JPH04214824A - 低酸素含有希土類金属の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、低酸素含有希土類金属
の製造方法に関し、特に永久磁石や光磁気記録用材料と
して有用な低酸素希土類金属の効果的製造方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】希土類金属は、一般に銀白色ないし灰色
の高い活性を有する金属類であって、空気中の酸素によ
って徐々に酸化される。この酸化によって結合した酸素
は、各種用途における誘導製品の品質を低下させるので
、材料としての希土類金属は可及的に低い酸素含有量の
ものが要求されている。

【０００３】従来、そのような高純度希土類金属の製造
方法としては、例えば、溶融塩電解法及び金属カルシウ
ム（　Ｃａ）による熱還元法が代表的方法として知られ
ている。前者の溶融塩電解法は、連続操業できるので生
産性に優れているが、比較的低融点の希土類金属には適
用できるが、融点の高い重希土金属類には適用できない
という欠点致命的欠陥があり、そのため重希土金属類は
、鉄等を消耗陰極とする手段により合金の形で製造され
ているにすぎない。

【０００４】他方、後者の熱還元法は、バッチ方式であ
って、比較的不純物の少ない高純度希土類金属を製造し
得るという利点があるが、可及的高純度の希土類金属を
得るには、還元剤としての金属カルシウムを蒸留等によ
り精製することが必要であり、また、原料である希土類
金属ふっ化物を精製して脱酸素するなど予備処理するこ
とが要求されるので、工業的に望ましい方法とはいえな
い。

【０００５】希土類金属中に含まれるこれらの不純物類
は、その代表的用途である永久磁石や光磁気記録材料と
しての利用性を考慮すれば、素材材料中に含まれる不純
物としての酸素及びカルシウムの量がいずれも１０００
ｐｐｍ以下であることが極めて重要であり、そのような
高純度の希土類金属を工業的に有利に製造する方法はこ
れまで知られていない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明が解決
しようとする課題は、すべての希土類金属に適用するこ
とができるそのような低酸素及び低カルシウムの希土類
金属の効果的製造方法を提供することにある。また、本
発明の他の課題は、カルシウムやふっ素等の不純物含有
量の少ない高純度の希土類金属を高収率で得ることがで
きる工業的方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく、特に、希土類金属ふっ化物を還元する方
法について研究を重ねた結果、制限された極めて狭い範
囲量の金属カルシウムを還元剤として作用させるとき、
上記課題が効果的に達成され、工業的に望ましい低酸素
含有希土類金属が得られることを知った。

【０００８】すなわち、本発明は、希土類金属ふっ化物
を金属カルシウムで還元する希土類金属の製造方法にお
いて、該ふっ化物を還元するのに必要な理論量以下の金
属カルシウムと加熱反応させることから成る低酸素含有
希土類金属の製造方法を要旨とするものである。

【０００９】本発明は、特に希土類金属ふっ化物の還元
において、その還元反応に必要な理論量以下の相対的少
量の金属カルシウムで希土類金属ふっ化物を還元するこ
とに技術的特徴がある。理論量以上の金属カルシウムの
使用は、生成希土類金属の収量を増大させるが、生成金
属中の不純物量が顕著に増加するので好ましくない。ま
た、工業的生産性を考慮するならば、理論量の０．９　
倍以上が好ましい。

【００１０】ふっ素を還元する金属カルシウムの理論量
とは、希土類金属をＲで表すとき、次の反応式１によっ
て表示される理論モル割合である。 ＲＦ３　＋１．５　Ｃａ　→Ｒ＋１．５　Ｃａ　Ｆ２　

【００１１】本発明の方法において対象とされる希土類
金属は、イットリウムＹ及び原子番号５７〜７１の元素
類である。該原子番号群の希土類金属は、例挙するまで
もないが、例えばランタンＬａ　，セリウムＣｅ　，プ
ラセオジムＰｒ　，ネオジムＮｄ　，サマリウムＳｍ　
，ユ−ロピウムＥｕ　，ガドリニウムＧｄ　，テルビウ
ムＴｂ　，ジスプロシウムＤｙ　，ホルミウムＨｏ　エ
ルビウムＥｒ　，ツリウムＴｍ　，イッテルビウムＹｂ
　及びルテチウムＬｕ　を包含する。

【００１２】また、本発明の方法においては、それらの
ふっ化物を金属カルシウムと加熱溶融して還元するので
あって、その加熱還元反応は、希土類金属の種類によっ
て異なるが、通常、例えば、１３００℃ないし１６００
℃程度の高温度領域で行われる。温度が低すぎると収量
が低下し、また、高い温度では経済的に不利になるばか
りでなく、反応容器からの不純物が増加するので好まし
くない。このような高温領域での脱ふっ素還元反応は、
酸素を実質的に含まない反応区域で行うことが重要であ
って、特に、例えば、アルゴン，ヘリウム，ネオン等の
不活性ガスの雰囲気中で、あるいは真空条件下で行うこ
とが実用上好ましい。

【００１３】更に、かかる還元反応においては、金属カ
ルシウムを希土類金属ふっ化物に対して、上記理論量以
下、好ましくは０．９　〜１．０　倍という極めて狭い
範囲量を使用することが極めて重要である。０．９　倍
未満では、得られる希土類金属中に含まれるカルシウム
不純物量は少なく、また酸素含有量も比較的少ないが、
目的とする希土類金属の収率が低いので工業的に採用し
難い。また、１．０　倍を超えて使用すると希土類金属
の収率は向上するが、含有不純物としてのカルシウム及
び酸素量が急激に増大するので、永久磁石や光磁気記録
材料用の素材としては極めて不都合である。この還元反
応に使用する金属カルシウムは、蒸留等により精製した
ものが一層好ましいが、工業的に提供される通常のもの
も好適に使用できる。

【００１４】

【作用】本発明の溶融還元反応方法は、すべての希土類
金属に適用することができるので優れた実用性を有し、
また素材として望ましくない不純物含有量の低い希土類
金属を効果的に製造することができる。更に、そのよう
な高純度の希土類金属を高収率で得ることができるので
、工業的に極めて有利である。

【００１５】

【実施例】次に、本発明の方法を具体例により、更に詳
細に説明する。

【００１６】実施例　　１ふっ化ネオジム５００ｇと金
属カルシウム１４２ｇ（ふっ化ネオジムに対する理論量
の０．９５倍）をタンタル製るつぼに入れ、アルゴン雰
囲気中で１４００℃の温度に加熱保持して３０分間反応
させた。

【００１７】金属ネオジムとふっ化カルシウムの二層生
成物をるつぼから取り出し、金属ネオジム層について調
べた結果は次の通りで、各種の用途材料として満足し得
る金属ネオジムが得られた。 得られた金属ネオジム量：３３３ｇ（収率９３％）含有
酸素量　　　　　　　　　　　　：４３０ｐｐｍ〃カル
シウム量　　　　　　　　：５２０ｐｐｍ

【００１８】
実施例　　２ ふっ化ジスプロシウム５００ｇと金属カルシウム１３７
ｇ（　理論量の１．０　倍）　を、加熱反応温度を１４
５０℃としたほかは実施例１と同様に操作して金属ジス
プロシウムを製造した。金属ジスプロシウム層とふっ化
カルシウム層を分け、金属ジスプロシウム層について調
べた結果は次の通りであった。各種の用途材料として満
足し得る金属ネオジムが得られた。 得られた金属ネオジム量：３５２ｇ（　収率９５％）含
有酸素量　　　　　　　　　　　　：９１０ｐｐｍ〃カ
ルシウム量　　　　　　　　：８６０ｐｐｍ含有する酸
素量及びカルシウムは、いずれも実用上要求される１０
００ｐｐｍ以下であった。

【００１９】実施例　　３ ふっ化テルビウム５００ｇを各種量の金属カルシウム（
理論量の０．７　〜１．２　倍）とアルゴン雰囲気中で
、いずれも１４００℃の温度に約３０分間加熱反応させ
て金属テルビウムを製造した。それぞれの生成金属テル
ビウムの収率、その中に含まれる酸素及びカルシウムの
不純物量を理論量のカルシウム倍率と共に、下掲表１に
まとめて示す。

【００２０】

【表１】

【００２１】上表から明らかなように、金属カルシウム
の添加量が、全ふっ素原子と反応する理論量の０．９　
倍より少ないと目的とする希土類金属の収率が悪く、１
．０　倍を超えると、得られる金属中に含まれる酸素及
びカルシウムの量が著しく上昇するので実用的に採用で
きない。

【００２２】比較例　　１ 実施例１において、金属カルシウム１６５ｇ（理論量の
１．１　倍）を用いてふっ化ネオジムを加熱還元し、金
属ネオジムを製造した。得られた金属ネオジムは、３４
７ｇ（　収率９７％）で生成金属中に含まれる酸素及び
カルシウムは、それぞれ１０５０ｐｐｍ及び３５００ｐ
ｐｍであった。

【００２３】比較例　　２ 実施例２において、金属カルシウム１１６ｇ（理論量の
０．８５倍）を用いてふっ化ジスプロシウムと加熱溶融
し還元して金属ジスプロシウムを製造した。得られた金
属ジスプロシウムの中に含まれる酸素及びカルシウムは
、いずれも７５０ｐｐｍ及び５１０ｐｐｍであったが、
その収率は７６％（２８１ｇ）と低く、工業的には採用
できない。

【００２４】

【発明の効果】本発明の方法によれば、含有酸素量及び
カルシウム量の低減された高純度の希土類金属が高収率
で、且つ効果的に製造され、永久磁石や光磁気記録材料
の素材として望ましい希土類金属が工業的に有利に提供
される。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】希土類金属ふっ化物を金属カルシウムで還
   元する希土類金属の製造方法において、該ふっ化物を還
   元するのに必要な理論量以下の金属カルシウムと加熱反
   応させることを特徴とする低酸素含有希土類金属の製造
   方法。
2. 【請求項２】上記加熱反応を不活性ガス雰囲気下、又は
   真空条件下で行う請求項１記載の製造方法。