わたしのブログ

[希土類元素（レア・アース）ってなあに？] カテゴリの記事

全299件 (299件中 1-50件目)

1 2 3 4 5 6 >

• 

  「日本を支えるレア・アース（57）おわり」

  我が家の庭の花　   「－日本を支えるレア・アース（希土類元素）－（57）おわり」 ４．まとめ 　尖閣諸島中国漁船衝突事件に端を発した中国のレア・アース禁輸問題で、レア・アースが一躍、世間の注目を浴びるようになり、ようやく、レア・アースがいかに役に立っているかが認識されるようになりました。このレア・アースの持つ機能性が日本の産業を、世界の産業を陰で支えていることがお判りいただけたと思います。しかし、資源が限られたところに集中していることは問題です。世界は広い。探せばいくらでもあるようです。これまでは原料価格が安すぎたのです。値上がりしたら供給バランスが取れてきます。レア・アースの価格が上がっても、最終製品に使われているレア・アースの量は微々たるものですから、大幅なコストアップにはなりません。それよりもレア・アースが供給されないで最終製品が出来ない方が恐ろしいことです。 値上がりすれば、リサイクルにも熱が入ります。磁石などの製造工程からでる研磨かす、スクラップなどは、既にリサイクル技術は完成し、稼働していますが。最終製品に含有されている微量のレア・アースをいかにリサイクルするかが今後の課題で、すでに動きだしています。 参考文献： １）新金属協会編：『レア・アース（新版）』新金属協会出版（1988） ２）足立吟也編著：『希土類の科学』化学同人出版(1999)   ＜お盆の昨日はパラリと雨が降り、涼しくなったが、今朝は曇り空。山には霞が掛かって、25℃82％で蒸し暑い。クマゼミ、ニイニイゼミは相変わらずうるさく鳴き、山鳩が珍しく鳴いていた。 　「レア・アース（希土類元素）」については今日で終わり、明日からは生涯お世話になった「神戸ＹＭＣＡと社交ダンス。その友人たち」についてお話します。＞

  Aug 16, 2017

  コメント(2)

• 

  「日本を支えるレア・アース（56）」

  我が家の庭の花　   「－日本を支えるレア・アース（希土類元素）－（56）」 「レア・アースの脱中国化」　アメリカのマウンテインパス鉱山再開もその一つですが、日本の商社も動いています。双日（株）（日綿と日商岩井の合併会社）がオーストラリアの西部でモナザイトを採掘しているライナス鉱山会社と、レア・アース供給に関して提携したとの報道がありました。三菱商事も動いています。また取り合いになるのかな？多くの商事会社が一箇所の供給元に集中すると、値段だけがつり上がって、決していいことはありません。日本としてまとまって交渉できないものだろうか？ モナザイトは放射性物質トリウムとウランを含有しているので、輸出入の取引が国際的に規制されていて厄介です。また、日本ではモナザイトの処理は５０年も前に止めているので、今更、日本で設備を新設して処理を再開することは、放射性物質の後始末も考えると大変です。当然、外国でということになりますが、マレーシアなどで処理をするとのことです。一次処理をしてレア・アース濃縮物にしたものを日本に輸入して、各元素に分離するのは容易です。 ベトナム北部の山岳地帯にも有望な鉱山があるということで、日本政府は探鉱を援助することになっています。それ以外にも世界は広い。この問題を契機にレア・アース探索が加速されるでしょう。   ＜今日は「終戦記念日」　当時、疎開先の兵庫県・社町から小野まで二里（8km）を毎日、歩くか、木炭バスにぶら下がって小野中（現小野高）まで通学して、軍事訓練を受けていたが、あの日、校庭に集められて、玉音放送を聞かされ、よく判らなかったが、「戦争に負けた」ことだけは理解し、軍事訓練が無くなるのにホッとしたことを思い出した。学校に派遣され、威張っていた憲兵はどうなったのかな？１年後に神戸・山手にバラックを建て神戸に帰って神戸二中（現兵庫高）に転校したが、食糧難で〈電気パン〉（進駐軍払い下げのメリケン粉にイーストを混ぜ箱の両端にブリキ板を張り付けて電極にして100ｖ通電するパン焼き器で焼いたパン：蒸しパンのようで旨かった）や芋のツルの煮物を食べたのを思い出す。 　今朝は小雨が降っている。山は雲に隠れ車も少なく静かな朝だ。25℃98％で風がひんやりとして心地いい。相変わらずクマゼミ、ミンミンが激しく休みなしに鳴いている。どこにあのエネルギーがあるのだろう？見習いたいものだ。＞

  Aug 15, 2017

  コメント(2)

• 

  「日本を支えるレア・アース（55）」

  我が家の庭の花　   「－日本を支えるレア・アース（希土類元素）－（55）」 ☆バストネサイト（Bastnasite）：フッ化炭酸塩鉱石。ロサンジェルスとラスベガスの中間に位置するマウンティン・パス鉱山で、野天堀で掘削されています。　 主産地：アメリカ（500万トン）。　モリコープ（Mory Corp.）が経営していましたが、2004年から休止していました。復活するそうです。　　　　 筆者が若い頃調査に行ったマウンティン・パス鉱山   ☆ゼノタイム（Xenotime）：イットリウムを60％も含むリン酸塩鉱石で、イットリウムの生産に使用されています。主産地：マレーシア（3万トン）。 ☆中国複雑鉱、イオン吸着鉱 ：バストネサイトとモナザイトの混合状の鉱石で、鉄鉱石採掘の尾鉱として採取されています。内モンゴル包頭では広大な露天掘りが行われています。イオン吸着鉱は中国のあちらこちらの荒れ地に露出していて、住民がスコップで掘って集めていました。硫酸で簡単に溶けるので、レア・アース採取のため、処理をして、公害問題が起きています。高価なユーロピウムを多く含んでいて高値で取り引きされました。主産地：中国（3,500万トン） これらの原料は商業ベースで取り引きされるので、中国の安いものには敵いませんでしたが、値上がりすると採算が取れるようになります。   ＜今朝はスカッと晴れて心地よい。山も青々としている。24℃75％でやっと熱帯夜から解放されて、目覚めはよかった。ミンミンがベランダにやってきてうるさく鳴いている。近くで鳴くと大きな鳴き声だ。小さな体であんなに大きな声が出せるのが不思議だ。今日も暑くなりそうだ。＞

  Aug 13, 2017

  コメント(2)

• 

  「日本を支えるレア・アース（希土類元素）（54）」

  柏葉紫陽花　     「－日本を支えるレア・アース（希土類元素）－（54）」 産業のビタミンであるレア・アースが、縁の下の力持ちとして、あらゆる産業を支えていることは既に述べましたが、ここに来てようやく世間に認知され、重要物質であると理解されてきたようです。しかし、原料供給は中国が世界の８０％以上を占め、自国の利益優先で政策的に利用しているので、世界中から問題視されています。世界発展のためには自由貿易でなければならないので当然です。その対策として、代替供給先が動き出しました。中国の安値に負けて生産をストップしてきたアメリカとオーストラリアです。当然値段は上がりますが、最終製品への負担は微々たるものです。 ここでレア・アースの鉱石、産地を調べておきましょう。 「レア・アース原料鉱石」 主なレア・アースの原鉱石は４種類あります。 ☆モナザイト（Monazite）：リン酸塩鉱石で、戦時中、日本も輸入して、探照灯（戦時中、空襲に来るアメリカ軍の飛行機を照らして、高射砲の照準を決めていた）の光源に加工しました。戦後は映画映写機の光源、ライター石に加工しました。漂砂堆積サンドで、南インド・トリバンドラムではベンガル湾から打ち寄せられる海漂砂に含まれていて、採掘しても年月経てばまた元に戻ります。モナザイトは放射性物質のトリウム、ウランを含んでいて、取引には国際原子力機構の規制があります。天然放射線が出ていますが、人体に影響はありません（私はたくさん触っている）。主産地：インド（埋蔵量希土類酸化物換算220万トン）、オーストラリア（20万トン）、ブラジル（2万トン）。   ＜いよいよお盆の帰省渋滞が始まった。「山の日」が3連休に重なって、より酷くなったらしい。いつものことながらご苦労さんなことだ。 　今朝は曇っているが澄んで山はスッキリと見えている。27℃75％だが涼しい感じのする朝だ。山鳩が鳴き、クマゼミ、ニイニイセミが煩い。晴れると暑くなりそうだ。＞

  Aug 12, 2017

  コメント(2)

• 

  「日本を支えるレア・アース（希土類元素）（53）」

  楠公会館　棟方志功さん画　豊暁な婦人(部分)   「－日本を支えるレア・アース（希土類元素）－（53）」 ３．希土類元素の原料問題 世界中がレア・アース原料を中国に依存していますが、中国政府、商務省は2011年上半期の輸出許可枠を、10年同時期に較べ35％減にすると発表しました。しかも、ネオジムなどの輸出関税を引き上げるということです。アメリカは中国のレア・アース輸出規制をめぐり、世界貿易機関（ＷＴＯ）への提訴も検討されており、米中対立の火種にもなりかねません。関税は、国内産業保護のため、輸入に掛けるのが普通だが、輸出関税をかけて、自国の資源を保護しようとしています。中国は国内のハイテク産業の発達で、レア・アース需要が急増していますので、レア・アース資源を有効に政策に生かすため、自由貿易に反する輸出制限を行っています。各国は、レア・アース獲得のため、中国以外の供給先開発を進めています。日本もベトナム、モンゴルなどとも提携を進めていますが、数年掛かるでしょう。 「レア・アース原料問題」 「レア・アース（希土類元素）」と呼ばれている元素が、中国の禁輸問題でようやく世間に知られるようになったのは喜ばしいことです。しかし、ジャーナリストがいかにも危機的状況のように報道するのはいかがなものか！レア・アース事業に戦後まもなくから携わって、日本の光学産業、電子産業が世界の一流になるように、世界のトップで材料提供し、陰で支えてきたものにとって、物流ルートはちゃんと出来ていて、中国でも合弁会社をつくってやっているので心配はしていませんが、ＮＨＫＴＶで東大某教授が似非レア・アース評論家としてしゃべっていましたが、世間を惑わすにも程があります。   ＜今日は「山の日」昨年出来た祝日だ。もっと早くに出来ていたら、「徳島・阿波踊りヨットレース」に休みを心配せずに行けたのに。何はともあれいいことだ。 　昨夜俄雨が降ったらしい。アジサイの葉が濡れ、山は霞みの中に隠れている。26℃99％と蒸し暑い。クマゼミが盛んに鳴いているが、有馬街道は静かだ。今日あたりから帰省客で渋滞するだろうな？＞

  Aug 11, 2017

  コメント(0)

• 

  「日本を支えるレア・アース（52）」

  楠公会館の棟方志功画　「福与かな女性(部分）」　 「－日本を支えるレア・アース（希土類元素）－（52）」☆耐熱アルミニウム合金　アルミニウムは軽量で、構造材料として最適ですが、200℃以上の温度に弱い。そこで、耐熱性を向上させようと古くから研究され、イギリスで「セルラミン」と名付けられた耐熱アルミニウム合金が開発されました。その添加金属組成は、銅2.5％、ニッケル1.5％、ケイ素1.2％、鉄1.2％、マグネシウム0.8％に、レア・アースのセリウム0.15％添加の合金で、ガソリンエンジンのピストン合金として使われました。レア・アースのイットリウムはアルミニウムによくとけ込み、微量の添加で耐熱性を改善します。（電線用アルミニウムについては前述）☆ニッケル－クロム合金　ニクロム線といわれていた電熱線用合金に、わずか0.01％入れただけで耐酸化性に効果があります。☆チタン合金　チタンは軽く構造剤として最適ですが、機械的強度を高めるため、セリウムを0.2～0.5％添加して内部酸化法（合金を酸化雰囲気に晒して合金成分を酸化物に変える）で、セリウムを微細な酸化物に変え分散強化合金にすることで、クリープ強度（金属に力を加えて、時間と共に変形するのに耐える強度）を高めます。　その他、クロム、バナジウムなどの金属・合金にもレア・アースを添加して、耐酸化性、耐熱性、高強度、加工性などの改善効果が報告されています。 ＜今朝は朝曇りか、時々日は出るが山は雲の中。27℃82％で蒸し暑いが、風は爽やかに感じる。クマゼミが一段と煩く感じるように鳴いている。短い一生の夏を謳歌しているようだ。明日は「やまの日」とか、カレンダーの日付の数字が赤くなっている。知らなかった。何時できたのだろうか？セレスで参加した40年も前の懐かしい阿波踊りの始まる日だ。＞

  Aug 10, 2017

  コメント(2)

• 

  「日本を支えるレア・アース（50）」

  我が家の庭の花　   「－日本を支えるレア・アース（希土類元素）－（50）」 「金属改質」｛非鉄金属添加｝ レア・アース（希土類金属）添加による鉄鋼改質は、鉄鋼中に微量残存する硫黄や炭素、酸化物など介在物の影響を防止することにありましたが、非鉄金属には、合金化して目的金属を改質するために添加されました。 ☆　マグネシウム合金 マグネシウムはアルミニウムより軽い、比重1.7という金属で、特に飛行機構造材料として昔から研究されてきました。しかし、マグネシウムの特性である着火性が高い（昔は写真のフラッシュに使われた）、耐食性が悪いなどの理由で軽さは生かされず、実用化は進みませんでした。最近ようやく、マグネシウム合金エンジンが開発されています。 マグネシウム合金の研究は、1920年代からドイツで始められ、第二次大戦中にレア・アース（希土類金属ミッシュメタル）６％・マンガン1.7％含有のマグネシウム合金を完成させ、飛行機エンジンに実用化させました。希土類金属の効果で、クリープ抵抗（変形させる力が連続してかかっても耐える抵抗力）や高温強度が高くなるので有効でした。イギリスでも負けじと、希土類金属3％マンガン0.3％、カルシウ0.5％合金を開発、鍛造インペラを作成しました。 1949年代にアメリカでも鋳物用、希土類金属6％、マンガン1.2％のマグネシウム合金を開発しました。マンガンを入れたのは耐食性向上のためでありましたが、結晶粒が粗くなり使用に耐えませんでした。これは、添加する希土類金属の純度が悪く、マグネシウムの耐食性に大敵の鉄が含まれていたからで、鉄を除去することによって、耐食性を向上させるため添加していたマンガンも必要なくなりました。   ＜昨日は車にガソリンをを入れてきた。走り出してから267km走行。ガソリン15.74L、,＠131円。17km/L、エアコンフルにかけてこの値は立派なものだろう。 先日受けた「認知機能検査」の結果が届いた。90点で、「記憶力・判断力に心配ありません」という事ですぐに「高齢者講習」を電話で申し込んだら、神戸ドライビングスクールで9/29に予約ができた。一安心。 今朝は台風5号が近づいているのに快晴。ここちよい東風が吹いている。26℃75％。ミンミン、クマゼミが煩いほど鳴いて夏を謳歌している。暑くなりそうだ。 　今日は夕刻からサッポロビールのほろほろ会があり、神戸港”グルメ船コンチェルト“の納涼パーティに行ってきます。台風の影響は今のところなさそうだが、船は揺れるだろうな。＞

  Aug 4, 2017

  コメント(4)

• 

  「日本を支えるレア・アース（49）」

  我が家の庭の花　  「－日本を支えるレア・アース（希土類元素）－（49）」 自動車排気ガス浄化触媒の担体（排気ガス中の酸化窒素、一酸化炭素、ハイドロカーボンを無害化する触媒を担持する、ハニカム状の耐熱構造体）にはアルミナセラミックスが使われますが、振動に弱く、割れやすいので、金属担体が考えられました。しかし、触媒担体は高温、腐食性雰囲気に晒されるので耐熱性金属でもかなり厳しい条件です。そこで、耐熱金属の鉄Fe-クロムCr-アルミニウムAl合金が検討されましたが、耐熱性は今ひとつでした。この金属にイットリウムを少量添加すると、緻密で薄い酸化被膜ができ、剥離しないので、触媒の接着性、耐久性を高めます。 薄鋼板の錆の防止にもレア・アース（希土類金属）の添加は効果があります。さびの発生機構はいろいろありますが、鋼中の不純物である硫化マンガン（硫黄とマンガンの化合物）が水に溶け、空気中の酸素と反応して出来た酸化マンガンが錆の発生基点となります。レア・アースがあると、硫黄はレア・アースと化合して水に不溶性の化合物となって、錆発生をしにくくします。 「金属添加」｛溶接割れ防止｝ 鉄鋼へレア・アース（希土類金属）添加の効果は、おもに鉄に含まれる不純物の炭素、硫化マンガンなど介在物による害を防止することが判っています。巨大構造物用肉厚鋼、低温用鋼、ラインパイプなどの肉厚溶接部は、溶接近傍の構造材に割れが生じることがあります。これは溶接によって、鉄鋼中に介在する硫化物が高温に熱せられて一部溶け、冷却するときに鉄の結晶粒界に膜状に析出して、割れの原因になります。レア・アースを添加した鋼は、介在する硫化物が高温まで安定であるため、割れが防止できると考えられています。肉厚溶接部は、溶接後、焼き鈍し（歪みが生じるので応力除去という加温処理をする）をすると割れを生じることがあります。これは原子状の硫黄が微細な割れ表面に集まって、表面エネルギーを下げて割れを促進するのですが、レア・アースを添加すると、温度が上がっても分解しない希土類硫黄化合物になるので、原子状の硫黄が発生しないから割れにくくなります。   ＜今朝はからりとした晴れ。涼しくて起きやすかった。久しぶりにスッキリとした青空に白雲が浮かんでいる。26℃72％で、北風が吹き、すごしやすい。ミンミン・クマゼミが盛んに鳴いている。台風5号が南におり、来そうな気配だが、明日の“コンチェルト”納涼パーティ・ほろほろ会は大丈夫だろう。＞

  Aug 3, 2017

  コメント(0)

• 

  「日本を支えるレア・アース（48）」

  我が家の庭の花 桔梗　     「－日本を支えるレア・アース（希土類元素）－（48）」 「金属添加」｛ステンレス鋼｝ レア・アース（希土類金属）添加による鉄鋼の性質改善効果は、悪さをする微量不純物の除去、シェープコントロール（形を丸くして害を少なくする）などによるものでありましたたが、理由は判っていませんが添加すると性質が改善されるものもあります。 ステンレス鋼は耐食性、耐さび性、耐熱性がいいので、近年特によく使われるようになってきました。しかし、オーステナイト系ステンレスは硬くて、熱間加工の変形抵抗が大きく、加工しにくい材料で、割れが生じることもありましたが、レア・アースの添加で容易に加工できるようになりました。高耐食ステンレス鋼YUS190はチッソ含有量が多く、熱間加工時の割れが特に酷かったのですが、これもレア・アース添加で改善できました。熱間加工割れの原因は主に微量残存する硫黄化合物によるもので、レア・アースはこれをシェープコントロールします。 一方、ステンレス鋼の耐酸化性の改善にも効果があります。特にシリコン含有量の多いステンレス鋼は顕著に改善されます。表面に出来る酸化物の密着性が良く、高温で出来るスケール（酸化皮膜）が剥離しにくくなります。   ＜昨日も歯医者通い。左上仲の虫歯に被せてあった金属が破れたので、昨日は残っている金属を外し、穴を掘り、仮詰めしていたが、本格的に穴を掘り、金属を埋めた。その上に金属キャップを被せるので、型を取った。40分掛かったが調子はいい。金属キャップは1週間後に出来るそうだ。 　今朝は晴れ。少し涼しく起きやすかった。山は少し靄っているが夏空に白雲が浮いて美しい。26℃71％。クマゼミが一段と繁く鳴いている。今日も暑くなりそうだ。＞

  Aug 2, 2017

  コメント(0)

• 

  「日本を支えるレア・アース（47）」

  我が家の庭の花　    「－日本を支えるレア・アース（希土類元素）－（47）」 鉄鋼は鉄鉱石を溶鉱炉で、炭素（コークス）で還元精錬して造りますが、いくら日本の製鋼技術が優秀でも微量の不純物が残ります。それが炭素（黒鉛）と硫化マンガン（マンガンMnの硫黄化合物）です。炭素はわずかなら鉄に固溶（溶解）して、高張力鋼に有効ですが（炭素の含有量によって焼き入れの出来るはがねになります）、過剰の炭素は鱗片状黒鉛となって析出し、介在物として傷の原因になります。希土類金属（ミッシュメタル）を適量、鉄の溶鋼に添加することによって、黒鉛は球状となり、傷にはなりません。硫化マンガンも鱗片状に析出するので、徹底的に除去しなければなりませんが、溶鋼に希土類金属を添加することで、マンガンを化合物として除去できます。しかし、この精製法は、開発当初は希土類金属が特効薬として使用されていましたが、希土類金属はなにぶんにも高価なので代替品としてカルシウムメタルが使用され、希土類金属は一部高級鋼に使用されています。 鉄鋼の用途は自動車だけではありません。大型構造物に多量に使用されています。海洋構造物などは溶接で組み立てられています。板厚が厚い構造物の場合、溶接部分でラメラティアと呼ばれる層状に割れが発生することがあります。原因は硫化マンガンなどの介在物が圧延で層状に伸びたことによりますが、希土類金属（レア・アース、ミッシュメタル）の添加で、これらの介在物が除去でき、割れの原因を取り除くことができました。 　原油輸送用ラインパイプも、原油には硫化水素が含まれていて、腐食反応で発生した水素が鋼材に侵入し、微少割れを発生させます。この割れが集まって表面まで到達し、水素誘起割れと称する割れとなります。この割れを防止するのにも希土類金属添加は有効で、鉄鋼中の残存硫黄に見合った希土類金属添加で、介在物は球状となり、圧延時に欠陥を発生させなくなります。希土類金属は高価ですが高級ラインパイプ用鋼板製造には用いられています。   ＜昨日は歯医者へ行ってきた。9時に予約して⒑：50分に行き、左上中の虫歯かぶせ金属が穴あきで、詰め物をしていたが、とうとう破れてしまった。早速治療だが、残っていた古いかぶせ金属をはがし、穴を掘って表面を磨いて仮埋めして終了。明日は「かぶせの型を取る」というので今から出掛けます。  いよいよ8月。今朝も朝曇りか、山は靄の中。27℃81％で蒸し暑い。クマ、ニイニイゼミが繁く鳴いている。8月の声を聞くと夏になったなという気分になる。今日も暑くなりそうだ。＞

  Aug 1, 2017

  コメント(2)

• 

  「日本を支えるレア・アース（46）」

  我が家の庭の花　   「－日本を支えるレア・アース（希土類元素）－（46）」 「金属添加」｛鉄鋼改質｝ 自動車工業が発展するにつれ、自動車に使われる鉄鋼材料も進歩を遂げました。高張力薄鋼板の開発です。自動車の軽量化には大量に使用されるボディの鋼板を薄くするのが効果的ですが、強度維持の関係でそんなにも薄くはできないので、高強度の高張力鋼板が必要でした。しかし、鋼板を薄くすると、鉄鋼中に残存する不純物、特に硫黄化合物と酸化物が表面に出てきて傷となり点食（腐食）の原因となっていました。それに対処するため、希土類金属（ミッシュメタル）を微量添加して不純物除去を行ったのです。 希土類金属添加の効果は、 １）顕著な脱酸（脱酸素）・脱硫（脱硫黄）効果 ２）残存硫黄化合物系介在物の無害形状化 ３）曲げ加工性・靭性の向上 ４）溶接割れ防止 ５）熱間加工性の向上 ６）錆発生防止効果 ７）残存黒鉛球状化（無害形状化） このような効果があり、自動車薄鋼鈑が製造できるようになり、自動車軽量化と相まって、自動車産業は発展しました。   ＜とうとう7月も終わりになった。年々日の経つのが早くなる気がする。今日は朝曇り、山は靄っている。28℃79％で蒸し暑いが、ようやく暑さにも慣れてきたようだ。クマゼミにニイニイゼミが「夏だぞ！」と元気に鳴いている。夕刻にはアブラゼミとヒグラシが元気だ。今日も暑くなりそう。 　奥歯の詰め物が取れてしまったので、歯医者に予約を入れとかないとならないな。＞

  Jul 31, 2017

  コメント(2)

• 

  「日本を支えるレア・アース（45）」

  我が家の庭の花　   「－日本を支えるレア・アース（希土類元素）－（45）」 希土類元素は金属元素と複合酸化物になりやすく、化学的にも安定で、窯業材料に向いていますが、分離された希土類元素は高価なので、よほど高価な電子、光学などの分野の製品にしか使われていませんが、古くから使われていた顔料があります。 ☆「プラセオジム・イエロー」1960年にアメリカで開発された顔料で、鮮やかな黄色の陶磁器用顔料で、どのような釉薬に混合しても安定です。光の反射がよく、目にも明るく見えるので、ヨーロッパの自動車道トンネル内装タイルに使われました。 この顔料は、酸化ジルコニウムZrO2と酸化ケイ素SiO2混合物に、酸化プラセオジムPr6O11を3～6添加して1100℃で焼成して造ります。出来た化合物はケイ酸ジルコニウムZrSiO4でZrの一部がPrで置換されています。 その他にも、濃黄橙色の☆バナジウム・ジルコニウム・イットリウム・オレンジ。鮮紅色の☆ネオジム・プラセオジム・アルミニウム・クロム系顔料も開発されました。 希土類元素の入った化合物の着色は鮮明なのが特徴です。   ＜夜明け前、雷鳴とともに豪雨があった。うつらうつらと雷鳴と雨音を聞いていたが、夜明けとともに雨は止んでいた。25℃99％で、気温が下がって起きやすかった。ヒヨが電線で「ピィーピィー」鳴き、ムクドリは忙しく飛び回り、ミンミンゼミがようやく鳴きだした。すっかり夏だなー。＞

  Jul 30, 2017

  コメント(0)

• 

  「日本を支えるレア・アース（44）」

  我が家の庭の花　   「－日本を支えるレア・アース（希土類元素）－（44）」 「窯業材料」 レア・アース（希土類元素）は、安定した酸化物として色の付いた元素が多いので、窯業に向いているといえますが、何せ、各元素が分離されてから日が浅く、高価なので窯業関係にはなかなか使用されませんでした。それでも特殊な用途に使用され始めています。 ☆釉薬　酸化セリウムは比較的安価なので（といっても窯業材料としては高価）、失透剤（乳白色、下地の色を隠す）として効果的な釉薬です。従来から優れた失透剤としては酸化鉛や酸化錫がありますが、鉛は有毒物で使用が禁止され、唯一用いられている酸化錫に較べて、酸化セリウムは５倍以上の失透効果があると明らかにされています。この効果は、酸化セリウムが釉薬のベースであるケイ酸塩溶融物への溶解が遅いことと、酸化セリウムの屈折率が2.3と大きいことによります。このセリウム釉薬は低温焼き付け釉や琺瑯釉薬に効果的です。 希土類酸化物はセリウム以外、酸に簡単に溶け、リン酸塩や他の金属化合物と複合化合物になり、元素によって特徴あるいろいろな発色をします。例えば、リン酸セリウムは赤や黄色、プラセオジムは緑といった発色をします。こういった発色は古くから研究され、1907年にHerramhofが陶磁器の着色剤として研究し、リン酸ネオジムの紫色の顔料を発明しました。それ以後、リン酸塩以外、ケイ酸塩、モリブデン酸塩、タングステン酸塩などの顔料が開発されています。希土類塩は顔料として堅牢で、窯業材料として有望ですが、なにぶん分離希土類元素は高価なので、よほど特徴のある顔料でないと実用化されませんでした。   ＜今朝も曇り空で熱帯夜。明け方エアコンが止まるので寝苦しい夜だった。29℃70％。靄って山は白く、ムクドリの一群が飛んで行った。ニイニイ、クマセミが朝からけたたましく鳴いている。 　今日は午後に自動車運転免許更新で、高齢者は「認知機能検査」を「高齢者講習」と別に受けなければなりませんので神戸ドライビングスクールへ行ってきます。＞

  Jul 28, 2017

  コメント(2)

• 

  「日本を支えるレア・アース（43）」

  我が家の庭の無花果の春子　   「－日本を支えるレア・アース（希土類元素）－（43）」 「特殊セラミックス」 ☆セラミックス焼結助剤　セラミックスはジルコニアなど酸化物系が一般的だが、窒素化合物系の窒化ケイ素(SiN4)や、窒化アルミニウム(SiN3)が、より高硬度で高温耐熱性が高いのでその特性を生かした用途が開発されています。しかし、これらの物質は、旧来、焼結（陶器や磁器のように焼き固める）するのは、その物性から不可能と考えられていました。しかし、窒化ケイ素や窒化アルミニウムのパウダーにレア・アースの酸化イットリウムを添加して成形、高温で焼成すると、焼結出来ることが判り、応用が広がりました。 窒化ケイ素は熱膨張率（普通の材料は温度が上がると膨張する）が小さく、常温でも、高温になっても強度が高く、破壊靱性（衝撃で割れない、ねばり強さ）が大きいので、ベアリング、自動車のターボチャージャーローター、アルミダイキャストマシンや、切削工具などに使われています。窒化ケイ素の焼結助剤に酸化イットリウムと酸化アルミニウムを混合して使うと、加圧しなくても緻密な焼結体が得られます。 窒化ケイ素にアルミニウムと酸素が入った「サイアロン（Si-Al-O-N）」は硬度が窒化ケイ素より高く、イットリア添加でより特性が改善され、切削工具に使われています。 窒化アルミニウムセラミックスは高温強度、高温化学耐食性が高く、半導体結晶製造るつぼ、アルミニウム溶湯用るつぼなどに使用されています。 このように希土類元素は、本来の持つ機能以外に脇役、助剤として、一般の人の目に触れないところで活躍しているので、産業になくてはならない元素として、ビタミンのような存在だということがお判りになると思います。   ＜昨日は神戸大学工学振興会ＫＴＣの機関紙委員会で機関紙85号の校正分担を決めた。2点分担なので、これからやらなくっちゃ。 　今朝も鬱陶しい曇り空。山には靄が掛かっている。25℃81％でわずかに涼しい風が吹いている。ニイニイゼミが耳に付いてうるさい。夕方のヒグラシが特にうるさくなってきた。＞

  Jul 26, 2017

  コメント(0)

• 

  「日本を支えるレア・アース（42）」

  我が家の庭の花　   「－日本を支えるレア・アース（希土類元素）－（42」 セラミックスだけではなく、金属でもネオジム磁石（主要元素ネオジム・鉄・ボロン）が出来たように、組み合わせだけでなく結晶型も絡んでいるから厄介で、目的を立てても、それを実現させるためには気が遠くなるような実験が必要になります。もちろん、理論解析はやっていますが、それは道筋を付けるだけで、お金と忍耐が無ければ世界のトップレベルの発見は出来ないと判っていただけるでしょう。仕分け人は判らないだろうな。むしろ、セレンディピティの世界の方が近道かも判りません。 ☆ＰＣＴサーミスタ　電熱こたつ、電気毛布などに、温度が上がると通電を遮断する安全装置が付いているのはご存じですね。昔はサーモスタットというON-OFFスイッチが付いていましたが、よく故障しました。今はＰＣＴサーミスタのお陰で快適な温度管理が出来ています。ＰＴＣとはPositive Temperature Coefficient の略で、ある一定の温度以上になると電気抵抗値が急増するサーミスタ（感熱抵抗体）特性を持っているということで、その特性によって、ある一定の温度以上に温度が上昇すると抵抗が増え、温度が下がると抵抗が減少してまた電流が流れるという、自動制御素子です。 このサーミスタは、強誘電体（静電気を貯め込むコンデンサーの性質）セラミックスのチタン酸バリウム(BaTiO3)がベースで、そのバリウムの一部をレア・アースのランタン(La)、イットリウム(Y)、ガドリニウム(Gd)、ディスプロシウム(Dy)、ネオジム(Nd)などで置換し、半導体特性を持たせ、所定の温度で抵抗値が急増するように制御しています。 ＰＣＴサーミスタは温度制御だけでなく、電源の過電流によるトラブル防護にも有効です。ＰＣＴサーミスタを電源回路に入れておくと、通常は低抵抗に保たれているサーミスタが、トラブルで過電流が流れると自己発熱して電流が流れなくなり、過電流の原因が解消すると温度が下がり、自動復帰して回路を保護します。 ＰＣＴサーミスタは電流を流すと自己発熱して、所定の温度に保たれるので、ヒーターとしても有用です。セラミックスですから耐久性がよく、高級セラミックスヒーターとして使われています。   ＜昨日は先月買ったワゴンＲの１カ月点検を受けて来た。エンジンオイルの点検と、タイヤ取り付けボルトの調整だけで、１５分で済んだ。走行距離 170Km。快調に走っている。 　今朝は戻り梅雨。小雨で、山は霧の中。台風が3個もできてうろうろしている。26℃90％と鬱陶しい。雨が降るとセミも静かだ。 　今日は夕刻に神戸大学工学振興会ＫＴＣ機関紙員会が開催されるので、出席します。次号機関誌の校正分担です。＞

  Jul 25, 2017

  コメント(3)

• 

  「日本を支えるレア・アース（41）」

  我が家の庭の花　   「－日本を支えるレア・アース（希土類元素）－（41」 ☆透光性セラミックス　セラミックスは磁器のように光が透けて見えるものもありますが、大体は不透明です。しかしレア・アース（希土類元素）を含有した化合物は、ガラスのように透明なセラミックスとなり、耐熱性、強誘電性など多彩な機能を発揮します。 透光性セラミックスとして、ＰＬＺＴ（鉛、ランタン、ジルコン、チタン化合物(Pb,La)・(Zr,Ti)O3）、酸化イットリウム（イットリア）、酸化ガドリニウムなどがあります。 ＰＬＺＴは電気光学的性質に優れ、画像メモリー、光変調器、分光フイルター、光電シャッターなど多くのデバイスに使用されています。 イットリアセラミックスは長波長赤外線の透過率が高く、高耐熱性なので赤外線機器に使用され、ネオジムレーザー発信器のロッドは、ガラスより熱伝導率が高い酸化イットリウム・トリウムをベースにした透光性セラミックスに、ネオジムをドープして使っています。 前にも述べましたＸ線シンチレーター（Ｘ線照射で蛍光を発する）プラセオジムドープ：酸硫化ガドリニウム（Gd2O2S:Pr）もその一つで、セラミックスを透光化してセラミックス内部で発光した光を、外部に取り出すことが出来るようになりました。 希土類酸化物の多結晶体は、実質的に気孔が無くなるまで焼結すれば透光性セラミックスになり、融点も高く、長波長の光をよく透過するので、発熱体や耐熱性機器に使われています。 ☆「ＰＬＺＴ」は透明強誘電性セラミックスで、組成は(Pb,La)・(Zr,Ti)O3 で鉛・ランタン・ジルコニウム・チタンの複合酸化物です。電気と光を関係づけた、電気光学的性質があり、画像メモリー、表示装置、光変調器、分光フイルター、光シャッターなどに応用されている。構成する元素の比率を変えると機能が大きく変ります。組みあわせる構成元素、構成比率で機能が変わるとなると、その組み合わせは無限といってよく、今後どんな機能が出てくるか判らない可能性を秘めています。   ＜昨日は等価変換創造学会7月例会が大阪であり、10年ぶりに、発表して来た。永らくしゃべっていないので、口がカラカラになり滑舌がスムーズに行かず、迷惑をかけたが何とか「希土類元素応用の等価変換理論に基づくフローチャートの解析」の発表が出来た。 　今朝は曇りで太平洋に台風が4個も出来ているらしい。山には靄が掛かって白く、鬱陶しい。28℃75％と相変わらず熱帯夜だったが、風があり涼しい。＞

  Jul 23, 2017

  コメント(2)

• 

  「日本を支えるレア・アース（40）」

  我が家の庭の花　   「－日本を支えるレア・アース（希土類元素）－（40」 　セラミックコンデンサーに使用されるベースはチタン酸バリウム(BaTiO3)ですが、このバリウムの一部をレア・アースの、ランタン(La)、イットリウム(Y)、ガドリニウム(Gd)、ディスプロシウム(Dy)、ネオジム(Nd)などで置換して半導体化し、セラミックスの結晶粒界に、高抵抗の絶縁性の粒界層を形成させることによって、小型大容量のセラミックコンデンサーができます。チタン酸バリウムだけでなく、酸化ビスマス(Bi2O3)、酸化銅(CuO)、酸化マンガン(MnO2)などをベースにしたコンデンサーにもレア・アースの添加は有効です。このようなコンデンサーを「境界層コンデンサー」といいますが、誘電率が20,000～80,000と大きく（水の誘電率は２、酸化チタン磁器で30～80）、リアクタンス（誘導抵抗、コンデンサーは直流電圧には絶縁体であるが、高周波になるほど電流が流れる。そのときの抵抗）も小さいので、高周波回路のバイパス用に有効です。 電子機器の発展はＬＳＩの進化も当然ですが、その回路を支える周辺部品の発展無くしてあり得なかったことをご理解ください。 ☆バリスタ材料　電子機器に使われている電子回路素子は、雷が近くに落ちたときなどの高電圧が掛かると一瞬にして破壊されることがあります。大事な回路素子を破壊から守るために、高電圧が掛かったらバイパス回路に電流を流し、高電圧が掛からないようにするのがバリスタ素子です。バリスタは、酸化亜鉛のセラミックスで、回路に高電流が流れても電圧は一定に保つ機能があります。酸化亜鉛（ＺｎＯ）にプラセオジム（レア・アース）を少量添加して、結晶に粒界層を形成し、半導体化させて電気抵抗を自由に制御することができます。また、酸化ランタン（レア・アース）を添加することで結晶粒の成長を抑え、低電圧で動作するバリスタになります。酸化亜鉛型のバリスタは数V～数1000Vと動作範囲が広く、電子機器のLSIを防護するための重要な部品になりました。雷対策として送配電線用の大型バリスタも出来ています。   ＜今朝は曇りで暑い陽が時々射している。学校は夏休みに入り海は賑わっていることだろう。28℃71％で朝から暑い。少し靄っているが、暑さのせいか小鳥は静かだ。 　明日は大阪で、等価変換創造学会7月例会があり、久しぶりに発表しますので、ブログ休みます。旨くしゃべれるかな？＞

  Jul 21, 2017

  コメント(2)

• 

  「日本を支えるレア・アース（39）」

  我が家の庭の花　   「－日本を支えるレア・アース（希土類元素）－（39」 ☆セラミックコンデンサー　電子回路にコンデンサーは必要不可欠な部品です。コンデンサーは、絶縁物を挟んで置いた２枚の金属板に静電気を貯める部品ですが、昔は２枚のアルミ箔の間にパラフイン紙を挟んで捲いたペーパーコンデンサーが主流でありましたが、大きくて容量が小さい欠点があり、容量を大きくするために絶縁物に化学物質を使った電解コンデンサーも造られました。そのうち、チタン酸バリウム（BaTiO3）セラミックスが大きな誘電効果（静電気を貯める性質）があることが発見され、大容量のセラミックコンデンサーが開発されました。セラミックコンデンサーは、チタンとバリウムの酸化物を良く混ぜ合わせ、プレスで成形して焼き固め、両側に金属板を張り付けたもので、他のコンデンサーに比べて耐熱性が高く、高信頼性のコンデンサーとなりました。このチタン酸バリウムに希土類元素のランタン(La)を加えることにより一層高性能となり、電子機器の小型化にあわせ、大容量小型化が図られるようになりました。 機器のデジタル化に伴い、ＬＳＩ（大容量集積回路）がたくさん使われるようになりましたが、電源を共用しているので、回路相互間の干渉だとか、高周波ノイズが起きますので、それらの防止にセラミックコンデンサーは、広く使われています。   ＜今朝は梅雨明けの快晴。山はスッキリと晴れて、青空と緑のコントラストが美しい。27℃75％と蒸し暑いが、夜明けから鶯が鳴いていた。暑さは苦手の様だ。 　先日から「神戸市北区で殺傷事件」と連日報道されているが、私の家から車で5分ほど、スーパーへ行く途中の有間神社近くだ。容疑者（26）が逮捕されてるからいいようなもんだが、近場で物騒な事件が起きると心配になるが、転変地変はいつ起きるかわからない。この歳になったらケ・セラセラとのんびりやるまでだ。＞

  Jul 20, 2017

  コメント(2)

• 

  「日本を支えるレア・アース（38）」

  我が家の庭の花(小花紫陽花）　     「－日本を支えるレア・アース（希土類元素）－（38」 ２．希土類元素の機能性 これまでは各元素別に機能性について記述しましたが、ここからは希土類元素の機能性を記述します。   「エレクトロセラミックス」 超ＬＳＩ、コンピュータ、光エレクトロニクスなど、ＩＴ関連のすさまじい進歩に伴って、関連電子機器部品の小型、高密度化、高性能化、高信頼化に向け、新しい電子材料の開発が重要な課題でありました。レア・アース（希土類元素）はその特異な性質で、電子材料としていろいろな用途に使われていますが、まだまだエレクトロセラミックスとして開発段階であります。 ＬＳＩを使用した機器に不可欠なセラミックコンデンサー、機器及びシステムを過電圧、過電流から守るＰＴＣサーミスタ、バリスタ、光エレクトロニクスで活躍している透光性ＰＬＺＴ、エネルギー関連の固体電解質、高温超伝導セラミックス、などと用途は多彩である。と書いても、一般読者には何のことかさっぱり判らないと思っておられるでしょう。エレクトロセラミックスはＩＴ関連の機器を成立させている陰の立て役者で、これなくしてＩＴ産業は成り立たない、一般の人には見えない部品です。このエレクトロセラミックスがレア・アースの働き場となります。   ＜昨日は「セレスバーベキューパーティ」が「須磨ヨットハーバー」で行われ、楽しく参加した。最後に少々飲み過ぎて、ぶっ倒れたが、山の街の友人に家まで送ってもらい、無事であった。 　今日は曇り．靄も掛からず熱帯夜で、28℃68％と蒸し暑い。山鳩が鳴いている。ニイニイゼミが鳴きだした。 　マイブログも42万アクセスを突破した。ありがたいことだ。＞

  Jul 18, 2017

  コメント(2)

• 

  「日本を支えるレア・アース（37）」

  我が家の庭の花　   「－日本を支えるレア・アース（希土類元素）－（37」 ジルコニアが持つ高い靱性（粘り強さ）は、ジルコニアセラミックスの中に分散している正方晶が、外力を受けたとき膨張し、単斜晶になり、発生したクラックが先端部で阻止されることにあります。また相転移点（温度が上がると結晶型が変わり崩壊する）の温度を、イットリウムを添加して高温度に上げて、破壊を防ぐことにあります。これを安定化と呼んでいます。 イットリウムはセラミックスにも金属にも、他の元素を助けて特異な性質を発揮します。 抗張力アルミニウム送電線がイットリウム添加で出来ることは前述しましたが、イットリウム金属としてではなく、酸化物としてニッケル合金に分散させ、分散強化型耐熱ニッケル合金に出来ます。また、ガスタービンエンジン部材など耐熱性を向上させるため、イットリウム安定化ジルコニアセラミックスをコーティングしますが、剥がれやすいので、事前にニッケル－クロム－アルミニウム－イットリウム合金を接合剤として溶射（高温にして溶解噴射）して接着性を高めています。 超耐熱性エンジニアリングセラミックスとして開発された窒化珪素（Si3N4）は、ベアリング、自動車のターボチャージャーのローター、バーナーノズル、溶融金属るつぼ、釣り糸ガイドなど、耐摩耗性と耐熱性を買われて、多方面に使用されるようになっていますが、もともと窒化珪素は焼結が困難な材料でした。そこで、酸化イットリウムを添加し、高圧窒素中で焼結することによって緻密な焼結体が得られるようになり、セラミックスとして、耐摩耗性、耐熱性が発揮出来るようになりました。   ＜昨夜はサッポロビールのほろほろ会があり、日中暑かったが、サッポロのラガービール復刻版とえびすビールで納涼して来た。ビール、ワイン、焼酎をたっぷり飲んで楽しんだ。久しぶりに抽選が当たり、ワイン2本セットをゲットし、17日のセレスＢＢＱパーティにプレゼントすることにした。 　今朝は梅雨明けか、晴れてギラギラ夏の太陽が照っているが、爽やかな風が吹きこんでいる。26℃75％。パソコンの調子は悪くないが、ＮＥＴの動きが悪く、時間が掛かる。のんびりやろう。＞

  Jul 15, 2017

  コメント(2)

• 

  「日本を支えるレア・アース（36）」

  我が家の庭の花　   「－日本を支えるレア・アース（希土類元素）－（36」 セラミックス（例えば陶磁器）は絶縁体と思われていますが、イットリウム安定化ジルコニア（ＹＳＺ）は固体電解質（固体でイオンを伝導して電気を運ぶ物質）としてイオン伝導性が高く、特に酸素イオンを伝導するので、高感度酸素センサーとして自動車エンジンの空気燃料比制御センサーとして使用されています。 また、高い硬度（モース硬度８）と化学安定性から歯科材料としても有効で、クラウン（歯冠・歯根）として金属に代わって使われるようになりました。金属色でなく白色なので好評で、ひょっとしてあなたも歯の治療に使っているのではありませんか？私も前歯が欠けたのを３０分で直してもらいました。 同じ特性を応用して、研がなくても長持ちするセラミック包丁が造られています。良く切れますよ！　京セラのセラミック包丁   前述のようにイットリウム安定化ジルコニアは、人工宝飾、酸素センサー、人工歯冠、刃物と重宝していますが、まだその他に工業的用途があります。耐摩耗性に優れているので、粉砕機ボールミル（ポットの中にボールと粉砕物を入れ回転させて粉砕する）のライナー（内張）、ボールに使います。ジルコニアは化学的に安定な物質で、微量の混入物も嫌われる材料の粉砕に適しており、最近使用量が増加している、圧電素子（衝撃で高圧電気を発生させ火花を飛ばす）セラミックス材料の粉砕に適しています。   ＜昨日は昼から部屋の中が30℃を超えて堪らないのでエアコを入れて過ごした。今朝は晴れて風は爽やかだが熱帯夜。27℃69％と、これから暑くなりそうだ。ヒヨが盛んに騒いでいる。 　今夕はサッポロビールの飲み会（ほろほろ会）が湊川神社の楠公会館でありますので、納涼に行ってきます。＞

  Jul 14, 2017

  コメント(2)

• 

  「日本を支えるレア・アース（35）」

  我が家の庭の花　(紫陽花)   「－日本を支えるレア・アース（希土類元素）－（35）」 ☆アルミニウム電線：辺鄙な発電所から都会まで、山越え野を越え高圧送電線で電気を運んでいますが、銅線は重く、高いところに設置するのは負担が大きく、軽いアルミで代替が出来ないかと研究されました。アルミは軽いが機械的強度が低いので、マグネシウムや銅などを合金させ、イットリウムを添加して強度を高めた送電線ができました。 イットリウム金属は、酸化イットリウムと金属カルシウムをアルゴン気流中のレトルトに入れ、高温で還元し、冷却後取り出し、薄い酸で酸化カルシウムを溶解して金属イットリウムと分離します。粗製のイットリウム金属は高周波真空炉で再溶解して精製します。 ☆キュービックジルコニア：イットリウムは金属元素ですが、酸化物として他の元素と複合酸化物になり、担体元素化合物の持つ性質の欠点を改善します。 ☆イットリウム安定化ジルコニア（ＹＳＺ）：ジルコニア（酸化ジルコニウム）は硬くて脆い性質ですが、酸化イットリウム（イットリア）を固溶（均質な固体溶液）させると靭性が増します。特にキュービックジルコニア（ＣＺ）といわれる立方体単結晶は、融点2700℃、モース硬度8.5と硬く、ダイヤモンドと同程度の屈折率を持ち、ブリリアンカットすれば素人目にはダイヤモンドと見分けが付かないほど美しい宝石になります。しかも価格が１カラット１ドル以下と安価なので、大きく高価なダイヤモンドを持つ貴婦人は、盗難防止のためジルコニアのイミテーションを造り、本物は金庫に保管しているそうです。   キュービックジルコニアは、酸化ジルコニウムにイットリウム、カルシウム、マグネシウム、ハフニウムなどを4-14％加えた立方晶で、着色金属を微量添加すると、加えた金属種によって、赤、橙、青、緑、ピンク、琥珀色に着色するので、京セラでは「クレサンベール」のブランドで販売しています。 酸化ジルコニウムは融点2700℃、モース硬度8～8.5と高いので、耐高温セラミックスとして使われますが、高温になると相変化（結晶状態が変わる）を起こして割れることが多くあります。そこでカルシウムなどの金属元素を添加して相変化による危弱性を防いでいますが、イットリウムを固溶させると非常に改善されます。   ＜一昨日の夕刻にヒグラシが鳴きだした。もう鳴く時期だなと思っていたら、懐かしい鳴き声が戻って来た。梅雨明間近だ。 　今朝は薄曇りで山は靄に覆われ白っぽい。27℃72％で蒸し暑く、エアコン付けていても寝苦しかった。公園でヒヨが騒いでいる。昨日はシラサギが有野川の上を悠々と舞っていた。もう夏だなー＞

  Jul 13, 2017

  コメント(2)

• 

  「日本を支えるレア・アース（34）」

  我が家の庭の花　(紫陽花)   「－日本を支えるレア・アース（希土類元素）－（34）」 ３９番元素のイットリウムは希土類元素（レア・アース）と呼ばれていますが、元素の周期表で一ますに入っている５７番ランタンから７１番ルテチウムの希土類元素と違って、一つ上のますに入っています。元素の性質を決める原子の最外殻の構造が、一つ下の希土類元素と一緒なので希土類元素の仲間として認定されています。周期表の黄色部分が希土類元素です。   希土類元素の中でもイットリウムの歴史は古い。1787年、フインランドのストックホルムに近い小島の寒村イッテルビイで、未知の鉱石が発見されイッテルバイトと命名されました。化学者として有名なガドリン(J.Gadolin)がこの鉱石を分析し、1797年に未知の元素を発見、地名のイッテルビイに因んで「イットリウム」と名付けました。これが希土類元素発見の最初でした。その後、兄弟元素の分離に苦難の道が待ち受けていました。 イットリウムの用途としては、ジルコニアセラミックスの安定化に酸化イットリウムが有効であることが発見されて以後、蛍光体母剤、超高温耐金属、超電導セラミックスと、ユニークな応用が出来る機能性が見いだされてきました。 希土類元素の欠点は重いということ。その中でも軽いのがイットリウム。銀白色をした金属で、いろいろな金属と合金になります。鉄、アルミニウムには良くとけ込んで、それらの悪い性質を改善する働きがあります。 ☆超耐熱鋼：タービンなど1000℃以上の高温で作動する部材には、鉄・クロム・アルミ(Fe・Cr・Al)合金が使われますが、脆くて割れやすいので、イットリウムを添加して耐熱性と危弱性を改善出来ます。イットリウムは合金結晶間を緻密に結合し、強度を向上させ、表面に緻密な酸化被膜を形成し、空気中の酸素が進入して鉄を酸化させるのを防いで、耐熱性を向上させます。電熱線としても有効で「エスイット(SYTT)」というブランド名で商品化しました。   ＜九州豪雨禍から1週間。復興には時間が掛かりそうだ。一時も早く復興を祈ります。 　今朝も曇りで熱帯夜。山は靄が掛かってぼんやりとしか見えない。27℃72％で蒸し暑い。エアコン利かして寝ているが、部屋から出ると蒸し風呂の様だ。これでは体に良くないだろう。昨日、今日と風があるので、午前中は窓を開け放して自然風を入れて快適に過ごしている。この暑さで紫陽花はげんなりとなり、元気のいいのはゴーヤと無花果だ。＞

  Jul 12, 2017

  コメント(2)

• 

  「日本を支えるレア・アース（33）」

  我が家の庭の花   「－日本を支えるレア・アース（希土類元素）－（33）」 ☆「燃料電池」は開発されてから長い年月が経って、ようやく実用の段階に来つつあります。大型発電設備は試験稼働されていましたが、採算ベースではありませんでした。ようやく家庭用燃料電池が開発されて大阪ガスが売り込んでいます。燃料電池自動車も実用一歩手前まで来ています。「電池」とは電気を貯めておく池のことですが（乾電池でも電気は貯まっていません。電気を発生させる物質が入っているだけ）、「燃料電池」は電気を貯めてはいないので、おかしな日本語です。「水素発電機（ジェネレータ）」というのが正しいと思います。燃料電池は電解質膜（水素をイオン化して通す壁）を介して水素と酸素を反応させ電気を取り出す装置で、火力発電所のように燃料を燃やして熱に変え、タービンを回して発電するのではなく、水素と酸素の化学反応（いわゆる燃焼）から直接電気が得られるので、非常に効率がいい。これまで、水素をイオン化する電解質は、主に電導性のセラミックが使われていましたが、作動温度が1000℃以上と、良いものがなかったので小型化できませんでしたが、物質・材料研究機構が低温で作動する電解質を開発しました。それは「固体酸化物型」といわれるもので、電解質に固体酸化物（一種のセラミックス）を使い、その固体酸化物にイットリウム（Ｙ）（希土類元素の一つ）添加ジルコン（Ｚｒ）酸バリウム（Ｂａ）を採用、作動温度を350℃にまで下げることに成功しました。これが実現すれば「燃料電池発電」がより一層加速されるでしょう。    ＜昨夜も熱帯夜。エアコンの効果抜群、スッキリ眠れた。 　今朝も曇って山は靄の中。28℃72％と蒸し暑いが、風はそよそよと涼しく吹いている。小鳥はいい声で鳴き、庭の桔梗が満開で見頃だ。無花果の春子が少し大きくなってきた。今年も沢山食べられそうだ。 　ＫＴＣＧＣ（神戸大学工学振興会ゴルフ会）前回、皆歳取って、介護だとか、体調不良とか欠席多く出席者が少なくて流れたが、9月にリベンジしようとコースエントリーしたので、案内を出さなきゃならない。次回来てくれるといいが！＞

  Jul 11, 2017

  コメント(2)

• 

  「日本を支えるレア・アース（32）」

  我が家の庭の花   「－日本を支えるレア・アース（希土類元素）－（32）」 セラミックス（陶磁器）に電気が流れる、しかも超電導で。絶縁体と考えられていたセラミックスに、電気が流れるとは誰も信じられない現象が発見されてから、「高温超電導物質」の発見フィーバーが起き、希土類元素が取り合いになりました。このセラミックスは、希土類元素・バリウム・銅酸化物系セラミックスで、作り方は簡単、希土類酸化物、酸化バリウム、酸化銅の粉末を、化学量論の割合で計量、乳鉢でよく混合してからプレスして固め、1200℃程度に焼結すれば出来上がり。液体窒素で冷却すれば電気抵抗がゼロなのが証明出来る、ということで、添加物をいろいろ変えてより高温度にならないかと学生実験でトライされましたが、９０Ｋ台を大幅に越える物質は未だに見つかっていません。 超電導体には磁力線は入り込めない性質があり、写真のような永久磁石浮揚実験をご覧になった方も多いと思います。   希土類元素（レア・アース）は磁性を持つ元素が多いのですが、磁性原子を超電導体の中に含有すると超電導が壊れてしまうという従来の常識を、希土類元素が覆したことは重要です。 液体窒素で超電導が実現したので応用が期待されましたが、なにせセラミックスなので加工が難しく、線材に出来ないので今のところ応用は限られています。それでもリニア新幹線のリニアモータへの応用が期待されています。   ＜昨夜も豪雨が降った。いよいよ終い梅雨か？スタートは空梅雨と思われたのに、終わりは集中豪雨で被害が出た。平均的に降ってもらいたいのが人情だが、そうは行かないのが自然だ。 　今朝は曇りで熱帯夜。エアコン付けて連日助かっている。26℃85％蒸し暑いが風は爽やかだ。紫陽花の見ごろを過ぎて、山鳩に、ヒヨが鳴いている。＞

  Jul 10, 2017

  コメント(2)

• 

  「日本を支えるレア・アース（31）」

  我が家の庭の花   「－日本を支えるレア・アース（希土類元素）－（31）」 「イットリウム」 ☆「高温超電導」　 1911年にオランダのオンネス博士によって、水銀を4.19Ｋまで冷却すると電気抵抗が無くなる超伝導状態になることが発見され、オンネス博士はノーベル賞を受賞しました。超電導とは電気抵抗がゼロの状態をいい、髪の毛のような導線でも無限の電流が流せるという夢のような話ですが、これを常温で実現するとものすごいメリットとなるので、そのような物質が発見出来ないかと、それから盛んに研究が進められました。「超電導」という単語は、「Superconductivity phenomenon」（超伝導現象）、「Superconductor」（超伝導物質）の「Superconduct」の日本語表記が、「超電導」か「超伝導」かで、いまだに揉めています。 それはさておき、少なくも液体窒素（沸点－196℃(77Ｋ)）で冷却出来る範囲で超伝導になる物質を「高温超電導体」と呼び、世界中で研究されました。1986年４月にＩＢＭのスイス・チューリッヒ研究所で、バリウム・ランタン（希土類元素）・銅酸化物セラミックスが30Ｋで超電導状態になることを発見し、東京大学のグループが超電導体であることを証明して、超電導体発見フィーバーが起きました。それから３ヶ月後にはアメリカのヒューストン大学で、ランタンに代えてイットリウム（希土類元素の一つ）を使った、イットリウム・バリウム・銅酸化物（YBa2Cu3O9）が90Ｋで超電導となることを発表して、益々開発競争が熾烈になりました。   ＜今朝も鬱陶しい天候となりました。梅雨明けは何時になるのやら。今朝も25℃89％と熱帯夜で、湿気が多く寝苦しい朝だった。無風で、小雨がぱらつきヒヨが「ピョッ・ピピピ…」と　可愛い声で鳴いている。今日は梅雨のぐずついた天気らしい。＞

  Jul 9, 2017

  コメント(2)

• 

  　「日本を支えるレア・アース（30）」

  我が家の庭の花   「－日本を支えるレア・アース（希土類元素）－（30）」 ちょっと前、光ケーブル通信ネットワークが日本中に張り巡らされ、インターネットのスピードも飛躍的に向上しました。この光ケーブルは、シリカ（珪酸）ガラス・ファイバーで出来ており、いくら高純度のシリカを使っても、散乱（レーリー散乱）と光吸収があり、光の損失（電気抵抗のようなもの）が避けられません。数百kmもの長距離伝送には多数の光増幅器が必要になります。そこで考えられたのが、200倍も損失の少ないフッ化物（フッ素化合物）ガラスでした。これにガドリニウムが使われます。ジルコニウム・バリウム・ガドリニウム・アルミニウム・ナトリウムフッ化物(ZrF4-BaF2-GdF3-AlF3-NaF)が開発されました。これからの通信回線は光ケーブルの時代です。最近、プラスチック光ファイバーが開発され、屋内配線に使われています。 　このようにガドリニウムは磁気、光磁気、原子核、光学と違った性質を遺憾なく発揮して人類に貢献する面白い元素です。   ＜今朝も曇りで熱帯夜。寝苦しかった。九州は集中豪雨で大被害を受け、行方不明者が大勢出ているとか、お悔やみ上げます。 　山は靄に覆われ、白っぽく26℃79％で、山鳩が鳴いている。今日も暑くなりそうだ。＞

  Jul 8, 2017

  コメント(2)

• 

  「日本を支えるレア・アース（29）

  我が家の庭の花(百合)   「－日本を支えるレア・アース（希土類元素）－（29）」 皆さんは健康診断で胸のレントゲン（Ｘ線写真）を受けられますね。Ｘ線は放射線で、強いＸ線に長時間照射されると細胞がダメージを受けます。特に妊婦や乳幼児といった弱い細胞や神経細胞がやられますので、注意しなければなりませんでした。そこで開発されたのがＸ線増感紙です。原理は、Ｘ線像をテルビウム添加・酸硫化ガドリニウム（Gd2O2S:Tb）蛍光体に当て、可視光発光させてフイルムに感光させることで、弱いＸ線で被爆を少なくして写真が撮れるようになりました。また、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）（コンピュータ処理断層画像診断）装置の検出器に高感度のシンチレーター（Ｘ線が当たると光る検出器）が必要ですが、これにプラセオジム(Pr)添加・酸硫化ガドリニウム（Gd2O2S:Pr）蛍光体が使われます。このシンチレーターは、光透過率および光の外部取り出し効率が高いセラミックスです。これにより、人体内部の３次元映像が即時に見られるようになり、診断・治療が急速に進歩しました。 ガドリニウム酸化物はランタンと同じく光学的に無吸収、無色透明で、日本のカメラを世界のカメラにのし上げた高級レンズ、高屈折率・低分散のカメラレンズ用、硼酸・珪酸・酸化ランタンガラスに、酸化ガドリニウムを混合して、ガラスが結晶化して失透するのを防いでいます。   ＜局地的豪雨で九州北部が被害を受けた。他人事ではない。神戸も何回か洪水に見舞われている。六甲山ホテルのダンスパーティで道が無くなり、帰れなくって一泊し、歩いて帰ったことを思い出した、 　今朝は熱帯夜。曇りで山は濃いい靄の中。26℃77％で蒸し暑い。山鳩が鳴いて静かだ。＞

  Jul 7, 2017

  コメント(2)

• 

  「日本を支えるレア・アース（28）」

  我が家の庭の花(紫陽花)   「－日本を支えるレア・アース（希土類元素）－（28）」 皆さんはいくら原子力発電反対と叫んでも、電気を使っている限り原子力発電の恩恵を受けています。　(これは福島原発が事故を起こす前の話です）　日本平均で３０％、関西電力は５３％も原子力発電でまかなっています。原子力発電反対を言うのなら電力会社の電気を使わないでいただきたい！反対する人を説得するために、安全性ＰＲに膨大な費用が掛かっています。それは皆、電気代に跳ね返っています。反対な人は家庭用燃料電池装置を設置するのがいいかもしれませんよ！ところで、この原子力発電は、原子炉でウラン（Ｕ）燃料を燃やして発電しているのはよくご存じのことです。原子炉に装填されたウラン燃料棒に中性子を適当に当てて核分裂を起こさせ、発熱したところに水を循環させて蒸気を発生させ、蒸気タービンを回転させて発電します。このウランの核分裂を上手くコントロールをしないと、原子爆弾になりかねません。チェルノブイリのような事故が起きます。そこで、絶対起きないような仕掛けをしてあります。それが「ガドリニウム（Ｇｄ）」です。希土類元素のガドリニウムは熱中性子吸収断面積（中性子を捕捉する能力）が46,000バーン（バーンは熱中性子吸収断面積の単位）と、他の元素の数10バーンと比べると圧倒的に高く、ガドリニウム棒を炉の上に設置して置いて、炉温が高くなり暴走の気配があるとき一斉に落とし込み、存在する中性子を取り込んで核分裂を止めます。バーナブルポイゾン（可燃毒）といわれる所以です。この大きな熱中性子吸収断面積はガドリニウムだけが持つ性質です。もう一つ、原子炉ではガドリニウムの特性を使って発電効率を上げています。最初に装填するウラン燃料棒にガドリニウムを混合しておきます。最初は活性のウランが多くあるので、核分裂が盛んで発生する熱中性子を吸収剤で取り除かねばなりませんが、ガドリニウムが適当に制御してくれるのでスムーズに核分裂が進行します。ウランが燃えて少なくなってくると、中性子を吸収したガドリニウムは、テルビウム（Ｔｂ）という熱中性子吸収断面積の小さな元素に変化していますので、少ないウランでも核分裂が維持出来ます。というように、ウランの燃焼と共にガドリニウムも減少するという優れものです。ガドリニウムの面白い特性を上手くいかした用途です。   ＜ようやく台風３号がもたらした豪雨が去り、梅雨の晴れ間が戻って来た。九州では豪雨被害が出ているらしいが、今回は局地的な豪雨だったようだ。局地に当たった方はお気の毒だ。今朝は薄曇りで靄が掛かって山は白い。24℃80％で、小鳥も静かに爽やかな朝だ。＞

  Jul 6, 2017

  コメント(2)

• 

  「日本を支えるレア・アース（27）」

  我が家の庭の花(紫陽花)   「－日本を支えるレア・アース（希土類元素）－（27）」 皆さん、ヘリウムってご存じですね。水素に次いで軽い気体で、水素が危険なので代わりに風船に入れて飛ばしたり、飛行船を浮かせたり、ヘリウムを吸って声を出すとおかしな声になったりする、無味無臭、無毒のガスですが、超電導磁石など極低温を使う産業には無くてはならないガスです。というのも、沸点は4.2Ｋ（－269℃）と絶対０°Ｋ近く、液体にして超電導物質（極低温でないと超電導が作動しません）を冷却し、超電導を可能にするためです。ですが、超低温に冷却して液化するのが難しいガスです。冷蔵庫を冷却するのに冷媒としてフロン代替物質が使われていますが、この冷媒は、液体がガス化するときに潜熱（ガスになるときに奪う熱）で冷却するのですが、ヘリウム液化には使えません。ヘリウムを冷却する冷媒として使われるのが希土類金属のガドリニウム化合物です。ガドリニウム・ガリウム・ガーネット（Gd3Ga5O12｛略してＧＧＧ｝）の結晶を使います。ＧＧＧは磁気物質で、磁場に置くと磁気モーメント（ミクロな磁気組織）が磁場方向に揃い、発熱します。冷却してから磁場を無くすと廻りから吸熱して冷えます。この性質を利用して、磁化・冷却・磁化中断を繰り返すことによって、動的操作無く冷却ができ、１５°Ｋ以下で効果的にヘリウムが冷却液化出来ます。この機能はＧＧＧの持つ個性的な機能です。これも希土類元素の特徴の一つです。   ＜昨夜は台風３号が足早に四国、和歌山と通り過ぎて行った。大した被害が出ずに済んだが、前線が停滞し、未明には豪雨が降った。水不足の心配は無くなったが、土砂崩れがあちこちで起きている。神戸は被害無しだろう。 　今朝はまだ雨が残り、山は雲の中。24℃99％で蒸し暑い。紫陽花や満開の草花が雨に打たれてぐんなりしている。ヒヨは小さな声で「雨止んでくれ」といっているように鳴いていた。＞

  Jul 5, 2017

  コメント(2)

• 

  「日本を支えるレア・アース（26）」

  我が家の庭の花(紫陽花) 「－日本を支えるレア・アース（希土類元素）－（26）」 書き換えの出来るＣＤ－ＲＷは、記録膜に銀合金膜が使われ、全体は合金が結晶している。書き込みでドットにレーザー光線を当てると温度が上がり、急冷するとアモルファス（非晶質）となり、レーザー光線の反射率が変わります。読み出しは弱いレーザー光線を当てて、反射率の差でドットを読み取ります。消去は、ドットをレーザー光線で加熱して徐冷することによって結晶化させ、消去します。 ソニーが1992年に発売したＭＤディスクは光磁気ディスクで、ディスクに希土類金属合金の磁気記録膜が付けられていて、垂直方向に磁化の方向（磁力線の方向）が揃うように磁化されています。ディスクの磁化の方向と逆の磁場の中で、レーザー光線をディスクに当てると、逆磁化されたドットが出来るので、書き込みが出来ます。ドットに偏光（光線の波を一方向に整列した光）されたレーザー光線を当てると、向きが少し変わって反射してきますので、それを検知することで読みとることが出来ます。このディスクの磁気膜には希土類金属のガドリニウム・テルビウムと鉄・コバルト合金が使われています。 ＭＤディスク このようにすべての希土類元素が個性ある性質を持っています。   ＜今朝も熱帯夜。寝苦しい夜だった。早くも夏だ。山には霞が掛かり、夏雲が広がっている。26℃81％で、鶯とヒヨが交代で鳴いていた。カラスが有馬街道で騒いでいる。 　今日は県知事の選挙投票日。今回は静かだった。暑くならない間に投票して来よう。＞

  Jul 2, 2017

  コメント(0)

• 

  「日本を支えるレア・アース（26）」

  我が家の庭の花(百合)   「－日本を支えるレア・アース（希土類元素）－（26）」 「ガドリニウム」 ＣＤに代表される光ディスクは皆さんお持ちですね。ＣＤとＣＤ－Ｒ、ＣＤ－ＲＷと表示されたＣＤディスクの違いはお判りでしょうか？ＣＤはレコードと同じように、音楽を録音された媒体で、発売元から購入するものです。ＣＤ－Ｒは未録音のディスクに１回だけ録音出来る媒体で、書き込み直しは出来ません。ＣＤ－ＲＷは何回も録音したり消したり出来る媒体です。その違いは、媒体の記録膜の違いで出てきます。すべて、書き込み、読み出しにレーザー光線を使っていますが、録音はデジタル化された音を、ディスクの記録膜にビット（凸凹、またはレーザー光線の反射率の差が出るポイント）として書き込み、読み出しはレーザー光線を当てて、ビットに当たった反射率の差で読み出しをしています。ディスクの構造は、ポリカーボネートのディスクに記録膜と保護膜を積層してあり、記録膜は、ＣＤはアルミニウム、高級品は金の膜で出来ています。ＣＤ－Ｒは染料が塗布されていて、強い光のレーザー光線で染料を変質させて書き込み、弱いレーザーで読み出しします。書き込み・消去が出来るＣＤ－ＲＷの記録膜は、出始め当初は光磁気ディスクとして希土類金属のテルビウムの合金膜でしたが、より簡便な銀合金膜が使われています。 ＣＤ－ＲＷ   1992年にソニーが開発したＭＤは光磁気ディスクで、録音編集が自由に出来ると「ＭＤウオークマン」と名付けられ、カセットウオークマンに続いて一世を風靡しました。このＭＤディスクの記録膜に希土類金属のテルビウム、ガドリニウムが使われています。   ＜昨夜は台風並みの熱低が通り、一晩中、ビュウビュウ風が吹き、雨も激しく降った。今朝は雨は止んだが風は残っている。26℃86％の熱帯夜で寝苦しかった。山には霧がかかり見えない。まだ降りそうだ。 　7月になった。1年の半分過ぎ、夏至も過ぎ、夜明けが遅くなってきた。＞

  Jul 1, 2017

  コメント(2)

• 

  「日本を支えるレア・アース（25）」

  我が家の庭の枇杷の初成り。小振りだが味はいい。   「－日本を支えるレア・アース（希土類元素）－（25）」 1983年ネオジム磁石が発表される２年前、希土類元素の用途開発をしようと、サマリウムが磁石になるのだったら、他の希土類元素でも磁性材料になるのではないかと、日本で磁石の権威、本多光太郎博士の伝統ある東北大学に研究員を内地留学させました。先生曰く「どんな成果をお望みですか？」当時の企業派遣の研究員は、大学の研究を盗んでも成果を上げて持ち帰らねばならない義務があったようです。「私共は成果が出るに越したことはありませんが、それよりも、いかに研究するかの基礎を学びたいのです」と、先生も共感してくれ、親身に教えてくださいました。当時、住友特殊金属（株）から、用途不明のネオジムの注文もあり、多分、磁石だろうと見当を付け、工場に山積みにしていたジジミウム（希土類元素からランタン、セリウムを分離した副産物のプラセオジム、ネオジム混合物。分離が出来ないので放置していた）を材料に、基礎データではプラセオジムも磁気モーメント（元素の持つ磁性）は高いので、ネオジムを分離しないで磁性材料にならないかと考え、研究させました。その間にネオジムは磁石材料だということも判明し、研究に拍車が掛かりました。 東北大学で研究を続けている間に、住友特殊金属（株）とアメリカのＧＭが相次いでネオジム磁石を学会発表したので、世界的にセンセーションを巻き起こし、大学、企業の研究者がこぞって情報集めに奔走しました。研究者の中には「ネオジム－ニッケル合金を研究して、次はネオジム－鉄をやろうとしていました。先を越されて残念！」と話す先生もいたほどです。発表された磁石は高純度ネオジムを使ったもので高価でした。当社は安い磁石を目指して純度の低いネオジム（分離しづらいプラセオジムを分離しないで、コストを安く出来、副産物のプラセオジムを処分しないでいい）を使って、何処まで磁石性能をアップ出来るかに焦点を絞りました。すると出来たのです！高純度ネオジムを使った磁石までは行きませんでしたが、十分実用になる磁石が出来ました。これを東北大学の指導教官、本間基文教授が学会発表し、磁石学会で時の人となりました。その後、順調に企業化を進め、ジジム磁石として地位を築き、在庫していたジジミウム（Didymium：プラセオジム、ネオジム混合副産物）も捌け、現在に至っています。   ＜昨夜から未明にかけて、空梅雨のうっ憤を晴らすかのような土砂降りの雨が降った。これで少し水不足が解消されるだろう。 　今朝はその雨が残り、梅雨らしいしとしと雨が降っている。25℃85％で蒸し暑い感じ小鳥たちは静かだ。今日は1日雨らしい。やはり梅雨だ！一年が早くも半分過ぎ去ろうとしている。 　昨日、兵庫県公安委員会から運転免許証更新のハガキが来た。「認知機能検査」が厳重になって「高齢者講習」と分離して行うらしい。前回更新講習した「平和台自動車教習所」が無くなっているので、慌てて、神戸ドライビングスクールへ電話したら、「認知症検査」は7/28日に予約できた。これで一安心といっても、76点以上取らねばならないから大変！なるようになれだ。＞

  Jun 30, 2017

  コメント(2)

• 

  「日本を支えるレア・アース（24）」

  我が家の庭の花   「－日本を支えるレア・アース（希土類元素）－（24）」 酸化物溶融塩電解法は、1963年に希土類金属ミッシュメタルを世界に先駆けて我が社の先輩、大町良治氏が開発した方法で、大町氏は世界の希土類学会では「Ｍｒ．ミッシュメタル」と呼ばれていました。その方法を山本が現場電解課と共同で合金電解法に改良して、ネオジム母合金を世界で最初に製造しました。合金電解法で製造したネオジム金属は純度がよく、磁石性能が高く出るので、磁石メーカーに喜ばれました。 磁石にするには磁石合金にする必要があります。先にも述べたたように合金の主成分はネオジム、鉄、ボロンで、組成はＮｄ2Ｆｅ14Ｂで、その含有量はネオジム32.3％、鉄62.5％、ボロン1.2％、その他4.0％で、その他の中にはコバルト、問題のディスプロシウムも含まれています。この含有量が厳密に守られていないと性能は出ません。例えばネオジムは32.3±0.2の厳しさです。当然、分析精度も向上させました。合金作成は真空高周波溶解炉で、アルゴン雰囲気中、アルミナるつぼに所定の量、計量したそれぞれの金属を投入して溶融し、よく溶け合金化が進んだところで水冷鋳型に鋳造します。 高周波真空溶解炉 冷却したところで炉から取り出し、粉砕して成分が正しいかどうか分析、よければ磁石粉として出荷します。磁石メーカーではこの粉末を、磁場プレス→焼結→研磨成型→ニッケルメッキして磁石にします。強力磁石なので着磁をすると組み立て時に問題が起きるので、組み立ててから着磁します。   ＜昨日、軽のハイブリッド新車が納車されました。老人にぴったりの、自動ブレーキやら安全装備の付いた車です。乗りごごちは大型車並みでした。 　今朝は少し雲があるが、晴れ。22℃65％で朝から暑い。山鳩やヒヨが騒いでいる。 　明日は等価変換創造学会に出席しますのでブログはお休み。25日は実家のビル管理総会がありますので、引き続いて休みます。＞

  Jun 23, 2017

  コメント(0)

• 

  日本を支えるレア・アース（23）

  我が家の庭の花   「－日本を支えるレア・アース（希土類元素）－（23）」 　皆さんの中で、ＭＲＩ（核磁気共鳴診断装置）という診断装置で映像を撮ったことがおありだと思います。体内の断層写真が撮れる近代的な診断装置で、特に頭の診断には欠かすことの出来ない装置になり、脳内出血やぼけの原因などＣＴスキャンで進んだ診断が出来るようになりました。 　   その原理は、生体を構成する原子核、特に水素の原子核を強磁場の中に置くと、原子核スピンが磁場方向に揃う。それにパルスラジオ波を照射して、核磁気共鳴画像をえていますが、大型の装置では強磁場を作るのに３Ｔ（テスラ。磁力線の単位）以上も必要で、超電導を利用した電磁石が用いられています。非常に高価なので大病院にしか設置出来ませんので、ネオジム磁石を使った管理のしやすいＭＲＩが考案され、特に小型の頭部用ＭＲＩが普及してきました。ネオジム磁石が医療の進化を支えています。 ネオジム磁石は、金属ネオジム、鉄、ボロン（ホウ素）の合金で出来ています。不純物が性能に影響するので、鉄は純鉄、高純度のボロンを使います。ネオジムは99.9％純度の酸化物を精錬して金属にします。ネオジムの精錬方法は溶融塩電気分解法で、フッ化リチウム・フッ化バリウム・フッ化ネオジムの混合浴塩（フッ素化合物）を電気分解炉に入れ、高温にして(850～900℃）溶融し、そこへ酸化ネオジムを少しずつ投入、溶かし込み、直流電流を流して電気分解し、ネオジムを金属にします。ここで一工夫要ります。ネオジム金属は融点（溶ける温度）が1050℃と高いので850℃の浴塩の中では固体で析出してしまい、上手くありません。そこで純鉄の陰極を使い、鉄表面にネオジムを析出させ、表面で鉄と合金にして融点を下げ、液状の合金を炉底に貯め、汲み出して固形化します。合金は鉄が10～20％含まれていて、再溶解して鉄含有率を均一にして分析後、磁石合金に使います。酸化物の電気分解では陽極に酸素が発生しますので、グラファイト（炭素）電極を使い、発生した酸素とグラファイトを反応させ、炭酸ガスとして炉外に放出させています。このようにして出来たネオジム－鉄母合金を次工程で磁石合金にします。   ＜昨日は雨の夏至。ようやく雨が降り、草花も蘇った。今朝も曇りで、靄が掛かり、20℃81％と蒸しむししている。鶯が盛んに「ヒ――チュクチュク・・」と鳴く練習をしているのが可愛いい。 今日は晴れたので、新車の引き取りに行ってきます。緊急時自動停止装置付きで高齢者向き、安全装備の付いた軽のハイブリッド・カーである。どんなんかなー？＞

  Jun 22, 2017

  コメント(2)

• 

  日本を支えるレア・アース（22）

  我が家の庭の花                  「－日本を支えるレア・アース（希土類元素）－（22）」 「ネオジム磁石」 サマリウム磁石を使ったウオークマンが若者を虜にし、高価でしたが爆発的に売れました。イヤホンで聴くあの重低音にはたまらないものがありました。 サマリウム磁石は、当時、最高の磁石であったアルニコ(AlNiCo)磁石では出来なかったことをやってくれました。しかし、サマリウム磁石は高価なので、次は廉価な磁石が出来るはずだと、いろんな希土類金属を使って開発競争が起きました。その結果、昭和５８年(1983)、ネオジム（60番元素Ｎｄ）を使って、ネオジム・鉄・ボロン（ホウ素）系合金で、アメリカのＧＭが高速急冷法（メルトスパン法）で、日本の住友特殊金属（株）の佐川氏が焼結法でほぼ同時に高性能永久磁石を発明しました。この磁石の性能は、最大エネルギー積（磁石の保持力の単位ＢＨmax）が３０～５０MGOeとサマリウム磁石の２０～３０MGOeを大きく凌駕し、フェライト磁石の20～50倍強力なものが出来ました。 その２年前、佐川氏から「秘密だが、高純度金属ネオジムを大量に買いたい。純度についても相談したい」とオファーがあり、何に使うのか判らなかったが提供することとし、急遽、生産設備を開発整備した。たまたま、需要のあるランタン、セリウムを分離した残渣のジジム（Didimium:プラセオジムとネオジムの混合物）が多量に在庫としてあったので、それを原料として、溶媒抽出法でネオジムを分離し、溶融塩電解法で金属に還元して提供した。ネオジム分離も、金属還元も基礎技術があったから出来たのである。 サマリウム磁石（一般にサマコバ磁石と呼ばれました）でウオークマンが成功し、より強力な磁石を求めてネオジム磁石が開発されました。ＧＭ方式の超急冷で造る磁石はネオジム・鉄・ボロン合金溶湯を、急速回転している銅リングの上に糸状に垂らし、急速に固めてアモルファス（非晶質）の固体にし、粉砕後、熱処理して磁性を回復させ、樹脂と混合して固体磁石とするもので、樹脂の含有分磁石性能は劣化します。住友特殊金属の方法は、サマリウム磁石と同じ焼結法で、性能は理論値（理論でＭＡＸ性能が出せます。BHmax 54）に近い最大エネルギー積(BHmax)50まで行きました。サマリウム磁石より高性能で安価な磁石が出来たのですから、世間ではわれがちに応用を考え、モーターを使っている部品、磁力応用品に使われました。特にポータブルな製品、自動車、オーデオ機器、ＩＴ部品に多用され、それらの進歩に貢献しました。   ＜昨日はＫＴＣ機関紙記事”先輩万歳“の取材で、後輩2人とＳ氏宅訪問。昔懐かしい先生の話や、会社経営の苦労話を聞き、終わって、板宿の割烹料理店でハモシャブをご馳走になった。旨かった。 　今朝は曇り空。雨は一向に似降らない。空梅雨だ。水不足が心配、といっても他所のこと、唐櫃は千刈貯水池の水なので、悠々としている。24℃52％で蒸し暑い。相変わらず公園で鶯とヒヨが騒いでいた。＞

  Jun 20, 2017

  コメント(2)

• 

  日本を支えるレア・アース（21）

  我が家の庭の花               「－日本を支えるレア・アース（希土類元素）－（21）」 ウオークマンのように新しい用途が出来たサマリウムも、希土類元素の中でも変わり種。まずは他の希土類元素から分離しなければ製造出来ません。そこで、ユーロピウムを分離した溶媒抽出装置をサマリウム用に改良して、サマリウムを分離することに成功しました。ここでは、金属に還元するときに自動的に精製されるので、高純度でなくてもいいのです。分離されたサマリウムを焼成、酸化物にします。次ぎにミッシュメタル（混合希土類金属）をチップ状にして（粉にしたいのですが、発火石の原料ですから発火事故が起きるので微細に出来ません）酸化サマリウムと混合、ペレット状にしてチタンるつぼに充填。真空炉に装着。高温に加熱するとサマリウムはミッシュメタルと交換反応でサマリウム金属となり、蒸気圧が高い金属サマリウムは蒸気となってるつぼから出てきます。その蒸気を上部の冷却室に導き、冷却壁に蒸着させます。結果的に他の希土類とここで完全に分離出来ます。 サマリウム還元蒸留炉　　 　サマリウム金属は高純度で、蒸着厚さ５cmにもなります。   このサマリウムをコバルトと真空高周波溶解炉に入れて溶解、合金にし、鋳造、粉砕してサマリウム-コバルト磁石粉が出来ます。 粉砕前の合金です。 この磁石粉を磁石メーカーに納め、磁石メーカーではプレス成形、着磁して完成品となり、電機メーカーがそれぞれの部品に組み込みます。ここでやっと最終電気機器の命が吹き込まれるのです。   ＜今朝も晴れ。少し靄が掛かって山々は白っぽい。暑そうな陽光が照っている。23℃53％で朝から暑い。公園で山鳩、鶯、ヒヨが順繰りに騒ぎ、暑くなりそうだ。 今日は夕刻に、友人を訪ねて後輩と、ＫＴＣ「先輩万歳」の記事を書くためインタビューに行ってきます。＞

  Jun 19, 2017

  コメント(2)

• 

  「日本を支えるレア・アース（20）」

  我が家の庭の花（清楚な君子蘭）   「－日本を支えるレア・アース（希土類元素）－（20）」 これまでの永久磁石より１０～２０倍も強力なサマリウム磁石は、同じ磁力を得るのに体積が1/10-20で済むので、小さなモーターが出来ます。しかも小さく出来れば回転子との隙間も小さく出来、磁界効率も高められ、一石二鳥で効率のいいモーターが造られました。ステレオカセットテープもコンパクトになっていたので、ウオークマンはカセット一杯の大きさに設計され、それに合うように駆動モーターも設計された。モーターが小さく効率がよくなったので、電池寿命も長持ちするようになり、電池パックで６０時間も聞けるようになりました。 一方、イヤホンも改良され、磁界の中をボイスコイルが動き、接続された振動板が音を出すスピーカ形式のイヤホンが造られ、重低音が出せるようになりました。これもサマリウム磁石の強力な磁力のお陰で、ダンピングのよく効いた重低音が出るようになったのです。耳被せ式のヘッドホンでは振動板が大きいので、より重厚感がある音が聞けるようになりました。しかも、ステレオ録音の向上もあって、臨場感溢れる音楽が聴けるようになりました。皆さんもステレオ効果のデモで、爆音が右から左へ移動するのを覚えていらっしゃるでしょう。   ＜今朝は、雨は降らなさそうだが曇り空。やっと梅雨らしい空模様だ。遠くの山は霞んでいる。22℃66％で蒸し暑い。鶯が、続いてヒヨが公園で騒いでいた。 　アメリカのイージス艦と2万トンのコンテナ船が東京湾口で衝突して、行方不明者が出たという。プロの船長ともあろうものが何をやっているのか！ちょっとした油断が引き起こす事故が怖い。ヨット船長として長年怖い目にも合ってきたが、大事故には遭っていないのが取り柄。リタイアした今、思うのは自然の恐ろしさ。避けて逃げるのが優秀な船長だ。人災なんて馬鹿船長のやることだ！！！＞

  Jun 18, 2017

  コメント(0)

• 

  「－日本を支えるレア・アース（希土類元素）－（18）」

  我が家の庭の花   「－日本を支えるレア・アース（希土類元素）－（18）」 レーザー光の 重要な用途が通信です。1970年にコーニング社が光ファイバーを完成させてから、胃カメラなどいろいろな用途に使われるようになりましたが、デジタル通信が一般化したことで、光通信の帯域の広さが買われ、光ケーブル通信普及しました。光は電波と同じ30万km/秒で進みますが、直進性で電線を伝わる電波のようには行きません。そこで電線と同じように光を伝える光ファイバーが考案されました。純粋で不純物の少ない酸化珪素の心材表面にゲルマニウムを含有したガラスを付けて、表面から光が逃げ出さないようにしたファイバーです。光の減衰が少ないので、長距離まで中継無しで伝送出来るようになりましたが、それでも減衰しますので増幅が必要です。その増幅に希土類元素のエルビウム（Ｅｒ）が役立っています。エルビウムを添加（ドープ）した光ファイバーをメイン回路に増幅器として使い、信号を増幅することによって長距離の信号伝達が出来ます。これによって日本全国に光ファイバー網が張り巡らされ、インターネットやメールの高速性を享受出来るようになりました。これも希土類元素があってこそです。   ＜今朝も晴れ。梅雨とは名ばかり、雨降らないので、農作物への被害予報が出た。22℃60％で蒸し暑い。今日も暑くなるだろう。 　兵庫県知事選挙が告示されたが、候補者は4人で、地域が広いので今のところ静かだ。 71歳井戸さん５選為るかが焦点だ。＞

  Jun 16, 2017

  コメント(2)

• 

  「日本を支えるレア・アース（17）」

  我が家の庭の花    「－日本を支えるレア・アース（希土類元素）－（17）」 「ネオジム」 着色ガラス。希土類元素には発光と違って、特定波長の光を吸収して着色する元素があります。着色は光源からの光の一部を吸収して余色（吸収されないで残った光）の反射で色が付きます。例えばランタンは吸収がないので透過光は無色。反射光は全反射で純白。セリウムは黄色。プラセオジムは酸化物のときは全吸収で黒ですがガラスに入れると緑。ネオジムは青紫。ユーロピウムは奇麗なピンク。・・・というように、元素によって色が変わります。ネオジムは585nm付近に非常に強いシャープな吸収帯があり、太陽光では紫、蛍光灯では青色に着色するので、２色性のガラスが出来ます。 太陽光下で見たネオジム含有花瓶と灰皿。　   蛍光灯の下で見たネオジムガラス。   セリウムは紫外線を強力にカットするので紫外線フイルターに応用されています。このように面白い性質を利用した商品が造られています。 皆さん、レーザー光線ってご存じですね。一定方向に集束した微少径の光線です。ＣＤやＨＤＤの書き込み・読み出しにも使われています。ネオジムにもレーザー発振機能があり、ネオジムガラスで光波長1.06μmのレーザー光を発振させ、核融合を起こそうと、大阪大学レーザー核融合研究センター（現レーザーエネルギー学研究センター）で研究されています。昭和４７年(1972)「激光二号」と呼ばれるネオジムレーザー核融合研究施設が誕生してから、これまで改良を重ね、核融合が起きる１億℃の直ぐ近くまで到達しています。 原理は、キセノンランプのフラッシュ光でネオジムガラスを励起してレーザー発振させ、そのレーザー光を、ネオジムガラスロッドを通して増幅し、１２分割して、重水素と三重水素を入れた微少球に全周からパルス（短時間に）照射し、爆縮を起こして核融合させるというもので、もうすぐ臨界点（入力エネルギーより出力エネルギーが多くなる点）に到達するだろうと研究されています。この核融合が成功すれば人類初の人工核融合を手に入れることになります。人類の夢、核融合が希土類元素ネオジムを使って手にはいるとワクワクしています。   ＜今朝もから梅雨の快晴。山々の緑が美しい。いったいどうなっているのだろう。20℃60％で清々しい朝だ。森林植物園では紫陽花が見頃だというが、我が家は僅かに色付いてきたところだ。赤、ピンクの葵が日に照らされて美しい。雨は来週か？＞

  Jun 15, 2017

  コメント(2)

• 

  「日本を支えるレア・アース（16）」

  我が家の庭の枇杷の初成り   「－日本を支えるレア・アース（希土類元素）－（16）」 希土類蛍光体の変わった使用法として、医療用があります。レントゲン写真を撮るのに、妊婦などＸ線被爆量が問題になりますが、ユーロピウムEu、テルビウムTb、ツリウムTuなど希土類元素を含有した蛍光体増感紙はＸ線に高感度なので、微少Ｘ線で鮮明な画像が得られ、Ｘ線の被爆量を減少させることが出来ました。また、希土類蛍光体を塗布した感光紙にＸ線像を写し込むと潜像が出来ます。それをレーザー光線で走査することによって蛍光画面が浮かび上がり、コンピュータ画像処理で電子ファイルとして取り込むことが出来るようになりました。この蛍光体のことを「輝尽性蛍光体」といいます。これには２価のユーロピウムが使われています。 一例を示しましたが、このように希土類蛍光体はディスプレー、照明、医療と、現代技術の進化に欠かせない元素であることがお判りいただけたのではないでしょうか。   ＜梅雨は名ばかりで雨が降らない。今朝もうっすら雲が掛かっているが日射しが眩しい。18℃53％で快適だ。ヒヨが公園で騒ぎ、庭の枇杷、紫陽花が日増しに大きく成長していく。こう雨が降らないと水やりが大変だ。水源地の渇水が心配になってくる。＞

  Jun 14, 2017

  コメント(2)

• 

  「日本を支えるレア・アース（15）」

  我が家の庭の花   「－日本を支えるレア・アース（希土類元素）－（15）」 （つづき） ユーロピウム蛍光体の赤色発光は、ユーロピウム原子の特異な発光によるものです。この発光は光波長630nmの非常にシャープな発光で、他の元素にはマネが出来ません。蛍光体は、母体としてイットリウム酸素硫黄化合物（Ｙ2Ｏ2Ｓ）にユーロピウムを微量ドープ（添加）したもので、電子線のエネルギーをイットリウムが吸収してユーロピウムに転移させ、そのエネルギーによってユーロピウムが発光します。 目に見える色には発光色と吸収色がありますが、吸収色は着色物質が光（例えば太陽光）の中の光の一部分を吸収して、吸収されなかった光を見るので、色んな光が入り混じっています。しかしユーロピウムの発光は630nmの純粋な、他の光の混じらない発光なので、非常に鮮明なのですが、逆にいえば、自然にない赤色を見ることになります。 蛍光体の進歩に伴って蛍光母体も変化し、より発光効率のよい酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3）母体になりました。 ユーロピウム蛍光体は鮮明で非常に明るく発光するという特徴がありますが、もう一つ、温度が上がっても発光するというので、単色ブラウン管を使ったオーロラヴィジョンにも使われました。 ユーロピウム蛍光体はテレビブラウン管で普及しましたが、テレビだけでなく、照明用蛍光灯でも活躍しました。三波長蛍光灯と呼ばれる蛍光ランプ（パルックやルミックス）が、ユーロピウムの赤色だけでなく、セリウム、テルビウムの緑、青には二価のユーロピウムが発光体として使われ、希土類蛍光体の高輝度で明るいランプが誕生しました。その後の研究で、希土類元素を使った蛍光体が次々と開発され、高輝度・高演色性のランプやディスプレーに使用されました。この蛍光ランプは液晶テレビになってもバックライトとして活躍しています。   ＜今日も続く梅雨の中休みで、雲がぽっかりと浮いた晴れ。日が出ると初夏の陽光が照りつけて眩しい。17℃63％とひんやりして心地よい。ヒヨが騒ぎ、紫陽花の花が大きくなってきた。森林植物園では見ごろになったらしいが、唐櫃は寒いのでもうしばらくかかる。＞

  Jun 13, 2017

  コメント(2)

• 

  「日本を支えるレア・アース（14）」

  我が家の庭の花   「－日本を支えるレア・アース（希土類元素）－（14）」 「ユーロピウム」 ユーロピウムＥｕという元素、ご存じないでしょうね。希土類元素の中の一つ、中ほどの６３番元素です。この元素がなければカラーテレビがあんなに奇麗には観られなかったのです。 1946年にカラーテレビ用ユーロピウムの赤色蛍光体が開発され、それまでのくすんだような赤色が鮮紅色の発色となり、テレビがものすごく美しくなりました。その当時は街頭に宣伝用テレビが設置され、群衆が集って観ていましたが、当時人気だったプロレス放送で、力道山が額を割られて鮮血が吹き出した映像を見て、あまりの生々しさに観ていたおばあさんが卒倒、死亡した事件も起きるほど、紅色が鮮やかに再現出来ました。この赤色は多くの元素の内、ユーロピウムだけが持つ特徴です。 　ユーロピウムの発光色   この赤色蛍光体用のユーロピウムは全て先進のアメリカ製で、1965年当時、1Kg当たり300万円もしていました。その高値の原因の一つが希土類原料中に含有量が少ないこと。多く含有するアメリカ産出のバストネサイトという鉱石でも0.1％しか含有していません。1Kgのユーロピウムを造るのに１ｔもの他の希土類を処理しなければなりませんし、その希土類が、他に用途がなければ副産物として残ってしまいます。二番目が分離のしづらさです。ただでさえ特徴のよく似た兄弟元素、1000人の中から１人を選び出さなければならないのですから大変です。アメリカでは当時、原子力研究が盛んで、アメリカ政府も力を入れていました。原子炉の燃えかす（フィッションプロダクツ）の分離にイオン交換樹脂装置を使っていましたので、それを希土類元素分離に応用したのですが、イオン交換樹脂法は希薄溶液処理なので膨大な装置が必要でした。そういうわけで高価だったのです。 赤色蛍光体が出始めた当初は輸入でもよかったのですが、そうこうしている内にテレビメーカーから国産でまかないたいと、やいのやいのの催促。希土類メーカーとして要望に応えたいと思っても、弱小企業の悲しさ、アメリカ並みの莫大な投資は出来ません。昭和４０年(1965)から研究を始め、新しい発想で、今までになかった溶媒抽出法の実験装置を完成させました。これが上手くいき、工業生産に漕ぎ着け、拡大するユーロピウム需要をまかなうことが出来ました。（つづく）   ＜今朝も梅雨の中休みの晴れ。雲は出ているが雨は降りそうにない。空気は澄んで山肌までくっきりと見えている。17℃63％でひんやりして、公園でヒヨが騒いでいる。今日はそんなに暑くならないだろう。＞

  Jun 12, 2017

  コメント(2)

• 

  「－日本を支えるレア・アース（希土類元素）－（13）」

  我が家の庭のバラ   「－日本を支えるレア・アース（希土類元素）－（13）」 　ダクタイル鋳鉄も一時は希土類金属を添加してラインパイプが生産され、アメリカメジャーの規格にもなりましたが、何せ、希土類金属は高価なので、安いもので代替出来ないかと、日本の鉄鋼メーカーが研究を重ね、金属カルシウムで代替出来ることを突き止め、添加技術を開発して、カルシウム添加ダクタイル鋳鉄を製造し始め、メジャーにも認められたので、希土類金属添加ダクタイル鋳鉄は、うたかたの夢と消えました。 パイプライン敷設（天然ガスのパイプは細い）   年輩の方は鋳物が割れやすいのはご存じですね。南部鉄瓶など落としたら割れてしまいます。でも、鋳物は安く、錆びにくく、いろんな形に成型しやすいので重宝されています。何とか脆くない鋳物が出来ないかと研究され、1948年、黒鉛球状化鋳鉄が誕生しました。ノジュラー鋳鉄ともダクタイル鋳鉄ともいいます。鋳鉄は炭素をたくさん含有しています。それで硬く、錆びにくいのですが、その炭素が鉄の中で黒鉛化して鱗片状の結晶となって介在し、鋳鉄を脆くしていたのです。その鋳鉄の溶湯にミッシュメタル（希土類金属）を添加して鋳造すると、含有している黒鉛が鱗片状ではなく微細球状となって割れにくくなります。そこで黒鉛球状化鋳鉄と名付けられました。昨日の写真は黒鉛球状化鋳鉄組織の顕微鏡写真です。   機械部品の材料として大量に使われている鋳鉄が、希土類金属（ミッシュメタル）によって割れにくくなったのです。   ＜梅雨の中休みの晴れも一段落。今朝は梅雨らしい曇り空。雨は降りそうにないが鬱陶しい天気だ。サントリーレディスで藍ちゃん頑張っているから、雨よ！もうちょっと待ってくれ！＞  

  Jun 11, 2017

  コメント(0)

• 

  「日本を支えるレア・アース（12）」

  大倉山公園のパンジー   「－日本を支えるレア・アース（希土類元素）－（12）」 希土類金属のミッシュメタル（天然組成の希土類金属）は鉄鋼改質にも役立ちました。 戦後のアメリカでは生産性の向上と、モータリゼーションの拡大によって、石油製品の需要が増大し、アラスカ油田の開発と相まって、石油の運搬が問題になりました。そこで計画されたのがアラスカからカナダを縦断して、アメリカ本土までパイプラインを敷設して石油を運ぶという壮大な計画で、これに使われる直径３ｍ以上もあるパイプは鋳鉄管ですが、従来の鋳鉄は不純物に炭素、硫黄、マンガンが含まれていて、特にマンガンは硫黄と結合して鱗片状となり、特に低温で鋳鉄を脆くしていました。アラスカに敷設されるパイプラインは寒冷に晒され、高圧で石油を送るので、パイプが脆く、ひびが入ったら大事故になるので心配されました。  　ダクタイル鋳鉄の組織　黒点は炭素研究の結果、鋳鉄にミッシュメタルを添加すれば、硫黄は希土類金属と化合して粒状となり、脆さが改善されることが判り、希土類金属添加ラインパイプが多量に生産されました。この鋳鉄のことをダクタイル鋳鉄（伸展性のある鋳鉄）と呼びました。　　　　　　　　　　   ＜今朝は風が強く、うっすらと白雲。南西に一条の飛行機雲がかかって陽光眩しい快晴。21℃59％で暑く感じる。公園の茂みでヒヨが騒いでいる。今日は暑くなりそうだ。＞

  Jun 10, 2017

  コメント(4)

• 

  「日本を支えるレア・アース（11）」

  大倉山公園のバラ   「－日本を支えるレア・アース（希土類元素）－（11）」 希土類元素の触媒能。先に自動車の排気ガス浄化触媒について書きましたが、希土類元素はガソリン製造にも役立っています。 戦後のアメリカでは道路整備が進み、モータリゼーションの普及、特に高排気量車が増え、ガソリンの需要が急速に拡大し生産が追いつかなくなるほどでした。石油にはタール、重油、軽油、ナフサ、ガソリン、ガスが含まれていますので、全部がガソリンになるわけではありません。そこで、なるべくガソリンを多く生産出来るように1964年以降研究をして、触媒を使った流動接触分解（FCC：Fluid Catalytic Cracking)反応で、分子の大きい重質油留分を低分子のガソリンや中間留分に流動床（触媒が浮遊して油分と接触させるタンク）で分解することに成功しました。これに使われる触媒は、ゼオライトという珪酸、酸化アルミニウム、酸化ナトリウムを主体とする多孔性の結晶化合物です。このナトリウムと希土類元素を置換して高性能のＦＣＣ触媒が出来ました。写真はFCCゼオライト触媒と石油の流動接触分解装置です。    この触媒で造られたガソリンは高オクタン価（ガソリンのノッキングの起きにくさの数値）で、1980年当時から問題になった、無鉛ガソリン化に適していました。当時のガソリンにはノッキング（高圧縮比のガソリンエンジンにレギュラーガソリンを入れると「コツコツ」と音がして、正常に動かない状態）を防ぐため、有毒な４エチル鉛を添加していましたので、社会的に無鉛ガソリンが要求され、オクタン価の高いガソリンの収率がいいＦＣＣ装置が稼働するようになりました。今でも、ハイオク（ハイオクタン価）ガソリンは売られています。 ＦＣＣ触媒には多量に希土類元素が必要で、希土類元素の全用途の１／３ぐらいの量を使用していました。日本の精油所はほとんどがアメリカの技術を導入していたので、ＦＣＣ触媒技術はブラックボックスで、日本の希土類メーカーは入る余地はありませんでした。 自動車が走るにはまだまだ希土類元素の恩恵が必要！   ＜青空に飛行機雲が浮かんでいる、早くも梅雨の中休み！スッキリ晴れて緑の山並みが美しい。18℃68％で、ひんやりしているが快適。藍ちゃんが六甲国際で頑張っている。昔々、サントリーレディス見に行った時もあった。いい天気でする方も見る方も気持ちがいいだろう。＞

  Jun 9, 2017

  コメント(2)

• 

  「日本を支えるレア・アース（10）」

  大倉山公園のバラ   「－日本を支えるレア・アース（希土類元素）－（10）」   　皆さん、原子力発電所を見学されたことはありませんか？ご覧になった方は水に沈んでいる核燃料棒貯蔵プールを、黄色いガラス窓から見られたと思います。あの窓ガラスは厚さが１ｍもあり、ガンマ線防止のために酸化セリウムが含有されたガラスです。セリウムはガンマ線も吸収します。 皆さんの乗っておられる自動車は、ＥＶ（完全電気自動車）でなければ「セリウム」の恩恵を受けています。ガソリンエンジンの（ハイブリッド車も積んでいます）車は、厳しい排気ガス規制をクリアするために触媒を通して排気ガスを放出しています。ガソリンエンジンの排気ガスには・ＨＣ（Hydro Carbon :燃え残りの炭化水素）、・ＣＯ（一酸化炭素）、ＮＯx（空気中の窒素と酸素が結合した有害ガス）が含まれています。この３種の物質を３元ガスと言っていますが、これの排出基準が年々厳しくなっています。アメリカのカリフォルニアで、自動車の排気ガスでスモッグが激しくなったとき、厳しい規制が行われ、規制をクリアしない車は輸入禁止だと、日本の自動車メーカーは大慌てになりました。そこで、急いで研究に取り組み、触媒に「セリウム」を使うことでクリアしました。 ３元触媒は、貴金属の白金Ｐｔ・パラジウムＰｄ・ロジウムＲｈを使った触媒で、助触媒に酸化セリウムＣｅＯ2を使っています。 写真はジョンソン・マッセィ社の３元触媒です。ランタン含有アルミナ多穴担体に、貴金属、セリウム助触媒が塗布されています。   原理は、排気ガス中の炭化水素（ＨＣ）は酸素が少なくて燃え残り。一酸化酸素（ＣＯ）も酸素が少なくて不完全燃焼。酸化窒素（ＮＯx）は酸素過剰で高温化合。ということで、ガソリン量と空気の比率が重要になり、ミクロにコントロールは出来ません。そこでセリウムの出番があるのです。酸化セリウムは３価、４価が条件によって変わります。つまり酸素の多いときは酸素を取り込み、酸素が少ないときは酸素を放出します。そこで、セリウムを触媒に使うと、ＨＣ，ＣＯの多いときは酸素を放出し、ＮＯxの多いときは酸素を取り込み、自動的に酸素濃度をコントロールしてくれます。貴金属触媒は化学反応を高速にするため必要です。 こうして、自動車産業は「セリウム」に支えられているのです。このように微少元素が産業を支えていることをご理解ください。これから益々リサイクルの重要性と、希少元素の獲得戦争が拡大することを認識しなければなりません。   ＜昨日、梅雨入り宣言が出されたら、今朝は早くも梅雨の中休み。曇りで山は雲の中。19℃89％でじっとりとしている。午後から晴れの予報。公園で鶯がしっかりと鳴く練習をしている。まだ幼い鳴き声だ。＞

  Jun 8, 2017

  コメント(3)

• 

  「－日本を支えるレア・アース（希土類元素）－（9）」

  大倉山公園のバラ     「－日本を支えるレア・アース（希土類元素）－（9）」   最近、総ガラス張りのクリスタルタワービルをよく見かけますね。厚手の巨大なガラス板を組み合わせて透明壁を形成していますが、そのガラスはほとんど無色透明です。普通の住宅でも窓ガラスは無色透明です。昔の窓ガラスは緑色がかっていました。ガラスが普及し始めた明治時代の建物にその名残を見ることができます。写真は松江にある小泉八雲の旧居宅ですが、その居間のガラス障子に、緑色がかったぶつぶつのあるガラスが嵌っています。   ガラスは酸化珪素、酸化カルシウム、酸化ナトリウムで出来ていますが、安い原料にはどうしても酸化鉄が混入していて、ガラスにするため溶融すると、酸化鉄が溶け込んで緑色になるのです。 因みに、有馬温泉の茶褐色の「金泉」は、３価の酸化鉄の沈殿粒子で、泉源では鉄は２価イオンで無色透明です。大気中を移動して空気に触れて酸化し、３価の酸化鉄となり茶褐色に着色するのです。３価の鉄イオンは存在する環境によって色が変わります。 　ガラスは、原料に鉄を含まない高純度の材料を使えば無色なの無色ですが、高純度のものは高く付きますので、昔は少量の鉄が入っていても、セレンという元素を添加して、鉄イオンの発色（厳密には特定波長の光吸収）を消していたのですが、セレンは毒性があり問題でした。研究の結果、酸化セリウムも同じ効果があることが判り、ガラス消色剤として使われるようになりました。最近は原料の高純度化と酸化セリウムの添加で、無色透明なガラスが大量に生産されています。 原理は、光の一部を吸収発色する２価の鉄イオンを、４価のセリウムイオンが酸化して、吸収のない３価の鉄イオンに変えてしまうということです。４価のセリウムイオンは少し黄色に発色しますが、鉄に見合った量を加えることで、全て３価に変わります。３価のセリウムは着色しません。   ＜いよいよ梅雨入りか？しとしと雨が降って、山は雲の中。風がビュービュー唸っている。19℃83％と快適だ。ヒヨが盛んに鳴いていた。今日あたり梅雨入り宣言が出るのではないだろうか？＞

  Jun 7, 2017

  コメント(2)

• 

  「日本を支えるレア・アース（8）」

  大倉山公園のバラ   「－日本を支えるレア・アース（希土類元素）－（8）」 皆さん、鏡がなぜあれほどきれいに映るかご存じですか？一つにはガラスの面がものすごく平滑で、凹凸が無いからです。もう一つは、反射面の金属が高反射率になるように蒸着（金属を蒸気にして凝着させる）技術が進んだからです。（「銀鏡」という化学メッキ法で造ることもあります） 鏡ガラス板を製造するとき、昔は引き上げ法で製造していたので、凸凹や、歪みのあるガラスしか出来ませんでしたので、平面に磨いていたのです。その研磨剤（磨き粉）にはベンガラ（鉄の酸化物）が使われていましたが、昭和３０年(1955)代にベンガラより数十倍も高速研磨が出来るセリウム研磨剤が開発され、高級鏡が出来るようになりました。セリウム酸化物の結晶が研磨剤に向いていたのです。そこで多量に使用されるようになりました。カメラのレンズ磨きにも使用されました。我が社も恩恵を受けました。ところが、1960年代にイギリスの大手ガラスメーカーピルキントン社が、フロート法という溶けた錫のバス（溶湯）の上でガラスを固めるという技術を開発し、ガラスを磨かなくて鏡が出来るようになり、セリウム研磨剤は必要なくなりました。しかし曲面は造れませんでしたので、当時伸びてきた自動車のフロントガラス、テレビのブラウン管の研磨で生き残りました。現在は、ＨＤＤディスクの研磨にも使われています。   ＜今朝は雲一つない快晴。山々はスッキリと新緑が映えて美しい。放射冷却か16℃56％と涼しい気温だ。公園の大椿で、鶯が「ホーークチュケチュ　・・・」と美しい声で鳴きだした。梅雨前の快晴を楽しもう。といっても当てはないが！ 　明日は病院診察日なので、ブログやすみます。＞

  Jun 4, 2017

  コメント(2)

• 

  「日本を支えるレア・アース（7）」

  大倉山公園のバラ   「－日本を支えるレア・アース（希土類元素）－（7）」 Auer von Welsbach博士は、希土類元素の世界だけではなく、オーストリーでは偉大な人。その業績をたたえてオーストリア２０シリング紙幣にも肖像が載せられました。   ライター石は希土類金属（ミッシュメタル）８０％、鉄１８％、マグネシウム２％の合金で、高周波溶解炉に鉄とミッシュメタルを入れ、850℃で溶かし、最後にマグネシウムを素早く入れて鋳型に鋳造、インゴット（φ45mm、長さ1.2m）にします。 ミッシュメタルとは、天然組成の希土類元素から微量有効元素を分離した残りを電気分解で金属にしたもので、組成はセリウム４９％、ランタン２４％、ネオジム１８％、プラセオジム９％が代表組成です。 ミッシュメタルは発火性が強いので、対戦車砲の砲弾に入れ、戦車の装甲版を貫通させるのに使われたという忌まわしい思い出もあります。 出来たインゴットを140mmに切断し、２Ｆの油圧プレスで、加熱しながら３２個穴のダイスから押し出し成形し、１Ｆにエンドレスに流し出します。出てきたロッドは次工程に回すため、２ｍ長さに切断します。 〈1000t油圧成形プレス。〉   〈２Ｆから出てきた発火石ロッド。３２本がエンドレスに出てくる。〉   発火石ロッド（φ2.1～2.3mm）はライターメーカーの指示により長さ3～5mmに切断、風化防止のために塗装して完成です。 出来上がったライター石は特製の着火試験機（市販にはないので手作り）で検査し、1000回中３回以上の不着火があればロット不合格です。市販のライターは、1,000回は火が付くように出来ており、危険防止のため、ガスが無くなってもライター石は残るように設計されています。   ＜今朝は無風、曇り空。遠くの新緑の山も見渡せる。16℃58％でヒンヤリした心地よい朝だ。公園の大椿の木で鶯が鳴き、それに和するかのようにヒヨが鳴く。静かな週末。日が射すと暖かい。＞

  Jun 3, 2017

  コメント(2)

全299件 (299件中 1-50件目)

1 2 3 4 5 6 >