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アルミノテルミット反応は、高温でアルミニウムを還元剤として使用する発熱化学反応です。このプロセスは、鉄の合金の製造に工業的に有用です。[1]最も顕著な例は、鉄酸化物とアルミニウムの間で鉄自体 を生成するテルミット反応です。
- Fe 2 O 3 + 2 Al → 2 Fe + Al 2 O 3
しかし、この特定の反応は、アルミノテルミット反応の最も重要な用途であるフェロアロイの製造には関係ありません。鉄の製造には、代わりに炭素熱反応を介してより安価な還元剤であるコークスが使用されます。
歴史
アルミノテルミーは、ウクライナのハリコフ大学のロシア人科学者ニコライ・ベケトフの実験から始まりました。ベケトフは、アルミニウムが高温下で酸化物から金属を再生することを証明しました。この反応は、最初、金属酸化物の炭素なしの還元に使用されました。この反応は、非常に発熱的ですが、固体内の強い原子間結合を最初に切断する必要があるため、活性化エネルギーが高くなります。酸化物は、炉内のるつぼでアルミニウムとともに加熱されました。暴走反応のため、少量の材料しか生成できませんでした。ハンス・ゴールドシュミットは、1893年から1898年の間に、微細な金属酸化物とアルミニウム粉末の混合物を、混合物を外部から加熱することなくスターター反応によって点火することにより、アルミノテルミー法を改良しました。この方法は1898年に特許を取得し、後年、鉄道の線路溶接に広く使用されました。
アプリケーション
アルミノテルミット反応は、例えば五酸化ニオブからフェロニオブ、鉄、酸化バナジウム(V)、アルミニウムからフェロバナジウムなど、いくつかのフェロアロイの製造に使用されます。 [1] [2]このプロセスは、アルミニウムによる酸化物の還元から始まります。
- 3V2O5 + 10Al → 5Al2O3 + 6V
他の金属も同様の方法で酸化物から生成することができます。[3] [4] [5]
アルミノテルミット反応は、現場でのレール トラックの溶接に使用されており、連続溶接レールでは実行できない複雑な設置や局所的な修理に便利です。もう 1 つの一般的な用途は、直接埋設 (接地) アプリケーションで使用する銅ケーブル (ワイヤ) の溶接です。これは、IEEE (IEEE、Std 80–2001) によって連続非接合ケーブルとして認識されている唯一の電気接続タイプです。
参照
参考文献
- ^ ab ルドルフ・フィヒテ。 「フェロアロイ」。ウルマンの工業化学百科事典。ワインハイム: ワイリー-VCH。土井：10.1002/14356007.a10_305。ISBN 978-3527306732。
- ^ Claude Dufresne および Ghislain Goyette。「Niobec 鉱山におけるフェロニオブの生産 (1981-2001)」(PDF)。2008 年 12 月 17 日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。2008年 9 月 2 日に閲覧。
- ^ Davis, Joseph R. (1993).アルミニウムとアルミニウム合金. ASM International. ISBN 978-0-87170-496-2。
- ^ Gupta, Chiranjib Kumar (2006). 化学冶金学：原理と実践。Wiley- VCH。ISBN 978-3-527-60525-5。
- ^ Wang, LL; Munir ZA; Maximov,YM (1993). 「テルミット反応：材料の合成と加工におけるその利用」. Journal of Materials Science . 28 (14): 3693–3708. Bibcode :1993JMatS..28.3693W. doi :10.1007/BF00353167. S2CID 96981164.