JPS63230832A - よう化物熱分解用析出基体 - 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】 Ｃｇｆｆｉ上の利用分野〕 本発明はＣｒ、Ｔｉ、Ｖ、Ｚｒ　、Ｎｂ　ＳＨｆ等のよ
う化物熱分解による高純度金属の精製に用いる純金属析
出基体に関するものである。

〔従来の技術〕

よう化物熱分解によるＣｒの精製は、原理的には図に一
例を示すｖｃ置で、原料Ｃｒとよう素を反応させ、生成
県なよう化Ｃｒがスを加熱した基体上で熱分解して行な
うものである。

すなわち、シリカにて作られた２ｍ筒反応器６の外壁と
スリットもしくは孔のあいた内筒との間隙に原料Ｃｒ２
を入れ、反応器６の中央部に通電用電極棒１１．１１に
取り付けられた析出基体であるフィラメント１が設けら
れている。

よう素容器４によう素３を入れ、これを冷却するととも
に、パルプ９ａ　、９ｂを開き、真空ポンプ７により反
応器６とよう素容器４内を１０−’Ｔｏｒｒ以下に排気
しながら、電気炉５で反応器６を介して原料Ｃｒ　２を
加熱する　（精！１２會属がＣｒの場合は８００〜８５
０℃）、その後、通電用電極棒１１を通じてフィラメン
ト１を通電加熱しく精製金属がＣｒの場合１２００〜１
４００℃）、排気用バルブ９ｂを閉じ、よう素容器３を
湯せん１０で温め、よう素蒸気を反応器６内に導入する
と、原料Ｃｒ　２とよう素の反応によ’）ＣｒＩ２蒸気
が生成し、これがフィラメント１の表面でＣｒと１２に
分解し、Ｃｒはフィラメント１上に高純度で析出し、Ｉ
２は再び原料Ｃ「と反応する。

よう化物熱分解に用いる析出基体は、Ｃ「の場合、Ｖ　
、　Ｓ　、　Ｙ　ｅｍｅｌ’ｙａｎｏｖらは、Ｗａを　
（「Ｍ　ｃｔａｌ　ｆｕｒｒｙ　　ａｎｄ　　Ｍ　ｃｔ
ａｌ　ｌｏｇｒａｐｈｙ　ｏｆ　Ｐ　ｕｒｃＭｅｔａｌ
ｓ　Ｊ　　ｐ、１０　　（１９６２）　　Ｇｏｒｄｏｎ
　ａｎｄＢ　ｒｅａｃｈ　）、Ｕ、　Ｓ、　ｐａｔｅｎ
ｔ　３＋１１６，１４４では、ヒーターにシリカ管をか
ぶせたものを用いている。

Ｃ「以外の場合、■ではＶ線を（０，Ｎ。

Ｃａｒｌｓｏｎ　　ｅＬ、　　　ａｌ、、　　　Ｊｕｒ
ｎａｌ　　　ｏｆ　　　Ｅｌｅｅｔｒｏｃｈｅｓ＋１−
ｃａｌ　５ｏｃｉｅｔｙｓ　１０８（１）　　（１９６
１））、ＺｒではＷ＃ａを（「原子力化学工学」■　核
燃料材料の化学工学）基体として用いている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

よう化物熱分解によりＣｒを精製する場合、析出基体上
に析出しなＣｒを剥離する必要がある。

この析出基体として、Ｗ、Ｍｏなどの金属は、空温にて
は脆く取り扱い難い、のみならず、合金化をおこし剥離
しにくいものもある。

たとえば、　Ｖ　、　Ｓ　、　Ｙ　ｅｍｅｌ’ｙａｎｏ
ｖ　らのように析出基体にＷを用いた場合、Ｃ「とＷは
その界面において固溶体を作るため強固に結び付さ、析
出基体からＣｒを剥離するのが困難になる。

また、Ｗ同様にＭｏの場合も、Ｃｒと固溶体を作るうえ
に１２００℃以上にも氏時間曝されると結晶が粗大化し
脆くなる。さらに、発熱体にシリカ管をかｊ：せな析出
基体の場合は、ＣｒとＳ　＋　０２が反応し、シリカが
脆く破損しやす（なるため、Ｃｒの剥離は困難となる。

これに対し、’Ｏ，Ｎ、　ＣａｒｌｓｏｎらがＶの精製
で行なったように、析出する金属と同じ金属を析出基体
として用いることがよいのであるが、Ｃ「が脆いため析
出基体を製作することが相当困難である。＊た、析出基
体の反復使用も難し−１゜ 以上、主にＣｒ精製の場合について述べたが、これらは
、Ｔｉ、Ｖ％Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ等の他の金属の場合にも
ほぼ共通である。

以上のように、これまで用いられてきた析出基体は、析
出した金属を剥離するのが困難であったり、再使用がで
きないという問題点があった。

本発明の目的は、析出基体からの精製金属の剥離性を向
上させるとともに、繰り返し使用が可能な析出用基体を
提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、よう化物熱分解による純金属の精製装置にお
いて、Ｔａを重量比で９０％以上含むＴａ合金、さらに
、表面を酸化処理、窒化処理等により保１ｉ！１４を形
成させあるいは、ＴｉＮ。

ＺｒＮ％ＡＺ２０．等のコーテイング膜を形成させたよ
う化物熱分解用析出基体である。

本発明において、Ｔ　ａ上に析出した金属は、加圧など
により、若干の変形を加えると剥離する。Ｔａは延性に
富み、折損などをおこさず十分に耐え、再使用が可能で
ある。

一方、Ｍｏ、Ｗなどの場合は、金属の剥離中にしばしば
折損して実質的に純金属Ｃｒの生産は不可能に近い。

析出基体中に不純物が混入すると、この不純物がＩ２と
反応することにより、基体が腐食されたり析出した金属
を汚染し易くなる。このため本発明では、Ｔａ純度を９
０ｗｔ％以上とした。

また、析出金属とＴａの界面には拡散による合金相が生
成し、これは１３００℃で　２０ｈｒ保持すると約１０
μ−の厚みとなるが、この層を薄くするには、Ｔａの表
面を酸化または窒化処理を行ない、３〜５μ−程度の酸
化または窒化層を設けるか、３０〜８０μ−の厚みの酸
化物または窒化物コーティング層を設けるとよい。

これらの酸化物および窒化物は高温においてよう素と反
応しないものであることが必要で、そのためには、１２
００°Ｋにおける生成自由エネルギーが酸化物では−１
５０ｋｃａｌ／論ｏ１以下、窒化物では−８０ｋｃａｌ
／　ｍｏｌ以下であることが望ましい。

これらの化合物をＴａの表面にコーティングすると、Ｔ
ａ中への析出金属の拡散が妨げられ、合金層を形成せず
、析出金属を剥離する際は、コーティング層が壊れて剥
離するため、基体であるＴａを傷つけることが少ない。

コーティング層の厚さは、厚いほどＴａへの析出金属の
拡散を抑えることができるが、析出金属を剥離するとき
コーティング層物質が剥離金属中へ多量に混入すること
になる。

これらの点を勘案すると、コーティング層の厚さは、３
０〜８０μ鋤が適当である。

Ｔａｆｉも繰り返し使用すると結晶が粗大化するので、
１０回程度使用したものは再生する。

すなわち、塩酸に浸漬するとＣｒは溶解するが、Ｔａは
不溶で、これをニレトロンビーム溶解でインゴットを作
り、線材に再生することができる。

〔実施例〕

実施例１゜ 第１図に示す構成のよう化物熱分解法の装置により、フ
ィラメント１にＴａＩＩＡ（直径１．ＯＩ線純度５豐ｔ
％、約３ｗｔ％Ｎｂを含む）を用い、Ｃｒの精製を行な
った。原料Ｃｒ　（９９，５％）の加熱温度を８００℃
、フィラメント温度を１３００℃、よう素昇華温度を６
０℃としてＴａ線上にＣ「を２時間析出させた。Ｔａ線
に析出したＣｒの外径は４．８１であり、この外径上を
軽（叩くと、析出したＣｒは容易に剥離され、フィラメ
ント１の損傷はみられなかった。

Ｔａ線と析出したＣ「との境界には、合金層が３μ鋤の
厚さで形成されており、剥離はこの層において多（生じ
ていた。剥離したＣｒ中のＴａの含有量は３０　ｐｐｍ
　、またＣ「の純度は９９．９９％と満足できるもので
あった。

さらに、Ｃｒを剥離したＴａｆｉを再度使用し、Ｃｒを
析出させ、析出しなＣｒを剥離する４作を１０回繰り返
したが、析出したＣｒの純度は低下することなく、Ｔａ
線の直径も使用前は１゜００ｍｍであったものが０．９
８ｍ−と２％しか減少しでおらず、繰り返し使用するこ
とができた。

実施例２゜ 直径１．００ｍｍのＴａ線を陽極酸化を行ない、３μｌ
の酸化膜を形成させたものをフィラメント１として用い
、実施例１と同様にＣｒを析出させた。

その結果、第１表Ｎｏ、１に示すように、Ｃ「の剥離は
容易に行なうことができ、析出しなＣｒの純度は９９．
９９％以上であった。　またＴａ線の直径もＣ「の剥離
後で１．００１１ＩＩと変化は見られなかった。

実施例３゜ 直径１ｍｍのＴａ線の表面を　イオン窒化を行ない実施
例２と同様に試験した。窒化層の厚みは３μｍであり、
使用結果はＩｊ５１表Ｎ０．２に示すように容易に剥離
できた。

実施例４゜ 直径１．ＯＯｍ＋＊のＴａ線にＴｉＮ％ＺｒＮおよｒ！
　Ａ　ｂｏ　３　ヲ＋　ｔ’Ｌ　！　ａ　３０．５０　
　＃！（７８０μ−の厚さにコーティングし、実施例１
と同様にしてＣ「を析出させた。

その結果、１１表Ｎ０．３〜５に示すように、Ｃｒ９４
離は容易に行なえ、析出しなＣ「の純度は　９９．９６
％以上であった。

また、Ｃｒの剥離は、コーティング層内で生じており、
Ｔａ線は強くは損傷されていなかった。

実施例５゜ 実施例２．３および４で使用したＴａ＃ｉを実施例１と
同様に、おのおの１０回ずつ再使用を行なった。

その結果第２表に示すように１０回Ｃｒを繰り返し析出
させた場合、Ｔａ線の直径は酸化および窒化処理を行な
ったＴａ線では　０．９８〜０．９７ｍｍ　、ＴｉＮ、
ＺｒＮ％ＡｂＯｓ　をコーティングしたＴａｆｉでは、
１．０１−１．０４　ｍｍと十分繰り返し使用できる範
囲であった。また純度についても、９９．９７％以上で
満足できるものであった。

実施例６゜ フィラメントに直径１．ＯＩのＷＪｌｌ、　０　、５　
ｍ鎗のＷに外径１　、　Ｏｗａｎ、　　内径０　、６　
ａｍの石英管をかぶせたちのお上Ｖ１＋ａ＋ｓ角のＣｒ
棒をそれぞれ用い実施例１と同様にＣｒを析出させた。

Ｃｒを析出させた後、フィラメントからＣｒを剥離させ
ようと試みたが、いずれもフィラメントが破断しＣｒを
剥離できなかった。

以上Ｃｒ＊施例で本発明で述べたが、Ｔｉの場合でもほ
ぼ同様であった。これから、本発明の析出基体は、■、
Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ等よう素熱分解精製法が適用可能な他
の金属についても適用可能であると思われる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明により、従来析出基体上に析
出した金属の剥離困難であったものが容易にできるよう
になり、また、基体の繰り返し使用が行なえるようにな
った。＊た、Ｔａは再生が可能であり、比較的経済的で
もある。

【図面の簡単な説明】

図は、本発明のよう化物熱分解法に係る純金属精製装置
の構成を示す断面図である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％でＴａを９０％以上含むことを特徴とする
   よう化物熱分解用析出基体。
2. （２）表面に酸化または窒化処理層を設けたことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載のよう化物熱分解用析
   出基体。
3. （３）表面に生成自由エネルギーが１２００°Ｋにおい
   て酸化物では−１５０ｋｃａｌ／ｍｏｌ、窒化物では−
   ８０ｋｃａｌ／ｍｏｌ以下の安定な化合物を３０〜８０
   μｍの厚さにコーティングしたことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のよう化物熱分解用析出基体。
4. （４）精製金属がＣｒ、Ｔｉ、Ｖ、Ｚｒ、ＮｂまたはＨ
   ｆである高純度金属製造装置に用いることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載の
   よう化物熱分解用析出基体。