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

2021 Fiscal Year Research-status Report

• 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), 准教授 (10581746)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• 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，前年度までに行ったCu-Ag-Sb の合金の観察結果は過去に報告されている三元系状態図と一致しておらず，高温において共存する合金相（固相・液相）の組成について詳細に調査する必要があることが示された．本年度は，種々の組成で作られた合金を走査型顕微鏡で観察するのに加え，高温 XRD による高温相の確認も実施して相平衡を調査した．
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，組成の異なる合金にそれぞれシャント抵抗器を接続し，これらを並列につないだものを作用電極とすることで，不均一な領域が存在する合金表面の溶解過程を観察しながら電流分布を評価する手法を試した．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

前年度までの研究で，高温における銅合金の反応について予想していなかった発見があったため，詳細な調査を行うため実施内容を追加した．さらに，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た．

Strategy for Future Research Activity

本年度の研究により，銅合金の凝固組織と深く関連する高温の相平衡について新たな知見を得るとともに，試験方法も確立した．高温から冷却される過程における銅合金の挙動について調査を進めるとともに，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

前述のとおり，前年度までの研究で，高温における銅合金の反応について予想していなかった発見があったため，詳細な調査を行うため実施内容を追加した．さらに，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た．当初予定では今年度が最終年度となる計画であったが，補助事業期間を延長するための申請書を提出し，受理されている．