(57)【要約】【課題】鉛の除去効果が高く、小型の設備でも実施可能であり、設備投資費用を抑制できるような、産業的に優れた鉛の除去方法を提供することである。【解決手段】純金属および合金からなる群より選ばれた被処理物を加熱して溶融させ、この溶融物に対して、金属ハロゲン化物とオキシ金属ハロゲン化物との少なくとも一方を接触させることによって、被処理物中の鉛を除去する。【選択図】              図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
純金属および合金からなる群より選ばれた被処理物を加熱して溶融させ、この溶融物に対して脱鉛剤として金属ハロゲン化物とオキシ金属ハロゲン化物との少なくとも一方を接触させることによって、前記被処理物中の鉛を除去する、鉛除去方法。
【請求項２】
前記被処理物がはんだであることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記被処理物に対して、金属ハロゲン化物とオキシ金属ハロゲン化物との少なくとも一方と溶媒との混合物を接触させることを特徴とする、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記被処理物１００質量部に対して、前記金属ハロゲン化物およびオキシ金属ハロゲン化物の添加量の合計を１〜３０質量部とすることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つの請求項に記載の方法。
【請求項５】
前記金属ハロゲン化物が塩化錫であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一つの請求項に記載の方法。
【請求項６】
前記被処理物の加熱温度が、前記被処理物の融点以上であり、かつ３００℃以下であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一つの請求項に記載の方法。
【請求項７】
前記被処理物から鉛を除去することによって純金属または合金を再生することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一つの請求項に記載の方法。
【請求項８】
前記鉛を除去した後、目的とする組成になるように、化学成分を調整することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一つの請求項に記載の方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一つの請求項に記載の方法によって再生されたことを特徴とする、金属再生物。
【請求項１０】
請求項９記載の金属再生物によって、めっき、予備はんだまたは部品実装が行われていることを特徴とする、製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、資源の有効利用を促進するために、純金属または合金を精錬する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉛入りはんだが主として使用されていた頃、再生はんだを得るため不純物除去技術としては、ＣｕやＦｅなどが対象不純物となっていた。ＣｕやＦｅなどの不純物に対しては、錫−鉛系はんだの融点よりも高い温度の共晶体を作る元素を添加して、融点差と比重差により、ＣｕやＦｅなどの浮遊している共晶体を取り除く方法があった（特許文献１）。
【特許文献１】特公昭６０−５６７８９号公報
【０００３】
また、鉛の電解精錬において、鉛は錫と分離除去し難い。このため、得られたカソード析出物をソーダ化合物で精製し、鉛還元炉に繰り返して鉛分を粗鉛として回収する方法がある（特許文献２）。
【特許文献２】特開昭５７−５８２９号公報
【０００４】
他にも、錫−鉛系はんだでは、錫、鉛等の蒸気圧の差を利用する蒸留による鉛回収方法などが考案されている（特許文献３）。
【特許文献３】特許第３３５６５７１号公報
【０００５】
近年、鉛は毒性が強く、環境保護の観点から世界的に鉛の使用が規制されてきた為、
錫−鉛系はんだは、鉛フリーはんだに代替されてきており、地金の再生加工時における鉛不純物の除去が課題となっている。この鉛不純物を除去する方法として次のような技術が提案されている。
【０００６】
（Ａ）  鉛フリーはんだの融点に近い低融点の錫と鉛の共晶体を、割れ錫から取り出す鉛回収法が考案されている（特許文献４）。
（Ｂ）  プラズマ溶融により金属構成成分に分離し、構成金属の溶融温度付近に、温度を下げて温調し、結晶固化することで段階的に分離する方法（特許文献５）。
（Ｃ）  鉛を含有する原材料と苛性ソーダと化学反応させて、純度の高い鉛を高い回収率で回収する方法（特許文献６）。
（Ｄ）  金属を含有する原料を塩酸で処理して、金属イオンの塩酸溶液を調整し、金属イオンをセルロースに吸脱着させて回収する方法（特許文献７）。
【特許文献４】特開２００３−２４７０３１号公報
【特許文献５】特開２００４−１６２１３９号公報
【特許文献６】特開平７−１１３１２９号公報
【特許文献７】特開２００６−３４８３５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
資源の有効利用を促進するために、使用済みの純金属または合金を回収、精錬処理し、再製品化することが行われている。使用済みの純金属または合金回収時に鉛が混入し、目的とする純金属または合金組成に再生するためには、高濃度の鉛を除去しなければならない。また、鉛フリーはんだの鉛不純物の規格は０．１％以下（非特許文献１、２）であり、回収した鉛フリーはんだ合金中の０．１％を超える高濃度の鉛不純物を効率良く除去する再生方法が課題である。
【非特許文献１】ＪＩＳ  ３２８２（２００６）  はんだ−化学成分及び形状
【非特許文献２】ＩＳＯ  ９４５３  Second Edition
【０００８】
しかし、上記の方法では、鉛の除去効果のわりには、大型の設備が必要であり、設備投資費用が高いため、産業的に成り立ちにくい。
【０００９】
本発明の課題は、鉛の除去効果が高く、小型の設備でも実施可能であり、設備投資費用を抑制できるような、産業的に優れた鉛の除去方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、以下の構成からなる解決手段を完成するに至った。
【００１１】
本発明は、純金属および合金からなる群より選ばれた被処理物を加熱して溶融させ、この溶融物に対して、金属ハロゲン化物とオキシ金属ハロゲン化物との少なくとも一方を接触させることによって、被処理物中の鉛を除去する、鉛除去方法に係るものである。
【００１２】
また、本発明は、前記によって再生されたことを特徴とする、金属再生物に係るものである。
【００１３】
金属再生物とは、本発明の方法で再生されたはんだや合金原料や部品を意味する。これには特に制限はなく、以下を例示できる。
（１）  鉛フリーはんだ製品（棒はんだ、糸はんだ、ヤニ入りはんだ、ソルダーペースト、プリフォーム、はんだボール、はんだ粉末等）
（２）  合金製品（リードフレーム、コネクター、電極、コイル、ヒューズ、ケーブルのような導電製品、軸受けのような構造部品、金属、セラミックス、複合材料などの接合剤等）
【００１４】
また、本発明は、この金属再生物によって、めっき、予備はんだまたは部品実装が行われている製品に係るものである。
この製品としては、以下を例示できる。
（１）  基板。
例えば、チューナー部品、BGA、CSP、MMC、SiP、インバーター部品、水晶振動子、LGA、POP、MCP、CPU、MPU、HIC等
（２）  電化製品。
例えば、携帯電話、DVC、DSC、TV、携帯AV 機器、カーナビゲーション、PC、HDD、DVD、MD、時計、電子レンジ、洗濯機、冷蔵庫、エアコン、オーディオ、プロジェクター、プリンター、スキャナー、複写機、電話、PC カード、メモリー、ターミナルアダプター等
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、純金属または合金を、比較的小型の設備で、比較的低温で多量に鉛除去処理することが可能であり、費用対効果の極めて高い脱鉛方法を提供できる。したがって、本発明は、産業上極めて有益であり、産業廃棄物のリサイクルを顕著に促進する発明である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（被処理物）
本発明において、処理対象となるはんだは、接合、導電パターン形成用途に用いられる、融点４５０°Ｃ未満の純金属または合金である。このはんだは、非特許文献１「ＪＩＳ  ３２８２（２００６）  はんだ−化学成分及び形状」、または、非特許文献2「ＩＳＯ  ９４５３  Second Edition」に属するはんだを含むが、更に錫はんだのような純金属であるはんだも含むものである。
【００１７】
はんだの融点は４５０°Ｃ未満であるが、３５０°Ｃ以下が更に好ましい。更に具体的には、以下の純金属または合金系のはんだの脱鉛処理に好適である。なお、以下のカッコ内の温度は融点を示す。
In（156℃）、Sn（232℃）、Bi（271℃）、89Sｎ8Zn３Bi（190〜197℃）、88Sn8In3.5Ag0.5Bi（196〜206℃）、91Sｎ9Zn（199℃）、96Sｎ2.5Ag1Bi0.5Cu（213〜218℃）、95.8Sn3.5Ag0.7Cu（217〜218℃）、96.5Sｎ3Ag0.5Cu（216〜220℃）、95.5Sn3.8Ag0.7Cu（217〜226℃）、42Sn58Bi（138℃）、52In48Sn(118℃)、96.5Sｎ3.5Ag（221℃）、95Sｎ5Sb（235〜240℃）、99.3Sｎ0.7Cu（227℃）、
【００１８】
被処理物がはんだである場合には、鉛フリーはんだであってよく、鉛を含有する廃棄物であってよい。被処理物が鉛含有廃棄物である場合にも、鉛の含有量は、０．１％以上であってよく、０．１％以下であってもよい。
【００１９】
本発明は、はんだの脱鉛再生に対して特に好適であるが、純金属または合金の脱鉛に対して適用可能である。このような合金の融点の上限規定は特にないが、脱鉛処理の容易さという点からは、１５００°Ｃ以下が好ましく、１１００°Ｃ以下が更に好ましい。合金の鉛含有量は、０．１％以上であってよく、０．１％以下であってもよい。
【００２０】
具体的には、Cu−Sn 系、Cu-Be 系、Cu−Fe 系、Cu−Ni−Si 系合金を例示できる。
【００２１】
（加熱温度）
被処理物の加熱温度は、被処理物の融点に応じて選択するものなので、特に制限はない。しかし、好適な実施形態においては、被処理物の加熱温度は、被処理物の融点をＰとしたとき、（Ｐ＋０）°Ｃ〜（Ｐ＋８０）°Ｃである。
【００２２】
前記被処理物がはんだであって、融点が１１８〜２４０°Ｃである場合には、被処理物の加熱温度は、被処理物の融点以上であり、かつ３００℃以下であることが好ましい。これによって、生産性を最も向上させることができる。
【００２３】
（脱鉛剤）
本発明では、被処理物を加熱して溶融させ、この溶融物に対して、金属ハロゲン化物とオキシ金属ハロゲン化物との少なくとも一方を接触させる。
【００２４】
金属ハロゲン化物として具体的には、以下の金属（Ｍ）と、ハロゲン（Ｘ）の組合せが挙げられる。化学式としては、ＭＸ2、ＭＸ3、ＭＸ4を例示できる。
金属Ｍ      ：Ni、Sn、Sb、Cu、Ge、Bi、Zn、Agなどが挙げられるが、それらに限定されない。
ハロゲンＸ  ：F、Cl、Br、Iが挙げられる。
また、金属Ｍを２種以上含んでいてよく、ハロゲン原子Ｘを２種以上含んでいてよい。また、金属ＭとハロゲンＸのそれぞれを２種以上含んでいてよい。
【００２５】
金属ハロゲン化物として、具体的には以下の化合物が特に好ましい。
SbF3、ZnF2、AgF、GeF2、SnF2、CuF、CuF2、NiF2、BiF、BiF2、SbCl3、ZnCl2、AgCl、GeCl2、SnCl2、SnCl4、CuCl、CuCl2、NiCl2、BiCl、BiCl2、SbBr3、ZnBr2、AgBr、GeBr2、SnBr2、CuBr、CuBr2、NiBr2、BiBr、BiBr2、SbI3、ZnI2、AgI、GeI2、SnI2、CuI、CuI2、NiI2、BiI、BiI2
【００２６】
オキシ金属ハロゲン化物として具体的には、以下の金属（Ｍ）と、ハロゲン（Ｘ）の組合せが挙げられる。化学式としては、MOX2、M（OH)X2を例示できる。
金属Ｍ      ：Ni、Sn、Sb、Cu、 Ge、Biなどが挙げられるが、それらに限定されない。
ハロゲンＸ  ：F、Cl、Br、Iが挙げられる。
また、金属Ｍを２種以上含んでいてよく、ハロゲン原子Ｘを２種以上含んでいてよい。また、金属ＭとハロゲンＸのそれぞれを２種以上含んでいてよい。
【００２７】
オキシ金属ハロゲン化物として、具体的には以下の化合物が特に好ましい。
SbOX3、Sb4O5X2、GeOX2、SnOX2、SｎO（OH）X、Sn（OH）X3、Sn5O9X2・４H2O、ＢｉOX、（X=F、Cl、Br、I）
【００２８】
（溶媒）
金属ハロゲン化物、オキシ金属ハロゲン化物は、溶媒と混合してから、溶融物へと添加できる。これによって、脱塩剤に流動性が付与され、作業性が向上する。この場合には、溶媒としては、シリコンオイル、石油精製によって作られる鉱油、エンジンオイルや、スピンドル油、マシン油、シリンダ油、ギヤ油等の工業用潤滑油、あるいは化学合成によって作られる合成潤滑油、グリセリン等が挙げられる。使用温度は、これら有機物の分解温度以下とする。
【００２９】
被処理物量を１００質量部としたとき、金属ハロゲン化物およびオキシ金属ハロゲン化物の添加量の合計を１質量部以上とすることが好ましく、長時間反応することによって脱鉛処理を一層促進できる。
【００３０】
また、金属ハロゲン化物およびオキシ金属ハロゲン化物の添加量の合計を３０質量部以下とすることによって、過剰添加、過剰処理コストを抑制できる。
【００３１】
（脱鉛処理）
本発明では、前記の脱鉛剤上に、加熱溶融した非処理物を注いで接触させることによって、脱鉛処理することが可能である。好適な実施形態においては、加熱溶融した被処理物と脱鉛剤とを混合し、また特に攪拌混合する。これによって鉛を乾式精錬で除去することが可能である。
【００３２】
本発明では、脱鉛した後の脱鉛物をそのまま次の工程で利用することができる。しかし、好ましくは、脱鉛物に対して、更に成分調整を行うことで、金属再生物を製造することができる。この場合には、必要な金属成分を更に添加したり、あるいは余計な金属成分を除去することができる。
【実施例】
【００３３】
以下に本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明は実施例になんら限定されるものではない。
【００３４】
（実施例１）
高濃度の鉛不純物（0.24％）を含む鉛フリーはんだ合金１００ｇを、蒸発皿を用いて３００℃で加熱溶融し、鉛フリーはんだ合金質量に対し５％の塩化錫を添加し、５分間、ステンレス製撹拌棒で撹拌混合し、脱鉛処理した。
【００３５】
（実施例２）
高濃度の鉛不純物（0.24％）を含む鉛フリーはんだ合金１００ｇを、蒸発皿を用い
て３００℃で加熱溶融し、鉛フリーはんだ合金質量に対し５％の臭化錫を添加し、５分間、ステンレス製撹拌棒で撹拌混合し、脱鉛処理した。
【００３６】
（実施例３）
高濃度の鉛不純物（0.24％）を含む鉛フリーはんだ合金１００ｇを、蒸発皿を用いて３００℃で加熱溶融し、鉛フリーはんだ合金質量に対し５％の塩化銅を添加し、５分間、ステンレス製撹拌棒で撹拌混合し、脱鉛処理した。
【００３７】
（実施例４）
高濃度の鉛不純物（0.24％）を含む鉛フリーはんだ合金１００ｇを、蒸発皿を用いて３００℃で加熱溶融し、鉛フリーはんだ合金質量に対し５％の塩化ニッケルを添加し、５分間、ステンレス製撹拌棒で撹拌混合し、脱鉛処理した。
【００３８】
（実施例５）
高濃度の鉛不純物（0.24％）を含む鉛フリーはんだ合金１００ｇを、蒸発皿を用いて３００℃で加熱溶融し、鉛フリーはんだ合金質量に対し５％の塩化アンチモンを添加し、５分間、ステンレス製撹拌棒で撹拌混合し、脱鉛処理した。
【００３９】
（実施例６：１００ｋｇスケール）
高濃度の鉛不純物（0.33％）を含む鉛フリーはんだ合金１００ｋｇを、ステンレス製容器を用いて２３０℃で加熱溶融し、鉛フリーはんだ合金質量に対し５％の塩化錫を添加し、９時間、撹拌混合により、脱鉛処理した。
【００４０】
（実施例７：１００ｋｇスケール）
高濃度の鉛不純物（0.33％）を含む鉛フリーはんだ合金１００ｋｇを、ステンレス製容器を用いて２３０℃で加熱溶融し、鉛フリーはんだ合金質量に対し５％のオキシ塩化錫を添加し、９時間、撹拌混合により、脱鉛処理した。
【００４１】
（実施例８：１００ｋｇスケール）
高濃度の鉛不純物（0.12％）を含む鉛フリーはんだ合金１００ｋｇを、ステンレス製容器を用いて２３０℃で加熱溶融し、鉛フリーはんだ合金質量に対し１％の塩化錫を添加し、１５時間、撹拌混合により、脱鉛処理した。
【００４２】
（実施例９）
高濃度の鉛不純物（0.24％）を含む鉛フリーはんだ合金１００ｇを、蒸発皿を用いて３００℃で加熱溶融し、鉛フリーはんだ合金質量に対し１，２，３，５，８，１０，１５，２０，３０％の塩化錫を添加し、５分間、ステンレス製撹拌棒で撹拌混合し、脱鉛処理した。
【００４３】
（実施例１０）
高濃度の鉛不純物（0.24％）を含む鉛フリーはんだ合金１００ｇを、蒸発皿を用いて３００℃で加熱溶融し、鉛フリーはんだ合金質量に対し５％の塩化錫を添加し、１，２，５，１０，２０，３０，６０分間と時間を変化させ、ステンレス製撹拌棒で撹拌混合し、脱鉛処理した。
【００４４】
実施例１〜８によって得られたはんだをスパーク放電  発光分光分析装置（Thermo
scientific社製  ARL4460）で分析し、そのはんだ化学成分の結果を表１にまとめて示す。また実施例９、１０の鉛不純物濃度についても、同分析装置で分析を行った。
【００４５】
【表１】
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【００４６】
実施例１〜５の化学成分の調査結果より、金属ハロゲン化物の金属としてはSn、ハロゲンとしては、塩素である塩化錫が良好であった。また、CuCl2、NiCl2、SbCl2は、脱鉛処理後に各不純物成分のCu、Ni、Sbが、大幅に増加していた。この為、不純物成分が増加した実施例については、その成分を除去することによりまたは、その成分を含む特定はんだ組成に再生利用できる。実施例６、８（１００ｋｇスケール）では、初期の鉛不純物濃度、塩化錫の添加量に影響するが、反応時間を長くすることで、鉛含有量を0.03％に下げることが可能となった。
【００４７】
実施例９から、塩化錫添加量と鉛含有量の関係を図１に示す。添加量の増加とともに鉛含有量は減少した。
【００４８】
実施例１０から、５％塩化錫を加えた際の反応時間と鉛含有量の関係を図２に示す。反応時間にともなって鉛含有量は減少傾向を示した。
【００４９】
実施例６、７、８、９、１０の分析結果から、Ｐｂ除去率（％）の関係を表２に示す。
【００５０】
【表２】
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【００５１】
実施例１０から、明らかに反応時間を長くすることで、鉛除去率が向上していることがわかる。また、実施例９から、脱鉛剤の添加量が多いほど鉛除去率が向上するが、添加量を抑えて反応時間を長くすること（実施例６、８）でも鉛除去率が向上し、材料コストを抑えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
産業上の利用可能性としては、鉛フリーはんだ中の０．１％を超える高濃度の鉛不純物を効率良く除去する再生方法に適用可能である。また、類似する純金属または合金の鉛不純物の除去にも応用可能な技術である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施例９における鉛含有量と塩化錫添加量の関係を示すグラフである。
【図２】本発明の実施例１０における鉛含有量と反応時間の関係を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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