鉛を希釈及び／又は濃縮する方法及び装置
【課題】鉛フリーハンダ中の鉛の含有率を効果的に減少する及び／又は増加することが出来る方法（鉛を希釈する及び／又は濃縮する方法）及び装置（鉛を希釈する及び／又は濃縮する装置）の提供
【解決手段】鉛フリーハンダを溶解する装置（１、３）と、溶解した前記鉛フリーハンダをスラリー状態にする装置（１、４）と、スラリー状態の前記鉛フリーハンダを固相の金属と液相の金属に分離する固液分離装置（２）を有する。
【解決手段】鉛フリーハンダを溶解する装置（１、３）と、溶解した前記鉛フリーハンダをスラリー状態にする装置（１、４）と、スラリー状態の前記鉛フリーハンダを固相の金属と液相の金属に分離する固液分離装置（２）を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、いわゆる「鉛フリーハンダ」に混入した鉛を希釈及び／又は濃縮する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のハンダは錫と鉛の合金であった。近年の環境保護に対する意識の高まりに伴い、鉛に対する規制が厳しくなり、鉛を含有しないハンダ、いわゆる「鉛フリーハンダ」、「無鉛ハンダ」が開発され、用いられている。
その様な鉛フリーハンダとしては、錫、銀、銅ハンダ（Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕハンダ）が主流となっている。
【０００３】
ここで、鉛フリーハンダにおいても、フロー炉などでの使用では微量の鉛が混入し、次第に鉛の含有率が高くなっていくのが実情である。
しかし、鉛フリーハンダにおける鉛含有率に関する規制は、大変に厳しくなっている。
例えば、ヨーロッパではＲｏＨＳ指令により、鉛フリーハンダにおける鉛含有率は、０．１ｗｔ％が上限とされている。そして、我国でもＪ−ＭＯＳＳ「電気・電子機器の特定の化学物質の含有表示方法」に適応するため、ＪＩＳ Ｚ３２８２「はんだ−化学成分及び形状」で鉛含有率は、０．１質量％以下と規定されている。そのため我国のハンダ製造メーカーにおいては、鉛フリーハンダにおける鉛含有率を、上限０．０５質量％で管理している場合が多い。
【０００４】
鉛フリーハンダにおける鉛含有率に関する厳しい要求に応えるためには混入・濃化した鉛の除去が必要である。例えば、偏析凝固の原理に基づく、回転浸漬法を用いて、鉛が混入していたハンダから、錫のみを回収して、鉛フリーハンダの鉛含有率を減少させることが考えられる（例えば、特願２００８−１８９６０６参照）。
しかし、上記の方法では添加元素・貴金属であるＣｕとＡｇも同時に除去されるため、材料コストアップにつながる問題がある。
【０００５】
その他の従来技術として、回転冷却体を回転させながら内壁側を冷却し、回転冷却体外側表面に純度の高いアルミニウムを晶出させて、アルミニウムと共晶を生成する不純物を取り除いて、高純度のアルミニウムを得る技術が存在する（特許文献１参照）。この技術によれば、高純度シリコン（珪素）に適用することが可能である。
また、作業時において晶出した高純度アルミニウムの剥離を防止するため、回転冷却体の表面に幅が狭く、深さ寸法が大きい溝を多数形成する技術も存在する（特許文献２）。
【０００６】
しかし、特許文献１、２は、アルミニウムやシリコンの精製に関する技術であり、鉛を含有する鉛フリーハンダから錫を回収し、以って、鉛を除去する旨については何等開示していない。
そのため、特許文献１、２では、鉛フリーのハンダの鉛含有率を効率的に減少することは不可能である。
【０００７】
また、特許文献１、２は、精製の対象となる技術がアルミニウム、シリコンであり、鉛に比べこれらは何れも溶融温度が非常に高温であり、且つ、化学的活性が高い。そのため、晶出に用いられる回転冷却体の材料としては、耐高温及び耐エロージョン（耐食性）を考慮しなければならず、カーボン或いはセラミック以外には使用することができなかった。そして、カーボン、セラミックは材料価格が高価であり、機械的な加工が困難な材料であり、且つ、セラミックスやカーボン製の回転子は、その寿命が短いため、交換頻度が高いという問題を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭５７−８２４３７号公報
【特許文献２】特開平６−２０５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、鉛フリーハンダ中の添加元素、例えばＣｕ、Ａｇの含有率を維持しつつ、鉛の含有率を効果的に減少及び又は増加することが出来る方法（鉛を希釈及び／又は濃縮する方法）及び装置（鉛を希釈及び／又は濃縮する装置）の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
発明者等は鋭意努力により、鉛フリーハンダを半凝固段階で固液分離すると固相側の鉛含有率が減少し、液相側の鉛含有率が増加することを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の鉛フリーハンダに含有される鉛を希釈及び／又は濃縮する方法（以下、精製ともいう。）は、鉛を含有する鉛フリーハンダをスラリー状態にする工程（Ｓ１〜Ｓ３）と、当該スラリーを固液分離する工程（Ｓ６）とを有することを特徴としている。
ここで、前記「スラリー」なる文言は、液相（鉛リッチな鉛フリーハンダ：Ｍ２）と固相（鉛プアーな鉛フリーハンダ：Ｍ３）とが混在している状態（半凝固状態）を意味している。なお、「鉛リッチ」、「鉛プアー」は、それぞれ、当初の鉛フリーハンダよりも鉛含有率が高い場合と、低い場合を意味している。
また、前記「固液分離」なる文言は、半凝固状態のスラリーから液相（Ｍ２）と固相（Ｍ３）とを分離することを意味している。
【００１１】
本発明において、二次精製、三次精製等の高次精製で鉛フリーハンダから鉛を更に希釈及び／又は濃縮するため、前記固液分離する工程（Ｓ６）で分離された固相（Ｍ３）をスラリーの状態にする工程と、そのスラリーを固液分離する工程とを有するのが好ましい。
【００１２】
そして、前記固液分離工程（Ｓ６）が、加圧による濾過分離（加圧篩分）であるのが好ましい。または、遠心分離であるのが好ましい。
さらに、前記鉛フリーハンダの鉛含有率が１ｗｔ％以下であるのが好ましい。
【００１３】
また、本発明の鉛フリーハンダから鉛を希釈及び／又は濃縮する装置（１００）は、鉛フリーハンダを溶解する装置（１、３）と、溶解した前記鉛フリーハンダをスラリー状態（Ｍ１）にする装置（１、４）と、スラリー状態の前記鉛フリーハンダ（Ｍ１）を液相（Ｍ２）と固相（Ｍ３）に分離する固液分離装置（２）を有することを特徴としている。
【００１４】
本発明の装置の実施に際して、前記固液分離装置（２）は、ピストン（５）及びシリンダ（１）から構成されるのが好ましい。
或いは、前記固液分離装置（２Ａ）は、その内部に前記スラリーを収容する中空容器（１Ａ）と、スラリーを押圧する中空押圧部材（１Ｂ）と、当該押圧部材（１Ｂ）の一端を被覆するメッシュ（１Ｃ）とを有するのが好ましい。
さらに、前記固液分離装置（２Ｂ）は、遠心分離装置（６〜８）で構成されているのが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
上述する構成を具備する本発明によれば、スラリー状態（半凝固状態Ｍ１）の鉛フリーハンダを固液分離するという極めて簡単な処理によって、鉛リッチ（液相Ｍ２）と鉛プアー（固相Ｍ３）とに分離することが出来る。
これにより、鉛フリーハンダ中から混入した鉛を容易且つ効率的に除去することが出来るので、鉛フリーハンダ中の鉛含有率を減少させることが出来る。
【００１６】
そして、本発明において、前記固液分離により分離された固相（残留部Ｍ３：鉛プアー）を再びスラリー状態（Ｍ１）にして、そのスラリー（Ｍ１）を固液分離することにより、二次精製、三次精製等の高次精製を実行することが出来る。なお、液相（濃縮部Ｍ２：鉛リッチ）について、高次精製を実行することも可能である。
そして、固相（残留部Ｍ３）をスラリー（Ｍ１）状態にして、上述の高次精製を行なえば、鉛フリーハンダ中の鉛含有率を、所望のレベルまで減少させることが可能である。
【００１７】
これに加えて、本発明では、鉛フリーハンダ溶解温度以上の高温は必要とされず、アルミニウムやシリコンの様に、化学的活性が高い原料は取り扱う必要がない。
そのため、本発明の実施に際しては、使用する機器の材料に耐高温及び耐エロージョン（耐食性）を考慮する必要は少ない。
さらに、カーボンやセラミックの様に、材料価格が高価で、機械的な加工が困難な材料を使用する必要がない本発明では、導入コストを低く抑えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態の概要を示すブロック図である。
【図２】容器において鉛フリーハンダを溶解する機構を示すブロック図である。
【図３】降温してスラリーを得るまでの容器を示す拡大断面図である。
【図４】Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系鉛フリーハンダでＡｇ以外の添加成分を固定した場合の、ＳｎとＡｇの二元系状態図である。
【図５】図４に示す鉛フリーハンダのＡｇ１．４ｗｔ％の場合において、冷却速度と各段階の液相と固相の状態を示す図である。
【図６】プレス機構により、固液分離を行う状態を示す説明図である。
【図７】図６のプレス機構によってスラリーを加圧する状態を模式的に示す図である。
【図８】第１実施形態における固液分離の原理を説明する部分拡大図である。
【図９】固液分離後の容器内部を示す断面図である。
【図１０】第１実施形態の手順を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第２実施形態の概要を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第３実施形態における固液分離の原理を説明する説明図である。
【図１３】本発明の第４実施形態における固液分離の原理を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
鉛フリーハンダはＳｎを基材とするが、使用される金属の種類により幾つかの種類がある。最も使用されているのがＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系であり、電子情報技術産業協会は、特に、Ｓｎ−３．０％Ａｇ−０．５％Ｃｕを標準組成として推奨している。したがって、以下に「ハンダ」と云う場合は「鉛フリーハンダ」を意味し、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系鉛フリーハンダを前提に説明する。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１〜図１０は、本発明の第１実施形態を示している。
図１は第１実施形態の概要を示している。図１において、全体を符号１００で示す鉛の希釈装置は、容器１とプレス機構２とを有している。
図１において、容器１は、符号αで示す固液分離前のハンダを収容している状態と、符号βで示す固液分離中の状態と、符号γで示す固液分離後のハンダを収容している状態の３通りが示されている。
容器１は、鉛フリーハンダを溶解する装置として機能すると共に、溶解した前記鉛フリーハンダをスラリー状態Ｍ１にする装置としても機能する。
プレス機構２（図１では容器１をセットした状態が示されている）は、固液分離装置（以下、プレス機構を「固液分離装置」と記載する場合もある）として機能する。
プレス機構２の詳細構成については、図６〜図９を参照して後述する。
【００２０】
固液分離前のハンダを収容している状態を示す容器１（図１では符号αで示す）において、容器１内のハンダを溶融する機構が、図２で例示されている。
図２において、容器１内には、鉛を希釈するべきハンダＭ０が充填されており、容器１の周囲には高周波コイル３が巻き回されている。
図２において、高周波コイル３に高周波電流を流すことにより、誘導加熱の原理により容器１内が加熱されて、ハンダＭ０は溶融する。
【００２１】
図３で示す容器１は、固液分離前の溶解したハンダを収容しており（図１の符号αで示す容器１）、係る容器１は、攪拌子４と、攪拌子駆動用のロッド４１とを備えている。攪拌子４は、容器１に充填された溶融したハンダＭ１を攪拌する。
ここで、攪拌子４を設けるのは、溶融して液相となったハンダＭ１を攪拌してやらないと、ハンダＭ１が降温してスラリー状となるまでの間に、容器１の内壁面１１近傍のハンダが固相となってしまうからである。換言すれば、攪拌子４で攪拌して均熱してやれば、容器１の内壁面１１近傍のハンダが固化することなく、容器１内全体が均等にスラリー状Ｍ１になる。
【００２２】
ここで、容器１内のハンダＭ１或いはハンダの組成分である金属の状態について、図４、図５を参照して説明する。
図４は、容器１内のハンダＭ１と同様にＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系鉛フリーハンダであって、Ｓｎ、Ａｇ以外の組成成分は固定された二元系状態図である。
図５は、図４においてＡｇの含有量を１．４ｗｔ％とした場合を例とする、冷却曲線と冷却の各段階の固相・液相状態の説明図である。
【００２３】
図４の状態図において、符号Ｌで示す領域（右下がりのハッチングを付して示す領域）は、全ての金属が溶融して液相となっている状態である。
符号Ｋで示す領域（左下がりのハッチングを付して示す領域）は、全ての金属が固相となっている状態である。
そして、一部の金属が液相であるが、一部の金属が固相となっている状態が「スラリー」の状態であり、図４では、領域Ｌと領域Ｋとの間の領域であって、白抜きの領域Ｓ（ハッチングを付していない領域）である。
【００２４】
上述したハンダが溶融した状態から降温すると、図４において「Ａｇ１．４ｗｔ％」と表示された直線を上方から下方へ移動して、変化する。
図４の直線「Ａｇ１．４ｗｔ％」を上方から下方へ移動する変化は、図５における特性線ＬＥを左上から右下に移動する変化に相当する。
図４の領域Ｌは、図５においては、図５の特性線ＬＥにおける点ＰＬＳよりも上側の領域である。図５において、特性線ＬＥにおける点ＰＬＳよりも上側の領域におけるハンダの状態は、符号ＳＬで示す様に、完全に液体である。
【００２５】
図４において、ハンダの温度が低下すると、スラリー状の領域Ｓとなる。
スラリー状の領域Ｓは、図４の直線「Ａｇ１．４ｗｔ％」及び図５の特性線ＬＥにおいて、点ＰＬＳと点ＰＳＫとの間の領域である。
この状態では、先ず図５の符号ＳＳ１で示す様に凝固核Ｃが形成され、そして符号ＳＳ２で示す様に当該凝固核Ｃが成長する。さらに、符号ＳＳ３で示すように、当該凝固核Ｃ（符号ＳＳ２、ＳＳ３における白抜きの粒子）が増加、増大する。
【００２６】
さらに温度が低下して、図４の直線「Ａｇ１．４ｗｔ％」及び図５の特性線ＬＥにおける点ＰＬＫよりも下方の領域に行くと、スラリーの状態Ｍ１（領域Ｓ）から固相の状態（領域Ｋ）になってしまう。
【００２７】
図示の実施形態では、半凝固状態（スラリーの状態）のハンダとして、図４の直線「Ａｇ１．４ｗｔ％」及び図５の特性線ＬＥにおける点ＰＬＳと点ＰＳＫとの間の領域となったハンダＭ１を指している。換言すれば、図４の直線「Ａｇ１．４ｗｔ％」及び図５の特性線ＬＥにおける点ＰＬＳと点ＰＳＫとの間の領域となったハンダＭ１が、後述する固液分離操作の対象となる。
そして、図３における容器１内のハンダＭ１、すなわちスラリー状のハンダＭ１は、図４の直線「Ａｇ１．４ｗｔ％」及び図５の特性線ＬＥにおける点ＰＬＳと点ＰＳＫとの間の領域のハンダである。
【００２８】
図４において、スラリー状のハンダＭ１では、液相（符号Ｌ）と固相の錫（Ｓｎ）とが混在した状態（Ｌ＋Ｓｎ）、液相（符号Ｌ）と固相の錫（Ｓｎ）と金属間化合物Ａｇ３Ｓｎとが混在した状態（Ｌ＋Ｓｎ＋Ａｇ３Ｓｎ）、液相（符号Ｌ）と固相の錫（Ｓｎ）と金属間化合物Ａｇ３ＳｎとＣｕ６Ｓｎ５とが混在した状態（Ｌ＋Ｓｎ＋Ｃｕ６Ｓｎ５＋Ａｇ３Ｓｎ）の何れかである。
その様な状態で、固液分離すると、混入している微量の鉛は、液相側と固相側とに分配される。その際に、固液両相への分配率が異なり、固相側における鉛の含有量は極めて少なくなる。すなわち、固相では、鉛が希釈されることになる。
そのため、図１で示すように、スラリー状のハンダＭ１が容器１内に貯蔵されている状態（図１のβの状態）で、当該容器１内のスラリー状のハンダＭ１を固液分離する。
【００２９】
係る固液分離については、図６で示すプレス機構２により、実行される。
図６において、プレス機構２は、コラム２１、ワーク載置ベース２２、押圧用雌ねじを有するナット２３、ナット取付け部材２４、押圧ハンドル２５を有している。
ワーク載置ベース２２、ナット取付け部材２４は、ともにコラム２１に固設されている。
ナット２３は、ナット取付け部材２４の上面に固着されている。ナット取付け部材２４におけるナット２３のねじ孔（雌ねじ）と同心位置には、貫通孔２４ａが形成されている。貫通孔２４ａの内径は、ナット２３の雌ねじ内径よりも僅かに大きい。
【００３０】
押圧ハンドル２５は、ハンドル本体２５ａと雄ねじ２５ｂを有する押圧ロッド２５ｃとを備えている。押圧ロッド２５ｃにおける雄ねじ２５ｂ側は、ハンドル本体２５ａに固着されている。押圧ロッド２５ｃは、ナット取付け部材２４の貫通孔２４ａを貫通している。
ここで、容器１の開口部は、蓋１２で閉鎖されている。蓋１２の中心には貫通孔１３が形成され、貫通孔１３には押圧ロッド２５ｃが貫通している。
押圧ロッド２５ｃにおける雄ねじ２５ｂは、ナット２３の雌ねじと螺合している。そのため、押圧ハンドル２５を所定方向に回転すれば、押圧ハンドル２５全体が下降して、押圧ロッド２５ｃの先端２５ｅが、容器１内のピストン５の上面５ａを押圧する。
【００３１】
ここで、図６のプレス機構２において、容器１（図１では符号βで示す状態）は、ピストン５に対するシリンダとして機能している。
すなわち、図７で示すように、容器１内にピストン５を挿入して、ピストン５を図７の下方に押圧すれば、容器（シリンダ）１内におけるスラリー状のハンダＭ１が加圧される（図７の矢印Ｐ）。
【００３２】
図６において、ピストン５の外径は、シリンダ（容器）１の内径に比較して僅かに小さく設定されている。そのため、ピストン５を図６の下方に押圧する際には、ピストン５の外周部５１とシリンダ（容器）１の内壁面１１との間に、僅かな隙間が形成される（図８参照）。
係る僅かな隙間は、図８において、ピストン５の外周部５１とシリンダ１の内壁面１１との間において、符号δ（或いは寸法δ）で示されている。この隙間δは、液相であれば通過可能であるが、固相は通過出来ない様な寸法、として設定されている。
【００３３】
発明者の実験では、寸法δ（図８参照）は、０．４ｍｍから０．６ｍｍ、特に０．５ｍｍが好適であった。
他の条件を同一にして、寸法δのみを０．０５ｍｍ刻みで変化させて実験を行なったところ、寸法δが０．３５ｍｍ以下では、液相がピストン５の外径と、シリンダ１の内径との間の環状空間（寸法δの隙間）を通過する際の抵抗が大きく、固液分離が効率的に行なわれなかった。
一方、寸法δを０．６５ｍｍ以上にすると、液相のみならず、固相（Ｓｎ、固相のＳｎとＡｇ３Ｓｎとが混在した組織、固相のＳｎとＡｇ３ＳｎとＣｕ６Ｓｎ５とが混在した組織）も、寸法δの隙間を通過して液相側に移動し、そのため、液相における鉛の含有率が小さくなってしまい、相対的に、固相における鉛の希釈効率が低下してしまった。
【００３４】
図６〜図８において、ピストン５をシリンダ（容器）１内のスラリー状のハンダＭ１に向かって押圧し、以って、スラリー状のハンダＭ１を加圧すると、液相（鉛リッチ）のみが、隙間δ（ピストンの外周部５１とシリンダの内壁面１１との間の環状空間）を通過して、ピストン（容器）１の上方の空間に移動する。
【００３５】
図９は、図１における容器１（固液分離後の状態：符号γ）を示し、液相（鉛リッチ）がピストン上方の空間に移動した後におけるシリンダ（容器）１内の状態を示している。
なお図９で示す状態では、ピストン５の上下の領域が、共に固化している。
図９及び図１において、ピストン５上方の領域は、本明細書では、「濃縮部」Ｍ２と記載することがある。この濃縮部Ｍ２は、ピストン５の押圧時に液相が移動して凝固した領域であり、鉛の濃度が高くなる領域である。
一方、ピストン下方の領域は、本明細書では、「残留部」Ｍ３と記載することがある。この残留部Ｍ３は、ピストン５の押圧時に固相が残留した領域である。
図９の状態において、シリンダ１内の金属を取り出して、切断し、濃縮部Ｍ２と残留部Ｍ３にすれば、残留部Ｍ３において、鉛含有率の減少したハンダが得られる。
【００３６】
図１〜図９を参照して説明した装置１００を用いて、鉛を希釈及び／又は濃縮する方法を実施する手順について、図１０を参照して説明する。
図１０において、ステップＳ１では、容器１（図１のα）にハンダＭ０（Ｐｂ含有Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕハンダ）を入れる。
次のステップＳ２において、容器１（図１のαの状態）に入れたハンダＭ０を加熱溶解する（図２参照）。そしてステップＳ３に進み、容器１に攪拌子４を入れて攪拌子４を回転しつつ、溶解したハンダＭ１を冷却する（図３参照）。
【００３７】
ハンダＭ１が好適な半凝固状態（スラリーの状態：図４参照）になったら攪拌子４を容器１から取り外す（ステップＳ４）。
そしてステップＳ５に進み、好適な半凝固状態になったハンダＭ１が入った容器１（図１のβ）を、固液分離を行なうためのプレス機構２（図６）にセットする。
ステップＳ６では、プレス機構２のピストン５で半凝固状態のハンダＭ１を押圧して、半凝固状態になったハンダＭ１を固液分離する（図６〜図８参照）。
【００３８】
ステップＳ７において、半凝固状態のハンダを固液分離した後、容器１中で固相及び液相（Ｍ２、Ｍ３）を固化する（図９参照）。
ステップＳ８では、固化した金属（濃縮部Ｍ２、ピストン５、残留部Ｍ３）を容器１から取り出す。そして、容器１から取り出した金属を、濃縮部Ｍ２とピストン５と残留部Ｍ３とに切断する（ステップＳ９）。
上述した様に、残留部Ｍ３における鉛の含有率は減少し、濃縮部Ｍ２における鉛の含有率は増加している。これにより、図１０における鉛を希釈及び／又は濃縮する方法が完了する。
【００３９】
図１〜図１０で説明した第１実施形態の作用効果について、実験例１を参照して説明する。
【００４０】
実機で使用する試験材料、濃縮部及び残留部の化学成分は、ＪＩＳ Ｚ３９１０「はんだ分析方法」に基づき、ドリルにより各々から資料（切り粉）を採取して、ＩＣＰ発光分光分析（ＪＩＳ Ｋ０１１６に準じる）により分析した。
ＩＰＣ発光分光分析機は、ＩＣＰＳ−１０００ＩＩＩ（島津製作所株式会社製のシーケンシャル形高周波プラズマ発光分析装置の型式番号）を使用した。
［実験例１］
実験例１では、図１〜図１０を参照して説明したプレス機構２を用いて、以下の条件で、一次精製について実験した。なお、本実験は、後述する二次精錬、三次精錬の実験を行うに必要な残留部Ｍ２、濃縮部Ｍ３を確保するため４回実験を行った。
先ず、表１で示す化学成分の試験材料（Ｐｂ含有Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕハンダ；凝固温度２１８℃）１．０ｋｇ〜１．５ｋｇを電気炉（図示せず）で溶解した。そして、溶湯（溶解したハンダ）をさらに加熱して、２３０℃〜２４０℃に昇温した。
なお、図２を参照して説明したように、高周波コイル３を備えた容器１そのものを加熱することも可能であるが、実験例１では、容器１とは別途設けられた電気炉で、試験材料であるハンダを溶解した。
表１
【００４１】
溶湯を容器１に移し、攪拌子４を容器１中に挿入した（図１のαの状態）。そして、攪拌子４を回転しながら溶湯の温度を降温した。
そして容器１内の溶湯の状態を目視で観察し、固相の比率が５０％以上の半凝固状態Ｍ１（スラリーの状態：図４参照）になったならば、攪拌子４を容器１から取り除いた。
そして、容器１を図６のプレス機構２の台上に設置した。
【００４２】
ここで、第１実施形態では、図４の横軸（Ａｇ含有量）が１．４ｗｔ％の直線（縦軸に平行な直線）に沿って、組織の状態が変化するものとして説明した。
これに対して、実験例１では、Ａｇ含有量が２．６２ｗｔ％の直線（横軸のＡｇ含有量が２．６２ｗｔ％であり、且つ、縦軸に平行な直線：図４では図示せず）に沿って、組織の状態を変化させている。そして、目視により、Ａｇ含有量が２．６２ｗｔ％の直線において、固相の比率が５０％以上の半凝固状態Ｍ１となってから、攪拌子４を容器１から取り外し、容器１をプレス機構２に設置した。
【００４３】
プレス機構２では、容器１内にピストン５を挿入して、容器１内の半凝固状態の試験材料を徐々に加圧した。そして、圧力が７ＭＰａに達したならば、その状態を１０秒間保持した後、ピストン５により加圧を解除した。
実験例１では、容器１の内径とピストン５の外径との差は１ｍｍであり、図８において符号δで示す寸法は０．５ｍｍに設定されている。
図６〜図８を参照して説明した様に、ピストン５により加圧されると、容器１に収容された半凝固状態のハンダＭ１は、液相が図８において符号δで示す隙間を通過して、ピストン５上方の領域に移動する。
固相（Ｓｎ、ＳｎとＡｇ３Ｓｎとが混在した組織、ＳｎとＡｇ３ＳｎとＣｕ６Ｓｎ５とが混在した組織）は、加圧されても、符号δで示す隙間を通過することができず、ピストン５下方の領域に留まる。
【００４４】
プレス機構２による加圧後、容器１を放置して空冷した。
そして、容器１の外面における温度が１８０℃以下まで降温した時点で、固液分離された金属が収容されている状態で、容器１を水冷した。
水冷後、容器１の外面の温度が室温まで降下して、図示しない油圧ジャッキを用いて、容器１と内容物（濃縮部Ｍ２、ピストン５、残留部Ｍ３）とを分離した。
そして、当該内容物を、図示しないハンドソーを用いて切断し、濃縮部（液相に対応）Ｍ２と、ピストン５と、残留部（固相に対応）Ｍ３に分離した。
【００４５】
実験例１における実施条件の一例は、以下の通りである。
溶湯量は１４００ｇ、
溶湯の温度は２３５℃まで昇温、
固液分離による液相の量は９４０ｇ、
固相の量は４６０ｇ（固相比率は３２．９％）、
固液分離の際の圧力が７ＭＰａ。
【００４６】
濃縮部Ｍ２、残留部Ｍ３の分析結果の一例を、表２に示す。
表２
【００４７】
表２において、残留部（固相に対応）Ｍ３における鉛含有率は、濃縮部（液相に対応）Ｍ２に比較して、遥かに低くなっている。
また、表２の残留部（固相に対応）Ｍ３における鉛含有率（０．１１ｗｔ％）は、表１で示す試験材料における鉛含有率（０．３１ｗｔ％）に比較して、１／３近く低減されている。
実験例１から、第１実施形態によれば、ハンダ中の鉛含有率を減少及び／又は増加できることが明らかになった。
【００４８】
次に、図１１を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。
第２実施形態では、第１実施形態で分離された残留部Ｍ３或いは濃縮部Ｍ２を、さらに精製して、二次精製、三次精製・・・を行なっている。
図１１において、容器α２の内容物Ｈ２は、実験例１における固液分離の際の残留部Ｍ３（固相に対応する部分）を集めたものである。
図２で説明したのと同様に、残留部Ｍ３を収容した容器１（α２）を加熱して、当該残留部Ｍ３を溶解させる。
そして、第１実施形態と同様な固液分離処理を行なうことにより、二次精製が行なわれる。
その結果、固液分離後に室温と同程度に冷却された容器１（図１１の符号γ２）では、二次精製において、固液分離後の液相部に相当する二次精製濃縮部Ｍ２−２と、固液分離後の固相部に相当する二次精製残留部Ｍ３−２とに分離される。
二次精製残留部Ｍ３−２では、鉛の含有率がさらに低減する。
【００４９】
二次精製の対象として、上述の説明では、一次精製（第１実施形態による精製）の残留部Ｍ３を精製しているが、一次精製の濃縮部Ｍ２（液相部に対応する部分：鉛リッチ）を二次精製の対象にすることも可能である。
第２実施形態の作用効果については、実験例２を参照して説明する。
【００５０】
［実験例２］
実験例２では、実験例１における濃縮部Ｍ２（実験例１の固液分離における液相に相当する部分Ｍ２）に対して、二次精製を行なった。なお、本実験は、後述する三次精錬の実験を行うに必要な濃縮部Ｍ２、残留部Ｍ３を確保するため２回実験を行った。
試験材料は、実験例１の繰り返し実験で得られた濃縮部Ｍ２から集めた１．０〜１．５ｋｇを使用した。表３は、当該試験材料（凝固温度２１９℃）の組成を示している。
そのため、表３で示す実験例２の二次精製における試験材料の化学組成は、実験例１で集めた濃縮部Ｍ２の平均値であり、表２の濃縮部における化学組成とは若干異なっている。
【００５１】
実験例２における実施条件の一例は、以下の通りである。
溶湯量は１２００ｇ、
溶湯の温度は２３５℃まで昇温、
固液分離による液相の量は８００ｇ、
固相の量は４００ｇ（固相比率は３３．３％）、
固液分離の際の圧力が７ＭＰａ、
【００５２】
表３
【００５３】
固液分離を含む精製の手順、分析の手法については、実験例１と同様である。
実験例２における二次精製の結果の一例を表４に示す。
表４
【００５４】
表３における試験材料の鉛含有率と、表４における濃縮部Ｍ２−２の鉛含有率とを比較すれば明らかなように、実験例２における二次精製の結果として、濃縮部Ｍ２−２の鉛含有率は増加している。
そして、表３における試験材料の鉛含有率と、表４における残留部Ｍ３−２の鉛含有率とを比較すれば、表４における残留部Ｍ３−２の方が、表３の試験材料に対して１／２以上減少している。
このことから、実験例２とは逆に、一次精製の残留部Ｍ３を二次精製すれば、鉛の含有率をさらに少なくすることが出来ることが明らかである。
【００５５】
［実験例３］
実験例３では、実験例２の二次精製における濃縮部（二次精製の固液分離における液相に相当する部分Ｍ２−２）に対して、三次精製を行なった。試験材料（凝固温度；２２０℃）は、実験例２の繰り返し実験で得られた濃縮部Ｍ２−２から集めた１．５ｋｇを使用した。
【００５６】
実験例３における実施条件は、以下の通りである。
溶湯量は１５００ｇ、
溶湯の温度は２３５℃まで昇温、
固液分離による液相の量は８００ｇ、
固相の量は７００ｇ（固相比率は４６．７％）、
固液分離の際の圧力が７ＭＰａ、
【００５７】
実験例３の試験材料は、実験例２を複数回に亘って実験を繰り返して、濃縮部Ｍ２−２を集めて使用したため、表５で示す実験例３（三次精製）の組成は、実験例２（二次精製）の結果としての濃縮部（二次精製濃縮部）Ｍ２−２における組成（表４参照）と若干異なっている。
表５
【００５８】
実験例３（三次精製）における結果を表６に示す。
表６
【００５９】
表５における試験材料の鉛含有率と、表６における濃縮部Ｍ２の鉛含有率より、実験例３における三次精製の結果においても、濃縮部の鉛含有率は増加している。
そして、表５における試験材料Ｍ２−２の鉛含有率と、表６における残留部Ｍ３−３の鉛含有率とを比較すれば、表６における残留部Ｍ３−３の方が、表５の試験材料Ｍ２−２に対して１／２以上減少している。
このことから、実験例３とは逆に、二次精製の残留部Ｍ３−２を三次精製すれば、鉛の含有率をさらに少なくすることが出来ることが明らかとなった。
そして、実験例２及び実験例３の結果から、精製を複数回に亘って繰り返すことによって、鉛の含有率を所望のレベルまで減少出来ること、逆に所望のレベルまで増加出来ることが推定される。
【００６０】
第２実施形態におけるその他の構成や作用効果は、第１実施形態と同様である。
【００６１】
次に、図１２を参照して、本発明の第３実施形態について説明する。
第１実施形態では、図６〜図８で示すように、ピストン５の外周部５１とシリンダ１の内壁面１１との間に寸法δの隙間を形成し、液相であれば当該隙間δを通過可能であるが、固相であれば通過出来ない様に、寸法δを設定している。
これに対して、図１２で示す第３実施形態では、内部にスラリーを収容する中空容器１Ａと、スラリーを押圧する中空押圧部材１Ｂを有している。
【００６２】
中空押圧部材１Ｂの図１２における下端部はメッシュ（例えば、♯４０のメッシュ）１Ｃで覆われ、上端は押圧板５Ａに当接している。
押圧板５Ａにおける中空押圧部材１Ｂの投影部分で、押圧ロッド２５ｃの投影部分ではない領域には、圧力レリーフ孔５Ａｈが形成されている。
中空容器１Ａは、図示を省略したプレス機構２Ａのワーク載置ベース２２上に載置される。そして、固液分離に際して、押圧ハンドル２５（図６参照）を回すと、押圧板５Ａは、押圧ハンドル２５の押圧ロッド２５ｃの先端２５ｅによって、図１２における下方に押圧される。
押圧板５Ａが押圧ロッド２５ｃによって押圧されると、中空押圧部材１Ｂは、スラリーを収容する中空容器１Ａ内を下降する。そして、容器１Ａ内の半凝固状態のハンダは加圧され、その内の液相は当該メッシュ１Ｃを通過して、中空押圧部材１Ｂの内部に移動する。一方、固相はメッシュ１Ｃを通過せず、容器１Ａ内部に留まる。
これにより、固液分離が行なわれる。
なお、圧力レリーフ孔５Ａｈは、液相が中空押圧部材１Ｂ内に進入する際に、内部空間が圧縮される際の空気圧を逃がすために設けている。
図１２における符号Ｐは、押圧力およびその反力の作用方向を示している。
【００６３】
発明者の実験では、メッシュ１Ｃは♯３２〜♯４８が好適であった。
他の条件を同一にして、実験を行なったところ、♯３２よりも目が粗いメッシュでは、液相のみならず、小径の固相、例えば固相のＳｎ、固相のＳｎとＡｇ３Ｓｎとが混在した組織、固相のＳｎとＡｇ３ＳｎとＣｕ６Ｓｎ５とが混在した組織もメッシュを通過するため、メッシュを通過した液相側における鉛の含有比率が小さくなってしまい、固相側における鉛の希釈効率が低下してしまった。
一方、メッシュの目が♯４８よりも細かければ、液相がメッシュを通過する際の抵抗が大きく、固液分離が効率的に行なわれなかった。
【００６４】
図１２の第３実施形態におけるその他の構成及び作用効果については、図１〜図１１の実施形態と同様である。
【００６５】
図１３を参照して、本発明の第４実施形態について説明する。
図１３で示す第４実施形態では、遠心分離の原理により、固液分離を行なっている。
図１３における符号２Ｂは、遠心分離装置（固液分離装置）を示している。
図１３の第４実施形態でも、半凝固状態（スラリー状）のハンダが充填された容器６の一端（容器における半径方向外側の端部）を、メッシュ（例えば、♯４０のメッシュ）７で覆っている。
第４実施形態では、メッシュ７で覆われている端部とは反対側の容器の端部（容器における半径方向内側の端部）が、ジョイント部材８等により、回転機構９に取り付けられている。
メッシュ７で端部を覆った容器６は、回転機構９のバランスを考慮して、図示の例では２つ設けている。
【００６６】
図１３の矢印Ｒで示すように、回転機構９によって容器６を回転することにより、容器６内の半凝固状態のハンダに遠心力が作用して、半径方向外側に加圧される。
遠心力により、半凝固状態のハンダが半径方向外側に加圧されると、液相は当該メッシュ７を通過して、容器６外の領域に移動する。ただし、液相が移動する「容器６外の領域」は、円筒状の回収容器１Ｄの内周部である。
一方、固相はメッシュ７を通過しないので、遠心力が作用しても容器６内部に留まる。
これにより、固液分離が行なわれる。
【００６７】
第４実施形態についても、第３実施形態と同様に実験を行なった結果、メッシュは♯３２〜♯４８が好適であった。
♯３２よりも目が粗いメッシュでは、液相のみならず、小径の固相（固相のＳｎ、固相のＳｎとＡｇ３Ｓｎとが混在した組織、固相のＳｎとＡｇ３ＳｎとＣｕ６Ｓｎ５とが混在した組織）もメッシュを通過して、容器６外に移動してしまう。そのため、容器６外に移動した液相における鉛の含有比率が小さくなってしまい、相対的に、容器６内に残留した固相における鉛の希釈効率が低下してしまった。
一方、メッシュの目が♯４８よりも細かければ、液相がメッシュを通過する際の抵抗が大きく、固液分離が効率的に行なわれなかった。
【００６８】
図１３の第４実施形態におけるその他の構成及び作用効果については、図１〜図１２の実施形態と同様である。
【００６９】
図示の実施形態によれば、スラリー状態（半凝固状態）のハンダを、図６で示すプレス機構や、図１２で示すメッシュ１Ｃを用いた濾過装置２Ａ、図１３で示す遠心分離装置２Ｂによって、固相と液相とを分離するという極めて簡単な処理によって、鉛リッチ（液相）と鉛プアー（固相）とに分離することが出来る。
これにより、ハンダ中から鉛を容易且つ効率的に固液二相に分配して、鉛含有率を減少及び／又は増加させることが出来る。
【００７０】
そして、図６で示すプレス機構や、図１２で示すメッシュ１Ｃを用いた濾過装置２Ａ、図１３で示す遠心分離装置２Ｂによって、固相と液相とを分離した後、常温までさめた状態で分離された残留部（固相）Ｍ３を加熱して、再び半凝固状態にして固液分離すれば、二次精製、三次精製等の高次精製を容易に行うことが出来る。ここで、濃縮部（液相）Ｍ２を高次精製することも可能である。
さらに、図６で示すプレス機構や、図１２で示すメッシュ１Ｃを用いた濾過装置２Ａ、図１３で示す遠心分離装置２Ｂによって、固液分離されて、室温まで降温した残留部（固相）Ｍ３について、二次精製、三次精製等の高次精製を実行すれば、鉛フリーハンダ中の鉛含有率を、所望のレベルまで減少させることが可能になる。また、同様にして濃縮部（液相）Ｍ２について、鉛フリーハンダ中の鉛含有率を、所望のレベルまで増加させることが可能になる。
【００７１】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない。
【符号の説明】
【００７２】
１・・・容器
１Ｂ・・・中空押圧部材
１Ｃ・・・メッシュ
２・・・プレス機構
３・・・高周波コイル（電磁誘導コイル）
４・・・攪拌子
５・・・ピストン
６・・・容器
７・・・メッシュ
９・・・回転機構
【技術分野】
【０００１】
本発明は、いわゆる「鉛フリーハンダ」に混入した鉛を希釈及び／又は濃縮する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のハンダは錫と鉛の合金であった。近年の環境保護に対する意識の高まりに伴い、鉛に対する規制が厳しくなり、鉛を含有しないハンダ、いわゆる「鉛フリーハンダ」、「無鉛ハンダ」が開発され、用いられている。
その様な鉛フリーハンダとしては、錫、銀、銅ハンダ（Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕハンダ）が主流となっている。
【０００３】
ここで、鉛フリーハンダにおいても、フロー炉などでの使用では微量の鉛が混入し、次第に鉛の含有率が高くなっていくのが実情である。
しかし、鉛フリーハンダにおける鉛含有率に関する規制は、大変に厳しくなっている。
例えば、ヨーロッパではＲｏＨＳ指令により、鉛フリーハンダにおける鉛含有率は、０．１ｗｔ％が上限とされている。そして、我国でもＪ−ＭＯＳＳ「電気・電子機器の特定の化学物質の含有表示方法」に適応するため、ＪＩＳ Ｚ３２８２「はんだ−化学成分及び形状」で鉛含有率は、０．１質量％以下と規定されている。そのため我国のハンダ製造メーカーにおいては、鉛フリーハンダにおける鉛含有率を、上限０．０５質量％で管理している場合が多い。
【０００４】
鉛フリーハンダにおける鉛含有率に関する厳しい要求に応えるためには混入・濃化した鉛の除去が必要である。例えば、偏析凝固の原理に基づく、回転浸漬法を用いて、鉛が混入していたハンダから、錫のみを回収して、鉛フリーハンダの鉛含有率を減少させることが考えられる（例えば、特願２００８−１８９６０６参照）。
しかし、上記の方法では添加元素・貴金属であるＣｕとＡｇも同時に除去されるため、材料コストアップにつながる問題がある。
【０００５】
その他の従来技術として、回転冷却体を回転させながら内壁側を冷却し、回転冷却体外側表面に純度の高いアルミニウムを晶出させて、アルミニウムと共晶を生成する不純物を取り除いて、高純度のアルミニウムを得る技術が存在する（特許文献１参照）。この技術によれば、高純度シリコン（珪素）に適用することが可能である。
また、作業時において晶出した高純度アルミニウムの剥離を防止するため、回転冷却体の表面に幅が狭く、深さ寸法が大きい溝を多数形成する技術も存在する（特許文献２）。
【０００６】
しかし、特許文献１、２は、アルミニウムやシリコンの精製に関する技術であり、鉛を含有する鉛フリーハンダから錫を回収し、以って、鉛を除去する旨については何等開示していない。
そのため、特許文献１、２では、鉛フリーのハンダの鉛含有率を効率的に減少することは不可能である。
【０００７】
また、特許文献１、２は、精製の対象となる技術がアルミニウム、シリコンであり、鉛に比べこれらは何れも溶融温度が非常に高温であり、且つ、化学的活性が高い。そのため、晶出に用いられる回転冷却体の材料としては、耐高温及び耐エロージョン（耐食性）を考慮しなければならず、カーボン或いはセラミック以外には使用することができなかった。そして、カーボン、セラミックは材料価格が高価であり、機械的な加工が困難な材料であり、且つ、セラミックスやカーボン製の回転子は、その寿命が短いため、交換頻度が高いという問題を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭５７−８２４３７号公報
【特許文献２】特開平６−２０５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、鉛フリーハンダ中の添加元素、例えばＣｕ、Ａｇの含有率を維持しつつ、鉛の含有率を効果的に減少及び又は増加することが出来る方法（鉛を希釈及び／又は濃縮する方法）及び装置（鉛を希釈及び／又は濃縮する装置）の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
発明者等は鋭意努力により、鉛フリーハンダを半凝固段階で固液分離すると固相側の鉛含有率が減少し、液相側の鉛含有率が増加することを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の鉛フリーハンダに含有される鉛を希釈及び／又は濃縮する方法（以下、精製ともいう。）は、鉛を含有する鉛フリーハンダをスラリー状態にする工程（Ｓ１〜Ｓ３）と、当該スラリーを固液分離する工程（Ｓ６）とを有することを特徴としている。
ここで、前記「スラリー」なる文言は、液相（鉛リッチな鉛フリーハンダ：Ｍ２）と固相（鉛プアーな鉛フリーハンダ：Ｍ３）とが混在している状態（半凝固状態）を意味している。なお、「鉛リッチ」、「鉛プアー」は、それぞれ、当初の鉛フリーハンダよりも鉛含有率が高い場合と、低い場合を意味している。
また、前記「固液分離」なる文言は、半凝固状態のスラリーから液相（Ｍ２）と固相（Ｍ３）とを分離することを意味している。
【００１１】
本発明において、二次精製、三次精製等の高次精製で鉛フリーハンダから鉛を更に希釈及び／又は濃縮するため、前記固液分離する工程（Ｓ６）で分離された固相（Ｍ３）をスラリーの状態にする工程と、そのスラリーを固液分離する工程とを有するのが好ましい。
【００１２】
そして、前記固液分離工程（Ｓ６）が、加圧による濾過分離（加圧篩分）であるのが好ましい。または、遠心分離であるのが好ましい。
さらに、前記鉛フリーハンダの鉛含有率が１ｗｔ％以下であるのが好ましい。
【００１３】
また、本発明の鉛フリーハンダから鉛を希釈及び／又は濃縮する装置（１００）は、鉛フリーハンダを溶解する装置（１、３）と、溶解した前記鉛フリーハンダをスラリー状態（Ｍ１）にする装置（１、４）と、スラリー状態の前記鉛フリーハンダ（Ｍ１）を液相（Ｍ２）と固相（Ｍ３）に分離する固液分離装置（２）を有することを特徴としている。
【００１４】
本発明の装置の実施に際して、前記固液分離装置（２）は、ピストン（５）及びシリンダ（１）から構成されるのが好ましい。
或いは、前記固液分離装置（２Ａ）は、その内部に前記スラリーを収容する中空容器（１Ａ）と、スラリーを押圧する中空押圧部材（１Ｂ）と、当該押圧部材（１Ｂ）の一端を被覆するメッシュ（１Ｃ）とを有するのが好ましい。
さらに、前記固液分離装置（２Ｂ）は、遠心分離装置（６〜８）で構成されているのが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
上述する構成を具備する本発明によれば、スラリー状態（半凝固状態Ｍ１）の鉛フリーハンダを固液分離するという極めて簡単な処理によって、鉛リッチ（液相Ｍ２）と鉛プアー（固相Ｍ３）とに分離することが出来る。
これにより、鉛フリーハンダ中から混入した鉛を容易且つ効率的に除去することが出来るので、鉛フリーハンダ中の鉛含有率を減少させることが出来る。
【００１６】
そして、本発明において、前記固液分離により分離された固相（残留部Ｍ３：鉛プアー）を再びスラリー状態（Ｍ１）にして、そのスラリー（Ｍ１）を固液分離することにより、二次精製、三次精製等の高次精製を実行することが出来る。なお、液相（濃縮部Ｍ２：鉛リッチ）について、高次精製を実行することも可能である。
そして、固相（残留部Ｍ３）をスラリー（Ｍ１）状態にして、上述の高次精製を行なえば、鉛フリーハンダ中の鉛含有率を、所望のレベルまで減少させることが可能である。
【００１７】
これに加えて、本発明では、鉛フリーハンダ溶解温度以上の高温は必要とされず、アルミニウムやシリコンの様に、化学的活性が高い原料は取り扱う必要がない。
そのため、本発明の実施に際しては、使用する機器の材料に耐高温及び耐エロージョン（耐食性）を考慮する必要は少ない。
さらに、カーボンやセラミックの様に、材料価格が高価で、機械的な加工が困難な材料を使用する必要がない本発明では、導入コストを低く抑えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態の概要を示すブロック図である。
【図２】容器において鉛フリーハンダを溶解する機構を示すブロック図である。
【図３】降温してスラリーを得るまでの容器を示す拡大断面図である。
【図４】Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系鉛フリーハンダでＡｇ以外の添加成分を固定した場合の、ＳｎとＡｇの二元系状態図である。
【図５】図４に示す鉛フリーハンダのＡｇ１．４ｗｔ％の場合において、冷却速度と各段階の液相と固相の状態を示す図である。
【図６】プレス機構により、固液分離を行う状態を示す説明図である。
【図７】図６のプレス機構によってスラリーを加圧する状態を模式的に示す図である。
【図８】第１実施形態における固液分離の原理を説明する部分拡大図である。
【図９】固液分離後の容器内部を示す断面図である。
【図１０】第１実施形態の手順を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第２実施形態の概要を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第３実施形態における固液分離の原理を説明する説明図である。
【図１３】本発明の第４実施形態における固液分離の原理を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
鉛フリーハンダはＳｎを基材とするが、使用される金属の種類により幾つかの種類がある。最も使用されているのがＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系であり、電子情報技術産業協会は、特に、Ｓｎ−３．０％Ａｇ−０．５％Ｃｕを標準組成として推奨している。したがって、以下に「ハンダ」と云う場合は「鉛フリーハンダ」を意味し、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系鉛フリーハンダを前提に説明する。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１〜図１０は、本発明の第１実施形態を示している。
図１は第１実施形態の概要を示している。図１において、全体を符号１００で示す鉛の希釈装置は、容器１とプレス機構２とを有している。
図１において、容器１は、符号αで示す固液分離前のハンダを収容している状態と、符号βで示す固液分離中の状態と、符号γで示す固液分離後のハンダを収容している状態の３通りが示されている。
容器１は、鉛フリーハンダを溶解する装置として機能すると共に、溶解した前記鉛フリーハンダをスラリー状態Ｍ１にする装置としても機能する。
プレス機構２（図１では容器１をセットした状態が示されている）は、固液分離装置（以下、プレス機構を「固液分離装置」と記載する場合もある）として機能する。
プレス機構２の詳細構成については、図６〜図９を参照して後述する。
【００２０】
固液分離前のハンダを収容している状態を示す容器１（図１では符号αで示す）において、容器１内のハンダを溶融する機構が、図２で例示されている。
図２において、容器１内には、鉛を希釈するべきハンダＭ０が充填されており、容器１の周囲には高周波コイル３が巻き回されている。
図２において、高周波コイル３に高周波電流を流すことにより、誘導加熱の原理により容器１内が加熱されて、ハンダＭ０は溶融する。
【００２１】
図３で示す容器１は、固液分離前の溶解したハンダを収容しており（図１の符号αで示す容器１）、係る容器１は、攪拌子４と、攪拌子駆動用のロッド４１とを備えている。攪拌子４は、容器１に充填された溶融したハンダＭ１を攪拌する。
ここで、攪拌子４を設けるのは、溶融して液相となったハンダＭ１を攪拌してやらないと、ハンダＭ１が降温してスラリー状となるまでの間に、容器１の内壁面１１近傍のハンダが固相となってしまうからである。換言すれば、攪拌子４で攪拌して均熱してやれば、容器１の内壁面１１近傍のハンダが固化することなく、容器１内全体が均等にスラリー状Ｍ１になる。
【００２２】
ここで、容器１内のハンダＭ１或いはハンダの組成分である金属の状態について、図４、図５を参照して説明する。
図４は、容器１内のハンダＭ１と同様にＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系鉛フリーハンダであって、Ｓｎ、Ａｇ以外の組成成分は固定された二元系状態図である。
図５は、図４においてＡｇの含有量を１．４ｗｔ％とした場合を例とする、冷却曲線と冷却の各段階の固相・液相状態の説明図である。
【００２３】
図４の状態図において、符号Ｌで示す領域（右下がりのハッチングを付して示す領域）は、全ての金属が溶融して液相となっている状態である。
符号Ｋで示す領域（左下がりのハッチングを付して示す領域）は、全ての金属が固相となっている状態である。
そして、一部の金属が液相であるが、一部の金属が固相となっている状態が「スラリー」の状態であり、図４では、領域Ｌと領域Ｋとの間の領域であって、白抜きの領域Ｓ（ハッチングを付していない領域）である。
【００２４】
上述したハンダが溶融した状態から降温すると、図４において「Ａｇ１．４ｗｔ％」と表示された直線を上方から下方へ移動して、変化する。
図４の直線「Ａｇ１．４ｗｔ％」を上方から下方へ移動する変化は、図５における特性線ＬＥを左上から右下に移動する変化に相当する。
図４の領域Ｌは、図５においては、図５の特性線ＬＥにおける点ＰＬＳよりも上側の領域である。図５において、特性線ＬＥにおける点ＰＬＳよりも上側の領域におけるハンダの状態は、符号ＳＬで示す様に、完全に液体である。
【００２５】
図４において、ハンダの温度が低下すると、スラリー状の領域Ｓとなる。
スラリー状の領域Ｓは、図４の直線「Ａｇ１．４ｗｔ％」及び図５の特性線ＬＥにおいて、点ＰＬＳと点ＰＳＫとの間の領域である。
この状態では、先ず図５の符号ＳＳ１で示す様に凝固核Ｃが形成され、そして符号ＳＳ２で示す様に当該凝固核Ｃが成長する。さらに、符号ＳＳ３で示すように、当該凝固核Ｃ（符号ＳＳ２、ＳＳ３における白抜きの粒子）が増加、増大する。
【００２６】
さらに温度が低下して、図４の直線「Ａｇ１．４ｗｔ％」及び図５の特性線ＬＥにおける点ＰＬＫよりも下方の領域に行くと、スラリーの状態Ｍ１（領域Ｓ）から固相の状態（領域Ｋ）になってしまう。
【００２７】
図示の実施形態では、半凝固状態（スラリーの状態）のハンダとして、図４の直線「Ａｇ１．４ｗｔ％」及び図５の特性線ＬＥにおける点ＰＬＳと点ＰＳＫとの間の領域となったハンダＭ１を指している。換言すれば、図４の直線「Ａｇ１．４ｗｔ％」及び図５の特性線ＬＥにおける点ＰＬＳと点ＰＳＫとの間の領域となったハンダＭ１が、後述する固液分離操作の対象となる。
そして、図３における容器１内のハンダＭ１、すなわちスラリー状のハンダＭ１は、図４の直線「Ａｇ１．４ｗｔ％」及び図５の特性線ＬＥにおける点ＰＬＳと点ＰＳＫとの間の領域のハンダである。
【００２８】
図４において、スラリー状のハンダＭ１では、液相（符号Ｌ）と固相の錫（Ｓｎ）とが混在した状態（Ｌ＋Ｓｎ）、液相（符号Ｌ）と固相の錫（Ｓｎ）と金属間化合物Ａｇ３Ｓｎとが混在した状態（Ｌ＋Ｓｎ＋Ａｇ３Ｓｎ）、液相（符号Ｌ）と固相の錫（Ｓｎ）と金属間化合物Ａｇ３ＳｎとＣｕ６Ｓｎ５とが混在した状態（Ｌ＋Ｓｎ＋Ｃｕ６Ｓｎ５＋Ａｇ３Ｓｎ）の何れかである。
その様な状態で、固液分離すると、混入している微量の鉛は、液相側と固相側とに分配される。その際に、固液両相への分配率が異なり、固相側における鉛の含有量は極めて少なくなる。すなわち、固相では、鉛が希釈されることになる。
そのため、図１で示すように、スラリー状のハンダＭ１が容器１内に貯蔵されている状態（図１のβの状態）で、当該容器１内のスラリー状のハンダＭ１を固液分離する。
【００２９】
係る固液分離については、図６で示すプレス機構２により、実行される。
図６において、プレス機構２は、コラム２１、ワーク載置ベース２２、押圧用雌ねじを有するナット２３、ナット取付け部材２４、押圧ハンドル２５を有している。
ワーク載置ベース２２、ナット取付け部材２４は、ともにコラム２１に固設されている。
ナット２３は、ナット取付け部材２４の上面に固着されている。ナット取付け部材２４におけるナット２３のねじ孔（雌ねじ）と同心位置には、貫通孔２４ａが形成されている。貫通孔２４ａの内径は、ナット２３の雌ねじ内径よりも僅かに大きい。
【００３０】
押圧ハンドル２５は、ハンドル本体２５ａと雄ねじ２５ｂを有する押圧ロッド２５ｃとを備えている。押圧ロッド２５ｃにおける雄ねじ２５ｂ側は、ハンドル本体２５ａに固着されている。押圧ロッド２５ｃは、ナット取付け部材２４の貫通孔２４ａを貫通している。
ここで、容器１の開口部は、蓋１２で閉鎖されている。蓋１２の中心には貫通孔１３が形成され、貫通孔１３には押圧ロッド２５ｃが貫通している。
押圧ロッド２５ｃにおける雄ねじ２５ｂは、ナット２３の雌ねじと螺合している。そのため、押圧ハンドル２５を所定方向に回転すれば、押圧ハンドル２５全体が下降して、押圧ロッド２５ｃの先端２５ｅが、容器１内のピストン５の上面５ａを押圧する。
【００３１】
ここで、図６のプレス機構２において、容器１（図１では符号βで示す状態）は、ピストン５に対するシリンダとして機能している。
すなわち、図７で示すように、容器１内にピストン５を挿入して、ピストン５を図７の下方に押圧すれば、容器（シリンダ）１内におけるスラリー状のハンダＭ１が加圧される（図７の矢印Ｐ）。
【００３２】
図６において、ピストン５の外径は、シリンダ（容器）１の内径に比較して僅かに小さく設定されている。そのため、ピストン５を図６の下方に押圧する際には、ピストン５の外周部５１とシリンダ（容器）１の内壁面１１との間に、僅かな隙間が形成される（図８参照）。
係る僅かな隙間は、図８において、ピストン５の外周部５１とシリンダ１の内壁面１１との間において、符号δ（或いは寸法δ）で示されている。この隙間δは、液相であれば通過可能であるが、固相は通過出来ない様な寸法、として設定されている。
【００３３】
発明者の実験では、寸法δ（図８参照）は、０．４ｍｍから０．６ｍｍ、特に０．５ｍｍが好適であった。
他の条件を同一にして、寸法δのみを０．０５ｍｍ刻みで変化させて実験を行なったところ、寸法δが０．３５ｍｍ以下では、液相がピストン５の外径と、シリンダ１の内径との間の環状空間（寸法δの隙間）を通過する際の抵抗が大きく、固液分離が効率的に行なわれなかった。
一方、寸法δを０．６５ｍｍ以上にすると、液相のみならず、固相（Ｓｎ、固相のＳｎとＡｇ３Ｓｎとが混在した組織、固相のＳｎとＡｇ３ＳｎとＣｕ６Ｓｎ５とが混在した組織）も、寸法δの隙間を通過して液相側に移動し、そのため、液相における鉛の含有率が小さくなってしまい、相対的に、固相における鉛の希釈効率が低下してしまった。
【００３４】
図６〜図８において、ピストン５をシリンダ（容器）１内のスラリー状のハンダＭ１に向かって押圧し、以って、スラリー状のハンダＭ１を加圧すると、液相（鉛リッチ）のみが、隙間δ（ピストンの外周部５１とシリンダの内壁面１１との間の環状空間）を通過して、ピストン（容器）１の上方の空間に移動する。
【００３５】
図９は、図１における容器１（固液分離後の状態：符号γ）を示し、液相（鉛リッチ）がピストン上方の空間に移動した後におけるシリンダ（容器）１内の状態を示している。
なお図９で示す状態では、ピストン５の上下の領域が、共に固化している。
図９及び図１において、ピストン５上方の領域は、本明細書では、「濃縮部」Ｍ２と記載することがある。この濃縮部Ｍ２は、ピストン５の押圧時に液相が移動して凝固した領域であり、鉛の濃度が高くなる領域である。
一方、ピストン下方の領域は、本明細書では、「残留部」Ｍ３と記載することがある。この残留部Ｍ３は、ピストン５の押圧時に固相が残留した領域である。
図９の状態において、シリンダ１内の金属を取り出して、切断し、濃縮部Ｍ２と残留部Ｍ３にすれば、残留部Ｍ３において、鉛含有率の減少したハンダが得られる。
【００３６】
図１〜図９を参照して説明した装置１００を用いて、鉛を希釈及び／又は濃縮する方法を実施する手順について、図１０を参照して説明する。
図１０において、ステップＳ１では、容器１（図１のα）にハンダＭ０（Ｐｂ含有Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕハンダ）を入れる。
次のステップＳ２において、容器１（図１のαの状態）に入れたハンダＭ０を加熱溶解する（図２参照）。そしてステップＳ３に進み、容器１に攪拌子４を入れて攪拌子４を回転しつつ、溶解したハンダＭ１を冷却する（図３参照）。
【００３７】
ハンダＭ１が好適な半凝固状態（スラリーの状態：図４参照）になったら攪拌子４を容器１から取り外す（ステップＳ４）。
そしてステップＳ５に進み、好適な半凝固状態になったハンダＭ１が入った容器１（図１のβ）を、固液分離を行なうためのプレス機構２（図６）にセットする。
ステップＳ６では、プレス機構２のピストン５で半凝固状態のハンダＭ１を押圧して、半凝固状態になったハンダＭ１を固液分離する（図６〜図８参照）。
【００３８】
ステップＳ７において、半凝固状態のハンダを固液分離した後、容器１中で固相及び液相（Ｍ２、Ｍ３）を固化する（図９参照）。
ステップＳ８では、固化した金属（濃縮部Ｍ２、ピストン５、残留部Ｍ３）を容器１から取り出す。そして、容器１から取り出した金属を、濃縮部Ｍ２とピストン５と残留部Ｍ３とに切断する（ステップＳ９）。
上述した様に、残留部Ｍ３における鉛の含有率は減少し、濃縮部Ｍ２における鉛の含有率は増加している。これにより、図１０における鉛を希釈及び／又は濃縮する方法が完了する。
【００３９】
図１〜図１０で説明した第１実施形態の作用効果について、実験例１を参照して説明する。
【００４０】
実機で使用する試験材料、濃縮部及び残留部の化学成分は、ＪＩＳ Ｚ３９１０「はんだ分析方法」に基づき、ドリルにより各々から資料（切り粉）を採取して、ＩＣＰ発光分光分析（ＪＩＳ Ｋ０１１６に準じる）により分析した。
ＩＰＣ発光分光分析機は、ＩＣＰＳ−１０００ＩＩＩ（島津製作所株式会社製のシーケンシャル形高周波プラズマ発光分析装置の型式番号）を使用した。
［実験例１］
実験例１では、図１〜図１０を参照して説明したプレス機構２を用いて、以下の条件で、一次精製について実験した。なお、本実験は、後述する二次精錬、三次精錬の実験を行うに必要な残留部Ｍ２、濃縮部Ｍ３を確保するため４回実験を行った。
先ず、表１で示す化学成分の試験材料（Ｐｂ含有Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕハンダ；凝固温度２１８℃）１．０ｋｇ〜１．５ｋｇを電気炉（図示せず）で溶解した。そして、溶湯（溶解したハンダ）をさらに加熱して、２３０℃〜２４０℃に昇温した。
なお、図２を参照して説明したように、高周波コイル３を備えた容器１そのものを加熱することも可能であるが、実験例１では、容器１とは別途設けられた電気炉で、試験材料であるハンダを溶解した。
表１
【００４１】
溶湯を容器１に移し、攪拌子４を容器１中に挿入した（図１のαの状態）。そして、攪拌子４を回転しながら溶湯の温度を降温した。
そして容器１内の溶湯の状態を目視で観察し、固相の比率が５０％以上の半凝固状態Ｍ１（スラリーの状態：図４参照）になったならば、攪拌子４を容器１から取り除いた。
そして、容器１を図６のプレス機構２の台上に設置した。
【００４２】
ここで、第１実施形態では、図４の横軸（Ａｇ含有量）が１．４ｗｔ％の直線（縦軸に平行な直線）に沿って、組織の状態が変化するものとして説明した。
これに対して、実験例１では、Ａｇ含有量が２．６２ｗｔ％の直線（横軸のＡｇ含有量が２．６２ｗｔ％であり、且つ、縦軸に平行な直線：図４では図示せず）に沿って、組織の状態を変化させている。そして、目視により、Ａｇ含有量が２．６２ｗｔ％の直線において、固相の比率が５０％以上の半凝固状態Ｍ１となってから、攪拌子４を容器１から取り外し、容器１をプレス機構２に設置した。
【００４３】
プレス機構２では、容器１内にピストン５を挿入して、容器１内の半凝固状態の試験材料を徐々に加圧した。そして、圧力が７ＭＰａに達したならば、その状態を１０秒間保持した後、ピストン５により加圧を解除した。
実験例１では、容器１の内径とピストン５の外径との差は１ｍｍであり、図８において符号δで示す寸法は０．５ｍｍに設定されている。
図６〜図８を参照して説明した様に、ピストン５により加圧されると、容器１に収容された半凝固状態のハンダＭ１は、液相が図８において符号δで示す隙間を通過して、ピストン５上方の領域に移動する。
固相（Ｓｎ、ＳｎとＡｇ３Ｓｎとが混在した組織、ＳｎとＡｇ３ＳｎとＣｕ６Ｓｎ５とが混在した組織）は、加圧されても、符号δで示す隙間を通過することができず、ピストン５下方の領域に留まる。
【００４４】
プレス機構２による加圧後、容器１を放置して空冷した。
そして、容器１の外面における温度が１８０℃以下まで降温した時点で、固液分離された金属が収容されている状態で、容器１を水冷した。
水冷後、容器１の外面の温度が室温まで降下して、図示しない油圧ジャッキを用いて、容器１と内容物（濃縮部Ｍ２、ピストン５、残留部Ｍ３）とを分離した。
そして、当該内容物を、図示しないハンドソーを用いて切断し、濃縮部（液相に対応）Ｍ２と、ピストン５と、残留部（固相に対応）Ｍ３に分離した。
【００４５】
実験例１における実施条件の一例は、以下の通りである。
溶湯量は１４００ｇ、
溶湯の温度は２３５℃まで昇温、
固液分離による液相の量は９４０ｇ、
固相の量は４６０ｇ（固相比率は３２．９％）、
固液分離の際の圧力が７ＭＰａ。
【００４６】
濃縮部Ｍ２、残留部Ｍ３の分析結果の一例を、表２に示す。
表２
【００４７】
表２において、残留部（固相に対応）Ｍ３における鉛含有率は、濃縮部（液相に対応）Ｍ２に比較して、遥かに低くなっている。
また、表２の残留部（固相に対応）Ｍ３における鉛含有率（０．１１ｗｔ％）は、表１で示す試験材料における鉛含有率（０．３１ｗｔ％）に比較して、１／３近く低減されている。
実験例１から、第１実施形態によれば、ハンダ中の鉛含有率を減少及び／又は増加できることが明らかになった。
【００４８】
次に、図１１を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。
第２実施形態では、第１実施形態で分離された残留部Ｍ３或いは濃縮部Ｍ２を、さらに精製して、二次精製、三次精製・・・を行なっている。
図１１において、容器α２の内容物Ｈ２は、実験例１における固液分離の際の残留部Ｍ３（固相に対応する部分）を集めたものである。
図２で説明したのと同様に、残留部Ｍ３を収容した容器１（α２）を加熱して、当該残留部Ｍ３を溶解させる。
そして、第１実施形態と同様な固液分離処理を行なうことにより、二次精製が行なわれる。
その結果、固液分離後に室温と同程度に冷却された容器１（図１１の符号γ２）では、二次精製において、固液分離後の液相部に相当する二次精製濃縮部Ｍ２−２と、固液分離後の固相部に相当する二次精製残留部Ｍ３−２とに分離される。
二次精製残留部Ｍ３−２では、鉛の含有率がさらに低減する。
【００４９】
二次精製の対象として、上述の説明では、一次精製（第１実施形態による精製）の残留部Ｍ３を精製しているが、一次精製の濃縮部Ｍ２（液相部に対応する部分：鉛リッチ）を二次精製の対象にすることも可能である。
第２実施形態の作用効果については、実験例２を参照して説明する。
【００５０】
［実験例２］
実験例２では、実験例１における濃縮部Ｍ２（実験例１の固液分離における液相に相当する部分Ｍ２）に対して、二次精製を行なった。なお、本実験は、後述する三次精錬の実験を行うに必要な濃縮部Ｍ２、残留部Ｍ３を確保するため２回実験を行った。
試験材料は、実験例１の繰り返し実験で得られた濃縮部Ｍ２から集めた１．０〜１．５ｋｇを使用した。表３は、当該試験材料（凝固温度２１９℃）の組成を示している。
そのため、表３で示す実験例２の二次精製における試験材料の化学組成は、実験例１で集めた濃縮部Ｍ２の平均値であり、表２の濃縮部における化学組成とは若干異なっている。
【００５１】
実験例２における実施条件の一例は、以下の通りである。
溶湯量は１２００ｇ、
溶湯の温度は２３５℃まで昇温、
固液分離による液相の量は８００ｇ、
固相の量は４００ｇ（固相比率は３３．３％）、
固液分離の際の圧力が７ＭＰａ、
【００５２】
表３
【００５３】
固液分離を含む精製の手順、分析の手法については、実験例１と同様である。
実験例２における二次精製の結果の一例を表４に示す。
表４
【００５４】
表３における試験材料の鉛含有率と、表４における濃縮部Ｍ２−２の鉛含有率とを比較すれば明らかなように、実験例２における二次精製の結果として、濃縮部Ｍ２−２の鉛含有率は増加している。
そして、表３における試験材料の鉛含有率と、表４における残留部Ｍ３−２の鉛含有率とを比較すれば、表４における残留部Ｍ３−２の方が、表３の試験材料に対して１／２以上減少している。
このことから、実験例２とは逆に、一次精製の残留部Ｍ３を二次精製すれば、鉛の含有率をさらに少なくすることが出来ることが明らかである。
【００５５】
［実験例３］
実験例３では、実験例２の二次精製における濃縮部（二次精製の固液分離における液相に相当する部分Ｍ２−２）に対して、三次精製を行なった。試験材料（凝固温度；２２０℃）は、実験例２の繰り返し実験で得られた濃縮部Ｍ２−２から集めた１．５ｋｇを使用した。
【００５６】
実験例３における実施条件は、以下の通りである。
溶湯量は１５００ｇ、
溶湯の温度は２３５℃まで昇温、
固液分離による液相の量は８００ｇ、
固相の量は７００ｇ（固相比率は４６．７％）、
固液分離の際の圧力が７ＭＰａ、
【００５７】
実験例３の試験材料は、実験例２を複数回に亘って実験を繰り返して、濃縮部Ｍ２−２を集めて使用したため、表５で示す実験例３（三次精製）の組成は、実験例２（二次精製）の結果としての濃縮部（二次精製濃縮部）Ｍ２−２における組成（表４参照）と若干異なっている。
表５
【００５８】
実験例３（三次精製）における結果を表６に示す。
表６
【００５９】
表５における試験材料の鉛含有率と、表６における濃縮部Ｍ２の鉛含有率より、実験例３における三次精製の結果においても、濃縮部の鉛含有率は増加している。
そして、表５における試験材料Ｍ２−２の鉛含有率と、表６における残留部Ｍ３−３の鉛含有率とを比較すれば、表６における残留部Ｍ３−３の方が、表５の試験材料Ｍ２−２に対して１／２以上減少している。
このことから、実験例３とは逆に、二次精製の残留部Ｍ３−２を三次精製すれば、鉛の含有率をさらに少なくすることが出来ることが明らかとなった。
そして、実験例２及び実験例３の結果から、精製を複数回に亘って繰り返すことによって、鉛の含有率を所望のレベルまで減少出来ること、逆に所望のレベルまで増加出来ることが推定される。
【００６０】
第２実施形態におけるその他の構成や作用効果は、第１実施形態と同様である。
【００６１】
次に、図１２を参照して、本発明の第３実施形態について説明する。
第１実施形態では、図６〜図８で示すように、ピストン５の外周部５１とシリンダ１の内壁面１１との間に寸法δの隙間を形成し、液相であれば当該隙間δを通過可能であるが、固相であれば通過出来ない様に、寸法δを設定している。
これに対して、図１２で示す第３実施形態では、内部にスラリーを収容する中空容器１Ａと、スラリーを押圧する中空押圧部材１Ｂを有している。
【００６２】
中空押圧部材１Ｂの図１２における下端部はメッシュ（例えば、♯４０のメッシュ）１Ｃで覆われ、上端は押圧板５Ａに当接している。
押圧板５Ａにおける中空押圧部材１Ｂの投影部分で、押圧ロッド２５ｃの投影部分ではない領域には、圧力レリーフ孔５Ａｈが形成されている。
中空容器１Ａは、図示を省略したプレス機構２Ａのワーク載置ベース２２上に載置される。そして、固液分離に際して、押圧ハンドル２５（図６参照）を回すと、押圧板５Ａは、押圧ハンドル２５の押圧ロッド２５ｃの先端２５ｅによって、図１２における下方に押圧される。
押圧板５Ａが押圧ロッド２５ｃによって押圧されると、中空押圧部材１Ｂは、スラリーを収容する中空容器１Ａ内を下降する。そして、容器１Ａ内の半凝固状態のハンダは加圧され、その内の液相は当該メッシュ１Ｃを通過して、中空押圧部材１Ｂの内部に移動する。一方、固相はメッシュ１Ｃを通過せず、容器１Ａ内部に留まる。
これにより、固液分離が行なわれる。
なお、圧力レリーフ孔５Ａｈは、液相が中空押圧部材１Ｂ内に進入する際に、内部空間が圧縮される際の空気圧を逃がすために設けている。
図１２における符号Ｐは、押圧力およびその反力の作用方向を示している。
【００６３】
発明者の実験では、メッシュ１Ｃは♯３２〜♯４８が好適であった。
他の条件を同一にして、実験を行なったところ、♯３２よりも目が粗いメッシュでは、液相のみならず、小径の固相、例えば固相のＳｎ、固相のＳｎとＡｇ３Ｓｎとが混在した組織、固相のＳｎとＡｇ３ＳｎとＣｕ６Ｓｎ５とが混在した組織もメッシュを通過するため、メッシュを通過した液相側における鉛の含有比率が小さくなってしまい、固相側における鉛の希釈効率が低下してしまった。
一方、メッシュの目が♯４８よりも細かければ、液相がメッシュを通過する際の抵抗が大きく、固液分離が効率的に行なわれなかった。
【００６４】
図１２の第３実施形態におけるその他の構成及び作用効果については、図１〜図１１の実施形態と同様である。
【００６５】
図１３を参照して、本発明の第４実施形態について説明する。
図１３で示す第４実施形態では、遠心分離の原理により、固液分離を行なっている。
図１３における符号２Ｂは、遠心分離装置（固液分離装置）を示している。
図１３の第４実施形態でも、半凝固状態（スラリー状）のハンダが充填された容器６の一端（容器における半径方向外側の端部）を、メッシュ（例えば、♯４０のメッシュ）７で覆っている。
第４実施形態では、メッシュ７で覆われている端部とは反対側の容器の端部（容器における半径方向内側の端部）が、ジョイント部材８等により、回転機構９に取り付けられている。
メッシュ７で端部を覆った容器６は、回転機構９のバランスを考慮して、図示の例では２つ設けている。
【００６６】
図１３の矢印Ｒで示すように、回転機構９によって容器６を回転することにより、容器６内の半凝固状態のハンダに遠心力が作用して、半径方向外側に加圧される。
遠心力により、半凝固状態のハンダが半径方向外側に加圧されると、液相は当該メッシュ７を通過して、容器６外の領域に移動する。ただし、液相が移動する「容器６外の領域」は、円筒状の回収容器１Ｄの内周部である。
一方、固相はメッシュ７を通過しないので、遠心力が作用しても容器６内部に留まる。
これにより、固液分離が行なわれる。
【００６７】
第４実施形態についても、第３実施形態と同様に実験を行なった結果、メッシュは♯３２〜♯４８が好適であった。
♯３２よりも目が粗いメッシュでは、液相のみならず、小径の固相（固相のＳｎ、固相のＳｎとＡｇ３Ｓｎとが混在した組織、固相のＳｎとＡｇ３ＳｎとＣｕ６Ｓｎ５とが混在した組織）もメッシュを通過して、容器６外に移動してしまう。そのため、容器６外に移動した液相における鉛の含有比率が小さくなってしまい、相対的に、容器６内に残留した固相における鉛の希釈効率が低下してしまった。
一方、メッシュの目が♯４８よりも細かければ、液相がメッシュを通過する際の抵抗が大きく、固液分離が効率的に行なわれなかった。
【００６８】
図１３の第４実施形態におけるその他の構成及び作用効果については、図１〜図１２の実施形態と同様である。
【００６９】
図示の実施形態によれば、スラリー状態（半凝固状態）のハンダを、図６で示すプレス機構や、図１２で示すメッシュ１Ｃを用いた濾過装置２Ａ、図１３で示す遠心分離装置２Ｂによって、固相と液相とを分離するという極めて簡単な処理によって、鉛リッチ（液相）と鉛プアー（固相）とに分離することが出来る。
これにより、ハンダ中から鉛を容易且つ効率的に固液二相に分配して、鉛含有率を減少及び／又は増加させることが出来る。
【００７０】
そして、図６で示すプレス機構や、図１２で示すメッシュ１Ｃを用いた濾過装置２Ａ、図１３で示す遠心分離装置２Ｂによって、固相と液相とを分離した後、常温までさめた状態で分離された残留部（固相）Ｍ３を加熱して、再び半凝固状態にして固液分離すれば、二次精製、三次精製等の高次精製を容易に行うことが出来る。ここで、濃縮部（液相）Ｍ２を高次精製することも可能である。
さらに、図６で示すプレス機構や、図１２で示すメッシュ１Ｃを用いた濾過装置２Ａ、図１３で示す遠心分離装置２Ｂによって、固液分離されて、室温まで降温した残留部（固相）Ｍ３について、二次精製、三次精製等の高次精製を実行すれば、鉛フリーハンダ中の鉛含有率を、所望のレベルまで減少させることが可能になる。また、同様にして濃縮部（液相）Ｍ２について、鉛フリーハンダ中の鉛含有率を、所望のレベルまで増加させることが可能になる。
【００７１】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない。
【符号の説明】
【００７２】
１・・・容器
１Ｂ・・・中空押圧部材
１Ｃ・・・メッシュ
２・・・プレス機構
３・・・高周波コイル（電磁誘導コイル）
４・・・攪拌子
５・・・ピストン
６・・・容器
７・・・メッシュ
９・・・回転機構
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛を含有する鉛フリーハンダをスラリー状態にする工程と、当該スラリーを固液分離する工程とを有することを特徴とする鉛フリーハンダに含有される鉛を希釈及び／又は濃縮する方法。
【請求項２】
前記固液分離する工程で分離された固相の金属をスラリーの状態にする工程と、そのスラリーを固液分離する工程とを有する請求項１の方法。
【請求項３】
前記固液分離工程が加圧篩分または遠心分離による請求項１、２の何れかに記載の方法。
【請求項４】
前記鉛フリーハンダの鉛含有率が１ｗｔ％以下である請求項１〜３の何れか１項に記載の方法。
【請求項５】
鉛フリーハンダを溶解する装置と、溶解した前記鉛フリーハンダをスラリー状態にする装置と、スラリー状態の前記鉛フリーハンダを液相の金属と固相の金属に分離する固液分離装置を有することを特徴とする鉛フリーハンダから鉛を希釈及び／又は濃縮する装置。
【請求項６】
前記固液分離装置は、ピストン及びシリンダから構成される請求項５の装置。
【請求項７】
前記固液分離装置は、その内部に前記スラリーを収容する中空容器と、当該中空容器の一端を被覆するメッシュと、スラリーを押圧する押圧装置とを有する請求項５の装置。
【請求項８】
前記固液分離装置は、遠心分離装置で構成されている請求項５の装置。
【請求項１】
鉛を含有する鉛フリーハンダをスラリー状態にする工程と、当該スラリーを固液分離する工程とを有することを特徴とする鉛フリーハンダに含有される鉛を希釈及び／又は濃縮する方法。
【請求項２】
前記固液分離する工程で分離された固相の金属をスラリーの状態にする工程と、そのスラリーを固液分離する工程とを有する請求項１の方法。
【請求項３】
前記固液分離工程が加圧篩分または遠心分離による請求項１、２の何れかに記載の方法。
【請求項４】
前記鉛フリーハンダの鉛含有率が１ｗｔ％以下である請求項１〜３の何れか１項に記載の方法。
【請求項５】
鉛フリーハンダを溶解する装置と、溶解した前記鉛フリーハンダをスラリー状態にする装置と、スラリー状態の前記鉛フリーハンダを液相の金属と固相の金属に分離する固液分離装置を有することを特徴とする鉛フリーハンダから鉛を希釈及び／又は濃縮する装置。
【請求項６】
前記固液分離装置は、ピストン及びシリンダから構成される請求項５の装置。
【請求項７】
前記固液分離装置は、その内部に前記スラリーを収容する中空容器と、当該中空容器の一端を被覆するメッシュと、スラリーを押圧する押圧装置とを有する請求項５の装置。
【請求項８】
前記固液分離装置は、遠心分離装置で構成されている請求項５の装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−９９１４７（Ｐ２０１１−９９１４７Ａ）
【公開日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２５５０２２（Ｐ２００９−２５５０２２）
【出願日】平成２１年１１月６日（２００９．１１．６）
【出願人】（０００１１０２５１）トピー工業株式会社 (255)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月６日（２００９．１１．６）
【出願人】（０００１１０２５１）トピー工業株式会社 (255)
【Ｆターム（参考）】
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