JPS63199832A - 高純度金属クロムの製造方法 - Google Patents

高純度金属クロムの製造方法

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JPS63199832A
JPS63199832A JP2973487A JP2973487A JPS63199832A JP S63199832 A JPS63199832 A JP S63199832A JP 2973487 A JP2973487 A JP 2973487A JP 2973487 A JP2973487 A JP 2973487A JP S63199832 A JPS63199832 A JP S63199832A
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JP
Japan
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vacuum
reducing agent
chromium
furnace
reduction
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JP2973487A
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English (en)
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Yoshio Tanaka
義雄 田中
Kazuo Mizuno
一男 水野
Toru Inoue
亨 井上
Yoshiharu Matsumoto
松本　吉晴
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Tosoh Corp
Original Assignee
Tosoh Corp
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Publication date
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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） 本発明は高純度金属クロムの製造方法に関するものであ
る。更に詳しくは、酸化クロムを原料とし、簡便な還元
反応で高純度金属クロムを製造する方法に関するもので
ある。
金属クロムは合金成分として用いた場合、合金の耐熱性
、耐磨耗性、耐蝕性などの付与に著しい効果をもたらす
ので、ニッケル、コバルト鉄などへの添加成分として多
用されている。
また最近、半導体、電子材部品および乾式メッキ用素材
としても広く用いられるようになっているが、これらの
分野では高純度の金属クロム、特に酸素の含有量が少な
い金属クロムが必要となっている。
（従来の技術及びその問題点） 従来、酸化クロムを原料とする金属クロムの製造方法に
は、還元剤としてアルミニウムなどを用いて還元するテ
ルミット法が知られている。
しかし、テルミット法は反応型式が回分式であるので製
品品位のばらつきが大きく、更に還元剤。
スラグ剤及び炉材の一部が製品に混入して品位を低下さ
せる上に金属クロムの収率が低いという欠点がある。
この他、酸化クロムを炭素還元して金属クロムを得る方
法が種々提案されている。例えば、酸化クロム粉末に還
元剤である炭素粉末と粘結剤を添加混合し、圧縮成形し
て得た成形物をプラズマ炉あるいは真空炉等で反応させ
て金属クロムを得る方法が知られているが、得られる金
属クロムに含まれる酸素及び炭素の量が多いという問題
点がある。　更にこれらの不純物を除去するために、炭
素還元法で得られた金属クロムを再び真空炉等で脱酸す
る方法も提案されている。しかし、この方法は繁雑な二
段反応である上に、得られる金属クロムの品位について
も、尚、満足するものではない。
（問題点を解決するための手段） 本発明者等は上記問題点を解決するために鋭意検討を行
った結果、雰囲気熱処理炉にて高温真空下で酸化クロム
の炭素還元を行い、引き続き温度を保持したまま減圧ガ
ス還元を行うことにより高純度金属クロムが得られるこ
とを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は酸化クロム粉末に還元剤である炭素
粉末と粘結剤を添加し、成形して得た成形物を雰囲気熱
処理炉に装入し、温度１２００℃以上に保持しながら、
０．０５〜５０ｍｍＨｇの真空雰囲気下で真空還元反応
を行い、次いで温度を維持したまま該炉内に還元性ガス
を連続的に流通又は間欠的に導入し、圧力１〜１００　
ｕ＋Ｈｇの還元性ガス雰囲気下で減圧ガス還元反応を行
うことを特徴とする高純度金属クロムの製造方法である
。
本発明において用いられる酸化クロム粉末は、三価クロ
ム塩をアルカリ中和したクロム水酸化物を焼成する方法
、二酸化クロムをばい焼する方法。
重ナトリウム酸カリウム等の六価クロム化合物を木炭、
硫黄、塩化アンモニウム等の還元剤と共に焼成する方法
、塩化クロムを焼成する方法等で得られる三・二酸化ク
ロムを粉砕して得た粉末であり、その粒径は特に制限は
されないが、細かいほど反応が円滑に進むことから、３
２メツシユ以下であることが好ましい。
また、還元剤としての炭素源はカーボンブラック、人造
黒鉛、オイルコークス等を用いることができ、この使用
量は反応式 Ｃｒ２Ｏ３＋３Ｃ→２Ｃｒ＋３ＣＯ↑における化学量論
量の５０〜１２０％であることが好ましく、更に好まし
くは６０〜１００％である。これより少い場合は還元反
応が充分に進行しないことがあり、多い場合は製品中に
多くの炭素が残留するおそれがある。
粘結剤としては有機高分子物質１例えばフェノール、レ
ゾルシン、ポリウレタン、エポキシ等の樹脂、ポリ酢酸
ビニル、ポリビニルアルコール。
ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸エステル。
またはデンプン、デキストリン、アラビアゴム。
カゼイン等を挙げることができ、その使用量は酸化クロ
ム等の粒径によって異なるが、通常は３〜５０重量％の
水溶液とし、酸化クロムと炭素粉末の総量の　１〜２０
重量％用いる。
以上の酸化クロム粉末と炭素粉末と粘結剤を混合し、０
．１〜５ｔ／ｃ−の圧力で加圧成形することにより成形
物を得ることができるが、成形後通常の乾燥炉、ヒータ
ー等を用いて成形物中の水分の大部分、好ましくは９５
％以上の水分を脱水し、次いで還元反応を行えば反応中
に成形物の崩壊が生じにくくなるので好ましい。
このようにして得られた酸化クロムの成形物を雰囲気熱
処理炉に装入し、温度１２００℃以上好ましくは１３０
０〜１６００℃に保持しながら０．０５〜５０ｍｍ１１
ｇ好ましくは０．５〜３０ａ＋ａｌｌＨの真空雰囲気下
で真空還元反応を行い、次いで該炉内に還元性ガスを連
続的に流通または間欠的に導入し、圧力１〜１０ｈｍｌ
１ｇの還元性ガス雰囲気下で減圧ガス還元反応を行う。
このとき、反応温度が高い場合反応時間は短くなるが、
生成する金属クロムの蒸発が起こり、蒸発損失を招くこ
とがある。また、真空還元反応において圧力が低い場合
も生成する金属クロムの蒸発損失を招く。従って、反応
温度または真空還元反応における圧力は、金属クロムの
蒸発損失とのバランスを考慮して決定する必要がある。
減圧ガス還元反応で用いられる還元性ガスとして、水素
ガス、メタンガス等の炭化水素系のガスあるいはこれ等
のガスを２種以上含む混合ガスを挙げることができ、ガ
ス中にアルゴンやヘリウム等の不活性ガスを混合したも
のでも良い。
また、反応の進行を誘導期、促進期及び停滞期に大別し
、顕著に反応ガスを放出する促進期まで真空還元反応を
行い、その後の停滞期に減圧ガス還元反応を行うことに
より、効果的に高純度金属クロムを得ることができる。
減圧ガス還元反応の反応時間は反応条件によっても異な
るが、通常は５〜２０時間である。
（実施例） 以下、実施例にもとづき本発明を説明するが、本発明は
これらに限定されるものではない。
実施例　１ 粒径３２メツシユ以下の酸化クロム粉末１０００　ｇに
黒鉛粉末２１０ｇを添加混合し、さらに粘結剤として濃
度５重量％のポリビニルアルコール水溶液を２００　ｍ
ｌ加え混錬した後、Ｉｔ／ｃｄの圧力で５０ＩＩｌ／ｆ
ｆｌφ×４０１１１／ＩＩｌφの大きさのブリケットに
圧縮成形し、乾燥した。
得られた酸化クロムの成形物を雰囲気熱処理炉に装入し
、１３００℃、０．５〜５ａ＋ａｌｌＨの真空雰囲気下
で５時間保持し、真空還元反応を行い、次いで温度を維
持したまま該炉内に水素ガスを連続的に流通して炉内の
圧力を１５１１ＩＩＱＨｇに調整し、８時間減圧ガス還
元反応を行った。反応終了後、水素ガスの流通を停止し
、真空雰囲気下で冷却し、金属クロムを得た。
得られた金属クロムの収量と酸素、窒素、炭素。
水素及び硫黄の含有量を表１に示す。
実施例　２ 実施例１で得られた酸化クロムの成形物を雰囲気熱処理
炉に装入し、１４００℃、　１０〜２０ｍｍ１１ｇの真
空雰囲気下で３時間保持して真空還元反応を行い、次い
で温度を維持したまま該炉内に容積比が２＝１の水素ガ
スとメタンガスの混合ガスを連続的に流通して炉内の圧
力を２０１１１ｍＨＨに調整し、８時間減圧ガス還元反
応を行った。反応終了後、還元性ガスの流通を停止し、
真空雰囲気下で冷却し、金属クロムを得た。
得られた金属クロムの収量と酸素、窒素、炭素。
水素及び硫黄の含有量を表１に示す。
実施例　３ 実施例１で得られた酸化クロムの成形物を雰囲、気熱処
理炉に装入し、１４００℃、　１０〜２０ｖｎｌ１ｇノ
真空雰囲気下で３時間保持して真空還元反応を行い、次
いで温度を維持したまま該炉内に水素ガスを間欠的に導
入して炉内の圧力を２０〜５０ｍｍＨｇに調整し、８時
間減圧ガス還元反応を行った。反応終了後、炉内を真空
雰囲気として冷却を行ない、金属クロムを得た。
得られた金属クロムの収量と酸素、窒素、炭素。
水素及び硫黄の含有量を表１に示す。
実施例　４ 実施例１で得られた酸化クロムの成形物を雰囲気熱処理
炉に装入し、１５００℃、　１５〜４０ｍｍ１１ｇの真
空雰囲気下で２．５時間保持して真空還元反応を行い、
次いで温度を維持したまま該炉内に水素ガスを連続的に
流通して炉内の圧力を８０ｍｍ１１ｇに調整し、７時間
減圧ガス還元反応を行った。反応終了後、水素ガスの流
通を停止し、真空雰囲気下で冷却し、金属クロムを得た
。
得られた金属クロムの収量と酸素、窒素、炭素、水素及
び硫黄の含有量を表１に示す。
比較例 実施例１で得られた酸化クロムの成形物を真空炉に装入
し、１４００℃、　０．５〜１０ｍｍ１１ｇの真空雰囲
気下で１２時間保持して真空還元反応を行った。反応終
了後、真空雰囲気下で冷却し、金属クロムを得た。
得られた金属クロムの収量と酸素、窒素、炭素。
水素及び硫黄の含有量を表１に示す。
（発明の効果） 本発明のように真空還元反応を行った真空雰囲気の炉内
に、還元性ガスを流通または導入して減圧ガス還元反応
を行い、酸化クロムから金属クロムを製造すれば、反応
中に生成する一酸化炭素や水、硫化水素などの分圧が下
がり、還元反応が促進される。従って、効率良く酸素、
窒素、水素。
硫黄などの含有量が少ない高純度の金属クロムを得るこ
とができる。
更に、従来の真空炉を用いて酸化クロムから製造した金
属クロムは、品位面から再度脱酸等の還元反応を行なわ
なければならないが、本発明によれば、酸化クロムから
簡便な還元反応で合金用添加剤及び乾式メッキ分野、半
導体分野に用いることのできる純度良い金属クロムを収
率良く得ることができる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 酸化クロム粉末に還元剤である炭素粉末と粘結剤を添加
    し、成形して得た成形物を雰囲気熱処理炉に装入し、温
    度１２００℃以上に保持しながら、０．０５〜５０ｍｍ
    Ｈｇの真空雰囲気下で真空還元反応を行い、次いで温度
    を維持したまま該炉内に還元性ガスを連続的に流通又は
    間欠的に導入し、圧力１〜１００ｍｍＨｇの還元性ガス
    雰囲気下で減圧ガス還元反応を行うことを特徴とする高
    純度金属クロムの製造方法。
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