機械振動付与による非平衡初晶晶出メカニズムの解明とリサイクルプロセスへの応用

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K14038
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 村上 雄一朗 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (50455432)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: リサイクル / アルミニウム / 電磁力 / 撹拌

Outline of Annual Research Achievements

本研究では，使用済みアルミニウムスクラップを展伸材へのリサイクルすることを想定している．スクラップに含まれる不純物元素を除去する方法として，液体状態から冷却する際に先に晶出する不純物の少ないα相アルミニウムを回収する方法において，機械的振動および電磁回転力を加えることによってα相アルミニウムの晶出量を増加させる手法と，電磁回転力による遠心力によってα相アルミニウムを分離する方法を同時に検討するものである．昨年度までに，Si10.4%，Cu1.9%程度含むADC12ダイカスト用アルミニウムに対し，α相アルミニウム中に回転方向への電磁撹拌を付与しながら凝固させることにより，一方向電磁撹拌を付与することによりα相アルミニウムの量が増加する傾向があることを確認した．また，撹拌条件のうち，α相アルミニウムの晶出量にあたえる因子を明確化した．
今年度は，昨年度明らかとしたα相アルミニウム晶出量増加現象から発展し，圧搾による分離が可能であるか検討を行った．その結果、パンチングシートやガラス繊維シートを用いることによりSi濃度の高い液相を分離することが可能であることを明らかとした．これらの結果から，本技術を応用することによりアルミニウム素材の高効率リサイクルが可能であると期待できる．一方，残留するα相アルミニウムが多い領域についてはSi濃度が低下したものの，当初期待していたほどの純度は得られなかった．現時点では簡易的な試験であり，今後圧下力の制御や温度制御を行うことによって回収効率の向上を進めることが必要である．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初の目的であるαアルミニウム相の増加現象については明確になったほか，分離に関しても圧搾によりその可能性を明らかとすることができた．一方で，コロナ禍の影響により当初予定していた国際会議発表が行えなかった．

Strategy for Future Research Activity

本研究の実用化に向けて，大型化が必要である．これに関しては，関連企業と共同で実用化に向けた研究を行う予定である．また，現象面での考察について引き続き進めていく必要があり，温度測定や流動状態の検討を進める．

Causes of Carryover

当初予定していた国際会議発表がコロナ禍の影響により中止となったため．また，関連した分析を引き続き行う必要があることから，次年度での使用を行う予定である．