クイズ問題: ホール・エルー法などによってボーキサイトから製造される、1円玉の原料になっている金属は何でしょう?
答え: アルミニウム

関連するWikipedia記事の抜粋:
title: 北海道拓殖鉄道補助に関する法律
text: ギブス石(ぎぶすせき、gibbsite)とは、水酸化アルミニウム(Al(OH)3)よりなる鉱物(水酸化鉱物)。ボーキサイト(アルミニウム鉱石)を構成する主要鉱物の1つである。
title: 酸化アルミニウム
text: 酸化アルミニウム(さんかアルミニウム、英: aluminium oxide)は、化学式がAl2O3で表されるアルミニウムの両性酸化物である。通称はアルミナ(α-アルミナ)、礬土(ばんど)。天然にはコランダム、ルビー、サファイアとして産出する。おもに金属アルミニウムの原料として使われるほか、硬度を生かして研磨剤、高融点を生かして耐火物としての用途もある。立方晶系のγ-アルミナは高比表面積を持つことから触媒として重要である。
title: アルミニウム
text: アルミニウムの最初の工業(大規模)生産法は1886年にフランスの工学者ポール・エルーとアメリカの工学者チャールズ・マーティン・ホールが開発したホール・エルー法である。ホール・エルー法がアルミナをアルミニウムに変える手法である一方、オーストリア=ハンガリー帝国の化学者カール・ヨーゼフ・バイヤー(英語版)は1889年にバイヤー法というボーキサイト(鉄礬土)をアルミナに純化する手法を発見した。現代の金属アルミニウム生産はバイヤー法とホール・エルー法に基づく手法を使用している。1920年にはスウェーデンの化学者カール・ヴィルヘルム・セーデルベリ(Carl Wilhelm Söderberg)率いる研究チームがホール・エルー法を改良した。
title: ゼオライト
text: 合成ゼオライトは原料として純度の高いシリカや酸化アルミニウムを用いる一方で、石炭発電所等で発生する石炭灰 (フライアッシュ) を再生資源としてゼオライト合成原料に応用する試みもあり、このようにして得られたゼオライトは慣例で人工ゼオライトと呼ばれている。
title: 伊豆珪石鉱山
text: 軍部が想定していたアルミニウムの国産原料とは、明礬石、粘土の一種、礬土頁岩、リン酸礬土などであった。しかしこれらの国産原料によるアルミニウム製錬は、ボーキサイトを用いたバイヤー法によるものよりも技術的に困難で、経済的に採算が合わなかった。それでも1939年には日本電工が朝鮮産の明礬石を原料としたアルミナの生産を始め、続いて1935年に日満アルミニウムが満州産の礬土頁岩、1936年には住友化学がやはり朝鮮産の明礬石を原料としてアルミナの生産を開始した。
title: バイヤー法
text: バイヤー法(バイヤーほう)はアルミナ(酸化アルミニウム)の主要な工業的製造法である。ホール・エルー法と併せ、アルミニウムの製造において重要である。
title: 日本カーバイド工業
text: カーバイドとは炭素と金属元素の化合物のこと。石灰岩から得られる生石灰とコークス(炭素)を高温で熱して生成する。良質な石灰岩を安定的に調達でき、また生成に必要なエネルギーを豊富な水資源による水力発電から得られる富山県魚津市で、1935年に創業。当時、カーバイドを原料とするアセチレン誘導工業は化学工業の最先端だった。
title: コランダム
text: コランダム (corundum) は、酸化アルミニウム (Al2O3) の結晶からなる鉱物。鋼玉(こうぎょく)とも呼ばれる。赤鉄鉱グループに属する。
title: 砥石
text: 人造砥石の研磨剤として使われる砥粒は、JIS R 6111:2005によれば、大きく分けて酸化アルミニウム(アルミナ、アランダム)を原料とするものと、炭化ケイ素(カーボランダム)を原料とするものの2つに分けられる。硬度としては炭化ケイ素系の方が大きく、主として荒砥から中砥に使われ、それより硬度が落ちるがじん性(破壊されにくさ)に優れるアルミナ系は中砥から仕上げ砥に使われる。この2種類以外に、人造ダイヤモンドや立方晶窒化ほう素も研磨剤として用いられる。
title: ボーキサイト
text: ボーキサイトからアルミニウムを精錬するためには、まず不純物である二酸化ケイ素と酸化鉄(III)を除く必要がある。ボーキサイトを加圧、加熱下で濃水酸化ナトリウム溶液に浸すと、ケイ酸塩のほか、酸化アルミニウムがアルミン酸ナトリウムとして溶け出す。不純物である水酸化鉄は不溶性であるため、沈殿するので分離し除去する(赤泥)。上澄み水溶液を取り出して冷却し、結晶核として水酸化アルミニウムの結晶を加えて静置すれば、粒状の水酸化アルミニウムが沈殿し(白泥)、ケイ酸塩その他は水溶液に残る。沈殿した水酸化アルミニウムを分離・水洗し、焼成することでアルミナ(酸化アルミニウム)を得る。こうしたボーキサイトからアルミナを得る工業的手法をバイヤー法と呼ぶ。氷晶石 (Na3AlF6) にアルミナを5%程度混合し、陽極に炭素電極を用いて融解塩電解することにより(ホール・エルー法)、陰極に単体のアルミニウムが得られる。
title: アルミニウム
text: アルミニウムは、鉱石のボーキサイトを原料としてホール・エルー法で生産されるのが一般的である。ボーキサイトを水酸化ナトリウムで処理し、アルミナ(酸化アルミニウム)を取り出したあと、氷晶石(ヘキサフルオロアルミン酸ナトリウム、Na3AlF6)とともに溶融し電気分解を行う。
title: 日本のアルミニウム製錬
text: 軍用航空機に使用されるアルミニウムの需要の拡大を見込み、1916年3月に、肝付兼行海軍中将を社長として日本軽銀製造株式会社が設立された。「白粘土からアルミナを製造する方法」の特許を持つ、北海道庁の竹島安太郎技師を迎え入れ、年間にアルミナ400トン、アルミ地金200トンの生産を目標として事業化が行われたが、アルミナ・地金とも純度が低く、1917年5月に閉鎖された。その後、藤田組(のちの同和鉱業の母体)系列の大阪亜鉛鉱業が事業を引き継ぎ、同社の名古屋工場でアルミナを製造。1918年10月に、長野県大町に開設された電解工場で約10トンのアルミ地金が製造されたが、アルミナの品位や電極などの不良により純度が要求された水準に達せず、失敗に終わっている。
title: サドベリー隕石孔
text: 現在重要な合金としては、熱膨張が極めて小さいインバー(鉄、ニッケル36%)、耐食性に優れたステンレス(鉄、クロム、ニッケル8%)、赤熱状態でも酸化されないニクロム(クロム、ニッケル78-89%)、海水に侵されないモネルメタル(銅、ニッケル70%)、ガラスと同じ熱膨張率を示すプラチナイト(鉄、ニッケル46%)、ステンレスを侵す硫化水素に耐えるINCO-276(クロム、モリブデン、ニッケル57%)、形状記憶合金 の先駆けニチノール(チタン、ニッケル55%)、このほか洋銀(亜鉛、銅、ニッケル10-20%)、コンスタンタン(銅、ニッケル45%)、マンガニン(銅、マンガン、ニッケル2-4%)、ニッケリン(亜鉛、銅、ニッケル20-30%)などがある。これらの合金を製造するには当然のことながらニッケルが欠かせない。
title: 日本のアルミニウム製錬
text: 1886年に、アメリカのチャールズ・マーティン・ホールとフランスのポール・エルーがホール・エルー法を発明。1888年には、オーストリアの化学者、カール・ヨーゼフ・バイヤー(英語版)が酸化アルミニウム(アルミナ)の製造法であるバイヤー法を発明し、これらが現在においてもアルミニウム製造技術の基礎となっている。記録に残るアルミ地金の商業生産は、1890年には年間180トンであったが1898年には5000トンを超え、1906年には15000トンに達した。1900年に発行された『アルミニウム世界誌(Aluninium World)』によると、当時の用途は台所用品や装飾品、船舶・航空用品、医療器具、瓶のふたなどであったが、1914年に第一次世界大戦が開戦すると軍用品としての需要が急激に増加した。
title: バイト (工具)
text: サーメット・セラミックス・cBN・ダイヤモンドは、超硬合金に対して硬度や耐摩耗性に優れる反面、粘りがなく脆いという特徴がある。このうちサーメットは超硬合金に近い性質を持ち、原料としてタングステンを大量に消費する超硬合金を代替する動きもある。ダイヤモンドは非常に高い硬度を有するが、700°C以上で鉄と化学反応するため、鉄鋼の加工には向かない。
title: ジュラルミン
text: この合金は、1909年にデュレナ・メタルヴェルケ社(ドイツ語版)から銅4.2%、マグネシウム0.5%、マンガン0.6%を含む組成のアルミニウム合金「ジュラルミン」として発売された。デュレナ・メタルヴェルケ社50年史(1935年)によれば、ジュラルミンとは地名のデュレンとアルミニウムの合成語とする説と、ラテン語でhardを意味するdurusとaluminiumの合成語とする説がある。
title: 軽金属
text: 製錬するのが技術的に難しかったため、人類が軽金属を使いこなしたのは17 - 18世紀ごろ以降である。さらに大量生産が可能になったのは19世紀以降である。例えば、アルミニウムの大規模製造に適した融解塩電解法 は1886年にフランスのポール・ルイス・トゥーサン・エルー (Héroult) とアメリカ合衆国のチャールス・マーティン・ホール (Hall) がそれぞれ独自に開発したものである。チタンは、1946年にウィリアム・ジャスティン・クロール (Kroll) が開発したクロール法によって初めて大量生産が可能になった。
title: 森矗昶
text: 過剰電力の消化と輸入品の国産化が矗昶の2大命題といえるが、1トン生産するために2万キロワット時という膨大な電力を必要とするアルミニウムの国産化は、まさに矗昶のためにある大事業だった。原料のボーキサイトは日本には産出しないため、昭和6年(1931年)から代替として伊那の味噌土、栃木の鹿沼土、朝鮮のミョウバン石を研究し、昭和8年(1933年)3月に朝鮮半島南端の声山を買収、横浜と大町に工場を着工した。決して順調とばかりは言えなかったものの、昭和9年(1934年)1月12日、初の国産アルミニウムが生産された。この後3月に社名を日本電気工業株式会社に改めている。
title: オーステナイト
text: オーステナイト(austenite)は、鉄のγ鉄に炭素や合金元素などの他の元素が固溶したもの。イギリスの冶金学者ロバーツ・オーステンによって発見され、オーステナイトという名称は彼の名前に由来する。現在ではあまり使用されないが、組織形状が田んぼに似ていることから、日本の冶金学者本多光太郎による大洲田という漢字の当て字がある。
title: ステンレス鋼
text: 硫酸は幅広く用いられている基礎化学原料の一つだが、限られた硫酸濃度範囲でしかステンレス鋼は不働態化しないため、硫酸を扱うのにステンレス鋼の使用範囲は限られている。窒素肥料となる硫安の製造では、硫安が腐食作用を緩和するため結晶缶に 316 などを用いている。
title: 日立金属
text: 売上高鉄鋼メーカー第4位、高性能鉄鋼材料に特化している。特殊鋼、マレブル鋳鉄、ダクタイル鋳鉄、磁性材料の開発、製造に関し最も古い歴史を持つ、伝統と最先端技術の調和の取れた融合体となっている。永久磁石では最も強力とされているネオジム磁石は、日立金属の佐川眞人らによって開発された(開発は旧住友特殊金属在職時)。メセナの一環として、日本美術刀剣保存協会が行う玉鋼(マルテンサイト化する日本刀の素材)製造法たたら吹きの支援も行っている。
title: 自然アルミニウム
text: アルミニウムは地殻において金属の中では最も多い8.3重量%を構成するが、自然アルミニウムは極めて稀な鉱物である。アルミニウムは酸と塩基の両方に反応する両性金属であり、酸化されやすい金属元素である。そのため、天然では長石や角閃石、輝石といったアルミノケイ酸塩化合物に多く存在し、造岩鉱物の主成分となっている。資源的にもギブス石 (Gibbsite) やダイアスポア (Diaspore) のような水酸化アルミニウムを主成分とするボーキサイトと呼ばれる鉱石が使われている。逆に、アルミニウムは酸素との結合が強く、酸素を切り離すには大量のエネルギーを導入しなければならないため、「電気の缶詰」と言われることがある。
title: ラネー合金
text: 代表例としては、ニッケルとアルミニウムからなるラネー合金から、水酸化ナトリウム水溶液でアルミニウムのみを溶解除去したラネーニッケル触媒 (英語版) がある。ラネーニッケル触媒はアルミニウムを溶解したときに発生する水素を吸着しているため、水素ガスを使用しなくても水素化の能力がある。水酸化ナトリウムでアルミニウムを除去する工程を活性化とも称する。
title: 時効 (金属)
text: ドイツのアルフレート・ヴィルムは1903年頃から鋼以外の金属でも適当な元素を添加して「焼入れ」を行なうことで硬度が増すと考えたがなかなかそうはならなかった。しかし、1906年9月、銅を4%、マグネシウムを0.5%含有するアルミニウム合金を焼入れして翌々日に硬度を測定すると、非常に硬くなっていることに気づき時効硬化を初めて発見した。のちにこの合金はデュレナ・メタルヴェルゲ社からジュラルミン(銅4.2%、マグネシウム0.5%、マンガン0.6%のアルミニウム合金)として製品化された。
title: 大平洋金属
text: 鉄とニッケルの合金で、ステンレス鋼の原料となるフェロニッケルの専業メーカーである。フェロニッケルは鉱石を電気炉で製錬して製造されるが、その製錬過程で発生するスラグを加工した人工砂・石の製造も行う。かつてはステンレス鋼そのものの製造も行っていたが、1999年(平成11年)に撤退している。
title: トラックボール
text: これを解決すべく登場したのが、非常に硬度の高いルビーや酸化アルミニウムセラミックスを用いた支持球で、これらはダイヤモンドに次ぐ硬度を持ち、通常まず摩耗しないことから、摩耗問題の決定打として比較的高級なトラックボール製品には好んで用いられる。
title: 砥石
text: 人造砥石は19世紀後半にアメリカ合衆国で人工のダイヤモンドを合成する中で発見された研磨材などを使用し発明された。昭和40年頃より日本では天然砥石の採掘の停止が相次ぎ同時に人造砥石の改良が進み、現在では様々な種類の砥石が製造されている。
title: 電気分解
text: 鉱業においては鉱石を電気分解して金属を得る電解精錬が行われている。アルミニウムでは酸化アルミニウムの溶融塩電解によってアルミニウム金属を得るホール・エルー法が行われている。粗銅を陽極、純銅を陰極として硫酸銅水溶液中で電気分解することにより、純度の高い銅(電気銅)が生産されている。
title: 炭酸塩
text: 炭酸イオンを含む塩は、産業や鉱物学的に重要な化合物群である。最も有名なのは石灰岩の主成分である方解石(カルサイト)である。加熱することによって炭酸塩から二酸化炭素を除去する過程を焼成と呼ぶ。
title: コランダム
text: なお、磁鉄鉱、赤鉄鉱、スピネルなどが混ざる粒状の不純なコランダムは、エメリーと呼ばれ、天然の研磨材であった。
title: 洗浄
text: ソルバイト(英: sorbite)とは、鋼の組織の一種であり、マルテンサイトを約500 - 650°C程度で焼戻しすることにより得られる、微細なセメンタイトとフェライトの混合組織である。名称は、1863年に発見したイギリスの顕微鏡学者ヘンリー・ソービーに由来する。以前は焼戻しソルバイトや一次ソルバイトと呼ばれていたが、現在では単にソルバイトと呼ばれる。また、同じく現在ではあまり使用されないが、トルースタイトよりセメンタイト粒が粗いことから、日本の冶金学者本多光太郎による粗粒陂(ソルビー)という漢字の当て字がある。
title: 三浦泰村
text: モネル(英: Monel)は、主にニッケル (Ni) と銅 (Cu) からなる合金である。
title: ステンレス鋼
text: ステンレス鋼の原料には、鉄の他に、合金元素として大量のクロムを必要とし、さらにニッケル、モリブデン、マンガン、チタンなども使う。主な合金元素であるクロムとニッケルは、主にフェロクロムとフェロニッケルとして、またはスクラップとして供給される。フェロクロムとフェロニッケルは合金鉄の一種で、採掘されたクロム鉱石またはニッケル鉱石から製造される。合金鉄は、不純物である炭素が取り除かれている低炭素なものほど価格が高くなる。しかし、後述する精錬技術の発達により、廉価な高炭素フェロクロムと高炭素フェロニッケルも、現在ではステンレス鋼の原料として多量に利用可能になっている。クロムもニッケルも資源が世界に偏在しており、需要供給バランス、産出国の経済情勢、国際紛争、為替レート変動などによって原料価格が大きく変動するため、これら原料の安定確保とコストダウンがステンレス鋼メーカーにとっての課題である。
title: 切頂八面体
text: 化学において、切頂八面体構造を有するゼオライト (アルミノケイ酸塩) が存在することが知られている。ソーダライト、A型ゼオライト、フォージャサイトが代表的である。
title: 鉄鉱石
text: 古来、製鉄に使われた鉱石は砂鉄(磁鉄鉱)であった。磁鉄鉱は比重が約5.2と商業的に利用できる鉄鉱石の中で最も大きく、流水による選鉱により純度の高い鉱石が容易に得られた。近代的な溶鉱炉による製鉄技術が確立されるまでは砂鉄を使ったたたら製鉄が主流だった。現在では露天掘りで大量に採取できる赤鉄鉱を使用した高炉による製鉄が主流である。日本では新日本製鐵釜石製鉄所の高炉が釜石鉱山から産出される磁鉄鉱を使用していた。
title: 活性白土
text: フランスのユージン・オードリー (Eugene Houdry) は、石油精製の際のクラッキング用触媒に活性白土が有効であることを発見。アメリカ合衆国で実用化され、日本からも新潟県の蒲原粘土が輸出されたが、合成ゼオライトなどの開発により天然の粘土は次第に使われなくなった。
title: ボーキサイト
text: ボーキサイト(英: bauxite、鉄礬土(てつばんど))は、酸化アルミニウム(Al2O3, アルミナ)を 52ないし57パーセント含む鉱石である。実際には、ギブス石 (gibbsite, Al(OH)3), ベーム石(英語版) (boehmite, AlO(OH))、ダイアスポア (diaspore, AlOOH) などの水酸化アルミニウム鉱物の混合物であり、鉱物ではなく岩石である。アルミニウムの原料である。
title: 宇部マテリアルズ
text: 現在の主な製品は耐火材料のマグネシア(酸化マグネシウム)、製鉄所向けのカルシア(酸化カルシウム)などであり、この2つで売上の9割以上を占める。また、海水中のマグネシウム分を原料としたマグネシアクリンカー(耐火物原料)を国内で唯一製造する。
title: 超硬合金
text: 超硬合金の事実上の代名詞ともなっている物質で幅広く使用され、不可欠なものとなっている。ダイヤモンド等、タングステンカーバイドより硬い物質は存在するが近年、タングステンが紛争鉱物に指定されるに至るなどにより高い含有率を嫌って代替化する動きがあり、特に潤滑油使用用途でその弱点が露呈するなどにより工具鋼系への転換が進んできている。
title: 緑礬
text: 岡山県高梁市の備中緑礬山(後に本山鉱山)・西江邸では、磁硫鉄鉱から緑礬(「ろうは」と呼ばれていた)を人造的につくり、それを焼いて「ローハベンガラ」(酸化鉄(III)、Fe2O3)を製造していた。西江邸には江戸期精製の緑礬・ベンガラが現存する。
title: マルテンサイト
text: マルテンサイト(英: martensite)は、Fe-C系合金(鋼や鋳鉄)を安定なオーステナイトから急冷する事によって得られる組織である。体心正方格子の鉄の結晶中に炭素が侵入した固溶体で、鉄鋼材料の組織の中で最も硬く脆い組織である。
title: ハンス・クリスティアン・エルステッド
text: 化学の分野では1825年に、初めてアルミニウムの分離に成功した(アルミナから合成した塩化物をカリウムアマルガムで還元してアルミニウムを分離した)。それ以前にアルミニウムと鉄の合金はハンフリー・デービーが作っていた。
title: コランダム
text: ボーキサイトを精製して作ったバイヤーアルミナを使わず、ボーキサイトをコークスおよび鉄屑とともにアーク炉で融解し、ボーキサイト中のシリカ、酸化鉄、二酸化チタンをいくぶん還元し、冷却凝固させた褐色の塊である。
title: 酸化アルミニウム
text: 天然には、結晶がコランダム(三方晶系)として産出するほか、水和物がボーキサイトの主成分として存在する。ルビーとサファイアはコランダムの変種で、微量の金属イオンが混入することにより呈色し宝石として珍重される。ルビーはクロムが混入することにより深赤色を呈し、ルビーレーザーなどの用途がある。サファイアは鉄やチタンなどが微量混入し、赤以外の色を呈するコランダムである。
title: 吉崎勝
text: カーボナードあるいはカーボネード (carbonado) は、天然の多結晶ダイヤモンド。ダイヤモンドの微細な結晶が緻密に集積した鉱物の変種である。黒色ダイヤモンドあるいはブラックダイヤモンド (black diamond) ともいう。
title: ガルバリウム
text: ガルバリウム (Galvalume) 鋼板は、1972年にアメリカ合衆国のベスレヘム・スチールが開発したアルミニウム・亜鉛合金めっき鋼板の名称。日本国内ではガルバと略称されることも多い。また、ガリバリウム、ガルバニウムと呼称される場合もある。日本工業規格 (JIS) では、JIS G3321(溶融55%アルミニウム-亜鉛合金めっき鋼板)で規定されている。
title: ハンガリーアルミニウム赤泥流出事故
text: 今回の事故を引き起こした赤泥はバイヤー法によってボーキサイトをアルミナ(酸化アルミニウム)へと精製した際の廃棄物である。アルミニウムはボーキサイトを粉状にし、バイヤー法により水酸化ナトリウムを加えて溶かしアルミン酸ナトリウム溶液とした後、水酸化アルミニウムを沈殿させて回収されるのであるが、その溶解残滓が今回流出した汚泥である。赤泥はボーキサイト中の不純物の大部分を含んでおり、赤い色は主成分である水和酸化鉄(III)に由来する。赤泥の主な成分を下表に示す。
title: ステンレス鋼の歴史
text: 1761年、シベリアの鉱山で赤みがかかったオレンジ色の新種の鉱石が発見された。フランスのルイ=ニコラ・ヴォークランがその鉱石を分析し、未知の金属を発見し、クロムと名付けた。その後、1820年代、イギリスの合金鋼研究を経て、フランスのピエール・ベルチェがクロム・鉄合金の研究を行った。ベルチェは初のフェロクロムを作製し、作製したクロム鋼は切れ味に優れることなどを報告した。その後もクロム・鉄合金の研究報告は散発するが、19世紀中に現在認められているようなステンレス鋼の発見・実用化には至ることはなかった。一方で、19世紀後半の金属組織学の成立やテルミット法の発明により、ステンレス鋼誕生の素地は出来上がりつつあった。
title: アルミニウム
text: アルミニウムの比重は鉄の3分の1程度と軽量であるために利用しやすく、また、軟らかくて展性も高いなど加工しやすい性質を持っており、さらに表面にできる酸化皮膜のためにイオン化傾向が大きい割には耐食性もあることから、一円硬貨やアルミ箔、缶(アルミ缶)、鍋、外構、エクステリア、建築物の外壁、道路標識、ガソリンエンジンのシリンダーブロック、自転車のフレームやリム、パソコンや家電製品の筐体など、さまざまな用途に使用されている。ただし大抵はアルミニウム合金としての利用であり、1円硬貨のようなアルミニウム100パーセントのものはむしろ稀な存在である。代表的なアルミニウム合金であるジュラルミンは航空機材料などに用いられているが、金属疲労に弱く、腐食しやすいという欠点を持つため、アロジン(クロメート処理)やジンククロメートで表面を保護し、定期的な点検で腐食部を早期に発見する体制を取ることが求められる。
title: サドベリー隕石孔
text: 1888年にドイツ生まれのイギリスの化学者ルードウィッヒ・モンドと助手のカール・ランガーがニッケルカルボニル Ni(CO)4を経由し、純度99.99%のニッケルが得られるモンド法を開発、ニッケル合金の可能性が広がった。モンドは自らの手法をカナダにおいて応用するためモンドニッケル社をウェールズに創立している。
title: 錬鉄
text: 錬鉄(れんてつ、英語: wrought iron:ロートアイアン)とは、鋼鉄の大量生産手段の発明以前に、古典的な製鉄方法であるパドル法で主に製造されていた、炭素の含有量が少ない鉄のことである。
title: 合金
text: 鉄合金の場合、過剰あるいは僅少な炭素添加のものは歴史的に鋳鉄、純鉄と呼ばれ、それらの総称として鉄鋼材料という呼び方がある。鋼の原義は0.6mass%を中心にその前後の炭素量のものを鋼(刃金)と呼び、金属組織的にはマルテンサイト構造と呼ばれるものであり、合金工具鋼においてはその伝統が引き継がれたが、オーステナイト系ステンレス鋼が開発されるにあたり、炭素を必須とした合金以外でも鋼と呼ばれるようになった。ただし、これが鉄を主体とした合金であることには変わりなく、鉄含有量が50%以上の鉄が含有されているものでも鋼と表現する以外にも、鉄合金あるいは鉄基合金とよんでも学術的にはいっこうに差し支えはない。このように歴史的紆余曲折があり鋼の定義は難しいものになっている。
title: 鉱床学
text: 有用元素が鉱物中に含まれていても工業的に分離・抽出できない場合は鉱石にならない。例えばアルミニウムは下表にあるように地殻中では非常に一般的な元素で、花崗岩中の長石や粘土鉱物カオリナイトにも大量に含まれているが、これらの鉱物からアルミニウムを工業的に単離する技術は確立していないため鉱石に相当せず、ボーキサイトのみが鉱石とされる。
title: 水酸化ナトリウム
text: 代表的な用途としては、単純なアルカリとして上水道・下水道や工業廃水の中和剤とされるほか、ボーキサイトからアルミニウムの原料であるアルミナ(酸化アルミニウム)を取り出すのにも使用される。パン、スナック菓子のプレッツェルの生地を水溶液に浸けて、表面のつや出しと食感改善にも利用されている。ただし、高温 (170 °C 前後) で焼かれるため、炭酸ナトリウムに変化し製品には残らない。
title: 北大東島のリン鉱山
text: そして北大東島のリン酸礬土鉱の利用法として研究が進められたのがアルミニウム原料としての利用であった。北大東島のリン酸礬土鉱はケイ酸や鉄の含有量が少なく、一般的にアルミニウムの原料とされていたボーキサイトよりもアルミニウム製錬に有利であるとして、アルミニウム製錬の実用化に向けての研究が進められた。
title: 飯盛里安
text: 希元素製品の生産研究は戦争の進展と共に一層促進され、1941年には理研希元素工業株式会社が設立され、作業場も本郷工場、足立工場、荒川工場に拡大された。原料黒砂も朝鮮だけでなく、1942年以降はマレー半島の砂錫選鉱の残砂でアマンと称する重砂を取り寄せてこれを処理した。1945年にすべての工場が空襲によって被災し、操業不能になったので、軍需省からの指示により全工場機能を福島県石川町に移すことになった (足立工場は被災しなかったという記述もある)。この地が選ばれたのは日本三大ペグマタイト産出地であり、少量ながらサマルスキー石、モナズ石、ゼノタイムなどの含ウラン鉱物が産出したためである。これらが俗にウラン鉱と呼ばれることがあるがウランは主成分でなく、微量しか含まれていない。戦局の悪化により、外地からの原料の調達もままならず、国内の資源に頼らざるを得なかった。
title: アルミニウム
text: アルミニウム屑を溶解するにあたっても、融点が約660 °Cと銅や鉄などの主要金属の中では低い方で、少ないエネルギーで行うことができる。ボーキサイトからアルミニウム地金を生産するのに比べ、アルミ缶からアルミニウム地金を生産するのはわずか3パーセントの電力消費で済む。
title: ホール・エルー法
text: ホール・エルー法(ホール・エルーほう、Hall-Héroult process)は、唯一実用化されているアルミニウムの製錬方法。溶融させた原料を電気分解させることで目的物質を得る溶融塩電解の代表例である。1886年にアメリカのチャールズ・マーティン・ホールとフランスのポール・エルーによりそれぞれ独自に開発された。
title: マルテンサイト系ステンレス鋼
text: マルテンサイト系ステンレス鋼(マルテンサイトけいステンレスこう)とは、常温でマルテンサイトを主要な組織とする組成を持つ、ステンレス鋼の一種である。耐食性と合わせて高い強度と耐摩耗性を持ち、刃物、タービンのブレード、軸受などで使われる。工業材料としてのマルテンサイト系ステンレス鋼は、1913年にイギリスのハリー・ブレアリーによって発明された。
title: 転炉
text: なお、アメリカで産出される鉄鉱石はリンをあまり含まない鉄鉱石だったため、アメリカではベッセマー法が積極的に採用されて鉄鋼業が飛躍的に発展していった。
title: 窒化アルミニウム
text: 窒化アルミニウム(ちっかアルミニウム, aluminum nitride, AlN)はアルミニウムの窒化物であり、無色透明のセラミックスである。アルミナイトライドともいう。
title: セメンタイト
text: セメンタイト(cementite)とは、鉄カーバイド(Fe3C 鉄炭化物)の組織である。アメリカの冶金学者ヘンリー・マリオン・ハウ(Henry Marion Howe)により命名された。現在ではあまり使用されないが、日本の冶金学者本多光太郎による脆面体という漢字の当て字がある。
title: 塩
text: 日本の塩事業法にあっては、「塩化ナトリウムの含有量が100分の40以上の固形物」(ただし、チリ硝石、カイニット、シルビニットその他財務省令で定める鉱物を除く)と定義される(塩事業法2条1項)。
title: バイヤー法
text: アルミニウムを含む主な鉱石であるボーキサイトは 40% から 60% しかアルミナ (Al2O3) を含んでおらず、残りの成分はシリカ(二酸化ケイ素)、種々の酸化鉄、二酸化チタンである。そのため、金属アルミニウムの精錬に供する前にアルミナを精製する必要がある。バイヤー法では、まずボーキサイトを水酸化ナトリウム (NaOH) の熱溶液で 250 °C で洗浄する。この過程でアルミナは水酸化アルミニウム (Al(OH)3) に変換され、以下の化学式に示すような反応によって溶液中に溶解する。
title: エラブガ
text: 1892年、オーストリアの化学者カール・ヨーゼフ・バイヤー(バイヤー法の開発者)はボーキサイト探索のためエラブガに滞在し、この地にアルミニウム工場を築いている。1990年代にはゼネラルモーターズの組立工場が操業していた。
title: 鉱床学
text: 母体となる岩石が大きく変化する中で、鉱液に含まれていた有用成分や石灰岩中の他の微量成分も反応し、濃集・固定化が生起して各種の金属鉱床が形成される。このようにマグマと石灰岩が接触した場所で形成される特徴的な熱水鉱床をスカルン鉱床と呼ぶ。鉱液が高温の時にはタングステン、モリブデン、スズ、鉄の鉱床が形成され、中低温の時には銅、亜鉛、鉛の鉱床が形成される。日本の代表例としては鉄と銅を産出して日本の近代化に貢献した岩手県の釜石鉱山や、奈良の東大寺の大仏作成にかかわったといわれる山口県の長登銅山がある。
title: 大工原銀太郎
text: 大工原 銀太郎(だいくはら ぎんたろう、1868年1月27日〈慶応4年1月3日〉 - 1934年〈昭和9年〉3月9日)は、日本の農芸化学者。土壌酸性がアルミニウムに因ること(大工原酸度, Daikuhara acidity)を世界で初めて発見した研究者。
title: 細倉鉱山
text: 亜鉛の採掘によって息を吹き返した高田鉱山であったが、1914年(大正3年)から始まった第一次世界大戦は亜鉛の需要を急増させ、高田鉱山にとって追い風となった。当時、弾丸の薬莢には純度の高い亜鉛が用いられることが多く、戦争の激化によって世界中で亜鉛の消費量が激増し、これまで日本はイギリスから亜鉛を輸入してきたが、戦争の激化に伴いイギリスは亜鉛の禁輸に踏み切ったため、どうしても日本は亜鉛生産に乗り出さねばならなくなった。1915年(大正4年)12月、高田鉱山の所長であった山本豊次は電気分解によって高品位の亜鉛精錬に成功し、翌1916年(大正5年)から本格的な電気亜鉛の生産を開始した。しかし電気亜鉛の精錬には大電力が必要で、当時の状況では利用可能な電力が不足していたために、近隣の水力発電所から電力の供給を受ける契約を結ぶなどして電気亜鉛の生産に努めた。
title: オーステナイト系ステンレス鋼
text: オーステナイト系は、ステンレス鋼の耐食性を生み出す主元素であるクロム、オーステナイトを安定させるニッケルを主成分として含み、「クロム・ニッケル系ステンレス鋼」に分類される。クロムを 18%(質量パーセント濃度)、ニッケルを 8% 含む18Cr-8Niステンレス鋼がオーステナイト系の代表的・標準的な鋼種で、日本産業規格に制定されているものとしてはSUS304に相当する。
title: アルミニウム合金
text: アルミニウム合金(アルミニウムごうきん、英: aluminum alloy)は、アルミニウムを主成分とする合金である。アルミニウムには軽いという特徴がある一方、純アルミニウムは軟らかい金属であるため、銅(Cu)、マンガン(Mn)、ケイ素(Si)、マグネシウム(Mg)、亜鉛(Zn)、ニッケル(Ni)などと合金にすることで強度など金属材料としての特性の向上が図られる。アルミニウム合金を加工する場合、大きく分けて展伸法と鋳造法が採用される。
title: フェロニッケル
text: フェロニッケル(英語:ferronickel)は、鉄合金(フェロアロイ)の一種で、鉄とニッケルの合金の事である。製品とされるものの構成比はニッケル20〜40%、鉄80〜60%とされる。その製品の7割がステンレス鋼の原料に使われる。
title: 電解ニッケルめっき
text: ワット浴とは硫酸ニッケル、塩化ニッケル、ホウ酸を主成分とするもっとも実用的で有名なニッケルめっき浴である。1915年に O.P.Watts により開発され、開発者の名に因んでこの名が付けられた。ワット浴からの析出皮膜は素地との密着性がよく、半光沢で耐食性がある。このため下地めっきとして用いられることが多い。鏡面光沢の皮膜を作成するために、以前はバフ研磨後にクロムめっきが行われていたが、光沢添加剤が開発されている現在ではその必要はない。以下に代表的な光沢添加剤を示す。
title: ダイヤモンド
text: 工業用ダイヤモンドには用途により、数ナノメートルから数ミリメートルまでの粒径、形状、破砕性、表面状態などによる多くの品種がある。また、前述のバイトは超硬合金を基板にダイヤモンドをコバルトなどと共に焼結することによって得られるダイヤモンド焼結体を指すこともある。しかしながら、ダイヤモンドは高温下で鉄 (Fe)、コバルト (Co)、ニッケル (Ni) と容易に化学反応を起こす、などの性質のために、鋼など鉄基合金や耐熱合金の切削には適さない。ダイヤモンドが使用できない分野では、代わりに立方晶窒化ホウ素 (cubic Boron Nitride, cBN) の焼結体(「ボラゾン」)を用いる。
title: トタン
text: 鉄板に亜鉛を鍍金する技術はフランスの科学者ポール・ジャック・マルーインによって1742年に発明され、以来亜鉛板の代用品として利用されるようになった。亜鉛鉄板は工業化とともに発展し、第一次世界大戦を契機に需要が拡大した。日本での本格的な国産化は、明治39年(1906年)に官営八幡製鐵所に薄板製鉄工場が建設され、亜鉛鉄板40トンが製造されたのが始まりとなった。その後、民間にも亜鉛鉄板製造の機運が高まり、明治44年(1911年)大阪市桜島に亜鉛鍍(後の日新製鋼)が設立されたのを皮切りとして、多くの亜鉛鉄板工場が設立された。
title: 隕石
text: オクタヘドライトには、数百万年の時間スケールでの冷却によって生じるウィドマンシュテッテン構造が特徴的な模様として現れる。これはFe-Ni合金の正八面体型結晶構造が出現したものでオクタヘドライトと呼ばれるものの特長である。平均して8.59%程度のニッケル、0.63%程度のコバルト、数ppmの金、白金、イリジウムなどの貴金属も含まれる。また少量のリンおよび炭素などの非金属元素も含まれる。 地域によっては、農具などに利用されていた。日本刀の原料(材料)として使われたこともある。
title: 炭素
text: 炭素は4本の共有結合ができ、結合の状態によって数種類の同素体を形成する。炭素同士がsp混成軌道を形成し、正六角形の平面構造を取った膜が重なったものがグラファイトになる。2009年、グラファイトの基本構造である薄いグラフェンは非常に高い硬度を持つことが判明した。しかし、グラファイトから薄いグラフェンを経済的に剥ぎ取る技術は確立されておらず、事業性の確立は今後の開発を待つ必要がある。また、炭素がsp混成軌道を形成して正四面体の立体結晶構造を取った巨大分子となったものがダイヤモンドとなる。同じ炭素の同素体であるが、前者は電気伝導性が高く軟らかい、後者は絶縁体で硬いなど、まったく異なる性質を示す。ダイヤモンドが炭素の同素体であることを示したのはラヴォアジエである。実験内容は、密閉容器に納めたダイヤモンドを虫眼鏡により燃焼させると二酸化炭素だけが生成されるというものである。
title: ステンレス鋼の歴史
text: マルテンサイト系ステンレス鋼の場合は、その発明者には、イギリスのハリー・ブレアリーの名が第一に挙げられる。シェフィールドにあるブラウン・ファース研究所の初代所長であったブレアリーは、ライフル銃で起きていたエロージョンの調査を1912年に受けた。ブレアリーは対策には高クロム鋼が有効と考え、1913年に試作し、その試料が優れた耐食性を持つことに気づいた。ブレアリーが作製した試料は、クロム 12.8 %、炭素 0.24 %、マンガン 0.44 %、シリコン 0.20 % という成分から構成されており、現在の標準的なマルテンサイト系ステンレス鋼の一つに相当するものであった。
title: マンガンアルミカーボン磁石
text: マンガンアルミカーボン磁石(マンガンアルミカーボンじしゃく)は、マンガンとアルミニウムを主原料に、炭素を少量添加した磁石。MA磁石とも。
title: ポルトランドセメント
text: 仕上工程ではセメントの三酸化硫黄量と比表面積値が目標通りとなるようにクリンカーを石膏とともに粉砕し、粉末状のセメントを製造する。石膏に関しては、諸外国では天然石膏を使用する場合が多いが、日本では良質な天然石膏に恵まれないため副産石膏、特に排煙脱硫石膏が使用されている。石膏の種類は二水塩が基本である。
title: 炭酸カルシウム
text: ことで製造される。 焼成時に発生した炭酸ガスを再利用する製法は、開発者である白石恒二(白石工業・創立者)の名に因んで特に白石法と呼称される。他方、欧米では溶液法によって生産されることもある。
title: 金持神社
text: 金持(かもち)とは、古くは、玉鋼の産地で、原料の金(砂鉄のこと)が採取できる谷を多く持っていた事に由来する。近隣にある金屋子神よりも古いが、スサノオ神よりも新しい神である。
title: ステンレス鋼
text: オーステナイト系は、主要合金元素としてクロムとニッケルを含むクロム・ニッケル系ステンレス鋼の一種である。「18-8(じゅうはちはち)ステンレス」など呼ばれるクロム約 18 % ・ニッケル約 8 % の鋼種が、オーステナイト系の代表的な鋼種である。オーステナイト系はステンレス鋼全体の中でもっとも広く使われている鋼種で、使用量も種類も多い。
title: ジュラルミン
text: ジュラルミン (Duralumin) とは、アルミニウムと銅、マグネシウムなどによるアルミニウム合金の一種。
title: コランダム
text: 鉱床は、カナダ、アメリカ、ロシア、南アフリカなどにある。ルビーは、ミャンマー、タイ、スリランカで、砂の中から多く採掘される。日本では、大分県の木浦鉱山がエメリーを産出する事が知られており、研磨材や建設資材として近年まで採掘されていた。
title: ステンレス鋼の歴史
text: 一方で、前述のドイツのシュトラウスとマウラーが作製した試料にも、マルテンサイト系の鋼種が含まれていた。1912年にクルップ社が特許出願したもう1つの耐食鋼は、\"V1M\" と名付けられたクロム 14 %・ニッケル 2 %・炭素 0.15 % のマルテンサイト系であった。また、後述の米国のエルウッド・ヘインズ(英語版)も、マルテンサイト系の開発において言及されるに値すると評される。
title: ボーキサイト
text: アルミナは非常にありふれた元素であり、地殻内では3番目に多く存在するとする説もあるが(クラーク数を参照のこと)、そのほとんどがアルミノケイ酸塩として存在する。アルミノケイ酸塩は、ケイ素との結合が強く精錬が難しいため、ボーキサイト以外の鉱石から取り出すのは経済的に見合わない。
title: 三層電解法
text: 三層電解法(さんそうでんかいほう、trinal electrolytic process)とは、アルミニウムを高純化する電解法である。三層電解精製法とも呼ばれ、1901年にアメリカのフープスによって発明された。原料には純度99.85%のアルミニウムが使われ、アルミニウム1tあたり14,000 - 15,000 kWhの電力が必要となる。大量の電気を使うことから最近では電気の消費量の少ない偏析法が主流である。
title: 銅アンモニアレーヨン
text: 銅アンモニアレーヨン(どうアンモニアレーヨン、cuprammonium rayon)は、再生繊維の一種。キュプラ(cupro)や銅シルクとも呼ばれる。吸放湿性に優れ、一般的なレーヨン (ビスコースレーヨン) に比べ、耐久力や耐摩耗性などに優れている一方、天然素材であるため、土に埋めると短期で自然分解される。旭化成が有する登録商標「ベンベルグ」と通称される。
title: 流星刀
text: 専修大学教授の田口勇が刀工の法華三郎信次に依頼し、鋼を混ぜず、隕鉄のみの原料で製作された「隕鉄刀」がある。素材となった原料はアフリカナミビアで発見された「ギボン隕鉄」。隕鉄は10パーセント近いニッケルを含み、100万年に約1度の割合で徐々に冷えていく故に地球上では成りあがらない金属組織を有し、折り返し鍛錬は容易ではなく、法華も失敗の連続で諦めかけたが、「最後に、隕鉄が溶解するのを恐れず、思いきって温度を上げたら、やっと鍛着した。炎の色から判断すると、普通の鋼と違い、わずかな温度の違いで、鍛着したり、しなかったりする」とコメントを残した。
title: ステンレス鋼
text: ステンレス鋼(ステンレスこう、英: stainless steel)とは、鉄に一定量以上のクロムを含ませた、腐食に対する耐性を持つ合金鋼である。規格などでは、クロム含有量が 10.5 %(質量パーセント濃度)以上、炭素含有量が 1.2 % 以下の鋼と定義される。単にステンレスとも呼ばれ、かつては不銹鋼(ふしゅうこう)と呼ばれていた。1910年代前半ごろに発明・実用化された。
title: 鋼
text: 鉄の性質は、含まれる炭素の量で大きく変化する。鉄鉱石を還元したものを銑鉄といい、4%から5%の炭素を含む。これをそのまま鋳型に流したものが「鋳物」とも呼ばれる鋳鉄である。鋳鉄はもろくて可塑性がなく、鎚で叩いたり、曲げたりすると割れてしまう。
title: マルテンサイト系ステンレス鋼
text: 1894年、ドイツのハンス・ゴルトシュミット(ドイツ語版)がテルミット法を発明し、炭素をほとんど含まない純度の高い金属クロムの生産が可能となったことで、高いクロム含有量を持つ合金鋼の研究が本格的に始まった。フランスのレオン・ギレ(フランス語版)は、1902年から1906年にかけて精力的に合金鋼の研究を進めていた。テルミット法で得られるクロムを用いて試料を作製し、1904年にクロム含有量を最大およそ 32 % まで、炭素含有量を最大およそ 1 % まで変えた23種類の資料の研究成果を発表した。それらの試料の内、5種類の組成は、現在マルテンサイト系およびフェライト系に分類されるクロム系ステンレス鋼と共通するものであった。
title: 煆焼
text: 英語で calcination と呼ぶのは、炭酸カルシウム(石灰石)を酸化カルシウム(石灰)と二酸化炭素に分解しセメントの原料を作るプロセスに由来する。生成されたものを総称して「焼鉱 (calcine)」という(何を熱したかは問わない)。炉や窯あるいは反応器を使って行う。
title: 伊豆珪石鉱山
text: ビンタン島など、南方からのボーキサイトの供給は1943年半ば頃までは順調であった。しかし1943年後半からは戦況の悪化に伴い南方からの海上輸送が困難となっていく。ボーキサイトの利用が困難となりつつなる中で、改めて国産原料によるアルミニウム製造が注目されるようになった。当初、国産原料の中で最有力とされたのは中国産の礬土頁岩であり、アルミニウム製錬各社はそれぞれ礬土頁岩の製錬法についての研究を始めた。また伊豆半島の宇久須と、宇久須の後に発見された仁科の明礬石の利用も進めていくこととなり、伊豆半島に近い日本軽金属清水工場では、1943年10月に明礬石苛性ソーダ法の製錬施設の建設が始まり、12月には明礬石マグネサイト法のパイロットプラント建設が開始された。
title: リチウム
text: リチウム鉱石はアルミナ、シリカとの化合物で、すりつぶして窯業材料に用いられる。塩湖かん水から分離された水酸化リチウムは電池に用いられる。
title: デリーの鉄柱
text: 現代では錆びない鉄として1913年に開発されたステンレス鋼などがあるが、加熱しながら鍛えた鉄が錆びにくいことは古くから経験上知られていた。熱を加えて叩くことにより、不純物が外側に押し出され鉄の純度があがり、内部では再結晶化が促進される。古代における鍛造の錆びない鉄はダマスカス鋼が有名であり、デリーの鉄柱の材質もこれではないかと言われている。ただし、ダマスカス鋼も全く錆びないわけではない。日本刀も同様に鍛造で錆びにくくなった鉄の例であるが、手入れを怠ればやはり錆を生じる。
title: 金
text: 酸化をほとんど受けない金は、自然金(しぜんきん、native gold、金の単体)として得られることがほとんどである。また金は、火成岩中にも極微量に含まれる。ただし、採算が取れるほど固まって産出されるのは稀である。一方、低品質の金鉱床では、含金珪酸鉱と呼ばれて出荷される場合もある。これは銅の精製過程に融剤として珪酸分が用いられ、この副産物(不純物)として金が得られるというものである。
title: スピネル
text: ナイジェリア産としては「ブルーガーナイト(産地:ナイジェリア/カドゥーナ/カゴロ)」と呼ばれる青色のものが採れる(亜鉛を含むものをガーノスピネルその中でも主成分が亜鉛の場合はガーナイトと呼ばれる)。亜鉛とコバルトを含むスピネルをコバルトガーナイトという。
title: 宇野亀雄
text: 金(2t) 錫、モリブデン、タングステン(合計228t) 阿片(2.88t) キニーネ(3t) 生ゴム(54t)
title: ステンレス鋼
text: フェライト生成元素とは逆に、濃度を増やすとオーステナイトが生成する方に寄与する元素を「オーステナイト生成元素」「オーステナイト形成元素」「オーステナイト安定化元素」などと呼ぶ。ステンレス鋼に加えられるオーステナイト生成元素の代表例がニッケルである。鉄・ニッケル2元系の状態図を見ると、ニッケル濃度が高いほどオーステナイトの領域が広がっていく。鉄・クロム・ニッケルの3元系で考えると、γ ループの領域が大きくなっておく。このようなオーステナイト生成元素を利用し、ステンレス鋼の特定の種類では常温でもオーステナイト組織のままとすることができる。オーステナイトの組織は、高い延性、非磁性などの特徴を持つ。ニッケルの他には、炭素、窒素、コバルト、マンガン、銅などがオーステナイト生成元素である。