JPS63216933A - アルミニウム溶湯の濾過方法 - Google Patents

アルミニウム溶湯の濾過方法

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JPS63216933A
JPS63216933A JP62047807A JP4780787A JPS63216933A JP S63216933 A JPS63216933 A JP S63216933A JP 62047807 A JP62047807 A JP 62047807A JP 4780787 A JP4780787 A JP 4780787A JP S63216933 A JPS63216933 A JP S63216933A
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filtration
filter
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aluminum
molten
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Shogo Mochizuki
省吾 望月
Kyoji Sato
佐藤 京司
Kazusada Sumiyama
住山 一貞
Mamoru Takahashi
衛 高橋
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    • Y02P10/20Recycling

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  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

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、アルミニウムまたはアルミニウム合金(以下
、両者を併せて単にアルミニウムという)溶湯中に含ま
れる介在物の濾過方法に関するものある。
従来の技術 近年、アルミニウム製品の高品質化の要求に伴い、鋳塊
の溶解鋳造における溶湯処理の品質管理、特に溶湯中の
介在物の管理については、その重要性が強く認識されて
きている。この背景には、電子機器などの先端技術分野
へのアルミニウム材料の適用範囲が拡大されてきたこと
と、磁気ディスク材、スパッターターゲット材、ボンデ
ィングワイヤー、箔地に代表されるように、製品の薄肉
化および表面の加工精度などが著しく進んできたことが
ある。従って、従来では全く問題視されなかった微小介
在物や晶出物の大きさが、製品欠陥に直接結び付くよう
になり、磁気ディスクメディアの性能欠陥、スパッター
性能の劣化、伸線破断等のトラブルとして現れるので、
高品質素材への要求は一段と厳しいものとなってきてい
る。
溶融アルミニウムを濾過する濾過機としては、フィルタ
ーに米国特許第3,524,548号又は特開昭52−
22,327号に提案されているようなセラミック製の
多孔質体を使用する例が多い。
またその介在物除去性能に着目すると、従来の濾過機の
中では最も微細なものまで除去する。
しかし、前記濾過機は、濾過機の入湯と出湯の湯面のレ
ベル差に基づくメタルヘッド差を利用して濾過する機構
であるので、フィルターの気孔径は通常200μm以上
であって、使用開始時の抵抗が高くなることから、これ
より細かい孔径とすることは不可能である。また、この
場合の′pi過状況を顕微鏡観察すると、非金属介在物
は凝集フロックとして存在し、フィルター孔にブリッジ
を形成し、そのケーキ層によって濾過が行われるため、
現実には孔径より遥かに細かな粒子まで捕捉されている
。しかし、介在物除去効率を高めるため濾過速度を最小
にして運転しても、その介在物除去効率は、溶湯不溶性
微細TiB2をアルミニウム溶湯の介在物として添加し
て濾過し、濾過された溶湯中の酸不溶性Tiを化学分析
して求めた結果、従来の濾過効率は第1図(B)に示す
ように50%以下であった。
発明が解決しようとする問題点 本発明は、前記従来濾過機での介在物捕捉粒子よりさら
に微細な、従来方法では除去が困難であった細かな粒径
の介在物(単粒子径として2μm以下)をも捕捉し、高
い介在物除去効率を達成する紹過方法を提供するもので
ある。
問題点を解決するための手段 かくして、本発明によれば、アルミニウムまたはアルミ
ニウム合金を濾過する方法において、平均気孔径が10
〜50μmであるフィルターを使用し、フィルター部で
の濾過速度が0.05〜0゜8 c++/secとなる
ように加圧濾過することを特徴とするアルミニウム溶湯
の濾過方法が提供される。
即ち、従来の溶湯の重力濾過の代わりに、・逼かに微細
平均孔径のフィルターを用いて加圧濾過することにより
、微細介在物の除去を行なうものである。
本発明における濾過の機構は濾過後のフィルターを観察
した結果、フィルター表面に介在物をトラップする表面
濾過主体の濾過機構である。
発明者らは、アルミニウム溶湯にTiB2ハードナーを
添加し、溶湯中のTiB2微細粒子を介在物の指標とし
、平均孔径の異なるフィルターを用い、溶湯の加圧濾過
速度とTih除去率の関係を調べ、第1図曲線(A)の
如き関係を得た。この結果等を考慮し、フィルターの平
均気孔径は、10−50μm、好ましくは10〜30μ
mの範囲であって、10μm未満では濾過抵抗が大とな
り現実的に使用不適当で、また50μmを超える場合は
微小介在物が漏出し易く介在物の除去効率が低下する。
このような気孔径を有するフィルターを使用し、アルゴ
ンガス等の不活性ガスの加圧下で溶湯が通過する実用最
小濾過速度範囲で濾過することにより微小介在物をトラ
ップするプレコート層が絶層に形成され、微小介在物の
除去効果を著しく改善することができる。濾過速度とし
ては、0.05〜0゜8 cm/sec、好ましくは、
0.05〜0.3 cm/secの範囲で、0 、05
 cm/sec未満では、濾過時間が長くなり実用的で
なく、また、加圧圧力を増し、濾過速度が0・8 cm
/secを超えると形成されたプレコート層が破れる恐
れがあり、微小介在物の除去効率が低下し好ましくなく
、上記範囲の濾過速度となるよう加圧圧力を調整する。
なお、フィルターとしては、Al2O3,SiC,Si
3N4等を主成分とするセラミック材を骨材としたもの
が好適に使用される。
更にアルミニウムーマグネシウム合金系へTihを添加
した溶湯の場合、より良好な介在物除去効率を得たが、
これはMgOあるいはスピネルとTiB+の凝集フロッ
ク化が促進されるためと解釈される。
ここに示した濾過圧及び濾過速度はアルニウム及びアル
ミニウム合金地金を通常の溶製法で前処理した溶湯につ
い、ての値であり、特殊な溶湯(例えば介在物を大量に
含むもの)は、この限りでない。
本発明の後述する実施例で使用したアルミニウム溶湯濾
過装置の概念図を第2図の縦断面図に示す。るつぼ(2
)は装置本体く1)内に配置され、電熱コイルク3)に
よりるつぼ内に投入した供試材を溶融して、約720℃
の温度に保持する。本装置例では濾過後の溶湯をアルゴ
ンガス等の不活性ガスを供給し、ルツボ同様電熱コイル
で加熱した樋(7)を介して次の装置に供給するもので
あるが、濾過溶湯を直接黒鉛るつぼ等に不活性ガス雰囲
気下で受は取ることもてきる。
濾過処理に際しては、加圧蓋(4)を閉じて導管(5)
からアルゴンガス等の加圧気体をるつぼ(7)の溶湯上
面空間に導き、この加圧により溶湯をるつぼ底部に設け
た所定のフィルター(6)に通し、前記樋を介して黒鉛
るつぼで受は取り、冷却固化するものである。
本濾過装置に関しては、るつぼ内のメタルレベル検出、
または濾過メタル量を計量し、アルゴンガス等による加
圧を停止して、再び注湯し、加圧するように、操作を全
て自動化することも可能である。また、装置本体(1)
及びるつぼ(2)をフィルター部(6)で二分割し、フ
ィルターの交換を容易にすることもできる。
実施例 以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。
実施例 1 99 、997$A I C: T i 82 バー 
トナー(5XTi+1$8+残AI)をo、i%添加し
た地金20kgを730℃で、第2図に示す濾過装置の
上部るつぼ内でアルゴン雰囲気中で溶解した。溶解後、
C12ガスで脱ガス処理し、710±5℃で、1.0時
間鎮静した。続いて直径100mm、厚さ15mm、平
均気孔径21 B ntのアルミナを骨材としたアイコ
ー(株)製フィルターを使用し、濾過圧1 、0 kg
7cm2(yJ!過速度0.]6CFll/5ec)で
アルゴンガスにより加圧濾過した。濾過溶湯な樋下流に
設けた黒鉛るつぼにアルゴンガス雰囲気下で受は取り冷
却固化した。酸不溶性Tiを化学分析した結果、濾過前
はs<ppm、濾過後は1.0ppmで介在物除去効率
88.1%が得られた。
Tihハードナーに使用したTi[hの粒度分布は測定
の結果、次の第1表に示すとおりて、2μm未満が98
.7%を占めており、本発明濾過方法では2μm以下の
微細介在物を大部分除去していることが判る。
第  l  衷 また、上記と同様の操作を濾過圧2 、0 kg/cm
2(濾過速度0 、24 cm/5ec)で実施した場
合の酸不溶性TIは濾過前7.5ppmに対し、濾過後
1.3ppmであり、介在物除去効率は82.7%であ
った。
実施例 2 実施例1と同様の濾過操作を平均気孔径45μmのフィ
ルターで行なった。濾過圧0 、2 kg/cm2(濾
過速度0 、12 cm/5ee)で酸不溶性Tiは目
通前7 、7 ppm、 ig過後後3、6 ppmで
あり、介在物除去前7.7ppm、 濾過後3 、6 
TIPIIIであり、介在物除去効率は53.3%であ
った。
実施例 3 99.9%AIニTiB2バーFす(5XTi+0.1
7B+残AI)を0.6%添加した溶製10tを東京高
級濾材(株)製のセラミック製多孔質体のポーラス・チ
ューブフィルターで濾過後、DC鋳造した。
スラブサンプル10kgを実施例1と同様、アルゴン雰
囲気下、720℃±5℃で溶製し、21μmフィルター
を使用し、濾過圧1.0kg/cm2(FJ過速度0 
、09 cn+/5ec)で加圧濾過した。酸不溶性T
iは濾過前3.6ppR+、 1過後0 、1 ppn
+であり、介在物除去効率は97.2%が得られた。
実施例 4 AI−4%Mg合金(Mg 4.06χ、 Si O,
005%、 Fe O,001Z、 Cu O,001
3χ)ニTiB2ハードナー (5$Ti+lX8+残
AI)を0.1%添加した地金10kgを、実施例Iと
同様アルゴン雰囲気下、710±5℃で溶製し、平均気
孔径45μmのフィルターでアルゴン加圧下で濾過圧(
濾過速度)を所定範囲内で種々変更し濾過した。結果を
第2表に示す。
第2表から判るように、高い介在物除去効率が示される
第2表 発明の効果 本発明によれば、アルミニ”y A溶湯の濾過に、従来
試みられなかった微細気孔径のフィルターを用い加圧濾
過することにより、アルミニウム中の微細な介在物を高
い除去効率で除去することができ、本発明は高品位アル
ミニラ11材に対する要請に応える優れた工業的発明で
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図はアルミニウム溶湯のl!過における濾材の平均
気孔径と介在物除去効果の関係を示す図面で、第2図は
本発明に使用した絶後装置の概略構造を示す縦断面図で
ある。 (1)・・・装置本体、(2)・・・るつぼ、(3)・
・・電熱コイル。 (4)・・・加圧蓋、(5)・・・不活性ガス導管、(
6)・・・フィルター、(7)・・・樋。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、アルミニウムまたはアルミニウム合金を濾過する方
    法において、平均気孔径が10〜50μmであるフィル
    ターを使用し、フィルター部での濾過速度が0.05〜
    0.8cm/secとなるように加圧濾過することを特
    徴とするアルミニウム溶湯の濾過方法。 2、前記フィルターが、Al_2O_3、SiCまたは
    Si_3N_4を主成分とするセラミック材を骨材とす
    るものである特許請求の範囲第1項記載のアルミニウム
    溶湯の濾過方法。
JP62047807A 1987-03-04 1987-03-04 アルミニウム溶湯の濾過方法 Granted JPS63216933A (ja)

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JPH0422977B2 JPH0422977B2 (ja) 1992-04-21

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03281738A (ja) * 1990-03-30 1991-12-12 Ngk Insulators Ltd 金属溶湯用濾材とそれを用いた金属溶湯の濾過方法
JP2003531289A (ja) * 2000-04-14 2003-10-21 トーソー エスエムディー,インク. スパッターリング時の粒子状放出物を少なくするためのスパッターターゲットとそれを製造する方法
US7138084B2 (en) 2000-08-31 2006-11-21 Foseco International Limited Refractory articles

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US8158053B2 (en) 2000-08-31 2012-04-17 Foseco International Limited Refractory articles

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