2020 Fiscal Year Research-status Report

銅リサイクル促進にむけた電解精錬用銅合金アノードの溶解特性調査と組織制御

Research Project

Project/Area Number	19K05110
Research Institution	Ehime University
Principal Investigator	佐々木秀顕愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 講師 (10581746)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2022-03-31
Keywords	電解精錬 / リサイクル
Outline of Annual Research Achievements	不純物の含有量が高い粗銅をアノードとして電解精製を行う際には不動態化が起こりやすくなるため，銅および随伴する有価金属のリサイクルを促進するために不動態化を防止する技術が求められている．本研究では，とくにAg および Sb の濃度が高い銅合金アノードの凝固過程で析出する合金相と溶解特性の関係に注目し，組織制御によって溶解性を改善することを目指している．合金に熱処理を施して溶解性を高めるためには，合金の相平衡や組織形成についての基礎的な情報が不可欠となるが，本研究の対象となる銅合金系については過去に十分な調査が行われていない．また，熱力学平衡計算ソフトを用いて作成した状態図は，他の研究者により報告されている合金組織の形成や，本グループにおける実験結果を再現できていないことが確認された．そこで今年度は様々な組成および熱処理条件で作製した合金の組織観察および結晶構造の確認により，高温での Cu-Ag-Sb の相平衡と冷却時の組織変化を明らかにすることを目指した．その結果，既知の二元系金属間化合物への第三成分の固溶など，新たな知見を得ることができた．また，本研究では，対流ボルタンメトリーと顕微鏡観察を組み合わせた手法により銅合金アノードの溶解および不動態化を観察している．ただし，銅アノードのミクロ組織が溶解および不動態化に及ぼす影響を明らかにするためには，不均質なアノードの挙動を評価するための新たな観察手法が必要となる．今年度は，アノードに存在している複数の合金相の挙動を個別に明らかにするとともに，それらの共存状態で溶解が進行する過程において相互に及ぼす影響を調査するための手法を探索した．とくに，溶解しやすい合金相と溶解しにくい合金相が共存したアノードが定電流溶解時に不動態化にいたるまでの過程の観察を行った．
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 合金の組織形成についての調査では，実験結果を文献で報告されている相平衡や計算状態図と比較して，新たな知見を得ている．また，合金アノードの溶解特性を調査する電気化学測定においては，新たな発想を取り入れた試験方法の開発と検証を行っており，成果を得つつある．しかしながら，情勢により研究代表者と研究協力者が実験を行う機会が減少しており，当初予定している進度よりは遅れている．
Strategy for Future Research Activity	合金の組織制御で有用となる高温の相平衡についての情報を明らかにする．さらに，高温の保持時間と冷却方法を最適化することで，アノードとしての溶解特性を改善した合金の作製を行う．並行して，合金の溶解性を評価する方法の改良を行い，不均質な合金が溶解する際の表面における形状や化学組成の変化を明らかにする．
Causes of Carryover	新型コロナウイルス感染拡大情勢により研究代表者および研究協力者が実験を行う機会が減少し，当初予定していたよりも進度が遅れ，次年度使用額が生じている．今年度も可能なかぎり研究を進めるが，今後の状況に応じて研究期間の延長を申請することを考えている．