ドイツの研究者らは、固体金属酸化物をワンステップでブロック状の合金に変えることができる新しい合金製錬プロセスを開発したと英国の学術誌ネイチャー最新号に報告した。この技術では、金属を抽出した後に溶解したり混合したりする必要がないため、温室効果ガスの排出量を削減し、エネルギーの節約に役立ちます。

ドイツのマックス・プランク持続可能材料研究所の研究者らは、還元剤として炭素の代わりに水素を使用して金属を抽出し、金属の融点よりはるかに低い温度で合金を形成し、実験で低膨張合金の製造に成功した。この低膨張合金は 64% の鉄と 36% のニッケルで構成されており、広い温度範囲内で体積を維持できるため、産業で広く使用されています。

研究者らは、鉄とニッケルの酸化物を低膨張合金に必要な割合で混合し、ボールミルで均一に粉砕し、小さな丸いケーキにプレスしました。次に、ケーキを炉で摂氏700度に加熱し、水素を導入しました。温度は鉄やニッケルを溶かすほど高くはありませんでしたが、金属を還元するには十分な温度でした。試験の結果、加工されたブロック状の金属は低膨張合金の典型的な特性を持ち、粒径が小さいため機械的特性が優れていることがわかりました。完成品は粉末やナノ粒子ではなくブロック状であったため、鋳造や加工が容易でした。

従来の合金製錬には 3 つのステップが含まれます。まず、鉱石中の金属酸化物が炭素によって金属に還元され、次に金属が脱炭素され、さまざまな金属が溶解および混合されます。最後に、金属の微細構造を調整するために熱機械処理が実行されます。合金に特定の特性を与えます。これらの工程では大量のエネルギーが消費され、炭素を使用して金属を還元するプロセスでは大量の二酸化炭素が生成されます。金属産業からの炭素排出量は世界全体の約 10% を占めています。

研究者らは、水素を使用して金属を還元すると副産物として水が得られ、炭素排出量はゼロであり、この単純なプロセスにはエネルギー節約の大きな可能性があると述べた。ただし、実験では高純度の鉄とニッケルの酸化物が使用され、効率は