JPS63105940A - 過共晶アルミニウム合金の合金成分低減方法 - 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 この発明は、アルミニウムと共晶を生成するＦｅ、Ｓｉ
、Ｎｉ等の合金成分を、共晶組成以上含む過共晶アルミ
ニウム合金中の上記合金成分量を低減する方法に関する
。

この明細書において、「過共晶アルミニウム合金」とい
う語には、アルミニウムと共晶を生成する合金成分を共
晶組成よりも多く含む合金の他に共晶組成の合金も含む
ものとする。

従来技術とその問題点 たとえば、電力多消費形の溶融塩電解によるアルミニウ
ム地金製造法に代る低コストのアルミニウム製練法とし
て期待を込めて研究されている直接還元法では゛、アル
ミナ−シリカ鉱石を還元することによってケイ素の含有
Ｍが２０ｗｔＸ以上のＡ／−３＋金合金得られるので、
通常のアルミニウム地金とするためにはＳｌを低コスト
で除去する必要がある。特開昭５３−３９９１６号公報
にはこのようなＡ／−Ｓｉ合金の溶融塩電解による精製
法が開示されているが、電力を多く消費するためコスト
が高くなるという問題があった。

また、近年、アルミニウム業界においては、省資源およ
び地金価格の安定化のために、スクラップの再生利用が
図られている。ところが、回収されたスクラップには、
アルミニウム合金の機械的性質を低下させる等の悪影響
を及ぼす鉄等の不純物が多く含まれているので、再生間
とする前にスクラップ中の鉄等の含有量を減少させる必
要がある。そこで、スクラップ中の鉄含有量を減少させ
るために、スクラップを溶解した後、この溶湯中にＭｎ
またはＡ／−Ｍｎ合金を添加してＡ／−１ｙｌｎ−Ｆｅ
金属間化合物をつくり、これを分離する方法が提案され
た（特公昭５９−１２７３１号公報、特開昭５１−６８
１０号公報、特開昭６０−２４３３４号公報および特開
昭６０−２３４９３０号公報参照）。

しかしながら、これらの方法は効率が悪く、実用化が困
難であるという問題があった。したがって、ケイ素や鉄
等のアルミニウムと共晶を生成する元素を共晶組成より
も多く含むアルミニウム合金からこれらの合金成分を除
去しうる効率良くかつコストの安い方法が要望されてい
た。

この発明は、上記要望に応えるべくなされたものであっ
て、アルミニウムと共晶を生成するＦｅ５Ｓｉ等の合金
成分を共晶組成以上含む過共晶アルミニウム合金中の上
記合金成分の含有量を効率良く減少させることができ、
かつコストが安い方法を提供することを目的とするもの
である。

問題点を解決するための手段 この発明による過共晶アルミニウム合金の合金成分低減
方法は、アルミニウムと共晶を生成する合金成分を共晶
組成以上含む過共晶アルミニウム合金を溶解すること、
溶解した過共晶アルミニウム合金溶湯の温度を下げ、共
晶温度よりも高温でかつ共晶温度近傍に保持することに
よって合金成分を晶出させ、液相中の合金成分濃度を共
晶組成に近ずけること、およびこの溶湯を上記温度に保
持しつつ溶湯中に冷却体を浸漬し、この冷却体を回転さ
せることによって、冷却体の周面に、合金成分が共晶組
成よりも少なくなったアルミニウム合金を晶出させるこ
とを特徴とするものである。

この発明の方法は、平衡状態図が２元共晶系および多元
共晶系を示すアルミニウム合金のいずれについても適用
しうる。

上記において、過共晶アルミニウム合金の溶湯を保持す
る温度は、この合金の組成にもよるが、共晶温度よりも
１．０〜１０℃高温であることが好ましい。また、保持
時間は、合金成分の晶出量が、平衡状態図から読み取れ
る晶出すべき量に達するまでの十分に長い時間であるこ
とが好ましい。しかしながら、工業的な生産性を考えた
場合には、これよりも短い適当な長さとするのがよい。

上記温度に保持すると、上記合金成分は単独でまたは金
属間化合物の形態で晶出し、アルミニウムとの比重差に
より沈降したり浮上したりする。この沈降物または浮上
物は適時除去される。共晶組成または共晶組成に極近い
過共晶組成では、当然のことながら、上記の晶出は起ら
ない。上記冷却体の回転数は、周速１６００〜８ｏＯｏ
ＩＩＩＩｌ／ＳｅＣノ範囲内ニアルことが好ましい。

作　　　用 次にこの発明の作用を、過共晶アルミニウムーケイ素合
金の場合について第２図を参照して説明する。

いま、（Ｘ）の組成の過共晶アルミニウムーケイ素合金
を溶解した後、この溶湯の温度を下げ、共晶温度よりも
高温でかつ液相線温度よりも低温の温度（Ｔ）に所定時
間保持する。すると、ケイ素が晶出し、理想的には、液
相の組成は（Ｙ）となり、ケイ素含有但が減少して共晶
組成に近付く。晶出したケイ素は比重差により浮上する
。

ついで、液相を上記温度に保持しつつ冷却体を液相中に
浸漬し、回転させると、冷却体の周面には、組成（Ｚ）
のアルミニウム合金、すなわちケイ素が共晶組成よりも
減少したアルミニウム合金が晶出する。しかしながら、
冷却体の周面に、共晶組成以上のケイ素濃度の溶湯から
共晶組成より少ないケイ素濃度の合金の晶出が起る理由
は不明である。

実　　施　　例 次にこの発明の実施例について説明する。

第１図には、この発明の実施例に使用する装置の一員体
例が示されている。

第１図において、過共晶アルミニウム合金を溶解する溶
解炉（１）の隣りに溶湯保持炉（２）が配置されている
。溶湯保持炉（２）中には、溶湯を入れるるつぼ（３）
と、るつぼ（３）のまわりに配置されたヒータ（４）と
が具備せしめられている。るつぼ（３）は連結樋（５）
を介して溶解炉（１）と連結されている。また、るつぼ
（３）には溶湯排出樋（６）が設けられている。るつぼ
（３）の上方には上下動自在の黒鉛製の回転冷却体（７
）が配置されている。回転冷却体（１）は下方に向って
徐々に細くなりかつ両端が閉塞された中空のテーパ筒状
である。また、回転冷却体（７）は、冷却体（７）内部
と連通した管状の回転軸（８）の下端に取付けられてい
る。

このような構成において、通常は回転冷却体（７）は上
昇させられてるつぼ（３）の外に位置せしめられている
。そして、まず溶解炉（１）で溶解させた過共晶アルミ
ニウム合金溶湯（９）の一部をるつぼ（３）内に送り込
んだ後、この溶湯（９）の温度を下げ、共晶温度よりも
高温でかつ液相線温度よりも低温に所定時間保持するこ
とによって合金成分を晶出させる。すると、液相の組成
が共晶組成に近付く。晶出した合金成分は、溶湯（９）
との比重差により沈降または浮上する。

沈降した晶出物（１０）は適時除去される。浮上した晶
出物は、若干の溶湯とともに排出樋（６）から排出され
る。次に一溶湯（９）をヒータ（４）により上記温度に
保持しつつ回転冷却体（７）を下降させて溶湯（９）中
に浸漬し、回転軸（８）を通して冷却体（７）内に冷却
流体を供給しながら、これを回転させる。すると、冷却
体（７）の周面に、合金成分が共晶組成よりも少なくな
ったアルミニウム合金が晶出し、合金塊（１）が得られ
る。その後、一旦冷却体（７）を上昇させて、合金塊（
１）を冷却体（７）から取外すとともに、るつぼ（３）
の中に溶解炉（１）から所定回の溶湯（９）を送り込み
、再びこの冷却体（７）を溶湯（９）中に浸漬してその
周面にアルミニウム合金を晶出させるという操作を繰返
して行なう。この時、るつぼ（３）内の溶湯（９）中の
合金成分量は常に一定に保たれる。

実施例１ 鉄２．０ｗｔ％を含む過共晶アルミニウム合金１００Ａ
ｉｆｆを溶解した後、この溶湯（９）のうちの一部分を
溶湯保持炉（２）のるつぼ（３）に送り込んだ。そして
、Ａ／−Ｆｅ合金の共晶温度（６５５℃）よりも若干高
温の６５７℃に１０分間保持した。ついで、溶湯（９）
中に冷却体（１）を′ｆＩ漬し、冷却体（７）内に冷却
流体を供給しつつ周速３０００　ｍｍ／ｓｅｃで３０分
間回転させた。その後、冷却体（７）を上昇させ、その
周面に形成されたアルミニウム合金塊（１）を除去した
。このような操作を、溶解炉（１）中の溶湯がなくなる
まで繰返して行なった。その結果、６０　Ｋｙのアルミ
ニウム純度の高まったアルミニウム合金が得られた。そ
して、各操作の毎に冷却体（７）の周面に晶出したアル
ミニウム合金塊（Ｉ）中の鉄濃度を測定したところ、す
べて０．５〜０゜５　ｗｔＸの範囲内にあった。

実施例２ マンガン１，５ｖｔ％および鉄１，８ｗｔ％を含む過共
晶アルミニウム合金１００７（ｙを溶解した後、この溶
湯（９）のうちの一部分を溶湯保持炉（２）のるつぼ（
３）に送り込んだ。そして、Ａ／−ｆｖｌｎ−Ｆｅ合金
の共晶温度（６５４℃）よりも若干高温の６５５℃に１
５分保持した。ついで、上記実施例１と同じ条件でアル
ミニウム純度の高まったアルミニウム合金塊（Ｉ）を繰
り返し得た。得られたアルミニウム合金塊（１）の合計
量は７０Ｋｇであった。そして、各操作の毎に冷却体（
７）の周面に晶出したアルミニウム合金塊（Ｉ）中のマ
ンガン濃度および鉄濃度を測定したところ、マンガンは
すべて０．６〜０，７ｗｔχの範囲内、鉄はすべて０．
５〜０，６ｗｔ％の範囲内にあった。

実施例３ ケイ素１３ｗｔＸを含む過共晶アルミニウム合金１１０
０７（を溶解した後、この溶湯（９）のうちの一部分を
溶湯保持炉（２）のるつぼ（３）に送り込んだ。そして
、Ａ／−３ｉ合金の共晶温度（５７７℃）よりも若干高
温の５８０℃に８分間保持した。ついで、上記実施例１
と同じ条件でアルミニウム純度の＾まっだアルミニウム
合金塊（１）を繰り返し得た。得られたアルミニウム合
金塊（Ｉ）の合計量は６０　Ｋｇであった。そして、各
操作の毎に冷却体（７）の周面に晶出したアルミニウム
合金塊（１）中のケイ素濃度を測定したところ、すべて
４〜５ｗｔ％の範囲内にあった。

発明の効果 この発明の方法によれば、過共晶アルミニウム合金の溶
湯を、共晶温度よりも高温でかつ共晶温度近傍に保持し
た後、この液相中に冷却体を浸漬し、この冷却体゛を回
転させるだけでよいので、電解したり、溶湯中にＭｎま
たはＡ／−Ｍｎ合金を添加したりする従来法に比べてコ
ストが安くなるとともに、効率が良くなり、実用性に優
れている。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施に使用する装置の一興体例を示
す垂直断面図、第２図はＡ／−ｓ＋金合金平衡状態図で
ある。 （７）・・・回転冷却体、（９）・・・溶湯。 以　　上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. アルミニウムと共晶を生成する合金成分を共晶組成以上
   含む過共晶アルミニウム合金を溶解すること、溶解した
   過共晶アルミニウム合金溶湯の温度を下げ、共晶温度よ
   りも高温でかつ共晶温度近傍に保持することによって合
   金成分を晶出させ、液相中の合金成分濃度を共晶組成に
   近ずけること、およびこの溶湯を上記温度に保持しつつ
   溶湯中に冷却体を浸漬し、この冷却体を回転させること
   によつて、冷却体の周面に、合金成分が共晶組成よりも
   少なくなつたアルミニウム合金を晶出させることを特徴
   とする過共晶アルミニウム合金の合金成分低減方法。