JPH0213035B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0213035B2 JPH0213035B2 JP30545286A JP30545286A JPH0213035B2 JP H0213035 B2 JPH0213035 B2 JP H0213035B2 JP 30545286 A JP30545286 A JP 30545286A JP 30545286 A JP30545286 A JP 30545286A JP H0213035 B2 JPH0213035 B2 JP H0213035B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cathode
- lithium
- aluminum
- alloy
- master alloy
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- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、高純度のアルミニウム−リチウム母
合金の製造方法に関する。詳しくはナトリウム、
カリウム等のリチウム以外のアルカリ金属とカル
シウムを実質上含まないアルミニウム−リチウム
母合金の製造方法に関するものである。
合金の製造方法に関する。詳しくはナトリウム、
カリウム等のリチウム以外のアルカリ金属とカル
シウムを実質上含まないアルミニウム−リチウム
母合金の製造方法に関するものである。
［従来の技術］
従来方法によるアルミニウム−リチウム母合金
の製造は、大要次の２工程で行われている。
の製造は、大要次の２工程で行われている。
金属リチウムの電解採取工程
溶解・鋳造工程、
の工程は、塩化リチウムと塩化カリウムの混
合溶融塩の電解による金属リチウムの製造工程で
あり、の工程は、の工程により製造された金
属リチウムを母合金の組成に所要な量でアルミニ
ウムに加えて共に溶解して母合金の鋳塊を得る工
程である。
合溶融塩の電解による金属リチウムの製造工程で
あり、の工程は、の工程により製造された金
属リチウムを母合金の組成に所要な量でアルミニ
ウムに加えて共に溶解して母合金の鋳塊を得る工
程である。
実用上価値のある高純度のアルミニウム−リチ
ウム母合金としては、Li含有量が10重量％以上で
あり、またNa、Ｋの含有量がそれぞれ5ppm以下
であり、かつCaの含有量が10ppm以下である必
要がある。
ウム母合金としては、Li含有量が10重量％以上で
あり、またNa、Ｋの含有量がそれぞれ5ppm以下
であり、かつCaの含有量が10ppm以下である必
要がある。
現在、市販されている高純度電解リチウム
（99.9％）は、Na、ＫおよびCaの含有量がそれぞ
れ200ppm、100ppmおよび200ppm程度であつて、
これを用いて高純度のアルミニウム−リチウム母
合金を製造することは不可能である。また超高純
度電解リチウム（Na≦50ppm）を製造するには、
リチウムの電解採取工程に対して、リチウム塩や
金属リチウムの精製工程の追加が必要となる。
（99.9％）は、Na、ＫおよびCaの含有量がそれぞ
れ200ppm、100ppmおよび200ppm程度であつて、
これを用いて高純度のアルミニウム−リチウム母
合金を製造することは不可能である。また超高純
度電解リチウム（Na≦50ppm）を製造するには、
リチウムの電解採取工程に対して、リチウム塩や
金属リチウムの精製工程の追加が必要となる。
［発明が解決しようとする問題点］
リチウムの精製をガスによる溶湯処理によつて
行なう場合には、リチウムの損失が大きい障害が
ある。更に従来方法の金属リチウム電解における
電流効率は比較的低く、例えば70％から90％どま
りである。
行なう場合には、リチウムの損失が大きい障害が
ある。更に従来方法の金属リチウム電解における
電流効率は比較的低く、例えば70％から90％どま
りである。
以上の他、従来のアルミニウム−リチウム母合
金の製造方法では、前記の工程によつて、電解
リチウムとアルミニウムの再溶解が不可欠であ
り、その際に高活性であるリチウムは変質し劣化
を起こしやすい。これを防ぐには希ガスによる溶
解雰囲気の調整が必要となる。更に、低融点で比
重が小さいためリチウムは凝固過程で偏析を起こ
しやすい。したがつて、従来方法によつて常に安
定して一定組成の母合金を製造することは不可能
である。
金の製造方法では、前記の工程によつて、電解
リチウムとアルミニウムの再溶解が不可欠であ
り、その際に高活性であるリチウムは変質し劣化
を起こしやすい。これを防ぐには希ガスによる溶
解雰囲気の調整が必要となる。更に、低融点で比
重が小さいためリチウムは凝固過程で偏析を起こ
しやすい。したがつて、従来方法によつて常に安
定して一定組成の母合金を製造することは不可能
である。
本出願人はこれらの問題点を解決する方法とし
てさきに特願昭58−215989号を開発した。この方
法はアルミニウム−リチウム母合金の電解製造に
おいて、陰極に固体アルミニウムを用いることを
骨子とする方法である。この場合、電解が進行す
ると、アルミニウム陰極の表面層から中心部に向
つて合金化が進むとともに膨脹する。そして膨脹
が進むにつれて、合金層に亀裂が生じ、その亀裂
は徐々に大きくなる。亀裂が大きくなるにつれて
以下の問題が生じる。
てさきに特願昭58−215989号を開発した。この方
法はアルミニウム−リチウム母合金の電解製造に
おいて、陰極に固体アルミニウムを用いることを
骨子とする方法である。この場合、電解が進行す
ると、アルミニウム陰極の表面層から中心部に向
つて合金化が進むとともに膨脹する。そして膨脹
が進むにつれて、合金層に亀裂が生じ、その亀裂
は徐々に大きくなる。亀裂が大きくなるにつれて
以下の問題が生じる。
合金取出時に亀裂内に電解浴が取り込まれ
る。
る。
陰極電流密度が変動する。
合金の欠落の恐れがある。
陰極装入部の占有面積が大きくなる。
［問題点を解決するための手段］
本発明は、上記問題点を解決するもので、塩化
リチウムと塩化カリウムからなる混合溶融塩を陰
極に中空筒状固体アルミニウムを用いて電解し、
該陰極にアルミニウム−リチウム合金を生成させ
ることを特徴とする高純度アルミニウム−リチウ
ム母合金の製造方法である。
リチウムと塩化カリウムからなる混合溶融塩を陰
極に中空筒状固体アルミニウムを用いて電解し、
該陰極にアルミニウム−リチウム合金を生成させ
ることを特徴とする高純度アルミニウム−リチウ
ム母合金の製造方法である。
以下、本発明について詳しく説明する。
本発明者らはLiClとKClとの混合溶融塩の電解
において、陰極に中空固体アルミニウムを用いて
電解を行なえば、析出Liを電解浴面に浮上させる
ことなく、かつ、Na、ＫおよびCaを析出させる
ことなしにAl陰極に高純度のAl−Li合金を生成
させることができる。しかもそのAl−Li合金の
生成は、理由は定かではないが、中空固体アルミ
ニウムカソードを用いた場合には、中空部分に向
けてのストレス方向となり、膨脹も同方向に生じ
ると思われ、さらに、Al棒の場合と異なり、ス
トレスが開放されるために亀裂の発生、合金の欠
落等の問題が少ないものと考えられる。
において、陰極に中空固体アルミニウムを用いて
電解を行なえば、析出Liを電解浴面に浮上させる
ことなく、かつ、Na、ＫおよびCaを析出させる
ことなしにAl陰極に高純度のAl−Li合金を生成
させることができる。しかもそのAl−Li合金の
生成は、理由は定かではないが、中空固体アルミ
ニウムカソードを用いた場合には、中空部分に向
けてのストレス方向となり、膨脹も同方向に生じ
ると思われ、さらに、Al棒の場合と異なり、ス
トレスが開放されるために亀裂の発生、合金の欠
落等の問題が少ないものと考えられる。
第１図は本発明を実施するための基本的な説明
図で、１は電解槽であり、内部にLiClとKClの混
合溶融塩４を収容し、これに黒鉛等からなる陽極
５と中空筒状固体アルミニウムの陰極２とを対置
浸漬する。３は陰極リード、６は陽極リードであ
り、７は陽極に発生する塩素ガス捕集排出管であ
る。
図で、１は電解槽であり、内部にLiClとKClの混
合溶融塩４を収容し、これに黒鉛等からなる陽極
５と中空筒状固体アルミニウムの陰極２とを対置
浸漬する。３は陰極リード、６は陽極リードであ
り、７は陽極に発生する塩素ガス捕集排出管であ
る。
この場合陰極電流密度は0.005〜1A／cm2の範囲
とする。0.005A／cm2より小さいとLiの析出量が
少なく、結果としてAl−Li合金の生成量が少な
くなつて生産性が極めて低く、非工業的であり、
又、1A／cm2より大きいとLi単味が陰極に析出し
合金化の歩留りが低下するので好ましくない。
とする。0.005A／cm2より小さいとLiの析出量が
少なく、結果としてAl−Li合金の生成量が少な
くなつて生産性が極めて低く、非工業的であり、
又、1A／cm2より大きいとLi単味が陰極に析出し
合金化の歩留りが低下するので好ましくない。
又、高純度Al−Li合金が生成する理由につい
ては、電解によつて陰極面に析出したLiが固体
Al内に拡散してLi−Al化合物を生成し、この生
成化合物によつて陰極の分極が減少する減極作用
によつて、LiClの分解電圧が低下するのに対し、
Naにはこのように減極作用がないので、NaClの
分解電圧は変らず、Caは合金化による減極効果
でCaCl2の分解電圧は低下するが、Caの合金内拡
散はLiに比較して相当遅れるので、結果として分
解電圧が変らない。また、KClの分解電圧はもと
もとLiClより大きいので、Liの減極効果によつて
その差は拡大し、結果としてLiだけが析出し、陰
極材にNa、ＫおよびCaの混入が起らないことに
よるものと考察される。
ては、電解によつて陰極面に析出したLiが固体
Al内に拡散してLi−Al化合物を生成し、この生
成化合物によつて陰極の分極が減少する減極作用
によつて、LiClの分解電圧が低下するのに対し、
Naにはこのように減極作用がないので、NaClの
分解電圧は変らず、Caは合金化による減極効果
でCaCl2の分解電圧は低下するが、Caの合金内拡
散はLiに比較して相当遅れるので、結果として分
解電圧が変らない。また、KClの分解電圧はもと
もとLiClより大きいので、Liの減極効果によつて
その差は拡大し、結果としてLiだけが析出し、陰
極材にNa、ＫおよびCaの混入が起らないことに
よるものと考察される。
［実施例］
次に実施例について比較例と共に説明する。
前記第１図に示した如き電解槽１に45wt％
LiClと55wt％KClよりなる混合溶融塩４を入れ、
これに黒鉛からなる陽極５とその対極として第２
図ないし第４図に示す形状の各種陰極２を吊下げ
る。
LiClと55wt％KClよりなる混合溶融塩４を入れ、
これに黒鉛からなる陽極５とその対極として第２
図ないし第４図に示す形状の各種陰極２を吊下げ
る。
第２図ａは実施例の陰極材で、外径80mm、内径
50mmよりなる99.7％Al、Na＜5ppmなる組成の円
筒状のものである。第３図ａは他の実施例の陰極
材で、外径80mm、内径60mmのもので、同じく99.7
％Alの円筒状のものである。第４図ａは比較例
の陰極材で、直径80mmの円柱状のものである。
50mmよりなる99.7％Al、Na＜5ppmなる組成の円
筒状のものである。第３図ａは他の実施例の陰極
材で、外径80mm、内径60mmのもので、同じく99.7
％Alの円筒状のものである。第４図ａは比較例
の陰極材で、直径80mmの円柱状のものである。
実施例 １
第２図ａに示す陰極材を用い、電流密度
0.07A／cm2で電解した。結果的に陰極材の膨脹は
第２図ｂに示す程度、すなわち外径82mm、内径35
mmとなり、亀裂は発生しなかつた。母合金の組成
は11.4wt％Liで、Na濃度は5ppm以下であつた。
0.07A／cm2で電解した。結果的に陰極材の膨脹は
第２図ｂに示す程度、すなわち外径82mm、内径35
mmとなり、亀裂は発生しなかつた。母合金の組成
は11.4wt％Liで、Na濃度は5ppm以下であつた。
実施例 ２
第３図ａに示す陰極材を用い、電流密度
0.10A／cm2で電解した。結果的に第３図ｂに示す
ように外径84mm、内径40mmとなつて亀裂は僅少で
無視し得る程度であつた。母合金の組成は20wt
％Liで、Na濃度は5ppm以下であつた。
0.10A／cm2で電解した。結果的に第３図ｂに示す
ように外径84mm、内径40mmとなつて亀裂は僅少で
無視し得る程度であつた。母合金の組成は20wt
％Liで、Na濃度は5ppm以下であつた。
比較例
第４図ａに示す陰極材を用い、電流密度
0.7A／cm2で電解したところ、陰極材の外面から
合金化が進行し、第４図ｂに示すように外径95〜
105mmと膨脹し、亀裂が多数発生した。母合金の
組成は11wt％Liで、Na濃度は5ppm以下であつ
た。
0.7A／cm2で電解したところ、陰極材の外面から
合金化が進行し、第４図ｂに示すように外径95〜
105mmと膨脹し、亀裂が多数発生した。母合金の
組成は11wt％Liで、Na濃度は5ppm以下であつ
た。
［発明の効果］
本発明の方法によれれば下記のような効果が得
られる。
られる。
(1) 陰極の外径がほとんど変らず、すなわち外側
へ向つての膨脹が小さいので、表面亀裂が入り
にくい。
へ向つての膨脹が小さいので、表面亀裂が入り
にくい。
(2) 外径変化が小さいため、電解槽の陰極部をコ
ンパクトにすることができる。
ンパクトにすることができる。
(3) 陰極表面の亀裂が少ないため、取出時の付着
浴量が少なく、浴汚染が少ない。
浴量が少なく、浴汚染が少ない。
(4) 陰極の外径変化が僅少であるため陰極電流変
動が無視でき、操業が安定する。
動が無視でき、操業が安定する。
(5) 陰極の表面に亀裂が発生することが少ないの
で、小塊の欠落の恐れが少ない。
で、小塊の欠落の恐れが少ない。
第１図は本発明の実施と説明するための説明
図、第２図ａ，ｂ、第３図ａ，ｂは本発明の実施
に用いる陰極材とその電解後の断面図、第４図
ａ，ｂは比較例の陰極材とその電解後の断面図で
ある。 １…電解槽、２…陰極、３…陰極リード、４…
混合溶融塩、５…陽極、６…陽極リード、７…塩
素ガス排出管。
図、第２図ａ，ｂ、第３図ａ，ｂは本発明の実施
に用いる陰極材とその電解後の断面図、第４図
ａ，ｂは比較例の陰極材とその電解後の断面図で
ある。 １…電解槽、２…陰極、３…陰極リード、４…
混合溶融塩、５…陽極、６…陽極リード、７…塩
素ガス排出管。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 塩化リチウムと塩化カリウムからなる混合溶
融塩を陰極に中空筒状固体アルミニウムを用いて
電解し、該陰極にアルミニウム−リチウム合金を
生成させることを特徴とする高純度アルミニウム
−リチウム母合金の製造方法。 ２ 陰極電流密度を0.005〜1A／cm2として電解す
る特許請求の範囲第１項記載の高純度アルミニウ
ム−リチウム母合金の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30545286A JPS63161181A (ja) | 1986-12-23 | 1986-12-23 | 高純度アルミニウム−リチウム母合金の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30545286A JPS63161181A (ja) | 1986-12-23 | 1986-12-23 | 高純度アルミニウム−リチウム母合金の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63161181A JPS63161181A (ja) | 1988-07-04 |
| JPH0213035B2 true JPH0213035B2 (ja) | 1990-04-03 |
Family
ID=17945315
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30545286A Granted JPS63161181A (ja) | 1986-12-23 | 1986-12-23 | 高純度アルミニウム−リチウム母合金の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63161181A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5085830A (en) * | 1989-03-24 | 1992-02-04 | Comalco Aluminum Limited | Process for making aluminum-lithium alloys of high toughness |
| CN103060851A (zh) * | 2013-01-18 | 2013-04-24 | 哈尔滨工程大学 | 熔盐电解共还原制备含有强化相铝锂铒铥合金的方法 |
-
1986
- 1986-12-23 JP JP30545286A patent/JPS63161181A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63161181A (ja) | 1988-07-04 |
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