuously or intermittently fed into the electrolytic bath 44 by a cathode elevating mechanism 48 serving as a cathode insertion means to compensate for wasted bone due to alloy formation. And this cathode world! The s mechanism 48 can also serve as an electrical connection to the cathode. Furthermore, the surface of the iron cathode 40 other than the immersed portion may be protected with a suitable protective sleeve or the like for corrosion prevention.

また、かかる鉄陰極40の下方に受器開口部が位置する
ように、電解浴44内において、下部槽22の底部上に
生成合金受器50が配置せしめられており、電解還元操
作によって鉄陰極40上に生成された液状のネオジム−
鉄合金52は、陰極表面より滴下して、その直下におい
て開口する性成合金受器50内に溜められる。なお、こ
の生成合金受器50は、生成合金52との反応性の小さ
な難融金属、例えばタングステン、クンタル、モリブデ
ン、ニオブ、或いはそれらの合金等を用いて形成される
他、窒化ホウ素等のホウ化物や酸化物等のセラミックス
、或いはサーメット等の材料を用いて形成することもで
きる。。
Further, in the electrolytic bath 44, a produced alloy receiver 50 is arranged on the bottom of the lower tank 22 so that the receiver opening is located below the iron cathode 40, and the iron cathode is Liquid neodymium produced on 40-
The iron alloy 52 drips from the surface of the cathode and is collected in the formed alloy receiver 50 which opens directly below the cathode surface. The produced alloy receiver 50 is formed using a refractory metal that has low reactivity with the produced alloy 52, such as tungsten, kuntal, molybdenum, niobium, or an alloy thereof, or is made of a boron such as boron nitride. It can also be formed using materials such as ceramics such as compounds and oxides, or cermets. .

なお、電解浴44は、前記した本発明に従う組成に調整
された、フッ化ネオジムを含有するフッ化物混合溶融塩
よりなるものであり、その組成は、その比重が生成され
るネオジム−鉄合金の比重以下となるように選ばれる。
The electrolytic bath 44 is made of a fluoride mixed molten salt containing neodymium fluoride, which has been adjusted to have a composition according to the present invention described above, and its composition has a specific gravity that corresponds to the neodymium-iron alloy to be produced. Selected so that the specific gravity is below.

そして、電解によって消費される電解原料は、原料供給
装置54から蓋体24に設けられた原料供給孔56を通
じて供給され、所定組成の電解浴44が形成せしめられ
るようになっている。
The electrolytic raw material consumed by electrolysis is supplied from a raw material supply device 54 through a raw material supply hole 56 provided in the lid 24, so that an electrolytic bath 44 having a predetermined composition is formed.

また、鉄陰極40から滴下して受器50内に溜められた
生成合金52は、それが所定量溜まった時に、液体状態
のままで所定の合金回収機構(取出手段)によって電解
槽20外に取り出されることとなるが、本発明にあって
は、第2図に示される如(、パイプ状の真空吸引ノズル
58を、蓋体24に設けられた生成合金吸引孔60を通
じて電解浴44内に差し入れ、該ノズル58の先端を生
成合金受器50内の生成合金52中に浸漬せしめ、図示
されていない真空装置の真空吸引作用を利用1、て吸引
することにより生成合金52を吸い上げて電解炉20外
に取り出す手段が、有利に採用されることとなる。
In addition, when a predetermined amount of generated alloy 52 drips from the iron cathode 40 and accumulates in the receiver 50, it is removed from the electrolytic cell 20 in a liquid state by a predetermined alloy recovery mechanism (retrieval means). However, in the present invention, as shown in FIG. The tip of the nozzle 58 is immersed in the produced alloy 52 in the produced alloy receiver 50, and the produced alloy 52 is sucked up by suction using the vacuum suction action of a vacuum device (not shown) and placed in the electrolytic furnace. 20 will be advantageously employed.

尤も、このような真空吸引による生成合金52の吸引取
出し方式に代えて、電解槽20(下部槽22)の下部を
貫通する取出パイプを設け、この取出パイプの先端を更
に生成合金受器50を貫通させて、該受器50内に開口
せしめることにより、かかる取出パイプを通じて、生成
合金52を炉外下方に流し出す合金回収機構を採用する
ことも可能である。
However, instead of using such a vacuum suction method to take out the produced alloy 52, an extraction pipe is provided that penetrates the lower part of the electrolytic cell 20 (lower tank 22), and the tip of this extraction pipe is further connected to the produced alloy receiver 50. It is also possible to adopt an alloy recovery mechanism in which the formed alloy 52 is flowed out of the furnace and downward through the take-out pipe by penetrating the pipe and opening into the receiver 50.

なお、図示はされていないが、かかる電解炉20内には
、保護ガスが供給されるようになっており、また電解操
作によって発生するガスは、かかる保護ガスと共に、廃
ガス出口62を通して外部に排出されるようになってい
る。また、このような電解槽20には、前記した電解温
度に保持するための特別な加熱装置は設けられていない
が、所定の温度に維持するために、必要に応じて、この
電解槽20内に或いはその外部に適当な加熱装置を設け
てもよいことは、言うまでもないところである。
Although not shown, a protective gas is supplied into the electrolytic furnace 20, and the gas generated by the electrolytic operation is discharged to the outside through the waste gas outlet 62 together with the protective gas. It is designed to be ejected. Further, although such an electrolytic cell 20 is not provided with a special heating device for maintaining the electrolysis temperature described above, in order to maintain the electrolysis temperature at a predetermined temperature, the inside of this electrolytic cell 20 may be heated as necessary. It goes without saying that a suitable heating device may be provided inside or outside the heating device.

実施例 以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発
明に従う幾つかの実施例を示すが、本発明がそのような
実施例の記載によって同等制限的に解釈されるものでな
いことは、言うまでもないところである。
EXAMPLES In order to clarify the present invention more specifically, some examples according to the present invention will be shown below, but the present invention should not be construed to be equally restrictive by the description of such examples. It goes without saying that.

本発明は、上述した本発明の詳細な説明並びに以下の実
施例の他にも、各種の態様において実施され得るもので
あり、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者
の知識に基づいて種々なる態様において実施され得るも
のは、何れも本発明の範昭に属するものであることが、
理解されるべきである。
The present invention can be implemented in various embodiments in addition to the detailed description of the present invention described above and the following examples, and can be implemented in various embodiments based on the knowledge of those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. It is understood that any of the various embodiments that can be implemented are within the scope of the present invention.
should be understood.

実施例 1 ネオジム80%(重量基準。以下同じ)及び鉄18%の
平均組成を有するネオジム−鉄(Nd−Fe)合金11
.3 kgが、次のようにして得られた。
Example 1 Neodymium-iron (Nd-Fe) alloy 11 having an average composition of 80% neodymium (by weight; the same applies hereinafter) and 18% iron
.. 3 kg were obtained as follows.

すなわち、第2図に示される電解槽と同様な構成の装置
において、電解槽の耐浴材として黒鉛るつぼを用い、生
成合金受器として黒鉛るつぼの底部中央に設置したモリ
ブデン容器を用いて、実質上、フッ化ネオジムとフッ化
リチウムの二元系フッ化物混合溶融塩よりなる電解浴を
不活性ガス雰囲気中で電解した。陰極としては、黒鉛る
つぼ中央部の電解浴中に同心円状に配置して(平面形態
において)浸漬した、6木の6鶴φの鉄線を用い、陽極
としてはかかる陰極の周りに同心円状に配列して(平面
形態において)電解浴中に浸漬した、6本の80鶴φの
黒鉛棒を用いた。
That is, in an apparatus having the same configuration as the electrolytic cell shown in FIG. Above, an electrolytic bath consisting of a binary fluoride mixed molten salt of neodymium fluoride and lithium fluoride was electrolyzed in an inert gas atmosphere. As the cathode, we used 6 wood 6 crane diameter iron wires arranged concentrically and immersed in the electrolytic bath in the center of the graphite crucible (in planar form), and as the anode we used iron wires arranged concentrically around the cathode. Six graphite rods of 80 φ were used, which were immersed (in planar form) in an electrolytic bath.

そして、フッ化ネオジムを原料として、その粉末を電解
浴に断続的に供給しつつ、下記第1表に示される範囲内
の電解条件を保持して、24時間、電解を行なった。こ
の間、電解操業は極めて良好に継続することができ、液
体状のネオジム−鉄合金が順次滴下して、電解浴内に配
置されたモリブデンの受器内に溜められた。この溜めら
れた合金は、8時間毎に、真空吸引ノズルを有する真空
吸引式合金回収装置にて電解炉の外部に取り出された。
Using neodymium fluoride as a raw material, electrolysis was carried out for 24 hours while intermittently supplying the powder to the electrolytic bath while maintaining the electrolytic conditions within the range shown in Table 1 below. During this time, the electrolytic operation was able to continue very well, and the liquid neodymium-iron alloy was successively dripped and collected in a molybdenum receiver placed in the electrolytic bath. This accumulated alloy was taken out of the electrolytic furnace every 8 hours using a vacuum suction type alloy recovery device having a vacuum suction nozzle.

かかる電解操作により得られた電解成績並びに生成合金
の分析結果を、下記第1表及び第2表に示す。
The electrolytic results obtained by such electrolytic operation and the analysis results of the produced alloy are shown in Tables 1 and 2 below.

なお、比較のために、同様の製造装置において、原料と
して酸化ネオジムの粉末を用い、これを陰極−陽極間の
陽極ガス発生部分(電解領域)の電解浴に連続供給して
、略同様の電解条件下で電解を行なったが、その場合に
は、電解炉底部に酸化ネオジムのスラッジの形成が電解
′m続と共に顕著となり、また陽極効果が頻発した。こ
のため、陽極電流密度を更に低下させて、陽極効果の頻
発を防止しようとしたが、その試みも満足な結果を与え
なかった。また、浴温を更に上げた場合には、操業面に
おいて多少の改善が認められたが、生成合金中の有害不
純物が急激に増加した。
For comparison, neodymium oxide powder was used as a raw material in a similar manufacturing equipment, and this was continuously supplied to the electrolytic bath in the anode gas generation area (electrolysis area) between the cathode and the anode. Electrolysis was carried out under these conditions, but in that case, the formation of neodymium oxide sludge at the bottom of the electrolytic furnace became noticeable as the electrolysis continued, and anode effects frequently occurred. Therefore, an attempt was made to prevent the frequent occurrence of the anodic effect by further lowering the anode current density, but this attempt did not give satisfactory results. Furthermore, when the bath temperature was further raised, some improvement was observed in terms of operation, but the amount of harmful impurities in the produced alloy increased rapidly.

実施例 2 ネオジム88%及び鉄10殉の平均組成を有するネオジ
ム−鉄合金20.9 kgが、次のような電解操作によ
り、実施例1より更に低い温度で得られた。
Example 2 20.9 kg of neodymium-iron alloy having an average composition of 88% neodymium and 10% iron was obtained at a lower temperature than in Example 1 by the following electrolytic operation.

まず、耐浴材としての黒鉛るつぼの内面に鉄をライニン
グしたものを電解浴の容器として用い、この底部中央に
設置したタングステン容器を生成合金の受器として用い
て、実質上、フッ化ネオジムとフッ化リチウムとフッ化
バリウムのフッ化物7昆合溶融塩よりなる電解浴を、不
活性ガス雰囲気中で電解した。陰極としては、実施例1
と同様に配置した3本の12顛φの鉄棒を用い、また陽
極としては実施例1と同様の80關φの黒鉛棒を用いた
First, a graphite crucible with iron lining on the inner surface as a bath-resistant material was used as a container for the electrolytic bath, and a tungsten container installed at the center of the bottom was used as a receiver for the produced alloy, and in effect the neodymium fluoride and An electrolytic bath consisting of a fluoride heptad molten salt of lithium fluoride and barium fluoride was electrolyzed in an inert gas atmosphere. As the cathode, Example 1
Three 12 mm diameter iron rods arranged in the same manner as above were used, and the same 80 mm diameter graphite rod as in Example 1 was used as an anode.

そして、フッ化ネオジムを原料として、電解浴に断続的
にその供給を行ないつつ、下記第1表に示される範囲内
に電解条件を保持したところ、48時間にわたり良好な
電解操業が継続された。また、液体状のネオジム−鉄合
金が順次滴下して、タングステン受器内に集められた。
When neodymium fluoride was used as a raw material and the electrolytic conditions were maintained within the range shown in Table 1 below while being intermittently supplied to the electrolytic bath, good electrolytic operation continued for 48 hours. In addition, liquid neodymium-iron alloy was sequentially dripped and collected in the tungsten receiver.

さらに、この集められた受器内の生成合金は、実施例1
と同様に液体状態で取り出すことができた。
Furthermore, the generated alloy in this collected receiver was Example 1
It was also possible to extract it in liquid form.

かかる電解操作によって得られた電解成績並びに生成合
金の分析結果を、それぞれ下記第1表及び第2表に示す
The electrolytic results obtained by such electrolytic operation and the analysis results of the produced alloy are shown in Tables 1 and 2 below, respectively.

なお、比較のために、同様の製造装置を用いて、実施例
1と同様に、酸化ネオジムを原料とする電解を試みたが
、酸化ネオジムのスラッジ形成と陽極効果の発生が更に
激しくなり、電解操作を継続して行なうことができなか
った。
For comparison, we attempted electrolysis using neodymium oxide as a raw material in the same manner as in Example 1 using the same manufacturing equipment, but the formation of neodymium oxide sludge and the occurrence of the anode effect became even more severe, and the electrolysis failed. It was not possible to continue the operation.

実施例 3 ネオジム84%及び鉄14%の平均組成のネオジム−鉄
合金6.6 kgが、次のような電解操作を採用するこ
とによって、実施例1より更に低い温度で得られた。
Example 3 6.6 kg of neodymium-iron alloy with an average composition of 84% neodymium and 14% iron was obtained at a lower temperature than in Example 1 by adopting the following electrolytic operation.

すなわち、鉄るつぼを電解槽の耐浴容器として用い、こ
の底部中央に、実施例1と同様な生成合金受器を設置し
、実質上、フッ化ネオジムとフッ化リチウムの二元系フ
ッ化物混合溶融塩よりなる電解浴を、不活性ガス雰囲気
下において電解した。
That is, an iron crucible is used as a bath-resistant container of an electrolytic cell, and a produced alloy receiver similar to that in Example 1 is installed in the center of the bottom of the crucible, and essentially a binary fluoride mixture of neodymium fluoride and lithium fluoride is mixed. An electrolytic bath consisting of a molten salt was subjected to electrolysis under an inert gas atmosphere.

陰F)としては、実施例2と同様な12uφの鉄棒を用
い、陽極としては陰極の周りに同心円状に配列した(平
面形態において)5本の60龍φの黒鉛棒を用いた。
As the negative electrode (F), a 12 uφ iron rod similar to that in Example 2 was used, and as the anode, five 60 μφ graphite rods arranged concentrically around the cathode (in plan view) were used.

そして、フッ化ネオジムを原料として電解浴に連続供給
を行ないつつ、下記第1表に示される範囲内の電解条件
を保って、24時間にわたり良好な電解操作を継続する
ことができた。また、液体状のネオジム−鉄合金が順次
滴下して、モリブデン容器内に溜められた。さらに、こ
の溜められた合金は、実施例Iと同様にして、液体状態
にて電解槽から取り出された。
While continuously supplying neodymium fluoride as a raw material to the electrolytic bath, it was possible to maintain good electrolytic operation for 24 hours while maintaining the electrolytic conditions within the range shown in Table 1 below. In addition, liquid neodymium-iron alloy was sequentially dropped and collected in the molybdenum container. Further, the accumulated alloy was taken out of the electrolytic cell in a liquid state in the same manner as in Example I.

かかる電解操作によって得られた電解成績並びに生成合
金の分析結果を、それぞれ下記第1表及び第2表に示す
The electrolytic results obtained by such electrolytic operation and the analysis results of the produced alloy are shown in Tables 1 and 2 below, respectively.

なお、本実施例にあっては、陰極電流密度の上限を抑え
て、狭い範囲内に陰極電流密度を保つことによって、電
解時の電圧の上昇が防止され、電圧の変動幅が改善され
た。
In this example, by suppressing the upper limit of the cathode current density and keeping the cathode current density within a narrow range, an increase in voltage during electrolysis was prevented and the voltage fluctuation width was improved.

実施例 4 ネオジム90%及び鉄8%の平均組成のネオジム−鉄合
金4.6 kgが、次のような電解操作によって、前記
実施例2及び実施例3よりも更に低い温度で得られた。
Example 4 4.6 kg of neodymium-iron alloy having an average composition of 90% neodymium and 8% iron was obtained at a lower temperature than in Examples 2 and 3 by the following electrolytic operation.

すなわち、実施例3と同様に鉄るつぼを電解槽の耐浴容
器として用い、そしてこの底部中央に、実施例2と同様
な生成合金受器を設置し、実質上、フッ化ネオジムとフ
ッ化リチウムとの二元系フッ化物混合溶融塩よりなる電
解浴を、不活性ガス雰囲気中において電解した。陰極と
しては34nφの1本の鉄棒を用い、また陽極としては
実施例3と同様な60vaφの黒鉛棒を用いた。
That is, as in Example 3, an iron crucible is used as a bath-resistant container of an electrolytic cell, and a produced alloy receiver similar to that in Example 2 is installed in the center of the bottom of the crucible, and essentially neodymium fluoride and lithium fluoride are An electrolytic bath consisting of a binary fluoride mixed molten salt was electrolyzed in an inert gas atmosphere. A single iron rod of 34 nφ was used as the cathode, and a graphite rod of 60 vaφ similar to that in Example 3 was used as the anode.

そして、フッ化ネオジムを原料として、これを電解浴に
連続的に供給しつつ、下記第1表に示される範囲内の電
解条件に保持して、電解を行なうことにより、18時間
にわたり電解操作を継続して行なうことができた。なお
、液体状のネオジム−鉄合金が順次滴下して、タングス
テン容器内に溜められた。この溜められた合金は、8時
間毎に、第2図の如きノズルを有する真空吸引式合金回
収装置にて電解槽から取り出された。なお、この真空吸
引式合金回収装置のノズル部は、電解槽内に挿入される
に先立って、予熱された。
Then, using neodymium fluoride as a raw material, electrolysis is carried out for 18 hours by continuously supplying it to the electrolytic bath and maintaining the electrolytic conditions within the range shown in Table 1 below. I was able to continue doing this. Note that the liquid neodymium-iron alloy was sequentially dropped and stored in the tungsten container. This accumulated alloy was taken out from the electrolytic cell every 8 hours using a vacuum suction type alloy recovery device having a nozzle as shown in FIG. Note that the nozzle portion of this vacuum suction type alloy recovery device was preheated before being inserted into the electrolytic cell.

また、かかる電解操作によって得られた電解成績並びに
生成合金の分析結果が、それぞれ下記第1表及び第2表
に示されている。
Further, the electrolytic results obtained by such electrolytic operation and the analysis results of the produced alloy are shown in Tables 1 and 2 below, respectively.

かかる第1表及び第2表の結果から明らかなように、本
発明に従ってフッ化ネオジムを電解することにより、ネ
オジム含有量の高いネオジム−鉄合金が一挙に製造され
得るのであり、またそのような生成合金は、磁石特性を
悪化させる酸素等の不純物の含有量の低いネオジム−鉄
合金であることが認められる。なお、第2表中の合金含
有成分の数値は、8時間毎に取り出された合金の分析値
の平均値である。また、第2表に示された不純物以外の
不純物は、本実施例の場合、実質上、ネオジム以外の他
の希土類金属よりなるものである。
As is clear from the results in Tables 1 and 2, by electrolyzing neodymium fluoride according to the present invention, a neodymium-iron alloy with a high neodymium content can be produced all at once. The resulting alloy is found to be a neodymium-iron alloy with a low content of impurities such as oxygen that deteriorate magnetic properties. Note that the numerical values of the alloy-containing components in Table 2 are the average values of the analysis values of the alloy taken out every 8 hours. Further, in this example, impurities other than those shown in Table 2 are substantially composed of rare earth metals other than neodymium.

さらに、この第2表には、比較のために、市販されてい
るネオジム金属の分析結果が示されているが、それら市
販ネオジム金属では磁石材料として有害な酸素等の不純
物含有量が高くなっている。
Furthermore, Table 2 shows the analysis results of commercially available neodymium metals for comparison, but these commercially available neodymium metals have a high content of impurities such as oxygen that are harmful to magnet materials. There is.

また、以上の実施例のうち、実施例1〜3では、更に長
時間にわたって継続して電解を行なうことが容易であり
、そのような場合にあっても、それぞれの実施例と同様
な結果が得られることが確認。
Furthermore, among the above examples, in Examples 1 to 3, it is easy to continue electrolysis for a longer period of time, and even in such cases, the same results as in each example can be obtained. Confirm that you can get it.

されている。has been done.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明を実施するための具体的な電解シヌテム
を示す模式図であり、第2図は本発明を実施するための
電解槽の構造の一例を示す断面図である。 2:電解槽     4:溶剤 6:原料供給装置  8:炭素陽極 10:鉄陰極    12:電力 14:合金取出手段 16:保護ガス 18:廃ガス処理装置 20:電解槽    22:下部槽 24:蓋体 30.32:耐火断熱材層 34.36:耐浴材層 38ニライニング材 40:鉄陰極 42:炭素陽極   44:電解浴 46:陽極昇降機構 48:陰極昇降機構50:生成合
金受器 52:生成合金 54:原料供給装置 58:真空吸引ノズル60:生成
合金吸引孔 第1図
FIG. 1 is a schematic diagram showing a specific electrolytic system for implementing the present invention, and FIG. 2 is a sectional view showing an example of the structure of an electrolytic cell for implementing the present invention. 2: Electrolytic cell 4: Solvent 6: Raw material supply device 8: Carbon anode 10: Iron cathode 12: Electric power 14: Alloy extraction means 16: Protective gas 18: Waste gas treatment device 20: Electrolytic cell 22: Lower tank 24: Lid body 30.32: Fireproof insulation material layer 34.36: Bath-resistant material layer 38 lining material 40: Iron cathode 42: Carbon anode 44: Electrolytic bath 46: Anode lifting mechanism 48: Cathode lifting mechanism 50: Generated alloy receiver 52: Produced alloy 54: Raw material supply device 58: Vacuum suction nozzle 60: Produced alloy suction hole Fig. 1

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)鉄陰極及び炭素陽極を用いて、ネオジム化合物を
溶融塩電解浴中において電解還元せしめ、生成するネオ
ジムを前記鉄陰極上に析出させると共に、該陰極を構成
する鉄と合金化せしめてネオジム−鉄合金を形成させる
に際して、 前記ネオジム化合物としてフッ化ネオジムを用いると共
に、かかるネオジム化合物を含む前記溶融塩電解浴が、
実質的に35〜76重量%のフッ化ネオジム、20〜6
0重量%のフッ化リチウム、40重量%までのフッ化バ
リウム及び20重量%までのフッ化カルシウムにて構成
されるように調整する一方、前記ネオジム−鉄合金を前
記鉄陰極上に液体状態で生成せしめ、そして該液体状態
のネオジム−鉄合金を液滴として該鉄陰極下方の電解浴
中に開口部を有する受器内に滴下せしめて液層として溜
め、更にこの受器内の液層より、ネオジム−鉄合金を液
体状態で取り出すようにしたことを特徴とするネオジム
−鉄母合金の製造方法。
(1) Using an iron cathode and a carbon anode, a neodymium compound is electrolytically reduced in a molten salt electrolytic bath, and the generated neodymium is deposited on the iron cathode and alloyed with the iron constituting the cathode. - When forming the iron alloy, neodymium fluoride is used as the neodymium compound, and the molten salt electrolytic bath containing the neodymium compound is
substantially 35-76% by weight neodymium fluoride, 20-6
The neodymium-iron alloy is deposited on the iron cathode in a liquid state while being adjusted to consist of 0% by weight of lithium fluoride, up to 40% by weight of barium fluoride and up to 20% by weight of calcium fluoride. The neodymium-iron alloy in the liquid state is dropped as droplets into a receiver having an opening in the electrolytic bath below the iron cathode to collect as a liquid layer, and further from the liquid layer in the receiver. A method for producing a neodymium-iron master alloy, characterized in that the neodymium-iron alloy is extracted in a liquid state.
(2)前記溶融塩電解浴が、770〜950℃の温度に
保持され、かかる温度下に前記電解還元操作が進行せし
められる特許請求の範囲第1項記載の製造方法。
(2) The manufacturing method according to claim 1, wherein the molten salt electrolytic bath is maintained at a temperature of 770 to 950°C, and the electrolytic reduction operation is performed at this temperature.
(3)前記電解還元操作が、陽極電流密度:0.05〜
0.60A/cm^2、陰極電流密度:0.50〜55
A/cm^2の条件下に行なわれる特許請求の範囲第1
項又は第2項記載の製造方法。
(3) The electrolytic reduction operation has an anode current density of 0.05 to
0.60A/cm^2, cathode current density: 0.50-55
Claim 1 carried out under the condition of A/cm^2
The manufacturing method described in item 1 or 2.
(4)前記炭素電極が、黒鉛電極である特許請求の範囲
第1項乃至第3項の何れかに記載の製造方法。
(4) The manufacturing method according to any one of claims 1 to 3, wherein the carbon electrode is a graphite electrode.
(5)前記ネオジム化合物を含む溶融塩電解浴が、実質
的にフッ化ネオジムとフッ化リチウムにて構成され、且
つ該フッ化ネオジムが少なくとも40重量%以上、該フ
ッ化リチウムが少なくとも24重量%以上、それぞれ存
在するように調整せしめられる特許請求の範囲第1項乃
至第4項の何れかに記載の製造方法。
(5) The molten salt electrolytic bath containing the neodymium compound is substantially composed of neodymium fluoride and lithium fluoride, and the neodymium fluoride is at least 40% by weight or more and the lithium fluoride is at least 24% by weight. The manufacturing method according to any one of claims 1 to 4, wherein the manufacturing method is adjusted so that each of the above exists.
(6)実質的に、フッ化ネオジム及びフッ化リチウム、
並びに必要に応じて添加されたフッ化バリウム、フッ化
カルシウムからなる溶融塩電解浴を収容する、耐火性材
料から構成された電解槽と、 該電解槽の内面の接浴部に施されたライニングと、 該電解槽の溶融塩電解浴中に挿入、浸漬される、実質的
に長さ方向に形状の変化のない長手の炭素陽極と、 該電解槽の溶融塩電解浴中に挿入、浸漬される、実質的
に長さ方向に形状の変化のない長手の鉄陰極と、 開口部が該鉄陰極の下方に位置するように、前記電解槽
の溶融塩電解浴中に配置せしめられて、前記炭素陽極と
鉄陰極との間に印加される直流電流によるフッ化ネオジ
ムの電解還元によって該鉄陰極上に生じるネオジム−鉄
合金の液滴が滴下せしめられる、かかるネオジム−鉄合
金液滴を集めるための合金受器と、 該合金受器内の液体状態のネオジム−鉄合金を電解槽外
に取り出すための液状合金取出手段と、 前記鉄陰極を、前記ネオジム−鉄合金の生成に伴なうそ
の消耗に従って、前記電解槽の溶融塩電解浴中に所定の
電流密度が得られるように挿入するための陰極挿入手段
とを、 含むことを特徴とするネオジム−鉄母合金の製造装置。
(6) substantially neodymium fluoride and lithium fluoride;
Also, an electrolytic cell made of a fire-resistant material that houses a molten salt electrolytic bath made of barium fluoride and calcium fluoride added as necessary, and a lining applied to the inner surface of the electrolytic cell in contact with the bath. and a long carbon anode whose shape does not substantially change in the longitudinal direction, which is inserted and immersed in the molten salt electrolytic bath of the electrolytic tank; an elongated iron cathode whose shape does not substantially change in the longitudinal direction; and an elongated iron cathode arranged in the molten salt electrolytic bath of the electrolytic cell so that the opening is located below the iron cathode; Droplets of neodymium-iron alloy formed on the iron cathode by electrolytic reduction of neodymium fluoride by a direct current applied between a carbon anode and an iron cathode, for collecting such droplets of neodymium-iron alloy; a liquid alloy receiver for taking out the liquid neodymium-iron alloy in the alloy receiver to the outside of the electrolytic cell; An apparatus for producing a neodymium-iron master alloy, comprising: a cathode inserting means for inserting a cathode into the molten salt electrolytic bath of the electrolytic cell so as to obtain a predetermined current density according to consumption.
(7)前記炭素陽極を前記電解槽の溶融塩電解浴中に所
定の電流密度が得られるように挿入するための陽極挿入
手段を備えた特許請求の範囲第6項記載の製造装置。
(7) The manufacturing apparatus according to claim 6, further comprising anode insertion means for inserting the carbon anode into the molten salt electrolytic bath of the electrolytic cell so as to obtain a predetermined current density.
(8)原料としてのフッ化ネオジムを前記電解槽内に供
給する原料供給手段を備えた特許請求の範囲第6項又は
第7項記載の製造装置。
(8) The manufacturing apparatus according to claim 6 or 7, further comprising a raw material supply means for supplying neodymium fluoride as a raw material into the electrolytic cell.
(9)前記液状合金取出手段が、前記合金受器内の液状
ネオジム−鉄合金中に挿入されるパイプ状ノズルを有し
、該ノズルを通じて真空吸引作用により該ネオジム−鉄
合金を吸い上げ、電解槽外に取り出すようにした特許請
求の範囲第6項乃至第8項の何れかに記載の製造装置。
(9) The liquid alloy extraction means has a pipe-shaped nozzle inserted into the liquid neodymium-iron alloy in the alloy receiver, and sucks up the neodymium-iron alloy by vacuum suction through the nozzle, and The manufacturing apparatus according to any one of claims 6 to 8, which is adapted to be taken out.
(10)前記ライニングが、鉄材料にて構成されている
特許請求の範囲第6項乃至第9項の何れかに記載の製造
装置。
(10) The manufacturing apparatus according to any one of claims 6 to 9, wherein the lining is made of iron material.
(11)前記炭素電極が、黒鉛電極である特許請求の範
囲第6項乃至第10項の何れかに記載の製造装置。
(11) The manufacturing apparatus according to any one of claims 6 to 10, wherein the carbon electrode is a graphite electrode.
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