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JP2002180144A - Refining method of cobalt material - Google Patents

Refining method of cobalt material

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Publication number
JP2002180144A
JP2002180144A JP2000381499A JP2000381499A JP2002180144A JP 2002180144 A JP2002180144 A JP 2002180144A JP 2000381499 A JP2000381499 A JP 2000381499A JP 2000381499 A JP2000381499 A JP 2000381499A JP 2002180144 A JP2002180144 A JP 2002180144A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cobalt
refining
furnace
mass
deoxidation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000381499A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Sakae Sugimoto
栄 杉本
Yasuhide Ouchi
康秀 大内
Takashi Fujita
隆志 藤田
Saburo Onishi
三郎 大西
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tohoku Tokushuko KK
Tohoku Steel Co Ltd
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Tohoku Tokushuko KK
Tohoku Steel Co Ltd
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tohoku Tokushuko KK, Tohoku Steel Co Ltd, Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Tohoku Tokushuko KK
Priority to JP2000381499A priority Critical patent/JP2002180144A/en
Publication of JP2002180144A publication Critical patent/JP2002180144A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Landscapes

  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Furnace Housings, Linings, Walls, And Ceilings (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コバルトスクラップのように不純物を比較的
多量に含有するコバルト原料についても、効果的に精錬
して、高純度を必要とするような用途への再利用を可能
ならしめる。 【解決手段】 真空溶解炉を用いたコバルト材料の溶解
精錬に際し、炉内に、コバルト原料と、このコバルト原
料中に含有される酸素量の化学量論的当量に相当する量
の炭素を混合して装入し、上記コバルト原料が完全に溶
解するまでは、炉内を不活性ガスを封入した50〜300 To
rrの減圧状態下に保持し、その後炉内圧を0.1 〜3.0 ×
10-3Torrの高真空としてCO脱酸を行う。
(57) [Problem] To efficiently refine a cobalt raw material containing a relatively large amount of impurities, such as cobalt scrap, so that it can be reused for applications requiring high purity. Close. SOLUTION: In melting and refining a cobalt material using a vacuum melting furnace, a cobalt raw material and an amount of carbon equivalent to a stoichiometric equivalent of the oxygen amount contained in the cobalt raw material are mixed in the furnace. Until the cobalt material is completely dissolved, the inside of the furnace is filled with 50-300 To
rr is maintained under reduced pressure, and then the furnace pressure is 0.1 to 3.0 ×
CO deoxidation is performed at a high vacuum of 10 −3 Torr.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、コバルト材料の
精錬方法に関し、特に純度の低いコバルト原料から不純
物を効果的に除去して、高純度のコバルト材料を得よう
とするものである。また、この発明において、コバルト
材料とは、金属コバルトだけでなく、Ni等の合金元素を
含むコバルト合金材料も含むものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of refining a cobalt material, and more particularly to a method of removing impurities from a low-purity cobalt raw material to obtain a high-purity cobalt material. In the present invention, the cobalt material includes not only metallic cobalt but also a cobalt alloy material containing an alloy element such as Ni.

【0002】[0002]

【従来の技術】大容量磁気テープ用の磁性膜の作製に際
しては、主に真空蒸着法が利用され、またそのターゲッ
ト材としては優れた磁性材料であるコバルト材料が使用
されている。すなわち、ターゲット材を、EB(Electr
on Beam )等で溶融・蒸発させたのち、イオン化し、電
位差の付与下にコバルトイオンを加速させて磁気テープ
の表面に堆積させることによって蒸着層(磁性膜)を形
成している。
2. Description of the Related Art In producing a magnetic film for a large-capacity magnetic tape, a vacuum evaporation method is mainly used, and a cobalt material which is an excellent magnetic material is used as a target material. That is, the target material is changed to EB (Electr
After being melted and evaporated by, for example, on beam, ionization is performed, and cobalt ions are accelerated under the application of a potential difference and deposited on the surface of the magnetic tape to form a vapor-deposited layer (magnetic film).

【0003】上記した真空蒸着法において、ターゲット
材としては、EB等による溶解時にスプラッシやスパッ
タの発生が極力少ないことが要求される。というのは、
このようなスプラッシやスパッタに起因した飛散粒が蒸
着層に飛来すると、磁性膜の電磁気的特性が著しく劣化
するからである。ここで、スプラッシとは、溶融金属か
らのガス発生に伴い比較的大きな金属粒が飛散する現象
を、一方スパッタとは、電子流がターゲット材に当たっ
た時に表面を覆う僅かな酸化膜によって一時的に絶縁状
態が構成されて電子流が不安定になった時に比較的小さ
な飛散粒が生成する現象のことをいう。
In the above-described vacuum deposition method, it is required that a target material generate as little splash and spatter as possible during melting by EB or the like. I mean,
This is because when the scattered particles caused by such a splash or spatter fly into the deposition layer, the electromagnetic properties of the magnetic film are significantly deteriorated. Here, "splash" refers to a phenomenon in which relatively large metal particles are scattered due to the generation of gas from a molten metal. Is a phenomenon in which relatively small scattered particles are generated when the electron flow becomes unstable due to the formation of an insulating state.

【0004】上記したようなスプラッシやスパッタの発
生原因は、主にターゲット材中に含有される微量不純物
である。従って、ターゲット材には、高い清浄度が求め
られる。換言すると、各種微量不純物元素についてその
上限が厳しく制限される。このため、従来から、ターゲ
ット材の製造に際しては、溶融・凝固過程を通じて種々
の工夫がなされている。
[0004] The cause of the above-mentioned splash and spatter is mainly trace impurities contained in the target material. Therefore, high cleanliness is required for the target material. In other words, the upper limits of various trace impurity elements are severely restricted. For this reason, conventionally, various methods have been devised for the production of the target material through a melting and solidifying process.

【0005】ところで、上記した真空蒸着法では、実際
に磁気テープに蒸着層として堆積するターゲット材の割
合は20mass%程度にすぎず、残りは蒸着設備の壁面等に
付着し、滅失分を除く約60〜70mass%がスクラップとし
て回収される。しかしながら、かようなスクラップは、
炭素や酸素などの汚染が著しく、通常0.005 〜0.02mass
%程度の炭素、 0.1〜3.0 mass%程度の酸素が含まれて
いる。その他、MgO,SiO2,CaOなどの介在物も0.01ma
ss%程度混入する。
In the above-described vacuum deposition method, the ratio of the target material actually deposited as a vapor deposition layer on a magnetic tape is only about 20 mass%, and the remainder adheres to the wall surface of the vapor deposition equipment and the like, excluding the loss. 60-70 mass% is recovered as scrap. However, such scraps
Pollution such as carbon and oxygen is remarkable, usually 0.005 to 0.02 mass
% Of carbon and 0.1 to 3.0 mass% of oxygen. In addition, inclusions such as MgO, SiO 2 , CaO, etc.
About ss% is mixed.

【0006】コバルト材料において、上記したように不
純物が多量に含有されていると再利用は困難で、かりに
再利用できたとしてもその適用範囲は制限される。少な
くとも、磁気テープ用の蒸着層など高純度が要求される
用途に対しては再利用することができない。現在、種々
の希少金属資源の枯渇が問題となっている折から、この
ような不純物を多量に含有するスクラップについても、
その純度を向上させて再利用することが可能となれば、
その技術的価値は極めて大きい。
[0006] If the cobalt material contains a large amount of impurities as described above, it is difficult to reuse it, and even if it can be reused, its application range is limited. At least, it cannot be reused for applications requiring high purity, such as a deposited layer for a magnetic tape. At present, since depletion of various rare metal resources has become a problem, scraps containing such a large amount of impurities have also been
If it is possible to improve its purity and reuse it,
Its technical value is extremely large.

【0007】また、金属コバルト原料も、その製法によ
って不純物レベルは大きく異なる。当然、不純物を多く
含む原料は安価であり、これらの使用して良質な製品が
できれば,より安価に製品を製造できることになる。し
かしながら、一般には粗悪材料を使用すると溶解歩留り
は低下し、精錬時間も長時間化するので、トータルコス
トの面では必ずしも有利とは言えない。参考のために、
使用原料の成分例を表1に示す。
[0007] In addition, the impurity level of the metallic cobalt raw material also varies greatly depending on the manufacturing method. Naturally, raw materials containing a large amount of impurities are inexpensive, and if high-quality products can be produced using these materials, products can be manufactured at lower cost. However, in general, the use of inferior materials lowers the melting yield and lengthens the refining time, which is not always advantageous in terms of total cost. for reference,
Table 1 shows examples of the components of the raw materials used.

【0008】[0008]

【表1】 [Table 1]

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記の実
状に鑑み開発されたもので、上記したスクラップのよう
に不純物を比較的多量に含有するコバルト原料について
も、効果的に精錬して、高純度を必要とするような用途
への再利用を可能ならしめる、コバルト材料の新規な精
錬方法を提案することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been developed in view of the above situation, and is effective in refining even a cobalt raw material containing a relatively large amount of impurities such as the above-mentioned scrap. It is an object of the present invention to propose a new refining method for a cobalt material, which can be reused for applications requiring high purity.

【0010】すなわち、この発明の要旨構成は次のとお
りである。 1.真空溶解炉を用いてコバルト材料を溶解精錬するに
際し、炉内に、コバルト原料と、このコバルト原料中に
含有される酸素量に対し化学量論的当量に相当する量の
炭素とを混合して装入したのち、上記コバルト原料が完
全に溶解するまで、炉内を不活性ガスを封入した50〜30
0 Torrの減圧状態下に保持し、ついで炉内圧を 0.1〜3.
0 ×10-3Torrの高真空としてCO脱酸を行うことを特徴
とするコバルト材料の精錬方法。
That is, the gist of the present invention is as follows. 1. In melting and refining a cobalt material using a vacuum melting furnace, a cobalt raw material and an amount of carbon equivalent to a stoichiometric equivalent to the amount of oxygen contained in the cobalt raw material are mixed in the furnace. After charging, the inside of the furnace is filled with an inert gas until the cobalt material is completely dissolved.
Maintain a reduced pressure of 0 Torr, then raise the furnace pressure to 0.1 to 3.
A method for refining a cobalt material, comprising performing CO deoxidation at a high vacuum of 0 × 10 −3 Torr.

【0011】2.上記のCO脱酸後、Siを 0.030mass%
を超えない範囲で添加し、〔%O〕を0.0015mass%以下
まで低減するSi脱酸を行うことを特徴とする上記1記載
のコバルト材料の精錬方法。
2. After the above-mentioned CO deoxidation, 0.030 mass% of Si
2. The method for refining a cobalt material as described in 1 above, wherein Si deoxidation is performed so that [% O] is reduced to 0.0015 mass% or less.

【0012】3.上記のCO脱酸またはSi脱酸後、溶湯
温度を(凝固温度+60〜100 ℃)から凝固温度近傍まで
降下させて溶湯中のガス成分を除去する脱ガス処理を、
少なくとも一回行うことを特徴とする上記1または2記
載のコバルト材料の精錬方法。
3. After the above-mentioned CO deoxidation or Si deoxidation, a degassing process of lowering the temperature of the molten metal from (solidification temperature +60 to 100 ° C.) to a temperature close to the solidification temperature to remove gas components in the molten metal,
3. The method for refining a cobalt material according to 1 or 2, wherein the method is performed at least once.

【0013】4.コバルト原料が、CoまたはCo合金をタ
ーゲットとする蒸着処理により生成したスクラップまた
はこのスクラップを原料の一部として含むものである上
記1,2または3記載のコバルト材料の精錬方法。
4. 4. The method for refining a cobalt material according to the above 1, 2, or 3, wherein the cobalt raw material includes scrap generated by a vapor deposition process targeting Co or a Co alloy, or includes the scrap as a part of the raw material.

【0014】5.真空溶解炉の炉用耐火物として(CaO
+MgO)が90mass%以上の塩基性耐火物を用いることを
特徴とする上記1〜4のいずれかに記載のコバルト材料
の精錬方法。
5. As refractory for furnace of vacuum melting furnace (CaO
(5) The method for refining a cobalt material according to any one of (1) to (4) above, wherein a basic refractory having a content of +90 mg% or more is used.

【0015】6.精錬後、耐火物製フィルターを介して
出湯することを特徴とする上記1〜5のいずれかに記載
のコバルト材料の精錬方法。
6. The method for refining a cobalt material according to any one of the above 1 to 5, wherein after the refining, the hot water is discharged through a refractory filter.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】以下、この発明を具体的
に説明する。この発明では、まず、次に示すCO反応を
利用してコバルトの脱酸を行う。Co系では、〔%C〕お
よび〔%O〕の活量係数が大きいので、この系における
粗脱酸方法としてCO反応の利用が考えられる。ここ
に、脱酸平衡定数は1600℃で次式(1) で表される。 〔%C〕×〔%O〕= 0.000136 Pco --- (1) ここで、Pcoは反応系のCO分圧である。ちなみに、Fe
系におけるこの定数は 0.0024 Pcoであり、 Co 系での
CO脱酸の有用性が分かる。
The present invention will be specifically described below. In the present invention, first, cobalt is deoxidized by using the following CO reaction. In the Co system, since the activity coefficients of [% C] and [% O] are large, use of a CO reaction is considered as a crude deoxidation method in this system. Here, the deoxidation equilibrium constant at 1600 ° C. is represented by the following equation (1). [% C] × [% O] = 0.000136 Pco --- (1) Here, Pco is the CO partial pressure of the reaction system. By the way, Fe
This constant for the system is 0.0024 Pco, indicating the usefulness of CO deoxidation in the Co system.

【0017】実際の操業では、真空溶解炉内に、コバル
ト原料と、このコバルト原料中に含有される酸素の化学
量論的当量に相当する量の炭素とを混合して装入したの
ち、炉内にアルゴンガス等の不活性ガスを50〜300 Torr
封入して、過度のCO反応を抑制しつつコバルト原料を
溶解し、コバルト原料が完全に溶解したのちは炉内圧を
0.1〜3.0 ×10-3Torrの高真空として溶湯中酸素〔%
O〕を0.0100mass%前後まで粗脱酸する。なお、化学量
論的当量とは、ある化学組成の物質をつくる場合に、各
構成元素について過不足のない量のことをいい、この発
明ではO:16gに対し、C:12gが化学量論的当量に相
当する。
In an actual operation, after a cobalt raw material and an amount of carbon equivalent to the stoichiometric equivalent of oxygen contained in the cobalt raw material are mixed and charged into a vacuum melting furnace, the furnace is charged. 50 to 300 Torr of inert gas such as argon gas
Enclose and dissolve the cobalt raw material while suppressing excessive CO reaction. After the cobalt raw material is completely dissolved, the furnace pressure is reduced.
0.1 to 3.0 × 10 in the molten metal as a high vacuum -3 Torr oxygen [%
O] is roughly deoxidized to about 0.0100 mass%. The stoichiometric equivalent refers to an amount of each constituent element that is not excessive or insufficient when a substance having a certain chemical composition is produced. In the present invention, the stoichiometric equivalent of O: 16 g and C: 12 g are used. Equivalent to equivalent.

【0018】上記のCO脱酸において、コバルト原料が
完全に溶解するまでの期間にわたり、真空溶解炉内に不
活性ガス(アルゴンガス)を50〜300 Torrの範囲で封入
することにしたのは、この封入量が 50 Torrに満たない
とCO反応により激しいボイリングが生じ、一方 300 T
orr を超えると上記したボイリングの抑制効果は飽和に
達するからである。また 300 Torr 以下としたのは、大
気圧よりも減圧にして真空室内外のシールを保持するた
めでもある。
In the above-mentioned CO deoxidation, the inert gas (argon gas) is sealed in the vacuum melting furnace in the range of 50 to 300 Torr until the cobalt raw material is completely dissolved. If the filling amount is less than 50 Torr, severe boiling occurs due to the CO reaction, while 300 T
This is because when the value exceeds orr, the above-described effect of suppressing boiling reaches saturation. The reason for setting the pressure to 300 Torr or less is also to maintain the pressure inside and outside the vacuum chamber at a pressure lower than the atmospheric pressure.

【0019】図1に、炉内圧に相当するPco=0.13atm.
(99Torr)およびPco=0.0atm.(228Torr) を (1)式に代
入して計算した結果を実操業結果と比較して示す。同図
から明らかなように、原材料中に含まれる酸素量(一般
には0.0100mass%以上)を予め把握しておけば、合金中
に不純物としての脱酸元素が残留するおそれなしに、粗
脱酸を行うことができる。
FIG. 1 shows that Pco = 0.13 atm.
(99 Torr) and Pco = 0.0 atm. (228 Torr) are substituted into the equation (1), and the calculated result is shown in comparison with the actual operation result. As is clear from the figure, if the amount of oxygen contained in the raw material (generally, 0.0100 mass% or more) is grasped in advance, crude deoxidation can be performed without the risk of deoxidizing elements remaining in the alloy. It can be performed.

【0020】次に、この発明では、上記のCO脱酸後、
好ましくはSiによる仕上げ脱酸を行う。Co系では、Fe系
に較べてSiの活量係数が大きく、逆にAlの活量係数が小
さいことが特徴である。言い換えれば、少量のSi添加で
効果的な脱酸が可能であることを示唆している。ここ
で、SiO2の活量を1と仮定すると、1600℃でのCo系のSi
脱酸定数は次式(2) で表される。 〔%Si〕×〔%O〕= 1.038×10-8 --- (2) ちなみに、Fe系におけるこの定数は3.18×10-5である。
Next, in the present invention, after the above-mentioned CO deoxidation,
Preferably, finish deoxidation by Si is performed. The Co-based alloy is characterized in that the activity coefficient of Si is larger than that of the Fe-based alloy and conversely, the activity coefficient of Al is smaller. In other words, it suggests that effective deoxidation is possible by adding a small amount of Si. Here, assuming that the activity of SiO 2 is 1, Co-based Si at 1600 ° C.
The deoxidation constant is represented by the following equation (2). [% Si] × [% O] = 1.038 × 10 −8 (2) Incidentally, this constant in the Fe system is 3.18 × 10 −5 .

【0021】図2に、このSi脱酸の理論値と実操業値を
比較して示す。同図示したとおり、〔%Si〕が 0.010ma
ss%程度あれば〔%O〕を0.0010mass%以下まで低減す
ることができる。
FIG. 2 shows a comparison between the theoretical value of Si deoxidation and the actual operation value. As shown, [% Si] is 0.010ma
If it is about ss%, [% O] can be reduced to 0.0010 mass% or less.

【0022】参考のため、上記と同様なAl脱酸平衡につ
いての理論値を図3に示す。〔%O〕を0.0010mass%以
下まで低減しようとすれば、〔%Al〕は 0.010mass%以
上必要となる。このように、Alは、脱酸効率が悪いばか
りでなく、最終凝固後にアルミナ(Al203)を多く含む介
在物を形成する。このアルミナは融点が高く電気電導度
が小さいために、溶解電子流を阻害し、スパッタの原因
となる。これに対し、Si脱酸では、凝固後にシリケート
主体の介在物が形成され、これは一般に融点が低く、電
気電導度も比較的大きいために、スパッタの原因となる
ことは少ない。
For reference, FIG. 3 shows theoretical values of Al deoxidation equilibrium similar to the above. In order to reduce [% O] to 0.0010 mass% or less, [% Al] needs to be 0.010 mass% or more. As described above, Al not only has a low deoxidizing efficiency but also forms inclusions containing a large amount of alumina (Al 2 O 3 ) after final solidification. Since this alumina has a high melting point and a low electrical conductivity, it disturbs the flow of dissolved electrons and causes sputtering. In contrast, in the case of Si deoxidation, silicate-based inclusions are formed after solidification, which generally have a low melting point and a relatively high electrical conductivity, so that they rarely cause spatter.

【0023】さらに、この発明では、上記のCO脱酸ま
たはSi脱酸後、溶湯温度を(凝固温度+60〜100 ℃)か
ら凝固温度近傍まで降下させて溶湯中のガス成分を除去
する脱ガス処理(凝固脱ガス処理)を行うことが好まし
い。高真空下に溶湯をさらすと、平衡論的に脱ガスされ
るはずであるが、すでに平衡値に近く、物質移動量の少
ない領域では、平衡を低温側へずらすことによってC
O, N2, H2 などのガス成分を溶湯中から効果的に除
去することができ、より低ガスレベルを得る上でも、ま
た処理時間の短縮の面からも有効である。
Further, according to the present invention, after the above-mentioned CO deoxidation or Si deoxidation, the temperature of the molten metal is lowered from (solidification temperature +60 to 100 ° C.) to a temperature close to the solidification temperature to remove gas components in the molten metal. (Coagulation degassing treatment) is preferably performed. When the molten metal is exposed to a high vacuum, it should be degassed in an equilibrium theory. However, in the region where the mass is already close to the equilibrium value and the amount of mass transfer is small, the C
Gas components such as O, N 2 and H 2 can be effectively removed from the molten metal, which is effective in obtaining a lower gas level and in shortening the processing time.

【0024】また、この発明では、真空溶解炉の炉用耐
火物として(CaO+MgO)が90mass%以上の塩基性耐火
物を用いることが好ましい。前掲した図3からも示唆さ
れることであるが、Siによる脱酸を強化していけば、一
般にルツボ耐火物中に含まれるアルミナは、次式(3) に
従って分解し、溶融Co中へ〔%Al〕と〔%O〕を供給す
ることになる。 Al2O3=2〔%Al〕+3〔%O〕 --- (3) 従って、炉用耐火物としてはアルミナ含有量が極力少な
いものを使用するのが有利である。そこで、この発明で
は、炉用耐火物として、アルミナ含有量が10mass%未満
の(CaO+MgO)系塩基性耐火物を好適材料として使用
することとした。
In the present invention, it is preferable to use a basic refractory having (CaO + MgO) of 90 mass% or more as a furnace refractory for a vacuum melting furnace. As suggested from FIG. 3 described above, if the deoxidation by Si is strengthened, alumina generally contained in the crucible refractory is decomposed according to the following formula (3), and into the molten Co [ % Al] and [% O]. Al 2 O 3 = 2 [% Al] +3 [% O] (3) Accordingly, it is advantageous to use a furnace refractory having as low an alumina content as possible. Therefore, in the present invention, a (CaO + MgO) -based basic refractory having an alumina content of less than 10 mass% is used as a preferable material as a refractory for a furnace.

【0025】表2に示す、不純物量が5mass%以下のCa
Oルツボと A1203を30mass%含有するMgOルツボを用い
て溶解した場合の〔%O〕レベルについて調べた結果
を、図4に比較して示す。なお、両者の場合とも〔%S
i〕は 0.008〜0.010 mass%となるように調整した。
As shown in Table 2, Ca having an impurity amount of 5 mass% or less
The examination result of [% O] level when the O crucible and A1 2 0 3 was dissolved using MgO crucible containing 30 mass%, in comparison to FIG. In both cases, [% S
i] was adjusted to be 0.008 to 0.010 mass%.

【0026】[0026]

【表2】 [Table 2]

【0027】図4に示したとおり、MgOルツボを用いた
場合には、溶湯中にAlを添加していないにもかかわら
ず、〔%Al〕,〔%O〕が高くなっており、耐火物中の
アルミナの分解を示唆している。
As shown in FIG. 4, when the MgO crucible was used, [% Al] and [% O] were high even though Al was not added to the molten metal, and the refractory material was high. This suggests decomposition of the alumina in it.

【0028】さら、この発明では、精錬後、出湯するに
際しては、耐火物製フィルターを介することが有利であ
る。上述したとおり、精錬に際し、種々の対策を講じる
ことによって、極めて清浄な溶融合金を得ることができ
るが、それでも出湯時に外来介在物の混入の危険性を完
全になくすことは難しい。しかしながら、精錬後、耐火
物製フィルターを介して鋳型に出湯することにより、上
記のおそれを格段に軽減することができる。
Further, in the present invention, it is advantageous to use a refractory filter when tapping water after refining. As described above, an extremely clean molten alloy can be obtained by taking various measures during refining, but it is still difficult to completely eliminate the risk of inclusion of foreign inclusions at the time of tapping. However, after refining, the above risk can be remarkably reduced by tapping into the mold through a refractory filter.

【0029】図5に、上記した耐火物製フィルターの取
り付け場所の概念図を示す。また、図6に、かような耐
火物製フィルターを使用した場合と使用しなかった場合
の、EB溶解時におけるスプラツシおよびスパッタの発
生頻度について調べた結果を比較して示す。同図に示し
たとおり、耐火物製フィルターがなくても大半の場合に
ついては合格であるが、時としてスプラッシやスパッタ
の異常発生が生じている。これは、何かの外乱によって
外来介在物の混入が生じていることを示唆している。
FIG. 5 shows a conceptual diagram of a mounting place of the refractory filter. FIG. 6 shows a comparison of the results of a study on the frequency of occurrence of splash and spatter during EB dissolution when the refractory filter is used and when it is not used. As shown in the figure, even in the case where there is no refractory filter, the result is acceptable in most cases, but abnormalities such as splash and spatter sometimes occur. This suggests that some kind of disturbance has introduced foreign inclusions.

【0030】[0030]

【実施例】実施例1 次に示す成分規格値の場合の製造実施例について説明す
る。 C≦0.0050mass%, Si≦0.015 mass%, Mn≦0.020 mass
%, P≦0.010 mass%, S≦0.0050mass%, Cu≦0.050
mass%, Ni≦0.050 mass%, Cr≦0.010 mass%, Fe≦0.
030 mass%, Al≦0.010 mass%, O≦0.0050mass%, N
≦0.0050mass%, Mg≦0.0050mass%, Bal :Co。 図7に、溶解・精錬の操業経過を時系列的に示す。使用
した炉は公称1トンの真空溶解炉である。コバルト原料
としては、表1のaに示した金属コバルト:約50mass
%、同cの蒸着屑:約50mass%の混合材を用いた。ま
た、使用した炉用耐火物の成分は次のとおりである。Ca
O:89.0mass%, MgO:10.2mass%, SiO2:0.2 mass%
以下, その他:0.5 mass%以下。さらに、使用した耐火
物フィルターの成分と特性を表3に示す。
Example 1 A production example in the case of the following component standard values will be described. C ≦ 0.0050 mass%, Si ≦ 0.015 mass%, Mn ≦ 0.020 mass
%, P ≦ 0.010 mass%, S ≦ 0.0050mass%, Cu ≦ 0.050
mass%, Ni ≦ 0.050 mass%, Cr ≦ 0.010 mass%, Fe ≦ 0.
030 mass%, Al ≦ 0.010 mass%, O ≦ 0.0050mass%, N
≦ 0.0050mass%, Mg ≦ 0.0050mass%, Bal: Co. FIG. 7 shows the operation progress of melting and refining in chronological order. The furnace used was a nominal 1 ton vacuum melting furnace. As a cobalt raw material, metal cobalt shown in Table 1a: about 50 mass
%, The same evaporation c as in Example c: about 50 mass% of the mixed material was used. The components of the furnace refractories used are as follows. Ca
O: 89.0mass%, MgO: 10.2mass %, SiO 2: 0.2 mass%
Below, other: 0.5 mass% or less. Table 3 shows the components and characteristics of the refractory filter used.

【0031】[0031]

【表3】 [Table 3]

【0032】図7に示したとおり、初期実装入量は約 8
37kgである。炉内排気後、通電を開始した。この時、激
しいボイリングを調整するために、通電と共にアルゴン
を導入し、完全溶解まで炉内を約100 Torrに維持した。
なお、本実施例では、原料コバルト中の酸素含有量は約
0.0350mass%程度であることが予め把握されていて、そ
の絶対量は 837(kg)×0.0350/100 =0.29 kgとなる。
そこで、これに見合う化学量論的当量の炭素:0.22kgを
初期装入時に原料コバルト中に添加・混合しておいた。
完全溶解後、第1回目のサンプリング(No.1)を行った
結果、溶湯温度は1590℃、〔%O〕は0.0080mass%、
〔%C〕は0.002 mass%であった。なお、〔%C〕が
0.004mass%を超えているような場合には、新しいCo原
料を酸素源として添加し、かつ炉内減圧度を調整しつつ
〔%C〕が0.0030%以下となるまで脱炭することが好ま
しい。
As shown in FIG. 7, the initial mounting amount is about 8
37 kg. After evacuation in the furnace, energization was started. At this time, in order to adjust intense boiling, argon was introduced together with the energization, and the inside of the furnace was maintained at about 100 Torr until complete melting.
In this example, the oxygen content in the raw material cobalt was about
It is known in advance that it is about 0.0350 mass%, and its absolute amount is 837 (kg) x 0.0350 / 100 = 0.29 kg.
Therefore, a stoichiometric equivalent of 0.22 kg of carbon was added and mixed into the raw material cobalt at the initial charging.
After complete melting, the first sampling (No. 1) was performed. As a result, the melt temperature was 1590 ° C., [% O] was 0.0080 mass%,
[% C] was 0.002 mass%. In addition, [% C]
When it exceeds 0.004 mass%, it is preferable to add a new Co raw material as an oxygen source and decarburize while adjusting the degree of vacuum in the furnace until [% C] becomes 0.0030% or less.

【0033】No.1サンプリング後、排気し、3×10-3To
rr下に約20分間保持してCO平衡の安定化と〔%H〕,
〔%N〕の除去を行った。この段落で〔%C〕は凡そ0.
0020mass%以下、〔%O〕は凡そ0.0020mass%以下とな
っている。
After sampling No. 1 and exhausting, 3 × 10 -3 To
rr for about 20 minutes to stabilize CO equilibrium and [% H],
[% N] was removed. In this paragraph, [% C] is approximately 0.
0020 mass% or less, [% O] is approximately 0.0020 mass% or less.

【0034】ついで、溶湯中にSiを 0.015mass%以下に
なるよう添加して、Si脱酸を実施した。この操作は、鋳
造後、凝固時の酸素を固定する意味と、避け難い脱酸生
成物を軟質のシリケートとしてフィルターに付着し易く
する目的を持つ。上記のSi脱酸後 第2回目のサンプリ
ング(No.2)を行った。その結果、〔%O〕は0.0011ma
ss%、〔%C〕は0.0012mass%、〔%Si〕は0.008 mass
%であった。なお、No.2のサンプルリング結果を確認
後、微量の〔%C〕調整と適量の〔%Si〕調整を行うこ
ともある。
Then, Si was added to the molten metal so as to be 0.015 mass% or less, and Si deoxidation was performed. This operation has the purpose of fixing oxygen at the time of solidification after casting and has the purpose of facilitating the inevitable deoxidation product to adhere to the filter as a soft silicate. After the above-mentioned Si deoxidation, the second sampling (No. 2) was performed. As a result, [% O] was 0.0011 ma.
ss%, [% C] is 0.0012 mass%, [% Si] is 0.008 mass
%Met. After confirming the sampling result of No. 2, a small amount of [% C] adjustment and an appropriate amount of [% Si] adjustment may be performed.

【0035】ついで、投入電力のオンーオフ操作によ
り、溶湯温度を凝固温度(約1490℃)と1550℃との間を
行き来させる、いわゆる凝固脱ガス処理を2回実施し
た。その後、溶湯湯度を出湯温度まで高めたのち、容器
内にArを 200Torr程度まで導入し、第3回目のサンプリ
ング(No.3, レードル分析)後、出湯を行った。この真
空溶解炉から鋳型ヘの出湯に際しては、途中に耐火物製
フィルターを使用して内成および外来の介在物の混入を
防止した。No.3サンプリングの結果は、〔%O〕は0.00
10mass%、〔%C〕は0.0010mass%、〔%Si〕は0.007
mass%であった。
Next, a so-called coagulation degassing process was carried out twice, in which the temperature of the molten metal was switched between a solidification temperature (about 1490 ° C.) and 1550 ° C. by an on / off operation of input electric power. Then, after the temperature of the molten metal was raised to the tapping temperature, Ar was introduced into the container to about 200 Torr, and after the third sampling (No. 3, ladle analysis), tapping was performed. At the time of tapping from the vacuum melting furnace to the mold, a refractory filter was used on the way to prevent mixing of internal and foreign inclusions. No.3 sampling result, [% O] is 0.00
10 mass%, [% C] is 0.0010 mass%, [% Si] is 0.007
mass%.

【0036】上記のようにして得られたインゴットを、
丸棒に圧延し、これから採取した試料を分析した成分結
果(実績値A,B)を表4に示す。
The ingot obtained as described above is
Table 4 shows the component results (actual values A and B) obtained by analyzing the sample obtained by rolling the sample into a round bar.

【0037】[0037]

【表4】 [Table 4]

【0038】同表に示したとおり、この発明に従って精
錬することにより、コバルト材料中の不純物を格段に低
減することができた。
As shown in the table, by refining according to the present invention, impurities in the cobalt material could be remarkably reduced.

【0039】実施例2 表5に示す配合割合になるコバルト原料を用い、実施例
1と同様にして精錬を行い、その後インゴットとした。
得られたインゴットから採取した試料を分析した成分結
果を表6に示す。
Example 2 Refining was carried out in the same manner as in Example 1 using the cobalt raw materials having the compounding ratios shown in Table 5, and thereafter, an ingot was obtained.
Table 6 shows the component results obtained by analyzing a sample collected from the obtained ingot.

【0040】[0040]

【表5】 [Table 5]

【0041】[0041]

【表6】 [Table 6]

【0042】同表に示したとおり、コバルト原料として
不純物を比較的多量に含有する低級材を用いた場合であ
っても、この発明に従い精錬することによって、コバル
ト材料中の不純物を格段に低減することができた。
As shown in the table, even when a low-grade material containing a relatively large amount of impurities is used as a cobalt raw material, refining according to the present invention significantly reduces impurities in the cobalt material. I was able to.

【0043】以上、実施例では、コバルト新材およびコ
バルトスクラップを主原料として、金属コバルトを精錬
する場合について主に説明したが、この発明におけるコ
バルト材料とは、金属コバルトのみに限るものではな
く、Niを含有する(Co+Ni)合金も含むものである。す
なわち、NiはCoと同様、優れた磁性材料であり、また物
性的にも似かよっているので、(Co+Ni)合金もこの発
明を適用して、好適に精錬することができる。
In the above, the case of refining metallic cobalt using cobalt new material and cobalt scrap as main raw materials has been mainly described. However, the cobalt material in the present invention is not limited to metallic cobalt alone. It also includes a (Co + Ni) alloy containing Ni. That is, Ni is an excellent magnetic material like Co, and is similar in physical properties. Therefore, a (Co + Ni) alloy can be suitably refined by applying the present invention.

【0044】[0044]

【発明の効果】かくして、この発明によれば、コバルト
スクラップのように不純物を比較的多量に含有するコバ
ルト原料についても、効果的に精錬して、高純度のコバ
ルト材料とすることができる。また、この発明の精錬技
術は、ターゲット材用の高純度コバルト材料だけでな
く、ニッケルとコバルトを主成分とする磁性材料や電子
材料の製造にも有利に適合する技術である。
Thus, according to the present invention, even a cobalt raw material containing a relatively large amount of impurities such as cobalt scrap can be effectively refined to obtain a high-purity cobalt material. Further, the refining technique of the present invention is a technique which is advantageously adapted to manufacture not only a high-purity cobalt material for a target material but also a magnetic material or an electronic material containing nickel and cobalt as main components.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 〔%C〕〔%O〕平衡図である。FIG. 1 is an equilibrium diagram of [% C] [% O].

【図2】 Si脱酸平衡図である。FIG. 2 is an equilibrium diagram of Si deoxidation.

【図3】 Al脱酸平衡図である。FIG. 3 is an equilibrium diagram of Al deoxidation.

【図4】 不純物量が5mass%以下のCaOルツボと A12
03を30mass%含有するMgOルツボを用いて溶解した場合
の〔%O〕レベルを比較して示した図である。
Fig. 4 CaO crucible containing 5 mass% or less of impurities and A1 2
0 3 is a diagram comparatively showing [% O] level when dissolved with MgO crucible containing 30 mass%.

【図5】 耐火物製フィルターの取り付け場所を示す模
式図である。
FIG. 5 is a schematic diagram showing a mounting location of a refractory filter.

【図6】 耐火物製フィルターを使用した場合と使用し
なかった場合における、EB溶解時におけるスプラツシ
およびスパッタの発生頻度を比較して示した図である。
FIG. 6 is a graph showing a comparison of the frequency of occurrence of splash and spatter during EB melting when a refractory filter is used and when it is not used.

【図7】 この発明に従う溶解・精錬操業の経過を時系
列的に示した図である。
FIG. 7 is a diagram showing the time course of the melting / smelting operation according to the present invention.

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C22B 9/04 C22B 9/04 F27D 1/00 F27D 1/00 N (72)発明者 大内 康秀 宮城県仙台市太白区長町7丁目20番1号 東北特殊鋼株式会社内 (72)発明者 藤田 隆志 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 大西 三郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 4K001 AA07 BA22 DA05 EA02 EA03 EA06 GA14 GB11 HA01 HA02 4K051 AA05 BE03 Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (Reference) C22B 9/04 C22B 9/04 F27D 1/00 F27D 1/00 N (72) Inventor Yasuhide Ouchi Taihaku, Sendai City, Miyagi Prefecture 7-20-1, Ward Nagamachi, Tohoku Special Steel Co., Ltd. F-term (reference) in Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 4K001 AA07 BA22 DA05 EA02 EA03 EA06 GA14 GB11 HA01 HA02 4K051 AA05 BE03

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 真空溶解炉を用いてコバルト材料を溶解
精錬するに際し、炉内に、コバルト原料と、このコバル
ト原料中に含有される酸素量に対し化学量論的当量に相
当する量の炭素とを混合して装入したのち、上記コバル
ト原料が完全に溶解するまで、炉内を不活性ガスを封入
した50〜300 Torrの減圧状態下に保持し、ついで炉内圧
を 0.1〜3.0 ×10-3Torrの高真空としてCO脱酸を行う
ことを特徴とするコバルト材料の精錬方法。
When a cobalt material is melted and refined using a vacuum melting furnace, a cobalt raw material and an amount of carbon equivalent to a stoichiometric equivalent to the amount of oxygen contained in the cobalt raw material are introduced into the furnace. After the mixture is charged, the inside of the furnace is kept under a reduced pressure of 50 to 300 Torr filled with an inert gas until the cobalt raw material is completely dissolved, and then the furnace pressure is set to 0.1 to 3.0 × 10 A method for refining a cobalt material, comprising performing CO deoxidation at a high vacuum of -3 Torr.
【請求項2】 上記のCO脱酸後、Siを 0.030mass%を
超えない範囲で添加し、〔%O〕を0.0015mass%以下ま
で低減するSi脱酸を行うことを特徴とする請求項1記載
のコバルト材料の精錬方法。
2. The method according to claim 1, wherein after the CO deoxidation, Si is added within a range not exceeding 0.030 mass%, and the Si deoxidation is performed to reduce [% O] to 0.0015 mass% or less. The method for refining a cobalt material as described above.
【請求項3】 上記のCO脱酸またはSi脱酸後、溶湯温
度を(凝固温度+60〜100 ℃)から凝固温度近傍まで降
下させて溶湯中のガス成分を除去する脱ガス処理を、少
なくとも一回行うことを特徴とする請求項1または2記
載のコバルト材料の精錬方法。
3. A degassing treatment for lowering the temperature of the molten metal from (solidification temperature +60 to 100 ° C.) to a temperature close to the solidification temperature after the CO deoxidation or Si deoxidation to remove gas components in the molten metal is at least one step. 3. The method for refining a cobalt material according to claim 1, wherein the refining is performed once.
【請求項4】 コバルト原料が、CoまたはCo合金をター
ゲットとする蒸着処理により生成したスクラップまたは
このスクラップを原料の一部として含むものである請求
項1,2または3記載のコバルト材料の精錬方法。
4. The method for refining a cobalt material according to claim 1, wherein the cobalt raw material is scrap produced by a vapor deposition process targeting Co or a Co alloy or includes the scrap as a part of the raw material.
【請求項5】 真空溶解炉の炉用耐火物として(CaO+
MgO)が90mass%以上の塩基性耐火物を用いることを特
徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のコバルト材料
の精錬方法。
5. As a refractory for a furnace of a vacuum melting furnace, (CaO +
The method for refining a cobalt material according to any one of claims 1 to 4, wherein a basic refractory (MgO) of 90 mass% or more is used.
【請求項6】 精錬後、耐火物製フィルターを介して出
湯することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載
のコバルト材料の精錬方法。
6. The method for refining a cobalt material according to claim 1, wherein after the refining, tapping is performed through a refractory filter.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6196045A (en) * 1984-10-01 1986-05-14 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Manufacture of calcia porous body and high-purity alloy by use thereof
JPH04304360A (en) * 1991-03-29 1992-10-27 Mitsubishi Materials Corp Production of material for vapor deposition
JPH10204565A (en) * 1996-12-30 1998-08-04 Keum Kang Co Ltd Cobalt based heat resistant alloy
JP2000273556A (en) * 1999-03-25 2000-10-03 Sony Corp Metal refining method and refining method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6196045A (en) * 1984-10-01 1986-05-14 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Manufacture of calcia porous body and high-purity alloy by use thereof
JPH04304360A (en) * 1991-03-29 1992-10-27 Mitsubishi Materials Corp Production of material for vapor deposition
JPH10204565A (en) * 1996-12-30 1998-08-04 Keum Kang Co Ltd Cobalt based heat resistant alloy
JP2000273556A (en) * 1999-03-25 2000-10-03 Sony Corp Metal refining method and refining method

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