UACJと大阪大、アルミスクラップからアルミ地金に精錬する技術開発成果を発表

新構造材料技術研究組合(Innovative Structural Materials Association＝ISMA、東京都千代田区)は1月31日、「革新的新構造材料等研究開発2021年度成果報告会」をオンラインで開催した。

報告会では、超軽量自動車車体などを実現するための“マルチマテリアルボディ”向け自動車車体を実現するための革新鋼材や革新アルミニウム合金の開発成果や自動車を軽量化するための鉄鋼、アルミニウム、マグネシウム、軽量CFRP(炭素繊維強化プラスチック)などの各素材やその成形法、接合法、その検査法などについて各開発成果を発表した。

新構造材料技術研究組合が開発目標としている“マルチマテリアルボディ”の自動車車体の模式図(引用:新構造材料技術研究組合の資料)

また、各素材のリサイクルに向けたLCA(ライフ・サイクル・アナリシス)評価などの報告もあり、環境や社会・経済効果の影響評価などもそれぞれ報告された。

その多彩な成果報告の中で、革新的な研究開発成果として注目を集めたのは、アルミニウムスクラップを再生・精錬する技術である“ハイアップグレード技術”だ

この研究開発成果を報告したのは、大手アルミニウム素材メーカーUACJと大阪大学大学院工学研究科。これに北海道大学や京都大学、岩手大学がそれぞれ支援する共同研究開発態勢で実施したものである。

現在は、自動車メーカーやその部品メーカーは、自動車車体やエンジンなどの主要部材・部品などに用いているアルミニウム合金の展伸材(圧延材)スクラップを、アルミニウム合金製エンジンブロックとその部品の“鋳造材”にリサイクルしている。

アルミニウム合金の展伸材はAl-Mg(アルミニウム・マグネシウム)系の5000番系合金やAl-Mg-Si(アルミニウム・マグネシウム・ケイ素)系の6000番系合金が使われている。

これに対して、アルミニウム鋳物はADC12やAC4Cと呼ばれているCu・Si(銅・ケイ素)が添加された合金系やSi・Mg(ケイ素・マグネシウム)合金系が使われている。

このアルミニウム鋳物系は不純物濃度の許容範囲が広いという規格の合金系になっている。特に、アルミニウム鋳物系はFe(鉄)とSi(ケイ素)の不純物量が多いために、アルミニウム鋳物スクラップからアルミニウム合金の展伸材をつくるためには、こうした不純物元素を大幅に減らす再生技術が必要になっていた。

この結果、事実上はアルミニウム鋳物スクラップからアルミニウム合金の展伸材を工業的につくることはかなり難しいと考えられてきた。このため、アルミニウム展伸材スクラップからアルミニウム合金の鋳造部品がつくられてきた。

UACJと大阪大はアルミニウム鋳物スクラップからアルミニウム合金の展伸材をつくるハイアップグレード技術としてイオン液体法を利用するハイアップグレード高速電解精錬技術の模式図を示し、「アルミニウム鋳物スクラップからアルミニウム地金(アルミニウムが99.7％程度)に戻す再生法・精錬法の開発にめどが立った」とした。