水素還元ガスの利点について教えてください。

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• 水素還元の仕組みについて教えてください。

  Fe2O3 + 3H2 → 2Fe + 3H2O (酸化鉄(III.) + 水素 → 鉄 + 水)

  一例となり、全てこの通りになるとは限りません。水素雰囲気も時間をかけて温度をゆっくり上げていくことと、熱処理の時間も長く行うこと、冷却は炉の中でその工程の倍近く時間をかけて水素中でゆっくり下げていくことが重要です。

• 水素還元は高温に対応可能ですか。

  鉄の場合はキュリー温度727℃から還元が始まりますが、弱めの錆びを無くしたり銀色になるには850℃前後になります。

  SUS304(18-8ステンレス)の場合は1100°C前後です。その他の材質、非鉄は温度が異なるのと大体の場合は軟化するので使用目的によっては水素還元熱処理ではなく、酸洗などの表面処理で金属表面を磨いたりする場合もあります。

• 水素還元で対応可能な熱処理温度を教えて下さい。

  水素ガスでの熱処理は150°Cから1100°Cまで対応可能です。

  水素還元は材質と酸化の状態により温度と時間を調整して行うことで効果が出ます。

• 水素焼鈍の条件について教えて下さい。

  水素による焼鈍は水素を吸い込んでしまう材質 （チタンやネオジムなどのレアアースに多いのです）温度によって炭化してしまう素材（燃えてしまうもの）熱によって多量の水分が放出されてしまうもの（シリカゲルなど）でなければ対応可能です。

  また処理温度はその材質や素材の溶解温度以下になります。

• 水素雰囲気熱処理は何度から対応可能でしょうか。

  水素雰囲気は実績値として180℃から1120℃までの熱処理を行っています。

  詳しくはご相談ください。

• 水素雰囲気焼鈍について教えてください。

  炉内の大気（空気）を水素ガスに置き換えて行う熱処理になります。

  水素以外にも窒素やアルゴンで行うこともあります。

• ウェット水素とは何ですか?

  通常の水素はほとんど水分量というものがなく、ドライ水素と呼ばれています。

  そのガスを水を通したりしてガスに水分量を含ませたものになります。ドライ水素の水分量は露点と言われる言葉で単位は℃、水分量0.001%程度です。ウェット水素はよりプラスに近い露点のガスとなり、水分量は1%程度もあれば十分にウェット水素と言えるでしょう。空気中の露点とは湿度のことになります。

• 水素還元温度について教えてください。

  材質や酸化の具合により異なります。

  純鉄が赤くサビているとして、800℃以上、時間は長いほど良い還元します。その代わりに何らかの金属特性を失います。純鉄ならかなり軟らかくなってしまいます。

• 還元性について教えてください。

  熱処理のガスでいうと水素になります。

  水素をベースに他のガスを混ぜる混合ガスなど数種類あり、その会社の設備や取り扱い材料により異なります。

• 水素中の水分量について教えてください。

  サーマル化工で使用している水素の場合、加熱後0.0011%以下になります。

  詳しくはご相談ください。

• 水素焼鈍炉は、ニッケルの少ない鉄に対して使用しても大丈夫でしょうか？

  はい、問題なく熱処理することが可能です。

  クロムが入っている場合はまたご連絡ください。

• 水素は金属より酸化しやすいのでしょうか。

  大気中の酸素と結びつく点で言えば、鉄や炭素鋼が目に見えて分かります。

  金属という括りですと酸化が進まないものもあるので金属、水素は酸素と結びつくと水になるので酸化、とはあまり表現しないようです。

• 水素ガスが結露することはありますか。

  ウェット水素機器を使用して温度を上げれば結露させることが可能です。

  通常の水素ガスが結露することは難しいと思われます。

• 水素還元の反応式の一例を教えてください。

  酸化銅　CuOにHH →Cu とH-O-Hになります。

  詳しくはご相談ください。

• 水素熱処理1バッチの価格について教えてください。

  条件と温度、材質とサイズにより異なります。

  詳しくは各社炉メーカーにご相談ください。

• 水素還元を行った場合、酸素と置き換わった水素はその後どうなるんでしょうか？

  水素還元熱処理後、取り出した鉄の場合ですと、すぐに失われて代わりに酸素と置き換わり、酸化が始まります。

  希土類元素の場合は吸蔵するものも多くあるので水素を取り込んだままの状態となりますが取り扱いが大変危険になる場合があります。

• 水素還元の温度について教えてください。

  水素還元は材質に由来します。

  一例として鉄の場合、600℃以上です。

• 水素雰囲気熱処理に付いてわかりやすく教えてください。

  水素ガスの空間を作り、その中で金属を熱していきます。

  水素と酸素が結びついて金属は元の銀色などになります。加えて金属は加工によって部品になったときの応力、ストレスが無くなります。

• 熱処理に必要な水素の量はどれくらいですか。

  水素量は炉の大きさによって異なります。

  炉体メーカーさんが正確に算出してくれます。圧力は最小でも大気圧の3倍以上が望ましいです。これに熱処理時間が加わって水素の使用量がわかります。

• 水素中熱処理の場合、水素の濃度はとは何ですか？

  サーマル化工では99.99%から乾燥装置を通して99.9999%程度まで上げて使用しています。

  当社の強みの一つでもあります。

• 水素雰囲気熱処理の後に同じタンクで窒素雰囲気熱処理をすることは可能ですか？

  可能です。

  高温下でおこなうと変色する場合があります。

• 空気中の水素だけで還元することはできますか。 また、どのくらいの水素で銅1ｇを還元できますか。

  酸化銅の場合、還元には水素だけでなく、温度が必要になります。

  200℃以上で大気圧に押されない圧力と流量が必要となり、容器内を大気と置換しただけでは還元反応は難しいため、銅の重さではなく、容器の大きさが水素の量になります。
  また、空気中の水素はほとんどありませんので、還元することはできません。還元反応は極力酸素の少ない空間で行われます。

• 水素還元力とは何ですか。

  鉄が水素を失い、酸素と結合することが酸化、錆びることなどです。

  逆に水素を与える事で酸素と水素と結合し、鉄が水素を得ることができます。錆びが無くなった状態が水素還元になり、その特性を水素還元力と呼んでいます。

• 水素ガスを使った熱処理で長時間処理には対応しておりますか。

  長時間の熱処理にも対応しております。

  水素ガスを使った熱処理としては、一般的には３時間前後ですが、熱処理・水素還元技術ナビでは最長100時間まで対応可能です。

• 水素雰囲気で何℃から何℃までの温度の熱処理に対応可能ですか。

  100～1,100℃まで対応可能です。

  水素雰囲気では、100～1100℃まで熱処理対応可能です。また、熱処理の時間ですが、最大100時間まで対応可能です。

• 水素還元とはどのような熱処理ですか？

  水素ガス中で行う熱処理です。

  水素ガス中で熱処理を行うことで、化合物が水素と結びつき金属を元の状態へ戻すことのできる還元処理です。