JPS63262445A

JPS63262445A - ほう素含有母合金の製造方法

Info

Publication number: JPS63262445A
Application number: JP62093197A
Authority: JP
Inventors: Kuniteru Suzuki; 鈴木　邦輝; Kouji Sasai; 笹井　興士; Tatsuhiko Fujinuma; 藤沼　龍彦
Original assignee: Japan Metals and Chemical Co Ltd
Current assignee: Japan Metals and Chemical Co Ltd
Priority date: 1987-04-17
Filing date: 1987-04-17
Publication date: 1988-10-28
Anticipated expiration: 2012-08-20
Also published as: JP2641859B2

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、ほう素含有母合金の製造方法に関し、特に不
純物の含有をきらうＦｅ−５ｉ−ほう素糸のアモルファ
ス合金、希土類−ほう素−鉄系高性能磁石などの不純物
をきらう用途に用いると好適なほう素含有母合金の製造
方法についての提案である。

（従来の技術）ほう素含有母合金を製造する従来技術としては、無水ほ
う酸をｌにより還元するアルミテルミット法、あるいは
ほう酸、銑ダライ粉、粉炭を電気炉を用いて炭素還元を
行う電気炉法等が知られており、これらの方法によりほ
う素含有率１０〜２０％のフェロボロンが得られる。

また、特開昭６０−１４５３５４号公報では、ほう素酸
化物とほう素の還元に必要な理論還元当量の０．８倍〜
１．１倍に当たる量のＭｇを混合し、鉄または鉄合金溶
湯に添加する方法を開示している。

（発明が解決しようとする問題点）まず、上記アルミテルミット法により得られるフェロボ
ロンは、合金中にＡｌを１〜３％含有する他、Ｓｉ、　
　Ｐ、　　Ｓなどの不純物を含有している。

また、電気炉法により得られるフェロボロンは１、　　
Ａｌは低いがその他の不純物として、Ｍｎ、　Ｓｉ、　
　Ｐ。

Ｃｕなどを含有している。

これらのフェロボロンは、鋼中の窒素安定化剤。

含ほう素ステンレス鋼用添加剤などの用途に使用するこ
とができるが、不純物をきらうアモルファス合金、高性
能＋ｉ石金合金どの用途には不純物量が多いために使用
することができない。もつとも、上記の各従来技術でも
フェロボロンを製造する際に、不純物の少ない原料を厳
選して使用するか、テルミット反応または電気炉反応終
了後に酸素吹精を行うか、またはフラックス処理を行な
うことによって不純物を除去すれば、上記用途にも使用
することができるが、工程が煩雑となる上、製品が高価
となる欠点があった。

また、特開昭６０−１４５３５４号公報に開示されてい
る方法は、Ｍｇを還元剤としたテルミット反応によるほ
う素含有鉄合金の製造方法であるが、溶湯中にほう素が
溶融すると同時にＭｇが溶湯中に溶融残留するのでＭｇ
の含有量が増加し、この不純物たるＭｇを除去するため
に溶湯全体を減圧してＭｇ量を減少させる工程が必要と
なる。また、このような処理を行なってもＭｇは合金中
になお０．０３〜０．１４％程度残留する。

本発明の目的は、従来のテルミット法、電気炉法などよ
りも不純物含有量が少なくかつ簡単な工程で安価なほう
素含有母合金を製造する方法を開発することにある。

（問題点を解決するための手段）１掲の目的に対し本発明は゛、鉄、鉄合金溶湯に対し、ほう素酸化物を還元剤とともに
添加するか、または、さらにＣｒ’ＰＮｉ、Ｃｏ。

Ｃｕ、　ＲＥＭ、　Ｓｔの各金属酸化物も同時に添加す
ることにより、前記ほう素酸化物中のほう素または前記ほう素と金属酸
化物を鉄、鉄合金中に還元させてほう素含有母合金を製
造する方法であって、鉄、鉄合金溶湯に添加する前記ほう素酸化物量または前
記ほう素と金属酸化物の合計量を、還元剤に対する理論
還元量の１．２倍以上に制御する、という改善された方
法を提案する。

（作　用）次に本発明思想の内容について詳細に説明する。

本発明において使用する鉄または鉄合金としては、銑鉄
、純鉄などの鉄またはこれらにＮｉやＣｒ。

Ｃｏ、　Ｓｉなどの元素を添加した鉄合金である。

これら鉄または鉄合金を予め溶解炉中で溶解しておき、
その上に所定量のほう素酸化物と還元剤との混合物を添
加すると、ほう素酸化物は溶湯浴面上で還元剤によって
還元され、金属ほう素となって前記溶湯中に熔解する。

溶湯表面に残留するほう素および還元剤の酸化物は反応
後除滓して取除く。

このようなテルミット法によるほう素含有母合金の製造
技術においては、ほう素酸化物と還元剤の配合比を制御
することによって、生成するほう素含有母合金中に含有
する不純物の量を低下させることができる。

第１表は、ほう素酸化物と還元剤との配合比を変え、ほ
う素酸化物と還元剤を混合して鉄溶湯に添加することに
より、還元剤がほう素含有母合金中に残留した量（重量
％）およびほう素の歩留（７）を求めたものである。な
お、ほう素酸化物と還元剤との配合比は、下記式に示す
ように、ほう素酸化物の全景が金属ほう素に還元するに
要する還元剤の理論還元当量を１．０としたとき、ほう
素酸化物を理論還元当量の１．０−１．４倍に変化させ
、このときに母合金中に残留する還元剤の量を測定した
。

Ｂｔｏ３＋３Ｍｇ→２Ｂ＋３Ｍｇ０また、鉄の溶湯は純鉄５Ｋｇをｌ０ＫＷ高周波炉に高純
度ＭｇＯるつぼを設置してアルゴン雰囲気中でで溶解し
たものを用いた。　′ 第１表　　（重量％）前記第１表より、ほう濃酸化物と還元剤との配合比を、
理論還元当量の１．２倍以上に制御したとき、不純物と
して還元剤が母合金中に殆んど残留しないことが判明し
た。

これは、前記配合比を１，２倍以上に制御することによ
り、還元剤よりも過剰のほう濃酸化物が溶融して鉄溶湯
上をフラックスとして覆う結果、ほう素の蒸発損失が少
なく、また、速やかに投入した還元剤の全量が溶解して
ほう濃酸化物と反応し酸化物となり、さらに、酸化物と
なった還元剤が再び還元されて溶湯中に溶解しても過剰
のほう濃酸化物が存在するため、直ちに酸化ほう素によ
って還元剤が酸化され、溶湯中へ還元剤が取込まれるこ
とがないためと考えられる。なお、ほう濃酸化物と還元
剤を混合して添加するときにＣａＯを添加すれば、スラ
グの粘性が低下し、除滓がしやすくなり、またＢ歩留が
向上する。

ほう濃酸化物は、無水ほう酸やほう砂、ほう酸。

コレマイナイトなどが使用でき、また、還元剤としては
、金属Ｍｇや金属Ｃａ、カルシウムシリコン、黒鉛、カ
ルシウムカーバイド、マグネシウム・アルミニウム合金
などのＣａ、ＭＬ　Ｃの単体またはこれらの合金または
複合物が使用できるが、金属Ａｌ、金属Ｓｉは、単独で
使用するとほう濃酸化物を理論還元当量の１．２倍以上
配合しても還元剤成分が溶湯中に残留するので好ましく
ない。

ほう濃酸化物と還元剤を鉄または鉄合金溶湯表面上に添
加する方法としては、これらを混合して添加するほか、
所定量混合してこれをブリケ−／　）とした後、添加す
ることもできる。

なお、ＣａおよびＭｇを含む還元剤を使用した場合と、
Ｃを還元剤として使用した場合とでは溶湯上での反応が
異なるので、添加する方法、保持時間などを適宜変える
ことが望ましい。

即ち、ＣａおよびＭｇを含む還元剤を一度に溶湯上に添
加すると、反応が急激なので少量づつ分割して投入し、
溶湯上に溶融したフラックスを残留させながら反応させ
ることが好ましい。

Ｃは、Ｂ２０．との反応が遅く直ちに除滓したのではほ
う素の溶湯中への還元率が低いので、一定時間放置した
あとで除滓することが好ましい。

また、鉄の溶湯にほう濃酸化物と還元剤を添加する際、
同時にＣｒやＮｉ、　Ｃｏ、　Ｃｕ、　ＲＥＭ、Ｓｉな
どの金属酸化物を添加することができる。この場合には
、ＣｒやＮｉ、　Ｃｏ　、　Ｃｕ、　ＲＥＭ、　Ｓｔな
どの金属酸化物はほう濃酸化物と共に混合し、これらの
酸化物の合計量を還元剤の理論還元当量の１．２倍以上
に制御する。

上記の方法においては、ほう濃酸化物と還元剤を添加す
る場合と同様、ほう濃酸化物とＣｒやＮｉ。

Ｃｏ、　Ｃｕ、　ＲＥＭ、　Ｓｉなどの酸化物とが溶湯
表面上にフラックスとして残り、溶湯中にＢ　ｚ　Ｏｓ
　、その他の金属酸化物が溶解しやすく、また、還元剤
の溶湯中への溶解量を極めて少なくすることができる。

このようにすれば、ほう素含有母合金を製造すると同時
に、例えばアモルファス母合金、高性能磁石合金などを
直接製造することとなるので特に有利である。

また、上記方法のほかに本発明方法により得たほう素含
有母合金溶湯に、溶融状態のままで、ＣｒやＮｉ、　Ｃ
ｏ、　Ｃｕ、　ＲＥＭ、　Ｓｉなどの他の金属または酸
化物を添加すれば、エネルギー損失が極めて少なく、最
終製品であるアモルファス母合金、高性能磁石などを直
接製造することができる。

（実施例）五二上１０ＫＷ高周波炉中に高純度マグネジするつぼを設装置
し、該るつぼ中にアルゴンガスを吹込みなから純鉄２９
６１　ｇを溶解した。ついで、溶湯を１６００°Ｃに保
持しつつこの浴面上に平均粒径約１鰭のＭｇ粉２５６ｇ
と無水ほう酸３１８ｇ　（還元剤に対する理論還元当量
の１．３倍）を混合して、これを７回に分けて投入した
。反応後、除滓して本発明品を得た。溶湯をサンプリン
グして分析した結果を第２表に示す。

第　２　表　　　　（重量％）この溶湯をさらにアルゴン雰囲気を強化して、Ｎｄ　−
Ｆｅ母合金２０４２　ｇを添加して溶解し、メタル酸化
防止カバー付水冷鋳型内に鋳込んで、希土類−ほう素−
鉄系磁石合金５０００　ｇを得た。得られた製品の組成
およびほう素、　Ｎｄの歩留（％）を第３表に示す。

第　３　表　　　　　（重量％）炭二１例−１と同様の高周波炉中に高純度マグネジするつぼを
設置し、アルゴン雰囲気で純鉄４６２３　ｇを溶解した
。ついで、１５７０℃に保持した溶湯浴面上に、高純度
人造黒鉛粉４１５ｇと無水ほう酸９６３ｇ　（還元剤に
対する理論還元当量の１．２倍）を３回に分けて添加し
、各添加毎に２０分間放置した。その後、除滓して本発
明品を得た。溶湯よりサンプリングを行なって分析した
結果を第４表に示す。

ついで、この溶湯に金属Ｃｒ３２８ｇと高純度黒鉛粒５
１ｇを添加し、溶落−後鋳造して鉄−クロム−ほう素−
炭素系のアモルファス合金用母合金５ｏｏｏ　ｇを得た
０組成およびほう素の歩留（％）を第５表に示す。

貝ニュ例−１と同様の装置により純鉄４６２３　ｇを溶解した
。ついで、溶湯を１５７０℃に保持しつつ無水ほう酸５
２２ｇ、酸化クロム２８４ｇおよび金属Ｃａ粒８９８ｇ
　（無水ほう酸と酸化クロムの合計量が、還元剤の理論
還元当量の１．２５倍）を混合して添加した。

ついで、除滓後鋳造して本発明品を得た。溶湯よりサン
プリングを行い分析した結果を第６表に示す。

第６表　　（重量％）さらに、この溶湯に金属クロムと黒鉛粒５１ｇを添加し
、溶菌後鋳造して、鉄−クロム−ほう素−炭素系のアモ
ルファス合金用母合金を得た。

組成を第７表に示す。

（発明の効果）本発明の方法によって製造されたほう素含有母合金は、
不純物含有量が極めて少なく、アモルファス合金、高性
能磁石などに使うほう素添加用母合金として有利に使用
でき、しかもほう素含有母合金を簡単な工程で低コスト
で製造できる。

Claims

【特許請求の範囲】１、鉄、鉄合金溶湯に対し、ほう素酸化物を還元剤とと
もに添加することにより、前記ほう素酸化物中のほう素
該鉄、鉄合金溶湯中に還元させてほう素含有母合金を製
造する方法において、鉄、鉄合金溶湯に添加する前記ほ
う素酸化物量を、還元剤に対する理論還元当量の１．２
倍以上に制御することを特徴とするほう素含有母合金の
製造方法。２、鉄、鉄合金溶湯に対し、ほう素酸化物および金属酸
化物を還元剤とともに添加することにより、前記酸化物
を該鉄、鉄合金溶湯中に還元させてほう素含有母合金を
製造する方法において、鉄、鉄合金溶湯に添加する前記
ほう素酸化物の合計量を、還元剤に対する理論還元当量
の１．２倍以上に制御することを特徴とするほう素含有
母合金の製造方法。３、前記金属酸化物とは、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｒ
ＥＭ、Ｓｉ他の中から選ばれる１種または２種以上の酸
化物からなることを特徴とする特許請求の範囲第２項に
記載の製造方法。