レアメタルの超高温誘導溶解法は、誘導炉内で金属を非常に高い温度（通常は2000℃以上）に加熱して、純粋で均質な金属インゴットまたは粉末を得る技術です。 この方法は主に、特殊な光学的、電気的、磁気的特性を持ち、機能性材料、鉄鋼、非鉄金属などに広く応用されている希土類金属や超高温セラミックスの調製と精製に使用されます。
誘導溶解法には、電気アーク加熱や金属熱法などの他の方法に比べていくつかの利点があります。 たとえば、誘導溶解は、金属を汚染する可能性のある電極や還元剤を必要としないため、よりクリーンで柔軟なプロセスを提供できます。 誘導溶解では、誘導コイルの周波数と電力を調整できるため、金属の温度と組成をより高度に制御することもできます。 誘導溶解は真空または不活性雰囲気でも操作できるため、金属の酸化や揮発性元素の損失を防ぐことができます。
誘導溶解法の課題の一部は、適切なるつぼと安定した溶融電解質の選択です。 るつぼは、高温と溶融金属の腐食性に耐えることができなければなりません。 溶融電解質は金属酸化物よりも安定しており、融点が低く、導電率が高い必要があります。 考えられる解決策の XNUMX つは、安定性が高く蒸気圧が低い希土類酸化物の二成分を溶媒として直接使用することです。
レアメタルの超高温誘導溶解法は、レアアースの抽出と回収の現在の工業的方法を簡素化および改善できる有望な技術です。 また、航空宇宙、原子力、防衛産業での応用が期待できる超高温セラミックスの製造も可能になります。
超高温誘導溶解用るつぼに使用される一般的な材料には次のようなものがあります。
- アルミナ: アルミナるつぼは、希土類金属や、コバルトやニッケル基超合金などの高温合金の溶解に広く使用されています。 アルミナるつぼは高い融点と耐薬品性を備え、ほとんどの金属や電解質に対して不活性です。 ただし、アルミナるつぼは脆く、熱衝撃や機械的ストレスによって亀裂が生じる可能性があります。
- グラファイト: 黒鉛るつぼは高温耐性があるため、金属の溶解や誘導加熱に最適なるつぼです。 鉄、鋼、銅、真鍮、金、銀、プラチナ、パラジウムなどの金属の溶解に使用できます。 ただし、黒鉛るつぼは、チタン、ジルコニウム、タングステンなどの炭素と反応する金属には適していません。 黒鉛るつぼは、溶融金属や電解質によって酸化や浸食を受けやすいです。
- ジルコニア: ジルコニアるつぼは、プラチナ、パラジウム、ロジウム、イリジウムなどの貴金属や超合金の溶解に適しています。 ジルコニアるつぼは耐摩耗性、耐熱衝撃性に優れており、るつぼによる金属の汚染を防ぐことができます。 ただし、ジルコニアるつぼは高価であり、アルミニウムやナトリウムなどの一部の金属や電解質と反応する可能性があります。
- 酸化マグネシウム: 酸化マグネシウムるつぼは、バッテリーや燃料電池に使用されるリチウム固体電解質の溶解によく使用されます。 酸化マグネシウムるつぼは超高温に耐えることができ、ほとんどの金属や電解質に対して安定しています。 ただし、酸化マグネシウムるつぼは吸湿性があり、空気中の水分を吸収する可能性があり、電解液の品質に影響を与える可能性があります。