アルミニウムまたはアルミニウム合金の精製のためのＮａＣｌおよびＭｇＣｌ２の二成分塩フラックスの使用、ならびにその方法
アルミニウムおよびアルミニウム合金から成る群から選択される金属の精製のための使用および方法であって、前記金属は液相の状態であり、ＮａＣｌおよびＭｇＣｌ２の二成分混合物から成る塩フラックスと接触させられる使用および方法。好ましくは、２２重量％を超える二成分混合物量はＮａＣｌから成る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウムおよびアルミニウム合金から成る群から選択される金属の精製のための、より具体的にはアルカリおよびアルカリ土類金属の除去のための、ＮａＣｌおよびＭｇＣｌ２を含む二成分塩フラックスの使用に関する。本発明は、また、前記二成分塩フラックスにより前記金属を精製する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フラックスの使用は冶金学の分野で周知であり、これらのフラックスは様々な機能を果たす。
【０００３】
酸化を防ぐための保護層を合金の表面に形成するために、フラックスを使用することができる。フラックスが化学的に活性な薬剤を含む場合、それらは、蓄積されたコランダムの層を柔らかくすることによる炉壁の清浄化に使用することができる。幾つかの発熱性フラックスもまた、ドロスを取り除き、酸化被膜に閉じ込められたアルミニウムを除去するために使用される。
【０００４】
アルカリ塩化物およびアルカリ土類塩化物に基づくフラックスも合金の精製に使用される。当業者は、一般に、精製を、合金からのアルカリおよびアルカリ土類金属、非金属介在物および水素の除去と定義する。
【０００５】
ホール−エルー法によって得られるアルミニウムには、ナトリウムおよびカルシウムが不純物として常に存在する。フッ化リチウムは、槽の効率を向上させるために電解槽にしばしば添加される。しかしながら、少量が金属の状態でアルミニウムに溶解していることが見受けられる。これらの不純物は質の問題を伴う。例えば、マグネシウムを含む合金において、ナトリウムの存在は熱間圧延プロセスの際の妨げになる可能性がある。アルミニウムおよびケイ素の合金におけるナトリウムの存在は、結晶の微細化に使用されたリンの効果を中和する。上記のような理由のため、ナトリウムを含むフラックスの使用は、アルミニウムおよびその合金、特に３重量％を超えるマグネシウム分または１０重量％を超えるケイ素分を含むアルミニウム合金では推奨されない。
【０００６】
また、高すぎる濃度の水素の存在は、アルミニウムが凝固する際に、高すぎる孔隙率をもたらす可能性がある。アルミニウムのリサイクルの際、非金属介在物の存在は重要である。
【０００７】
アルミニウム合金中のカルシウムおよびナトリウムの回収についての反応の動力学は十分に研究されている。本来、これらの合金において、不純物はともに、低濃度の場合オーダー１および高濃度の場合オーダー０の動力学にしたがって消失する。蒸気圧が高いため、ナトリウムは、カルシウムよりも早く自身を酸化させるが、このため、カルシウムは洗浄試験に使用される。フラックスの添加は、反応定数の上昇をもたらし、それにより不純物の含有量のより速い減少をもたらす。混合もまた、不純物の低下において無視できない効果を有する。混合は、不純物と塩フラックスとの間の接触の増大により不純物の回収を促進する。
【０００８】
ＭｇＣｌ２は、合金中の不純物の回収に使用される化学的に活性な薬剤の１つである。その濃度はカルシウムおよびナトリウムの回収の動力学に対して直接的な効果を有する。その融点は７１４℃であるが、一般的なフラックスでは、その他の塩類と混合され、４００℃から５５０℃の間の融点とされる。しかしながら、ＭｇＣｌ２は吸湿性であり、周囲の大気に長い間暴露させることはできない。塩化マグネシウムを含む塩類の溶解によって得られたフラックスは吸湿性を有する。それゆえ、パッケージングは、そのようなフラックスの生産の際に湿度の吸収を制限する重要な要素である。
【０００９】
塩化マグネシウムに基づくフラックスの例が存在する。米国特許第１，３７７，３７４号は、マンガンまたはマグネシウムの合金の生産のための、塩化ナトリウムおよび塩化マグネシウムの等モルの組成物を有するフラックスの使用に関する。米国特許第１，７５４，７８８号は、マグネシウムの洗浄のプロセスにおけるこの同様のフラックスの使用に関する。米国特許第１，５１９，１２８号はこの組成物への塩化カルシウムの添加に関し、米国特許第２，２６２，１０５号は塩化カルシウムに加えて塩化カリウムおよび酸化マグネシウムの添加に関する。米国特許第５，４０５，４２７号は、金属の処理のための塩化ナトリウム、塩化マグネシウム、塩化カリウムおよび炭素に基づいたフラックスを記述している。
【００１０】
Ｄａｖｉｄ Ｈ． ＤｅＹｏｕｎｇによる「Ｓａｌｔ Ｆｌｕｘｅｓ ｆｏｒ Ａｌｋａｌｉ ａｎｄ Ａｌｋａｌｉ ａｎｄ Ａｌｋａｌｉｎｅ Ｅａｒｔｈ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｒｅｍｏｖａｌ ｆｒｏｍ Ｍｏｌｔｅｎ Ａｌｕｍｉｎｕｍ」と題された記事では、アルミニウム合金からのナトリウム、カルシウムおよびリチウムの除去のための塩化マグネシウム、塩化ナトリウムおよび塩化カリウムに基づく三成分塩の使用が示されている。しかしながら、Ｇｒｕｚｌｅｓｋｉらによる「Ｔｈｅ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｌｉｑｕｉｄ Ａｌｕｍｉｎｕｍ−Ｓｉｌｉｃｏｎ Ａｌｌｏｙｓ」と題された記事（２０４−２０５頁）では、ナトリウム塩を含んでいるフラックスを使用しないことは、当業者にとって重要であると示されている。したがって、低い含有量のナトリウム塩を有する三成分フラックス塩が許容される可能性があるものの、当業者はナトリウム塩を使用しないことが特に推奨される。
【００１１】
最初に、アルミニウムの精製は、液体金属中で塩素およびアルゴンの通気により実行された。しかしながら、これは、懸濁液中の塩素、塩化水素酸および粒子の放出による環境問題をもたらした。その後、塩フラックスの使用が、より環境に配慮された溶液として採用された。
【００１２】
精製フラックスは、通常、アルカリ塩化物またはアルカリ土類塩化物から成り、これらは混合され、合金の作業温度よりも低い融点が得られる−−純粋な化合物の融点は、通常、非常に高い。
【００１３】
合金に塩フラックスを組込むために、いくつかの方法を使用することができる。米国特許第４，０９９，９６５号は、アルミニウムの添加の前に、あらかじめ熱せられた容器の底に、ＫＣｌおよびＭｇＣｌ２のフラックスを固体の形態で添加する方法に関する。さらに現在では、フラックスは、金属表面の下のパイプ中の不活性ガスによって添加される（ランスフラクシング）。近年、中空軸により、ガスキャリアーとともに塩フラックスを合金に導入し、塩フラックスを撹拌器によって分散する方法が開発されている（回転式フラックス注入）。この方法は、合金におけるこの塩フラックスの分散を増大する一方、精製を行うために必要な塩フラックスの量を減らす。金属への塩フラックスの添加の後、不純物および塩類が液体金属の表面に浮遊し、容易に除去することができる。
【００１４】
好都合に、塩類の融解により得られた固体物質の使用はグラニュロメトリーを制御する。粒子はバッチ操作または連続工程において使用されてもよい。
【００１５】
しかしながら、塩化マグネシウムおよび塩化カリウムの二成分混合物のような塩フラックスに関するコストは高い。その上、かなりの含有量の塩化ナトリウムを有している塩フラックスの使用は、得られたアルミニウムまたはアルミニウム合金におけるナトリウム分による負の効果が認識されているため、当業者には推奨されていない。実際、塩化ナトリウムがアルミニウムまたはアルミニウム合金の精製のためのフラックスに存在する場合、当業者は現在塩化ナトリウムの使用を回避するか、または制限するだろう。特に、例えば、１０重量％を超えるケイ素分を有するアルミニウム合金、より具体的には３重量％を超えるマグネシウム分を有するアルミニウム合金といった特定の種の合金の場合、当業者は、現在、塩フラックスにおいて塩化ナトリウムを使用しないことを推奨する。
【００１６】
精製の問題に対するより有効な溶液についての出願人の調査において、驚くべきことに、当業者の現在の懸念および確信に反し、ＭｇＣｌ２を含む塩フラックスにおいて、高価なＫＣｌを安価なＮａＣｌに交換できることがわかった。それゆえ、本発明は、現在使用されている方法と等価な精製効率を有するアルミニウムまたはアルミニウム合金の処理のための経済的な溶液を提供する。実際、当業者の懸念に反し、ここに記載される本発明の精製方法を使用する場合、得られたアルミニウムまたはアルミニウム合金中には、著しい量のナトリウムは存在しない。
【００１７】
本発明の実施形態は、以下の利益を示す：
−経済的利益
・フラックスの融点がより低いことによる、より低い生産コスト
・原材料のより低いコスト
−Ｐｒｏｍａｇ（４０重量％のＫＣｌ−６０重量％のＭｇＣｌ２）の商標を有する従来の周知の塩フラックス固体を使用する精製方法に相当する効率
−アルミニウムまたはアルミニウム合金内におけるナトリウムの著しい蓄積を行うことのない、Ｐｒｏｍａｇの商標を有する従来の製品固体の経済的な代替。
【発明の概要】
【００１８】
本発明の第１の好ましい側面は、アルミニウムおよびアルミニウム合金から成る群から選択される金属の精製のための塩フラックスの使用であって、前記金属は液相の状態であり、前記塩フラックスはＮａＣｌおよびＭｇＣｌ２の二成分混合物である使用に関する。
【００１９】
本発明の第２の好ましい側面は、アルミニウムおよびアルミニウム合金から成る群から選択される金属の精製のための方法であって、前記方法は
・前記金属を液相まで加熱すること、および
・前記液体金属と、ＮａＣｌおよびＭｇＣｌ２の二成分混合物から成る塩フラックスとを接触させること
を含む方法に関する。
【００２０】
本発明の別の実施形態は、前記二成分混合物の２２重量％超がＮａＣｌから成る、上記の通り定義される使用または方法に関する。
【００２１】
本発明の別の実施形態は、前記塩フラックスが、
・ＮａＣｌの粒子とＭｇＣｌ２の粒子との二成分混合物であるか、または
・固体状態のＮａＣｌおよびＭｇＣｌ２の融解塩の粉砕により得られる粒子から成るか、または
・ＮａＣｌおよびＭｇＣｌ２の液体混合物である
上記の通り定義される使用または方法に関する。
【００２２】
本発明の別の実施形態は、前記二成分混合物はａ）４０から５０重量％のＮａＣｌおよびｂ）５０から６０重量％のＭｇＣｌ２を含む上述の実施形態の何れか１つに定義された使用または方法に関する。より具体的には、この二成分混合物は、４５重量％のＮａＣｌおよび５５重量％のＭｇＣｌ２を含み、約４３９℃の融点を有する共晶混合物を形成する。
【００２３】
本発明の別の実施形態は、前記塩フラックスは粒子の形態である上述の実施形態の何れか１つに定義された使用または方法に関し、これらの粒子は１００μｍから３．３５ｍｍの平均粒径を有する。好ましくは、前記粒子は０．８５ｍｍから３．１５ｍｍのまたは１００μｍから１ｍｍの平均粒径を有する。
【００２４】
本発明の別の実施形態は、前記粒子は、ガス注入装置による注入によって、前記液体金属と接触させられる上述の実施形態の何れか１つに定義された使用または方法に関する。ガス注入装置の非限定的な例は、本願の出願人から市販されるＳＮＩＦ ＰＨＤ−５０という商標で知られるロータリーインジェクターから成ってよい。
【００２５】
本発明の別の実施形態は、前記金属は３重量％を超えるマグネシウム分を有するアルミニウム合金である上述の実施形態の何れか１つに定義された使用または方法に関する。
【００２６】
本発明の別の実施形態は、前記金属は１０重量％を超えるケイ素分を有するアルミニウム合金である上述の実施形態の何れか１つに定義された使用または方法に関する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、融解塩ＫＣｌ／ＮａＣｌ／ＭｇＣｌ２の状態図である。図１から３の状態図は、ｆａｃｔｓａｇｅウェブサイト（ｈｔｔｐ：／／ｆａｃｔｓａｇｅ．ｃｏｍ）から抽出した。
【図２】図２は、融解塩ＫＣｌ／ＭｇＣｌ２の状態図である。図１から３の状態図は、ｆａｃｔｓａｇｅウェブサイト（ｈｔｔｐ：／／ｆａｃｔｓａｇｅ．ｃｏｍ）から抽出した。
【図３】図３は、融解塩ＮａＣｌ／ＭｇＣｌ２の状態図である。図１から３の状態図は、ｆａｃｔｓａｇｅウェブサイト（ｈｔｔｐ：／／ｆａｃｔｓａｇｅ．ｃｏｍ）から抽出した。
【図４】図４は、例５から８に関する比較図である。
【発明の詳細な説明】
【００２８】
以下の例では、出願人は、当業者の懸念に反し、ＮａＣｌおよびＭｇＣｌ２の二成分混合物を含む塩フラックスの配合物は、マグネシウム分を有するアルミニウム合金における金属ナトリウムの濃度の増大を伴わないことに注目した。そのようなアルミニウム合金の非限定的な例は、５重量％の含有量のマグネシウムを有するアルミニウム合金から成ってよい。したがって、特に高いマグネシウム分を有するアルミニウム合金の場合における、アルミニウムの洗浄のためのＮａＣｌおよびＭｇＣｌ２を含む二成分塩フラックスの使用に対する反対の示唆は存在しないようである。
【００２９】
本発明に関して提案されるＮａＣｌおよびＭｇＣｌ２に基づく配合物は、不純物の回収のための化学的に活性な薬剤であるＭｇＣｌ２の等価な量について、出願人によって商標Ｐｒｏｍａｇ（４０重量％のＫＣｌ、６０重量％のＭｇＣｌ２）のもと市販される塩フラックス組成物の融点よりも低い融点を示す。融点の低下は、固体塩フラックスを融解するときのエネルギーコストの低下を意味する。
【００３０】
２つの融解塩、すなわち以下の二成分系塩フラックスおよび三成分系塩フラックス（先行技術）（重量に基づく）を、後述の例において評価した：
・４５％のＮａＣｌおよび５５％のＭｇＣｌ２、４３９℃の融点；並びに
・２０％のＮａＣｌ、２０％のＫＣｌおよび６０％のＭｇＣｌ２、３９６℃の融点。
【００３１】
また、例１は、液体アルミニウム合金にＮａＣｌを添加したときのアルミニウム合金中のナトリウム濃度に関する予想を超える効果、すなわち、合金中のナトリウム分は増大しないことを示している。
【００３２】
それぞれの塩フラックスの製造は、適した炉において、無水固体相の塩を混合することにより行った。次に、炉の温度を上げることにより、液体の形態における溶融した化合物を得た。次に、液体を急速に冷却し、破砕し、ふるいにかけることで、選択した方法に適したグラニュロメトリーを得た。後述の例７では、無水固体相の塩を混合することのみにより塩フラックスを得た。
【００３３】
塩フラックスは、出願人（Ｐｙｒｏｔｅｋ）から市販されるＳＮＩＦ ＰＨＤ−５０（商標）といったロータリーインジェクターを使用した場合に、Ｃａ、ＮａおよびＬｉの回収について最適な効率を示した。当然、当業者に周知であり、従来の精製方法に関する使用について既に記述されているその他の添加の方法を、精製を行うために使用することができる。精製を行うために必要な塩フラックスの濃度は、選択される方法に依存して異なってもよい。
【００３４】
例１
グラファイトから成るるつぼの中で、５重量％のマグネシウムが添加された１．５ｋｇの液体ＡＡ１１００アルミニウム合金（商標Ａｌｃａｎのもと市販される）中で、商標ＳＩＦＴＯ ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬのもとで市販される粉末形態の１００グラムのＮａＣｌを撹拌した。全試験期間中るつぼを８５０℃に維持した。７日間毎日、サンプルを取得した。これらの毎日の分析によると、得られたアルミニウム合金のナトリウム分は全試験の間、２ｐｐｍの最小レベルであり、このことは、当業者の懸念に反して、ＮａＣｌの添加は、マグネシウム分の高いアルミニウム合金中におけるナトリウムの吸着を伴わないことを示している。
【００３５】
例２
グラファイトのるつぼの中で、５重量％のマグネシウムが添加された１．５ｋｇの液体ＡＡ１１００アルミニウム合金（商標Ａｌｃａｎのもと市販される）中で、４５重量％のＮａＣｌおよび５５重量％のＭｇＣｌ２の二成分混合物から成る１５グラムの塩フラックスを撹拌した。るつぼを７２０℃に９０分間維持し、３０分ごとにサンプルを取得した。るつぼ中のナトリウムレベルは、全実験の間、３ｐｐｍの最小レベルに維持され、ＮａＣｌを含むフラックスの添加は、マグネシウム分の高いアルミニウム合金中におけるナトリウムの吸着を伴わないことが示された。塩フラックスは、商標ＳＩＦＴＯ ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬのもとで市販される粉末形態のＮａＣｌおよび商標ＳＫＹＬＩＮＥのもとで市販されるフレーク状のＭｇＣｌ２から作製した。
【００３６】
例３（先行技術）
グラファイトるつぼの中で、２０重量％のＮａＣｌ、２０重量％のＫＣｌおよび６０重量％のＭｇＣｌ２の三成分混合物から成る１５グラムの塩フラックスを撹拌し、５重量％のマグネシウムが添加された１．５ｋｇの液体ＡＡ１１００アルミニウム合金（商標Ａｌｃａｎのもと市販される）に添加した。るつぼを７２０℃に９０分間維持し、３０分ごとにサンプルを取得した。るつぼ中のナトリウムレベルは、全実験の間、３ｐｐｍの最小レベルに維持され、少量のＮａＣｌの添加は、マグネシウム分の高いアルミニウム合金中におけるナトリウムの吸着を伴わないことが示された。塩フラックスは、商標ＳＩＦＴＯ ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬのもとで市販される粉末形態のＮａＣｌ、商標ＩＭＣ ＫＡＬＩＵＭのもとで市販される粉末形態のＫＣｌおよび商標ＳＫＹＬＩＮＥのもとで市販されるフレーク状のＭｇＣｌ２から作製した。
【００３７】
例４
約７５ｋｇのＡ３５６合金を、炭化ケイ素で作られたるつぼの中で、７００℃で溶融し、液体状態に維持した。その後、１０重量％のカルシウムを含む５３５ｇのアルミニウム合金を、直線状のブレードを有した撹拌器により混合しながら、液体Ａ３５６合金に添加した。次に、るつぼに含まれる生成されたアルミニウム合金を、撹拌することなく、５時間放置した。この間、生成されたアルミニウム合金のカルシウム分は、３５０ｐｐｍから１５０ｐｐｍに減少した。次に、更なる精製のために、４５重量％のＮａＣｌおよび５５重量％のＭｇＣｌ２から成る３６０グラムの塩フラックスを、撹拌しながら、生成された合金に添加した。塩フラックスを、商標ＳＩＦＴＯ ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬのもとで市販される粉末形態のＮａＣｌおよび商標ＳＫＹＬＩＮＥのもとで市販されるフレーク状のＭｇＣｌ２から作製した。
【００３８】
精製されたアルミニウム合金において行われた分析から、塩フラックスの添加の直後において、Ｃａ分が１５０ｐｐｍから７０ｐｐｍに減少したこと、すなわち５３％減少したこと、および、添加から３時間後において、このＣａ分が２５ｐｐｍに減少したことが示された。また、分析から、ナトリウム分は、２ｐｐｍのオーダーであることが示された。
【００３９】
例５
商標ＳＩＦＴＯ ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬのもとで市販される粉末形態の２２．５グラムのＮａＣｌと、商標ＳＫＹＬＩＮＥのもとで市販されるフレーク状の２７．５グラムのＭｇＣｌ２とを小さなアルミニウムるつぼの中で混合することで、５０グラムのフラックスを作製した。混合物を、５５０℃の温度に４５分間さらした。その後、得られる液体混合物を、迅速な凝固のために、エナメルコートされたボールに注いだ。得られた塩フラックスを乳鉢により破砕し、ふるいにかけた。３１５０ミクロンより小さく１０５ミクロンより大きい粒径を有する画分を回収した。
【００４０】
２ｋｇのＡＡ１１００アルミニウム合金（商標Ａｌｃａｎのもとで市販される）をグラファイトるつぼの中で、７００℃で溶解し、液体状態を維持した。この合金に対し、液体金属中で撹拌器により形成される渦の中で、９０重量％のアルミニウムおよび１０重量％のカルシウムから成るアルミニウム合金（商標ＫＢ Ａｌｌｏｙｓの下で市販される）を２グラム添加した。この撹拌器は直線状のブレードを有する。撹拌を２分間維持した。金属のサンプルを分析のために取得した。上記の通り形成した２グラムのフラックスを、２分間撹拌しながら、カルシウムがドープされた液体アルミニウム合金に添加した。撹拌終了直後並びに３０、６０および９０分後において、サンプルを取得した。
【００４１】
サンプルの分析から、塩フラックスの添加後、Ｃａレベルが１１５ｐｐｍから３ｐｐｍに減少することが示された。３０分後、カルシウムレベルは２ｐｐｍ未満となった。ナトリウム分の増大は試験において記述されなかった。合金中のナトリウムのレベルは２ｐｐｍのオーダーであった。
【００４２】
例６（先行技術）
商標ＳＩＦＴＯ ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬのもとで市販される粉末形態の１０グラムのＮａＣｌ、商標ＩＭＣ ＫＡＬＩＵＭのもとで市販される粉末形態の１０グラムのＫＣｌおよび商標ＳＫＹＬＩＮＥのもとで市販されるフレーク状の３０グラムのＭｇＣｌ２を小さなアルミニウムるつぼの中で混合することで、５０グラムの塩フラックスを作製した。混合物を、５５０℃の温度に４５分間さらした。その後、得られる液体混合物をエナメルコートされたボールに注ぎ、急速に凝固させた。得られた塩フラックスを乳鉢により破砕し、ふるいにかけた。３１５０ミクロンより小さく１０５ミクロンより大きい粒径を有する画分を回収した。
【００４３】
２ｋｇのＡＡ１１００アルミニウム合金（商標Ａｌｃａｎのもとで市販される）をグラファイトるつぼの中で、７００℃で溶解し、液体状態を維持した。この合金に対し、液体金属中で撹拌器により形成される渦の中で、９０重量％のアルミニウムおよび１０重量％のカルシウムから成るアルミニウム合金（商標ＫＢ Ａｌｌｏｙｓの下で市販される）を２グラム添加した。この撹拌器は直線状のブレードを有する。撹拌を２分間維持した。金属のサンプルを分析のために使用した。上記の通り形成した２グラムの塩フラックスを、２分間撹拌しながら、カルシウムがドープされた液体アルミニウム合金に添加した。撹拌を停止し、撹拌終了直後並びに３０、６０および９０分後において、サンプルを取得した。
【００４４】
サンプルの分析から、塩フラックスの添加後、Ｃａレベルが１０８ｐｐｍから７ｐｐｍに減少することが示された。３０分後、カルシウムレベルは２ｐｐｍとなり、６０分後、カルシウムレベルは１ｐｐｍ未満となった。ナトリウム分の増大は試験において認められなかった。ナトリウムレベルは２ｐｐｍのオーダーであった。この例から、低い含有量のＮａＣｌを有する三成分フラックスは、合金中のナトリウムのレベルを増大させないことが示される。
【００４５】
例７
粒度分析において９５％が８４０ミクロン未満であり、９５％が３００ミクロンより大きく、商標ＳＩＦＴＯ ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬのもとで市販される２２．５グラムの粉末形態のＮａＣｌと、粒度分析において９０％が４．７ｍｍ未満であり、８５％が１ｍｍより高く、商標ＳＫＹＬＩＮＥのもとで市販される２７．５グラムのフレーク状のＭｇＣｌ２とを混合することのみにより、５０グラムの塩フラックスを作製した。
【００４６】
２ｋｇのＡＡ１１００アルミニウム合金（商標Ａｌｃａｎのもとで市販される）をグラファイトるつぼの中で、７００℃で溶解し、液相を維持した。この合金に対し、液体金属中で撹拌器により形成される渦の中で、９０重量％のアルミニウムおよび１０重量％のカルシウムから成るアルミニウム合金（商標ＫＢ Ａｌｌｏｙｓの下で市販される）を２グラム添加した。この撹拌器は直線状のブレードを有する。撹拌を２分間維持した。金属のサンプルを分析のために使用した。上記の通り形成した２グラムの塩フラックスを、２分間撹拌しながら、カルシウムがドープされた液体アルミニウム合金に添加した。撹拌を停止し、撹拌終了直後並びに３０、６０および９０分後において、サンプルを取得した。
【００４７】
サンプルの分析から、塩フラックスの添加後、Ｃａレベルが７７ｐｐｍから２ｐｐｍに減少することが示された。３０分後、カルシウムレベルは１ｐｐｍ未満となった。ナトリウム分の増大は試験において記述されなかった。ナトリウムレベルは２ｐｐｍのオーダーであった。
【００４８】
例８
２ｋｇのＡＡ１１００アルミニウム合金（商標Ａｌｃａｎのもとで市販される）をグラファイトるつぼの中で、７００℃で溶解し、液体状態を維持した。この合金に対し、液体金属中で撹拌器により形成される渦の中で、９０重量％のアルミニウムおよび１０重量％のカルシウムから成るアルミニウム合金（商標ＫＢ Ａｌｌｏｙｓの下で市販される）を２グラム添加した。この撹拌器は直線状のブレードを有する。撹拌を２分間維持した。金属のサンプルを分析のために使用した。４０重量％のＫＣｌおよび６０重量％のＭｇＣｌ２から形成され、粒度分析において９９％が３１５０ミクロン未満であり、９５％が８５０ミクロンを超える２グラムのＰＲＯＭＡＧ ＳＩ（商標）を、２分間撹拌しながら、カルシウムがドープされた合金に添加した。撹拌を停止し、撹拌終了直後並びに３０、６０および９０分後において、サンプルを取得した。
【００４９】
サンプルの分析から、塩フラックスの添加後、Ｃａレベルが７５ｐｐｍから７ｐｐｍに減少することが示された。３０分後、カルシウムレベルは５ｐｐｍ未満となった（図４参照）。これらの分析は、ＮａＣｌおよびＭｇＣｌ２の二成分フラックスが、ＮａＣｌ、ＫＣｌおよびＭｇＣｌ２の三成分フラックスまたはＫＣｌおよびＭｇＣｌ２の二成分フラックスよりも効率的であることを示している。
【表１】
【００５０】
本発明は、その好ましい実施形態に関して記述されている。明細書および図面は、本発明の理解を助けることのみが意図されており、その範囲を限定することは意図されていない。本発明の範囲を逸脱することなく、本発明の実施において多数の変更および修正することが可能であることは当業者に明らかであるだろう。そのような変化および修正は本発明の範囲である。本発明は、特許請求の範囲に記載されるだろう。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウムおよびアルミニウム合金から成る群から選択される金属の精製のための、より具体的にはアルカリおよびアルカリ土類金属の除去のための、ＮａＣｌおよびＭｇＣｌ２を含む二成分塩フラックスの使用に関する。本発明は、また、前記二成分塩フラックスにより前記金属を精製する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フラックスの使用は冶金学の分野で周知であり、これらのフラックスは様々な機能を果たす。
【０００３】
酸化を防ぐための保護層を合金の表面に形成するために、フラックスを使用することができる。フラックスが化学的に活性な薬剤を含む場合、それらは、蓄積されたコランダムの層を柔らかくすることによる炉壁の清浄化に使用することができる。幾つかの発熱性フラックスもまた、ドロスを取り除き、酸化被膜に閉じ込められたアルミニウムを除去するために使用される。
【０００４】
アルカリ塩化物およびアルカリ土類塩化物に基づくフラックスも合金の精製に使用される。当業者は、一般に、精製を、合金からのアルカリおよびアルカリ土類金属、非金属介在物および水素の除去と定義する。
【０００５】
ホール−エルー法によって得られるアルミニウムには、ナトリウムおよびカルシウムが不純物として常に存在する。フッ化リチウムは、槽の効率を向上させるために電解槽にしばしば添加される。しかしながら、少量が金属の状態でアルミニウムに溶解していることが見受けられる。これらの不純物は質の問題を伴う。例えば、マグネシウムを含む合金において、ナトリウムの存在は熱間圧延プロセスの際の妨げになる可能性がある。アルミニウムおよびケイ素の合金におけるナトリウムの存在は、結晶の微細化に使用されたリンの効果を中和する。上記のような理由のため、ナトリウムを含むフラックスの使用は、アルミニウムおよびその合金、特に３重量％を超えるマグネシウム分または１０重量％を超えるケイ素分を含むアルミニウム合金では推奨されない。
【０００６】
また、高すぎる濃度の水素の存在は、アルミニウムが凝固する際に、高すぎる孔隙率をもたらす可能性がある。アルミニウムのリサイクルの際、非金属介在物の存在は重要である。
【０００７】
アルミニウム合金中のカルシウムおよびナトリウムの回収についての反応の動力学は十分に研究されている。本来、これらの合金において、不純物はともに、低濃度の場合オーダー１および高濃度の場合オーダー０の動力学にしたがって消失する。蒸気圧が高いため、ナトリウムは、カルシウムよりも早く自身を酸化させるが、このため、カルシウムは洗浄試験に使用される。フラックスの添加は、反応定数の上昇をもたらし、それにより不純物の含有量のより速い減少をもたらす。混合もまた、不純物の低下において無視できない効果を有する。混合は、不純物と塩フラックスとの間の接触の増大により不純物の回収を促進する。
【０００８】
ＭｇＣｌ２は、合金中の不純物の回収に使用される化学的に活性な薬剤の１つである。その濃度はカルシウムおよびナトリウムの回収の動力学に対して直接的な効果を有する。その融点は７１４℃であるが、一般的なフラックスでは、その他の塩類と混合され、４００℃から５５０℃の間の融点とされる。しかしながら、ＭｇＣｌ２は吸湿性であり、周囲の大気に長い間暴露させることはできない。塩化マグネシウムを含む塩類の溶解によって得られたフラックスは吸湿性を有する。それゆえ、パッケージングは、そのようなフラックスの生産の際に湿度の吸収を制限する重要な要素である。
【０００９】
塩化マグネシウムに基づくフラックスの例が存在する。米国特許第１，３７７，３７４号は、マンガンまたはマグネシウムの合金の生産のための、塩化ナトリウムおよび塩化マグネシウムの等モルの組成物を有するフラックスの使用に関する。米国特許第１，７５４，７８８号は、マグネシウムの洗浄のプロセスにおけるこの同様のフラックスの使用に関する。米国特許第１，５１９，１２８号はこの組成物への塩化カルシウムの添加に関し、米国特許第２，２６２，１０５号は塩化カルシウムに加えて塩化カリウムおよび酸化マグネシウムの添加に関する。米国特許第５，４０５，４２７号は、金属の処理のための塩化ナトリウム、塩化マグネシウム、塩化カリウムおよび炭素に基づいたフラックスを記述している。
【００１０】
Ｄａｖｉｄ Ｈ． ＤｅＹｏｕｎｇによる「Ｓａｌｔ Ｆｌｕｘｅｓ ｆｏｒ Ａｌｋａｌｉ ａｎｄ Ａｌｋａｌｉ ａｎｄ Ａｌｋａｌｉｎｅ Ｅａｒｔｈ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｒｅｍｏｖａｌ ｆｒｏｍ Ｍｏｌｔｅｎ Ａｌｕｍｉｎｕｍ」と題された記事では、アルミニウム合金からのナトリウム、カルシウムおよびリチウムの除去のための塩化マグネシウム、塩化ナトリウムおよび塩化カリウムに基づく三成分塩の使用が示されている。しかしながら、Ｇｒｕｚｌｅｓｋｉらによる「Ｔｈｅ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｌｉｑｕｉｄ Ａｌｕｍｉｎｕｍ−Ｓｉｌｉｃｏｎ Ａｌｌｏｙｓ」と題された記事（２０４−２０５頁）では、ナトリウム塩を含んでいるフラックスを使用しないことは、当業者にとって重要であると示されている。したがって、低い含有量のナトリウム塩を有する三成分フラックス塩が許容される可能性があるものの、当業者はナトリウム塩を使用しないことが特に推奨される。
【００１１】
最初に、アルミニウムの精製は、液体金属中で塩素およびアルゴンの通気により実行された。しかしながら、これは、懸濁液中の塩素、塩化水素酸および粒子の放出による環境問題をもたらした。その後、塩フラックスの使用が、より環境に配慮された溶液として採用された。
【００１２】
精製フラックスは、通常、アルカリ塩化物またはアルカリ土類塩化物から成り、これらは混合され、合金の作業温度よりも低い融点が得られる−−純粋な化合物の融点は、通常、非常に高い。
【００１３】
合金に塩フラックスを組込むために、いくつかの方法を使用することができる。米国特許第４，０９９，９６５号は、アルミニウムの添加の前に、あらかじめ熱せられた容器の底に、ＫＣｌおよびＭｇＣｌ２のフラックスを固体の形態で添加する方法に関する。さらに現在では、フラックスは、金属表面の下のパイプ中の不活性ガスによって添加される（ランスフラクシング）。近年、中空軸により、ガスキャリアーとともに塩フラックスを合金に導入し、塩フラックスを撹拌器によって分散する方法が開発されている（回転式フラックス注入）。この方法は、合金におけるこの塩フラックスの分散を増大する一方、精製を行うために必要な塩フラックスの量を減らす。金属への塩フラックスの添加の後、不純物および塩類が液体金属の表面に浮遊し、容易に除去することができる。
【００１４】
好都合に、塩類の融解により得られた固体物質の使用はグラニュロメトリーを制御する。粒子はバッチ操作または連続工程において使用されてもよい。
【００１５】
しかしながら、塩化マグネシウムおよび塩化カリウムの二成分混合物のような塩フラックスに関するコストは高い。その上、かなりの含有量の塩化ナトリウムを有している塩フラックスの使用は、得られたアルミニウムまたはアルミニウム合金におけるナトリウム分による負の効果が認識されているため、当業者には推奨されていない。実際、塩化ナトリウムがアルミニウムまたはアルミニウム合金の精製のためのフラックスに存在する場合、当業者は現在塩化ナトリウムの使用を回避するか、または制限するだろう。特に、例えば、１０重量％を超えるケイ素分を有するアルミニウム合金、より具体的には３重量％を超えるマグネシウム分を有するアルミニウム合金といった特定の種の合金の場合、当業者は、現在、塩フラックスにおいて塩化ナトリウムを使用しないことを推奨する。
【００１６】
精製の問題に対するより有効な溶液についての出願人の調査において、驚くべきことに、当業者の現在の懸念および確信に反し、ＭｇＣｌ２を含む塩フラックスにおいて、高価なＫＣｌを安価なＮａＣｌに交換できることがわかった。それゆえ、本発明は、現在使用されている方法と等価な精製効率を有するアルミニウムまたはアルミニウム合金の処理のための経済的な溶液を提供する。実際、当業者の懸念に反し、ここに記載される本発明の精製方法を使用する場合、得られたアルミニウムまたはアルミニウム合金中には、著しい量のナトリウムは存在しない。
【００１７】
本発明の実施形態は、以下の利益を示す：
−経済的利益
・フラックスの融点がより低いことによる、より低い生産コスト
・原材料のより低いコスト
−Ｐｒｏｍａｇ（４０重量％のＫＣｌ−６０重量％のＭｇＣｌ２）の商標を有する従来の周知の塩フラックス固体を使用する精製方法に相当する効率
−アルミニウムまたはアルミニウム合金内におけるナトリウムの著しい蓄積を行うことのない、Ｐｒｏｍａｇの商標を有する従来の製品固体の経済的な代替。
【発明の概要】
【００１８】
本発明の第１の好ましい側面は、アルミニウムおよびアルミニウム合金から成る群から選択される金属の精製のための塩フラックスの使用であって、前記金属は液相の状態であり、前記塩フラックスはＮａＣｌおよびＭｇＣｌ２の二成分混合物である使用に関する。
【００１９】
本発明の第２の好ましい側面は、アルミニウムおよびアルミニウム合金から成る群から選択される金属の精製のための方法であって、前記方法は
・前記金属を液相まで加熱すること、および
・前記液体金属と、ＮａＣｌおよびＭｇＣｌ２の二成分混合物から成る塩フラックスとを接触させること
を含む方法に関する。
【００２０】
本発明の別の実施形態は、前記二成分混合物の２２重量％超がＮａＣｌから成る、上記の通り定義される使用または方法に関する。
【００２１】
本発明の別の実施形態は、前記塩フラックスが、
・ＮａＣｌの粒子とＭｇＣｌ２の粒子との二成分混合物であるか、または
・固体状態のＮａＣｌおよびＭｇＣｌ２の融解塩の粉砕により得られる粒子から成るか、または
・ＮａＣｌおよびＭｇＣｌ２の液体混合物である
上記の通り定義される使用または方法に関する。
【００２２】
本発明の別の実施形態は、前記二成分混合物はａ）４０から５０重量％のＮａＣｌおよびｂ）５０から６０重量％のＭｇＣｌ２を含む上述の実施形態の何れか１つに定義された使用または方法に関する。より具体的には、この二成分混合物は、４５重量％のＮａＣｌおよび５５重量％のＭｇＣｌ２を含み、約４３９℃の融点を有する共晶混合物を形成する。
【００２３】
本発明の別の実施形態は、前記塩フラックスは粒子の形態である上述の実施形態の何れか１つに定義された使用または方法に関し、これらの粒子は１００μｍから３．３５ｍｍの平均粒径を有する。好ましくは、前記粒子は０．８５ｍｍから３．１５ｍｍのまたは１００μｍから１ｍｍの平均粒径を有する。
【００２４】
本発明の別の実施形態は、前記粒子は、ガス注入装置による注入によって、前記液体金属と接触させられる上述の実施形態の何れか１つに定義された使用または方法に関する。ガス注入装置の非限定的な例は、本願の出願人から市販されるＳＮＩＦ ＰＨＤ−５０という商標で知られるロータリーインジェクターから成ってよい。
【００２５】
本発明の別の実施形態は、前記金属は３重量％を超えるマグネシウム分を有するアルミニウム合金である上述の実施形態の何れか１つに定義された使用または方法に関する。
【００２６】
本発明の別の実施形態は、前記金属は１０重量％を超えるケイ素分を有するアルミニウム合金である上述の実施形態の何れか１つに定義された使用または方法に関する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、融解塩ＫＣｌ／ＮａＣｌ／ＭｇＣｌ２の状態図である。図１から３の状態図は、ｆａｃｔｓａｇｅウェブサイト（ｈｔｔｐ：／／ｆａｃｔｓａｇｅ．ｃｏｍ）から抽出した。
【図２】図２は、融解塩ＫＣｌ／ＭｇＣｌ２の状態図である。図１から３の状態図は、ｆａｃｔｓａｇｅウェブサイト（ｈｔｔｐ：／／ｆａｃｔｓａｇｅ．ｃｏｍ）から抽出した。
【図３】図３は、融解塩ＮａＣｌ／ＭｇＣｌ２の状態図である。図１から３の状態図は、ｆａｃｔｓａｇｅウェブサイト（ｈｔｔｐ：／／ｆａｃｔｓａｇｅ．ｃｏｍ）から抽出した。
【図４】図４は、例５から８に関する比較図である。
【発明の詳細な説明】
【００２８】
以下の例では、出願人は、当業者の懸念に反し、ＮａＣｌおよびＭｇＣｌ２の二成分混合物を含む塩フラックスの配合物は、マグネシウム分を有するアルミニウム合金における金属ナトリウムの濃度の増大を伴わないことに注目した。そのようなアルミニウム合金の非限定的な例は、５重量％の含有量のマグネシウムを有するアルミニウム合金から成ってよい。したがって、特に高いマグネシウム分を有するアルミニウム合金の場合における、アルミニウムの洗浄のためのＮａＣｌおよびＭｇＣｌ２を含む二成分塩フラックスの使用に対する反対の示唆は存在しないようである。
【００２９】
本発明に関して提案されるＮａＣｌおよびＭｇＣｌ２に基づく配合物は、不純物の回収のための化学的に活性な薬剤であるＭｇＣｌ２の等価な量について、出願人によって商標Ｐｒｏｍａｇ（４０重量％のＫＣｌ、６０重量％のＭｇＣｌ２）のもと市販される塩フラックス組成物の融点よりも低い融点を示す。融点の低下は、固体塩フラックスを融解するときのエネルギーコストの低下を意味する。
【００３０】
２つの融解塩、すなわち以下の二成分系塩フラックスおよび三成分系塩フラックス（先行技術）（重量に基づく）を、後述の例において評価した：
・４５％のＮａＣｌおよび５５％のＭｇＣｌ２、４３９℃の融点；並びに
・２０％のＮａＣｌ、２０％のＫＣｌおよび６０％のＭｇＣｌ２、３９６℃の融点。
【００３１】
また、例１は、液体アルミニウム合金にＮａＣｌを添加したときのアルミニウム合金中のナトリウム濃度に関する予想を超える効果、すなわち、合金中のナトリウム分は増大しないことを示している。
【００３２】
それぞれの塩フラックスの製造は、適した炉において、無水固体相の塩を混合することにより行った。次に、炉の温度を上げることにより、液体の形態における溶融した化合物を得た。次に、液体を急速に冷却し、破砕し、ふるいにかけることで、選択した方法に適したグラニュロメトリーを得た。後述の例７では、無水固体相の塩を混合することのみにより塩フラックスを得た。
【００３３】
塩フラックスは、出願人（Ｐｙｒｏｔｅｋ）から市販されるＳＮＩＦ ＰＨＤ−５０（商標）といったロータリーインジェクターを使用した場合に、Ｃａ、ＮａおよびＬｉの回収について最適な効率を示した。当然、当業者に周知であり、従来の精製方法に関する使用について既に記述されているその他の添加の方法を、精製を行うために使用することができる。精製を行うために必要な塩フラックスの濃度は、選択される方法に依存して異なってもよい。
【００３４】
例１
グラファイトから成るるつぼの中で、５重量％のマグネシウムが添加された１．５ｋｇの液体ＡＡ１１００アルミニウム合金（商標Ａｌｃａｎのもと市販される）中で、商標ＳＩＦＴＯ ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬのもとで市販される粉末形態の１００グラムのＮａＣｌを撹拌した。全試験期間中るつぼを８５０℃に維持した。７日間毎日、サンプルを取得した。これらの毎日の分析によると、得られたアルミニウム合金のナトリウム分は全試験の間、２ｐｐｍの最小レベルであり、このことは、当業者の懸念に反して、ＮａＣｌの添加は、マグネシウム分の高いアルミニウム合金中におけるナトリウムの吸着を伴わないことを示している。
【００３５】
例２
グラファイトのるつぼの中で、５重量％のマグネシウムが添加された１．５ｋｇの液体ＡＡ１１００アルミニウム合金（商標Ａｌｃａｎのもと市販される）中で、４５重量％のＮａＣｌおよび５５重量％のＭｇＣｌ２の二成分混合物から成る１５グラムの塩フラックスを撹拌した。るつぼを７２０℃に９０分間維持し、３０分ごとにサンプルを取得した。るつぼ中のナトリウムレベルは、全実験の間、３ｐｐｍの最小レベルに維持され、ＮａＣｌを含むフラックスの添加は、マグネシウム分の高いアルミニウム合金中におけるナトリウムの吸着を伴わないことが示された。塩フラックスは、商標ＳＩＦＴＯ ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬのもとで市販される粉末形態のＮａＣｌおよび商標ＳＫＹＬＩＮＥのもとで市販されるフレーク状のＭｇＣｌ２から作製した。
【００３６】
例３（先行技術）
グラファイトるつぼの中で、２０重量％のＮａＣｌ、２０重量％のＫＣｌおよび６０重量％のＭｇＣｌ２の三成分混合物から成る１５グラムの塩フラックスを撹拌し、５重量％のマグネシウムが添加された１．５ｋｇの液体ＡＡ１１００アルミニウム合金（商標Ａｌｃａｎのもと市販される）に添加した。るつぼを７２０℃に９０分間維持し、３０分ごとにサンプルを取得した。るつぼ中のナトリウムレベルは、全実験の間、３ｐｐｍの最小レベルに維持され、少量のＮａＣｌの添加は、マグネシウム分の高いアルミニウム合金中におけるナトリウムの吸着を伴わないことが示された。塩フラックスは、商標ＳＩＦＴＯ ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬのもとで市販される粉末形態のＮａＣｌ、商標ＩＭＣ ＫＡＬＩＵＭのもとで市販される粉末形態のＫＣｌおよび商標ＳＫＹＬＩＮＥのもとで市販されるフレーク状のＭｇＣｌ２から作製した。
【００３７】
例４
約７５ｋｇのＡ３５６合金を、炭化ケイ素で作られたるつぼの中で、７００℃で溶融し、液体状態に維持した。その後、１０重量％のカルシウムを含む５３５ｇのアルミニウム合金を、直線状のブレードを有した撹拌器により混合しながら、液体Ａ３５６合金に添加した。次に、るつぼに含まれる生成されたアルミニウム合金を、撹拌することなく、５時間放置した。この間、生成されたアルミニウム合金のカルシウム分は、３５０ｐｐｍから１５０ｐｐｍに減少した。次に、更なる精製のために、４５重量％のＮａＣｌおよび５５重量％のＭｇＣｌ２から成る３６０グラムの塩フラックスを、撹拌しながら、生成された合金に添加した。塩フラックスを、商標ＳＩＦＴＯ ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬのもとで市販される粉末形態のＮａＣｌおよび商標ＳＫＹＬＩＮＥのもとで市販されるフレーク状のＭｇＣｌ２から作製した。
【００３８】
精製されたアルミニウム合金において行われた分析から、塩フラックスの添加の直後において、Ｃａ分が１５０ｐｐｍから７０ｐｐｍに減少したこと、すなわち５３％減少したこと、および、添加から３時間後において、このＣａ分が２５ｐｐｍに減少したことが示された。また、分析から、ナトリウム分は、２ｐｐｍのオーダーであることが示された。
【００３９】
例５
商標ＳＩＦＴＯ ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬのもとで市販される粉末形態の２２．５グラムのＮａＣｌと、商標ＳＫＹＬＩＮＥのもとで市販されるフレーク状の２７．５グラムのＭｇＣｌ２とを小さなアルミニウムるつぼの中で混合することで、５０グラムのフラックスを作製した。混合物を、５５０℃の温度に４５分間さらした。その後、得られる液体混合物を、迅速な凝固のために、エナメルコートされたボールに注いだ。得られた塩フラックスを乳鉢により破砕し、ふるいにかけた。３１５０ミクロンより小さく１０５ミクロンより大きい粒径を有する画分を回収した。
【００４０】
２ｋｇのＡＡ１１００アルミニウム合金（商標Ａｌｃａｎのもとで市販される）をグラファイトるつぼの中で、７００℃で溶解し、液体状態を維持した。この合金に対し、液体金属中で撹拌器により形成される渦の中で、９０重量％のアルミニウムおよび１０重量％のカルシウムから成るアルミニウム合金（商標ＫＢ Ａｌｌｏｙｓの下で市販される）を２グラム添加した。この撹拌器は直線状のブレードを有する。撹拌を２分間維持した。金属のサンプルを分析のために取得した。上記の通り形成した２グラムのフラックスを、２分間撹拌しながら、カルシウムがドープされた液体アルミニウム合金に添加した。撹拌終了直後並びに３０、６０および９０分後において、サンプルを取得した。
【００４１】
サンプルの分析から、塩フラックスの添加後、Ｃａレベルが１１５ｐｐｍから３ｐｐｍに減少することが示された。３０分後、カルシウムレベルは２ｐｐｍ未満となった。ナトリウム分の増大は試験において記述されなかった。合金中のナトリウムのレベルは２ｐｐｍのオーダーであった。
【００４２】
例６（先行技術）
商標ＳＩＦＴＯ ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬのもとで市販される粉末形態の１０グラムのＮａＣｌ、商標ＩＭＣ ＫＡＬＩＵＭのもとで市販される粉末形態の１０グラムのＫＣｌおよび商標ＳＫＹＬＩＮＥのもとで市販されるフレーク状の３０グラムのＭｇＣｌ２を小さなアルミニウムるつぼの中で混合することで、５０グラムの塩フラックスを作製した。混合物を、５５０℃の温度に４５分間さらした。その後、得られる液体混合物をエナメルコートされたボールに注ぎ、急速に凝固させた。得られた塩フラックスを乳鉢により破砕し、ふるいにかけた。３１５０ミクロンより小さく１０５ミクロンより大きい粒径を有する画分を回収した。
【００４３】
２ｋｇのＡＡ１１００アルミニウム合金（商標Ａｌｃａｎのもとで市販される）をグラファイトるつぼの中で、７００℃で溶解し、液体状態を維持した。この合金に対し、液体金属中で撹拌器により形成される渦の中で、９０重量％のアルミニウムおよび１０重量％のカルシウムから成るアルミニウム合金（商標ＫＢ Ａｌｌｏｙｓの下で市販される）を２グラム添加した。この撹拌器は直線状のブレードを有する。撹拌を２分間維持した。金属のサンプルを分析のために使用した。上記の通り形成した２グラムの塩フラックスを、２分間撹拌しながら、カルシウムがドープされた液体アルミニウム合金に添加した。撹拌を停止し、撹拌終了直後並びに３０、６０および９０分後において、サンプルを取得した。
【００４４】
サンプルの分析から、塩フラックスの添加後、Ｃａレベルが１０８ｐｐｍから７ｐｐｍに減少することが示された。３０分後、カルシウムレベルは２ｐｐｍとなり、６０分後、カルシウムレベルは１ｐｐｍ未満となった。ナトリウム分の増大は試験において認められなかった。ナトリウムレベルは２ｐｐｍのオーダーであった。この例から、低い含有量のＮａＣｌを有する三成分フラックスは、合金中のナトリウムのレベルを増大させないことが示される。
【００４５】
例７
粒度分析において９５％が８４０ミクロン未満であり、９５％が３００ミクロンより大きく、商標ＳＩＦＴＯ ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬのもとで市販される２２．５グラムの粉末形態のＮａＣｌと、粒度分析において９０％が４．７ｍｍ未満であり、８５％が１ｍｍより高く、商標ＳＫＹＬＩＮＥのもとで市販される２７．５グラムのフレーク状のＭｇＣｌ２とを混合することのみにより、５０グラムの塩フラックスを作製した。
【００４６】
２ｋｇのＡＡ１１００アルミニウム合金（商標Ａｌｃａｎのもとで市販される）をグラファイトるつぼの中で、７００℃で溶解し、液相を維持した。この合金に対し、液体金属中で撹拌器により形成される渦の中で、９０重量％のアルミニウムおよび１０重量％のカルシウムから成るアルミニウム合金（商標ＫＢ Ａｌｌｏｙｓの下で市販される）を２グラム添加した。この撹拌器は直線状のブレードを有する。撹拌を２分間維持した。金属のサンプルを分析のために使用した。上記の通り形成した２グラムの塩フラックスを、２分間撹拌しながら、カルシウムがドープされた液体アルミニウム合金に添加した。撹拌を停止し、撹拌終了直後並びに３０、６０および９０分後において、サンプルを取得した。
【００４７】
サンプルの分析から、塩フラックスの添加後、Ｃａレベルが７７ｐｐｍから２ｐｐｍに減少することが示された。３０分後、カルシウムレベルは１ｐｐｍ未満となった。ナトリウム分の増大は試験において記述されなかった。ナトリウムレベルは２ｐｐｍのオーダーであった。
【００４８】
例８
２ｋｇのＡＡ１１００アルミニウム合金（商標Ａｌｃａｎのもとで市販される）をグラファイトるつぼの中で、７００℃で溶解し、液体状態を維持した。この合金に対し、液体金属中で撹拌器により形成される渦の中で、９０重量％のアルミニウムおよび１０重量％のカルシウムから成るアルミニウム合金（商標ＫＢ Ａｌｌｏｙｓの下で市販される）を２グラム添加した。この撹拌器は直線状のブレードを有する。撹拌を２分間維持した。金属のサンプルを分析のために使用した。４０重量％のＫＣｌおよび６０重量％のＭｇＣｌ２から形成され、粒度分析において９９％が３１５０ミクロン未満であり、９５％が８５０ミクロンを超える２グラムのＰＲＯＭＡＧ ＳＩ（商標）を、２分間撹拌しながら、カルシウムがドープされた合金に添加した。撹拌を停止し、撹拌終了直後並びに３０、６０および９０分後において、サンプルを取得した。
【００４９】
サンプルの分析から、塩フラックスの添加後、Ｃａレベルが７５ｐｐｍから７ｐｐｍに減少することが示された。３０分後、カルシウムレベルは５ｐｐｍ未満となった（図４参照）。これらの分析は、ＮａＣｌおよびＭｇＣｌ２の二成分フラックスが、ＮａＣｌ、ＫＣｌおよびＭｇＣｌ２の三成分フラックスまたはＫＣｌおよびＭｇＣｌ２の二成分フラックスよりも効率的であることを示している。
【表１】
【００５０】
本発明は、その好ましい実施形態に関して記述されている。明細書および図面は、本発明の理解を助けることのみが意図されており、その範囲を限定することは意図されていない。本発明の範囲を逸脱することなく、本発明の実施において多数の変更および修正することが可能であることは当業者に明らかであるだろう。そのような変化および修正は本発明の範囲である。本発明は、特許請求の範囲に記載されるだろう。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウムおよびアルミニウム合金から成る群から選択される金属の精製のための塩フラックスの使用であって、前記金属は液相の状態であり、前記塩フラックスはＮａＣｌおよびＭｇＣｌ２の二成分混合物である使用。
【請求項２】
前記二成分混合物の２２重量％超がＮａＣｌから成る請求項１に記載の使用。
【請求項３】
前記塩フラックスはＮａＣｌの粒子とＭｇＣｌ２の粒子との混合物である請求項１または２に記載の使用。
【請求項４】
記塩フラックスはＮａＣｌおよびＭｇＣｌ２の融解塩の粉砕によって得られる粒子の形態である請求項１から３の何れか１項に記載の使用。
【請求項５】
前記二成分混合物は、
ａ）４０から５０重量％のＮａＣｌ、および
ｂ）５０から６０重量％のＭｇＣｌ２
を含む請求項１から４の何れか１項に記載の使用。
【請求項６】
前記二成分混合物は、
ａ）４５重量％のＮａＣｌ、および
ｂ）５５重量％のＭｇＣｌ２
を含み、４３９℃の融点を有する共晶二成分混合物を形成する請求項５に記載の使用。
【請求項７】
前記粒子は１００μｍから３．３５ｍｍの平均粒径を有する請求項１から６の何れか１項に記載の使用。
【請求項８】
前記粒子は０．８５ｍｍから３．１５ｍｍの平均粒径を有する請求項１から６の何れか１項に記載の使用。
【請求項９】
前記粒子は１００μｍから１ｍｍの平均粒径を有する請求項１から６の何れか１項に記載の使用。
【請求項１０】
前記粒子は、ガス注入装置による注入によって、液相の状態にある前記金属と接触させられる請求項３から９の何れか１項に記載の使用。
【請求項１１】
前記塩フラックスはＮａＣｌおよびＭｇＣｌ２の液体二成分混合物である請求項１または２に記載の使用。
【請求項１２】
前記液体二成分混合物は、
ａ）４０から５０重量％のＮａＣｌ、および
ｂ）５０から６０重量％のＭｇＣｌ２
を含む請求項１１に記載の使用。
【請求項１３】
前記液体二成分混合物は、
ａ）４５重量％のＮａＣｌ、および
ｂ）５５重量％のＭｇＣｌ２
を含む請求項１２に記載の使用。
【請求項１４】
前記金属は３重量％を超えるマグネシウム分を有するアルミニウム合金である請求項１から１３の何れか１項に記載の使用。
【請求項１５】
前記金属は１０重量％を超えるケイ素分を有するアルミニウム合金である請求項１から１３の何れか１項に記載の使用。
【請求項１６】
アルミニウムおよびアルミニウム合金から成る群から選択される金属を精製する方法であって、
・前記金属を液相まで加熱すること、および
・前記液体金属とＮａＣｌおよびＭｇＣｌ２の二成分混合物から成る塩フラックスとを接触させること
を含む方法。
【請求項１７】
前記二成分混合物の２２重量％超がＮａＣｌから成る請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記塩フラックスはＮａＣｌの粒子とＭｇＣｌ２の粒子との二成分混合物である請求項１６または１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記塩フラックスはＮａＣｌおよびＭｇＣｌ２の融解塩の粉砕によって得られる粒子の形態である請求項１６または１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記粒子は１００μｍから３．３５ｍｍの平均粒径を有する請求項１８または１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記粒子は０．８５ｍｍから３．１５ｍｍの平均粒径を有する請求項１８または１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記粒子は１００μｍから１ｍｍの平均粒径を有する請求項１８または１９に記載の方法。
【請求項２３】
前記粒子は、ガス注入装置による注入よって、前記液体金属と接触させられる請求項１８から２２の何れか１項に記載の方法。
【請求項２４】
前記塩フラックスはＮａＣｌおよびＭｇＣｌ２の液体二成分混合物である請求項１６または１７に記載の方法。
【請求項２５】
前記二成分混合物は、
ａ）４０から５０重量％のＮａＣｌ、および
ｂ）５０から６０重量％のＭｇＣｌ２
を含む請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記二成分混合物は、
ａ）４５重量％のＮａＣｌ、および
ｂ）５５重量％のＭｇＣｌ２
を含み、約４３９℃の融点を有する共晶二成分混合物を形成する請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記金属は３重量％を超えるマグネシウム分を有するアルミニウム合金である請求項１６から２６の何れか１項に記載の方法。
【請求項２８】
前記金属は１０重量％を超えるケイ素分を有するアルミニウム合金である請求項１６から２６の何れか１項に記載の方法。
【請求項１】
アルミニウムおよびアルミニウム合金から成る群から選択される金属の精製のための塩フラックスの使用であって、前記金属は液相の状態であり、前記塩フラックスはＮａＣｌおよびＭｇＣｌ２の二成分混合物である使用。
【請求項２】
前記二成分混合物の２２重量％超がＮａＣｌから成る請求項１に記載の使用。
【請求項３】
前記塩フラックスはＮａＣｌの粒子とＭｇＣｌ２の粒子との混合物である請求項１または２に記載の使用。
【請求項４】
記塩フラックスはＮａＣｌおよびＭｇＣｌ２の融解塩の粉砕によって得られる粒子の形態である請求項１から３の何れか１項に記載の使用。
【請求項５】
前記二成分混合物は、
ａ）４０から５０重量％のＮａＣｌ、および
ｂ）５０から６０重量％のＭｇＣｌ２
を含む請求項１から４の何れか１項に記載の使用。
【請求項６】
前記二成分混合物は、
ａ）４５重量％のＮａＣｌ、および
ｂ）５５重量％のＭｇＣｌ２
を含み、４３９℃の融点を有する共晶二成分混合物を形成する請求項５に記載の使用。
【請求項７】
前記粒子は１００μｍから３．３５ｍｍの平均粒径を有する請求項１から６の何れか１項に記載の使用。
【請求項８】
前記粒子は０．８５ｍｍから３．１５ｍｍの平均粒径を有する請求項１から６の何れか１項に記載の使用。
【請求項９】
前記粒子は１００μｍから１ｍｍの平均粒径を有する請求項１から６の何れか１項に記載の使用。
【請求項１０】
前記粒子は、ガス注入装置による注入によって、液相の状態にある前記金属と接触させられる請求項３から９の何れか１項に記載の使用。
【請求項１１】
前記塩フラックスはＮａＣｌおよびＭｇＣｌ２の液体二成分混合物である請求項１または２に記載の使用。
【請求項１２】
前記液体二成分混合物は、
ａ）４０から５０重量％のＮａＣｌ、および
ｂ）５０から６０重量％のＭｇＣｌ２
を含む請求項１１に記載の使用。
【請求項１３】
前記液体二成分混合物は、
ａ）４５重量％のＮａＣｌ、および
ｂ）５５重量％のＭｇＣｌ２
を含む請求項１２に記載の使用。
【請求項１４】
前記金属は３重量％を超えるマグネシウム分を有するアルミニウム合金である請求項１から１３の何れか１項に記載の使用。
【請求項１５】
前記金属は１０重量％を超えるケイ素分を有するアルミニウム合金である請求項１から１３の何れか１項に記載の使用。
【請求項１６】
アルミニウムおよびアルミニウム合金から成る群から選択される金属を精製する方法であって、
・前記金属を液相まで加熱すること、および
・前記液体金属とＮａＣｌおよびＭｇＣｌ２の二成分混合物から成る塩フラックスとを接触させること
を含む方法。
【請求項１７】
前記二成分混合物の２２重量％超がＮａＣｌから成る請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記塩フラックスはＮａＣｌの粒子とＭｇＣｌ２の粒子との二成分混合物である請求項１６または１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記塩フラックスはＮａＣｌおよびＭｇＣｌ２の融解塩の粉砕によって得られる粒子の形態である請求項１６または１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記粒子は１００μｍから３．３５ｍｍの平均粒径を有する請求項１８または１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記粒子は０．８５ｍｍから３．１５ｍｍの平均粒径を有する請求項１８または１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記粒子は１００μｍから１ｍｍの平均粒径を有する請求項１８または１９に記載の方法。
【請求項２３】
前記粒子は、ガス注入装置による注入よって、前記液体金属と接触させられる請求項１８から２２の何れか１項に記載の方法。
【請求項２４】
前記塩フラックスはＮａＣｌおよびＭｇＣｌ２の液体二成分混合物である請求項１６または１７に記載の方法。
【請求項２５】
前記二成分混合物は、
ａ）４０から５０重量％のＮａＣｌ、および
ｂ）５０から６０重量％のＭｇＣｌ２
を含む請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記二成分混合物は、
ａ）４５重量％のＮａＣｌ、および
ｂ）５５重量％のＭｇＣｌ２
を含み、約４３９℃の融点を有する共晶二成分混合物を形成する請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記金属は３重量％を超えるマグネシウム分を有するアルミニウム合金である請求項１６から２６の何れか１項に記載の方法。
【請求項２８】
前記金属は１０重量％を超えるケイ素分を有するアルミニウム合金である請求項１６から２６の何れか１項に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公表番号】特表２０１２−５２９５６５（Ｐ２０１２−５２９５６５Ａ）
【公表日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５１４３０４（Ｐ２０１２−５１４３０４）
【出願日】平成２２年６月８日（２０１０．６．８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＣＡ２０１０／０００８６６
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１４２０２５
【国際公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【出願人】（５１１２９９２８５）ピロテック・インコーポレイテッド (1)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月８日（２０１０．６．８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＣＡ２０１０／０００８６６
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１４２０２５
【国際公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【出願人】（５１１２９９２８５）ピロテック・インコーポレイテッド (1)
【Ｆターム（参考）】
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