JP2004162149A

JP2004162149A - 金属試料電解装置

Info

Publication number: JP2004162149A
Application number: JP2002332026A
Authority: JP
Inventors: Tetsushi Jodai; 哲史城代; Atsushi Chino; 淳千野
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2002-11-15
Filing date: 2002-11-15
Publication date: 2004-06-10

Abstract

【課題】多量の鋼試料を迅速に電解し、鋼中介在物を安定して抽出できることを目的とするものである。
【解決手段】金属試料６、直流電源の負極に接続された陰極１及び直流電源の正極に接続され、金属試料６と接触する陽極３が容器７内に満たされた電解液１０に浸され、金属試料６を電解し、金属中含有物を得る金属試料電解装置において、陰極１は高さ方向の断面が格子状に形成され、四角柱状の金属試料６がある間隙をもって収納される格子の目１ａを複数有し、陽極３は平板状に形成され、陰極１の下端部と陽極３との間に絶縁台５が介装され、陽極３と各格子の目１ａに収納された金属試料６とは接触するように構成されている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は、金属中含有物の金属試料電解装置、詳しくは、多量の金属試料を安定かつ迅速に電解でき、微量の含有物を精度よく抽出できる金属試料電解装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
金属中に存在する含有物（析出物・介在物を含む）は、その存在形態、化学組成、粒径および量により、その金属の物性、特に機械的特性に多大な影響を与える。特に、含有物の中でも析出物・介在物と呼ばれる化合物は、一般市販品となっている鋼において、その最終製品の品質特性に多大な影響を及ぼす。
よって、鋼中の析出物・介在物を精度良く抽出し分析することは非常に重要である。近年の鋼の清浄化に伴い鋼中存在率の低い析出物・介在物も分析対象となったため、大量の鋼試料から析出物・介在物を抽出する必要も出てきた。
これら析出物・介在物を金属中より抽出する方法としては、酸溶解法や電解法が知られているが、最も安定に抽出する場合には一般に電解法が用いられている。この電解法は安定に抽出する方法であるが故に、酸溶解法にくらべて抽出速度が遅い問題点がある。
例えば、従来の電解法で、１リットルで約６０ｇの溶解能力を持つ電解液が開発されている（例えば、特許文献１参照。）。
しかし、かかる電解法では、電解時間の経過に伴い電解液が揮発減量し溶解能力が低下することから、このような大量の鋼試料を電解する場合には迅速な電解を行わなければならない。一般に電解法の抽出速度（電解速度）は供給する電流値に比例するが、むやみに電流値を増加させると電流密度４０ｍＡ／ｃｍ^２以上となり介在物・析出物の分解を招いてしまうことになる。
そこで、一般的には介在物、析出物の分解を防ぐために試料の表面積を増加させ電流密度の上昇を抑制する措置が施される。さらに、試料の表面積を増加させるだけでなく、試料表面を均一に電解させるために、試料と陰極を対峙させることが必要とされる。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−１１８０５０号公報（第３頁、表１）
【０００４】
図２１は従来の円筒型の金属試料電解装置の構成の概略を示す斜視図である。
図２１において、２１は円筒状の白金陰極、２２は白金陰極２１より口径の小さい円筒状の白金陽極、２３は白金陽極２内に収容された永久磁石、２４は永久磁石２３に磁着され、白金陰極２１内の中心部に配置されたブロック状の金属試料、２５は白金陰極２１と白金陽極２２に接続された直流電源である。
そして、これら白金陰極２１と白金陽極２２と金属試料２４とが容器（図示省略）内に満たされた電解液に浸され、電解が行われて析出物・介在物を抽出するようにしている。
かかる従来の円筒型の金属試料電解装置により電解される金属試料２４は陰極に対峙した部分の面積が大きくも５０ｃｍ^２のものであり、小試料である。
【０００５】
上述した従来の円筒型の金属試料電解装置では、陰極において電解速度を高めるために、供給電流及び表面積を増加させることは可能であるが、金属試料２４と白金陰極２１を対峙させることができないため電解が均一にならないという問題点があった。
また、陽極については、内部に永久磁石２３を含んだ円筒状の白金陽極２２によって金属試料２４を電解液中に磁着保持しているため、余り大きな金属試料２４を保持することは不可能であるという問題点もあった。
さらに、金属試料２４がステンレスのような非磁性材料の場合は、磁着保持できないという問題もあった。
また、白金陰極２１は円筒状であり、金属試料２４はブロック状であるため、金属試料２４と白金陰極２１との距離を均等にすることは非常に困難であることから、試料の局所的な電解が否めないという問題点もあった。
【０００６】
また、図２２は従来の平行平板型の金属試料電解装置の構成の概略を示す斜視図である。これは薄型の金属試料２４を白金陽極２２内に収容された永久磁石２３に磁着して吊り下げ、その薄型の金属試料２４に板状の白金陰極２１を対峙させて構成されている。
かかる従来の平行平板型の金属試料電解装置は、薄型の金属試料２４と板状の白金陰極２１を対峙させているので、金属試料２４の表面を均一に電解させることができるが、金属試料２４しか対象とならず、ブロック状の大きな試料には適用できないという問題があった。また、薄型の金属試料２４を薄くすると、特に１００μｍφの大きな介在物が割れる可能性が高くなるという問題点もあった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる問題点を解決し、多量の鋼試料を迅速に電解し、鋼中含有物を安定に抽出できる金属試料電解装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本願の請求項１の発明は、金属試料、直流電源の負極に接続された陰極及び直流電源の正極に接続され、金属試料と接触する陽極が容器内に満たされた電解液に浸され、金属試料を電解して金属中含有物を得る金属試料電解装置において、前記陰極は高さ方向の断面が格子状に形成され、四角柱状の金属試料がある間隙をもって収納される格子目を複数有し、前記陽極は平板状に形成され、前記陰極の下端側に対して対向し且つ前記陰極と絶縁を取るのに十分な間隙をもって配置され、前記各格子の目に収納された金属試料とは接触するようにしたものである。
【０００９】
本願の請求項２の発明は、前記陰極の下端部と前記陽極との間に耐薬品性を有する絶縁台が介装されているものである。
【００１０】
本願の請求項３の発明は、前記絶縁台は平板をくりぬいて前記陰極が載置可能な格子状に形成され、金属試料の下端部を差し込み固定できる格子の目を複数有しているものである。
【００１１】
本願の請求項４の発明は、前記格子状の陰極を構成する板に多数の穴を設けたものである。
【００１２】
本願の請求項５の発明は、前記陰極の各格子の目に収納された金属試料の上端側に耐薬品性、絶縁性及び弾性を有するループ状の高分子化合物製パッキンが嵌め付けられているものである。
【００１３】
本願の請求項６の発明は、前記陰極の複数の格子の目にそれぞれ収納された金属試料の上端側に格子状に形成された絶縁材の複数の格子の目が差し込まれているものである。
【００１４】
本願の請求項７の発明は、前記陰極及び前記陽極は白金で形成されているものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１の金属試料電解装置の要部を示す斜視図、図２は同金属試料電解装置の陰極の構成を示す斜視図、図３は同金属試料電解装置の陽極の構成を示す斜視図、図４は同金属試料電解装置の絶縁台の構成を示す斜視図、図５は同金属試料電解装置の組立状態を示す分解斜視図、図６は同金属試料電解装置の使用状態を示す構成図、図７は同金属試料電解装置の陰極の変形例を用いた斜視図である。
図１及び２において、１は高さ方向の断面が格子状に形成され、白金で作られた陰極である。この陰極１の材質は、試料を溶解するための電解液に対し安定であることと導電体であることを満たす必要があり、通常市販されている白金で十分である。
この格子状の陰極１の各格子の目１ａ内に電解するための細長い四角柱状の例えば鋼試料である金属試料６が設置される。
このとき、全ての金属試料６が陰極１の格子の目１ａの内側に接することの無いよう、格子の目１ａの横辺ｘと縦辺ｙより小さい断面形状に金属試料５を切り出す。さらに、陰極１の各格子の目１ａの内側から金属試料６の表面までの距離ｒを全面で等しく取るため、金属試料６の断面形状は辺の長さがｘ−ｒとｙ−ｒの矩形にする。
【００１６】
２は格子状の陰極１の外側面に接続された負極用配線である。この負極用配線２は電解液に浸される部分は陰極と同じ理由で白金を使用している。この部分の材質も通常市販されている白金で十分である。負極用配線２の配線部と陰極１との接続は溶接等の電解液による腐食に耐え、かつ電気抵抗率の急激な上昇の無い方法にて行う。また、負極用配線２の電解液に接しない部分は、電気抵抗率のより低い材料として市販品の銅線もしくはリード線を用いる。
【００１７】
図１及び３において、３は平らな一枚板の白金にて作られた陽極である。この陽極３の材質は、試料を溶解するための電解液に対し安定であることと導電体であることを満たす必要があり、通常市販されている白金で十分である。陽極３を平らな一枚板としたのは、金属試料６及び後述する絶縁台５を安定して設置するためである。
４は一枚板の陽極３の端面に接続された正極用配線である。この正極用配線４は電解液に浸される部分は陽極３と同じ理由で白金を使用している。この部分の材質も通常市販されている白金で十分である。正極用配線４の配線部と陽極３との接続は溶接等の電解液による腐食に耐え、かつ電気抵抗率の急激な上昇の無い方法にて行う。また、正極用配線４の電解液に接しない部分は、電気抵抗率のより低い材料として市販品の銅線もしくはリード線を用いる。
【００１８】
図１及び４において、５は耐薬品性と絶縁性がそれぞれ高い必要があることからフッ素樹脂で作られた絶縁台である。
この絶縁台５は図４に示すように、金属試料６の下端部を差し込み固定できるように所定の厚みの平板をくりぬいて格子状に形成され、陰極１の格子の目１ａと同じ数の格子の目５ａを有している。
また、絶縁台５の格子の目５ａを構成する桟５ｂは格子状の陰極１が安定して載せられるように格子の目１ａを構成する格子の厚みに対して十分な幅を持たせて形成されている。
このような格子の目５ａと桟５ｂを有する絶縁台５は、陰極１と陽極３とを確実に絶縁するだけでなく、金属試料６の側面と陰極１との距離ｒを維持して金属試料６と陰極１とも確実に絶縁する。
【００１９】
さらに、電解が進行した場合の、金属試料６の保持の機能も有する。つまり、金属試料６の底部の絶縁台５に覆われた部位は電解されることがないために、電解の進行に伴う金属試料６の傾倒による金属試料６と陰極１の接触や金属試料６と陽極３の絶縁という問題を防ぐのである。
また、抽出された介在物や析出物の堆積による陰極１と陽極３のショートも防ぐことができる。よって、その絶縁台５の適切な厚みは金属試料５の大きさに依存し、金属試料５の断面形状が小さい場合や金属試料５の高さが高い場合には、厚く調整する。
【００２０】
次に、本発明の実施の形態１の金属試料電解装置の要部の組立て方を図５を用いて説明する。
まず、平板状の陽極３の上に絶縁台５を載せ、絶縁台５のくりぬかれた各格子の目５ａにそれぞれ金属試料６を差し込み、陽極３に接触させつつ立設固定する。こうして金属試料６を全て固定した後、絶縁台５の桟５ｂの上に格子状の陰極１を載せて金属試料電解装置の要部が組立られる。このとき、陰極１が金属試料６と陽極３と正極用配線４に接触しないことを確認する。
次に、こうして組み立てられ金属試料電解装置の要部を図６に示すように、透明なガラス製の容器７に載置し、容器７内に金属試料６が完全に浸されるように電解液１０を満たす。
しかる後に、容器７に蒸発防止のための蓋８をし、蓋８から突出する負極用配線２に直流電源の負極を接続し、蓋８から突出する正極用配線４に直流電源（図示省略）の正極を接続して電解を行い、析出物・介在物を抽出するようにしている。
【００２１】
なお、容器７は耐薬品性が高くかつ絶縁性の物質でできているならば特に問わないが、試料の減少量が目視で観察できるようにガラス製のものを用いた。
また、容器７に蓋８をしたのは、電解液１０の種類によっては蒸発し液量が減少するので蒸発防止のためである。
さらに、容器７内への電解液１０の供給は格子状の陰極１の上部と金属試料５の上部の隙間から供給するのが効率的である。
また、金属試料５の大きさの関係で、容器７内における電解液１０の循環が不十分な場合には、例えば、図７に示すように陰極１の四隅に足１１を設け、絶縁台５に陰極１の足１１が載置されたときに金属試料６の下端を陰極１の下端が覆わないようにして互いに隣接する金属試料６の下端同士の間に隙間１２を設け、陰極１の下部からも電解液１０の循環が行われるようにしてもよい。
【００２２】
本発明の実施の形態１の金属試料電解装置によれば、直流電源の負極に接続された陰極１は高さ方向の断面が格子状に形成され、四角柱状の金属試料６がある間隙をもって収納される格子の目１ａを複数有し、直流電源の正極に接続された陽極３は平板状に形成され、陰極１の下端側に対して対向し且つ陰極１と絶縁を取るのに十分な間隙をもって配置され、各格子の目１ａに収納された金属試料６とは接触するようにしているので、格子状の陰極１の各格子の目１ａに収納された四角柱状の金属試料６の総重量が従来の円筒状の白金陰極内の中心部に配置されたブロック状の金属試料と同重量とした場合に、金属試料が小分けされているために表面積が大幅に増大し、しかもその四角柱状の金属試料６の各表面は格子状の陰極１と対峙していることにより、迅速に安定して電解でき、介在物、析出物等の金属中含有物を安定に抽出することができる。
【００２３】
また、格子状の陰極１の下端部と平板状の陽極３との間に耐薬品性を有する絶縁台５が介装されているので、陰極１と陽極３とを絶縁し、ショートすることを確実に防止する。
さらに、絶縁台５は平板をくりぬいて陰極１が載置可能な格子状に形成され、金属試料６の下端部を差し込み固定できる格子の目１ａを複数有しているので、金属試料６の側面と陰極１との距離ｒを維持して金属試料６と陰極１とを確実に絶縁し、さらに電解が進行した場合にも金属試料６の底部の絶縁台５に覆われた部位は電解されることがないために金属試料６の傾倒による金属試料６と陰極１の接触や金属試料６と陽極３の絶縁という問題を防ぐ。
また、陽極３を平板状とし、金属試料６の底面と接触させることにより、ステンレスのような非磁性材料や重量の重い大型の金属試料６の電解も容易となり、また電解の進行に伴う金属試料６と陽極３との絶縁も発生しない。
【００２４】
実施の形態２．
図８は本発明の実施の形態２の金属試料電解装置の陰極の実際の形状１を示す斜視図、図９は同金属試料電解装置の陰極の実際の形状２を示す斜視図、図１０は同金属試料電解装置の陰極の実際の形状３を示す斜視図、図１１は同金属試料電解装置の陰極を構成する実際の陰極板を示す正面図、図１２は同金属試料電解装置の陰極を構成する実際の負極用配線が接続された陰極板を示す正面図、図１３は同金属試料電解装置の陰極を構成する実際の別の陰極板を示す正面図、図１４は同金属試料電解装置の絶縁板の実際の形状１を示す平面図、図１５は同金属試料電解装置の絶縁板の実際の形状２を示す平面図、図１５は同金属試料電解装置の絶縁板の実際の形状３を示す平面図、図１６は同金属試料電解装置の陽極の実際の形状１を示す斜視図、図１７は同金属試料電解装置の陽極の実際の形状１を示す斜視図、図１８は同金属試料電解装置の陽極の実際の形状２を示す斜視図である。
【００２５】
この実施の形態２は格子状の陰極１を最も簡便に作成できる例を示したものである。
図８に示す格子状の陰極１は、金属試料６が縦３×横３の合計９個を同時に電解できる陰極の例である。
このような形状は、図１１に示したスリットＳの入った陰極板Ｐを組み合わせることで実現できる。図１１において、陰極板Ｐの高さｈ、陰極板Ｐの幅ｗ１、一番端のスリットＳにおける２本の距離ｗ２及び間に入るスリットＳの本数は、処理したい試料の大きさによって決定する。この陰極板Ｐの材質は市販の白金である。
同形状の陰極板Ｐを何枚も作成し、この陰極板ＰのスリットＳに他の陰極板ＰのスリットＳを差し込むことで、図８に示した立体的な格子状の陰極１が作成できる（この場合、外形４枚と内側４枚）。そのため、スリットＳは陰極板Ｐの中心又は中心より少し長くまで入れておけば、十分用をなす。
なお、図１２に示すように負極用配線２として白金線を数本を溶接により接続した陰極板Ｐを、一枚用意してこれを外形側面に使用すれば、金属試料６に接触することなく負極用配線２を設置できる。また、負極用配線２として白金板を用いてもよい。
【００２６】
金属試料６の形状によっては必ずしも全てのスリットＳを組み合わせる必要はない。例えば、図１１の陰極板Ｐを６枚（外形４枚と内側２枚）で組めば、図９のような大きさの異なった金属試料６を同時に処理できる陰極１が作成できる。
更に、図１３に示したスリットＳの数が３本の陰極板Ｐを６枚（外形４枚と内側２枚）組んだ場合には、図１０のように金属試料６が縦２×横２となり、断面形状が同じ試料を４本処理できる。
また、図１１〜図１３に示すいずれの陰極板Ｐにも、その全面に直径１ｍｍ〜１０ｍｍ位の穴ｈを設けてある。このように陰極板Ｐの全面に直径１ｍｍ〜１０ｍｍ位の穴ｈを設けておくことにより、電解液の循環を改善することができる。
【００２７】
次に、格子状の陰極１の格子の目１ａの内側に設置される金属試料６の形状について説明する。
実際の試料形状は、金属試料６の側面と陰極１の距離ｒが１〜３ｍｍとなるように設定した。というのは、１ｍｍ未満だと、金属試料６がゆがんでいた場合、陰極１の上部で容易に接触してしまい、試料調整や設置が必要以上に難しくなってしまうからである。一方、３ｍｍ以上だと、金属試料６と陰極１の間隔を短くすることによる利点が得られないからである。更に、試料断面積も必要以上に小さくなり、大きめの介在物（直径１００μｍオーダーの物を想定している）を壊さない状態で抽出するという目的が果たせなくなるからである。
【００２８】
また、金属試料６の表面と陰極１との距離ｒを１ｍｍ程度とすることにより、電解液の液抵抗を低下させ、電解液の温度上昇を防ぐことができる。その電解液には例えばメタノールをベースとした低沸点の有機溶媒が用いられており、電解液の温度上昇を最小限とし、電解液の揮発減量を抑制している。
一方、試料高さであるが、これは特に定めなかった。図６の場合に、陰極１の高さｈより金属試料６が低くても高くても、本発明の効果を阻害することはないからである。但し、発明者は、金属試料６を無駄にしないこと、試料調製の容易さ、試料取り扱いの簡便さを考慮して、図６にて陰極１の高さｈより±１〜２ｍの試料高さになるように調整していた。
【００２９】
さらに、絶縁台５の形状について説明する。
図１４は上から見た絶縁台５で、平板をくりぬいて形成され、金属試料６を保持するた格子の目５ａと、陰極１が載置される桟５ｂとからなる。
絶縁台５の外形寸法をａ、内径寸法をｂ、陰極板Ｐの幅をＷ１、一番端のスリット２本の距離をＷ２とすると、陰極１と陽極３を確実に絶縁するためには、ａ ≧ ｗ１＞ｗ２＞ｂとする必要がある。また、図１４に示す桟５ｂの点線部５ｃに陰極１が設置される。
なお、この陰極１の設置を確実にするために、前述の桟５ｂの点線部５ｃに陰極１が嵌る例えば０．５〜１ｍｍ程度の浅い溝をつけても良い。
この絶縁台５の厚みは発明者が試したところ、金属試料６の試料高さが１４５ｍｍで、試料断面が１１ｍｍ×１１ｍｍの場合、その厚みは３ｍｍ以上であれば試料保持の目的を達することが分かっている。
図１４に示す絶縁台５は図８に示す陰極１と組み合わせて使用され、縦３×横３の合計９個の金属試料６を同時に電解処理できる。
【００３０】
図１５は上から見た絶縁台５で、金属試料６を保持する格子の目５ａと、陰極１が載置される桟５ｂとからなる。
図１５に示す絶縁台５は図９に示す陰極１と組み合わせて使用され、形状の異なった金属試料６が４個同時に電解処理できる。
図１６は上から見た絶縁台５で、金属試料６を保持する格子の目５ａと、陰極１が載置される桟５ｂとからなる。
図１６に示す絶縁台５は図１０に示す陰極１と組み合わせて使用され、縦２×横２個の計４個の断面形状が同じの金属試料６が４個同時に電解処理できる。
なお、図１５及び図１６に示す絶縁台５の外形寸法ａ、内径寸法ｂの条件や厚みの条件、陰極設置用の溝の工夫は全て図１４に示す絶縁台５の場合と同様である。
【００３１】
また更に、図１７に陽極３を最も簡便に作成できる例を示している。
この陽極３は平板ではあるが、形状を矩形ではなく凸型にしたものである。
これは、絶縁台５より陽極３を全体として一回り小さくすることで、陰極１との絶縁をより確実にしたものである。具体的には、図１７に示すように、陽極３の矩形部分の一辺をｃ、出っ張り部を含んだ最も長い辺をｄ、絶縁台５の外径寸法をａとすると、ｄ＞ａ ≧ ｃ＞ｂとしたものである。そして、陽極３の凸型の出っ張り部に板状の正極用配線４を溶接により接続している。
なお、図１８に示すように出っ張り部の一部を立ち上げ、その立ち上げた部分に数本の白金線を溶接により接続して正極用配線４としても良い。
【００３２】
実施の形態３．
図１９は本発明の実施の形態３の金属試料電解装置の要部を示す正面図である。
この実施の形態３は金属試料６の試料保持を強化したものである。
通常、金属試料６の試料保持に関しては、絶縁台５の厚みと格子の目５ａのくりぬきの大きさを適切に設定しておけば、特に問題はないが、金属試料６の試料断面面積（ｘ−ｒ）×（ｙ−ｒ）が広くとれない場合や試料高さｈが高い場合、或いは陰極１と試料表面の距離ｒが狭い場合は、金属試料６及び陰極１の上部で金属試料６と陰極１の接触が起こることも考えられる。
そこで、このような問題を解決する一つの例が実施の形態３である。
【００３３】
この実施の形態３では、図１９に示すように、各金属試料６の上部に金属試料６と陰極１の隙間を埋める大きさのループ状の高分子化合物製パッキンであるシリコーンゴム製パッキン１３を嵌めている。このシリコーンゴム製パッキン１３耐薬品性に優れ絶縁性が高く、弾性を有するものである。
この実施の形態３によれば、各金属試料６の上部にシリコーンゴム製パッキン１３を嵌めておけば、電解が進むにつれ、金属試料６は細くなっていくが、絶縁台５とシリコーンゴム製パッキン１３にて保護された部位は絶縁されているがために溶解が進まず、電解前の断面を維持する。そのため、電解が進んでも試料保持の機能は落ちない。
このように金属試料６の下部を絶縁台５で保持し、金属試料６の上部をシリコーンゴム製パッキン１３で保持していれば、電解途中で金属試料６が折れない限り金属試料６が陰極１と接触してショートする危険は避けられる。
なお、上述の説明では、金属試料６の上部にシリコーンゴム製パッキン１３を嵌めているが、金属試料６の複数個所にシリコーンゴム製パッキン１３を嵌めるようにしてもよい。また、ループ状のシリコーンゴム製パッキン１３は弾性を有するので、ループの形状は角形、円形どちらでもよい。
【００３４】
実施の形態４．
図２０は本発明の実施の形態４の金属試料電解装置の要部を示す正面図である。
この実施の形態４は実施の形態３の変形例で、同じく金属試料６の試料保持を強化したものである。
この実施の形態４では、図２０に示すように、陰極１の複数の格子の目１ａにそれぞれ収納された金属試料６の上端側に格子状に形成された絶縁台１４の複数の格子の目１４ａを差し込むようにしたものである。
このように金属試料６の下部を絶縁台５で、金属試料６の上部を絶縁台１４で保持していれば、電解途中で金属試料６が折れない限り金属試料６が陰極１と接触してショートする危険は避けられる。
なお、絶縁台１４の複数の格子の目１４ａを構成する桟１４ｂに陰極固定用の浅い溝を設けたものでは、金属試料６だけでなく陰極１もより確実に固定されることとなる。この場合も、絶縁台１４に保持された部位は、絶縁されているがため、電解されず電解前の断面を維持し、試料保持部として機能し続ける。
【００３５】
【実施例】
実施例１
本発明の金属試料電解装置と従来例の円筒型の金属試料電解装置において、同一の鋼試料を用い、同一の供給電流（１０Ａ又は１６Ａ）になるような条件下で、無水マレイン酸４００ｇと塩化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＣ）を３００ｇをメタノール１ｌ（リットル）に溶かしてなる抽出用非水溶媒系電解液を用いてそれぞれ電解による介在物・析出物抽出を行った結果を下記の表１に示す。
なお、電解方式には、定電位電解と定電流電解とがあるが、実施例１では電解方式として定電流電解を採用した。また、鋼試料は角材に切り出されたものを試料表面サンドペーパーで研磨し、メタノール中で超音波洗浄した後、乾燥して秤量したものである。さらに、電解を実施している間中、不活性ガスであるアルゴンガスを抽出用非水溶媒系電解液に通気することにより、該電解液中の溶存酸素量を低減させて電解液の酸化防止を図っている。また、電解量は、金属試料の電解前後の重量変化により算出した。
表１を見ると、従来例では電流密度が高すぎるために介在物・析出物の分解が発生し、抽出量が低い結果になっていることが分かる。
一方、本発明においては、４０ｍＡ／ｃｍ^２以下の適切な電流密度で電解されているため、安定した抽出が行われていることが分かる。
【００３６】
【表１】

【００３７】
実施例２
本発明の金属試料電解装置と従来例の円筒型の金属試料電解装置において、同一の鋼試料を用い、同一の電流密度になるような条件下で、無水マレイン酸４００ｇと塩化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＣ）を３０ｇをメタノール１ｌ（リットル）に溶かしてなる抽出用非水溶媒系電解液を用いてそれぞれ電解による介在物・析出物抽出を行った結果を下記の表２に示す。
なお、この実施例２も電解方式として定電流電解を採用している。また、鋼試料は角材に切り出されたものを試料表面サンドペーパーで研磨し、メタノール中で超音波洗浄した後、乾燥して秤量したものである。さらに、電解を実施している間中、不活性ガスであるアルゴンガスを抽出用非水溶媒系電解液に通気することにより、該電解液中の溶存酸素量を低減させて電解液の酸化防止を図っている。また、電解量は、試料の電解前後の重量変化により算出した。
表２を見ると、従来例では供給電流を上げることができないために所定重量の電解時間が非常に長い結果となっていることが分かる。また、電解時間が長いため電解液が揮発減量し補充が必要となった。
一方、本発明においては、４時間以下の短い電解時間で電解されているため、電解液の補充が不要であることが分かる。
【００３８】
【表２】

【００３９】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明の請求項１によれば、直流電源の負極に接続された陰極は高さ方向の断面が格子状に形成され、四角柱状の金属試料がある間隙をもって収納される格子目を複数有し、直流電源の正極に接続された陽極は平板状に形成され、前記陰極の下端側に対して対向し且つ前記陰極と絶縁を取るのに十分な間隙をもって配置され、前記各格子の目に収納された金属試料とは接触するようにしているので、格子状の陰極の各格子の目に収納された四角柱状の金属試料の総重量が従来の円筒状の白金陰極内の中心部に配置されたブロック状の金属試料と同重量とした場合に、金属試料が小分けされているために表面積が大幅に増大し、しかもその四角柱状の金属試料の各表面は格子状の陰極を構成する板と対峙していることにより、迅速に安定して電解でき、介在物、析出物等の金属中含有物を安定に抽出することができるという効果がある。
【００４０】
本発明の請求項２によれば、格子状の陰極の下端部と平板状の陽極との間に耐薬品性を有する絶縁台が介装されているので、陰極と陽極とを絶縁し、ショートすることを確実に防止できるという効果がある。
【００４１】
本発明の請求項３によれば、絶縁台は平板をくりぬいて陰極が載置可能な格子状に形成され、金属試料の下端部を差し込み固定できる格子の目を複数有しているので、金属試料の側面と陰極との距離を維持して金属試料と陰極とを確実に絶縁し、さらに電解が進行した場合にも金属試料の底部の絶縁台に覆われた部位は電解されることがないために金属試料の傾倒による金属試料と陰極の接触や金属試料と陽極の絶縁という問題を防ぐ効果がある。
【００４２】
本発明の請求項４によれば、格子状の陰極を構成する板に多数の穴を設けているので、電解液の循環を改善することができるという効果がある。
【００４３】
本発明の請求項５によれば、陰極の各格子の目に収納された金属試料の上端側に耐薬品性、絶縁性及び弾性を有するループ状の高分子化合物製パッキンが嵌め付けられているので、金属試料上部が合成樹脂製パッキンで陰極に対して保持され、電解途中で金属試料が折れない限り金属試料が陰極と接触してショートする危険は避けられるという効果がある。
【００４４】
本発明の請求項６によれば、陰極の複数の格子の目にそれぞれ収納された金属試料の上端側に格子状に形成された絶縁材の複数の格子の目が差し込まれているので、金属試料上部が絶縁台で陰極に対して保持され、電解途中で金属試料が折れない限り金属試料が陰極と接触してショートする危険は避けられるという効果がある。
【００４５】
本発明の請求項７によれば、陰極及び陽極は白金で形成されているので、ステンレスのような非磁性材料や重量の重い大型の金属試料の電解も容易となり、また電解の進行に伴う金属試料と陽極との絶縁も発生しないという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の金属試料電解装置の要部を示す斜視図である。
【図２】同金属試料電解装置の陰極の構成を示す斜視図である。
【図３】同金属試料電解装置の陽極の構成を示す斜視図である。
【図４】同金属試料電解装置の絶縁台の構成を示す斜視図である。
【図５】同金属試料電解装置の組立状態を示す分解斜視図である。
【図６】同金属試料電解装置の使用状態を示す構成図である。
【図７】同金属試料電解装置の陰極の変形例を用いた斜視図である。
【図８】本発明の実施の形態２の金属試料電解装置の陰極の実際の形状１を示す斜視図である。
【図９】同金属試料電解装置の陰極の実際の形状２を示す斜視図である。
【図１０】同金属試料電解装置の陰極の実際の形状３を示す斜視図である。
【図１１】同金属試料電解装置の陰極を構成する実際の陰極板を示す正面図である。
【図１２】同金属試料電解装置の陰極を構成する実際の負極用配線が接続された陰極板を示す正面図である。
【図１３】同金属試料電解装置の陰極を構成する実際の別の陰極板を示す正面図である。
【図１４】同金属試料電解装置の絶縁板の実際の形状１を示す平面図である。
【図１５】同金属試料電解装置の絶縁板の実際の形状３を示す平面図である。
【図１６】同金属試料電解装置の陽極の実際の形状１を示す斜視図である。
【図１７】同金属試料電解装置の陽極の実際の形状１を示す斜視図である。
【図１８】同金属試料電解装置の陽極の実際の形状２を示す斜視図である。
【図１９】本発明の実施の形態３の金属試料電解装置の要部を示す正面図である。
【図２０】本発明の実施の形態４の金属試料電解装置の要部を示す正面図である。
【図２１】従来の円筒型の金属試料電解装置の構成の概略を示す斜視図である。
【図２２】従来の平行平板型の金属試料電解装置の構成の概略を示す斜視図である。
【符号の説明】
１陽極、１ａ格子の目、２負極用配線、３陽極、４正極用配線、５絶縁台、５ａ格子の目、５ｂ桟、６金属試料、７容器、１０電解液。

Claims

金属試料、直流電源の負極に接続された陰極及び直流電源の正極に接続され、金属試料と接触する陽極が容器内に満たされた電解液に浸され、金属試料を電解して金属中含有物を得る金属試料電解装置において、
前記陰極は高さ方向の断面が格子状に形成され、四角柱状の金属試料がある間隙をもって収納される格子目を複数有し、
前記陽極は平板状に形成され、前記陰極の下端側に対して対向し且つ前記陰極と絶縁を取るのに十分な間隙をもって配置され、前記各格子の目に収納された金属試料とは接触することを特徴とする金属試料電解装置。
前記陰極の下端部と前記陽極との間に耐薬品性を有する絶縁台が介装されていることを特徴とする請求項１記載の金属試料電解装置。
前記絶縁台は平板をくりぬいて前記陰極が載置可能な格子状に形成され、金属試料の下端部を差し込み固定できる格子の目を複数有していることを特徴とする請求項１記載の金属試料電解装置。
前記格子状の陰極を構成する板に多数の穴を設けたことを特徴とする請求項１記載の金属試料電解装置。
前記陰極の各格子の目に収納された金属試料の上端側に耐薬品性、絶縁性及び弾性を有するループ状の高分子化合物製パッキンが嵌め付けられていることを特徴とする請求項１記載の金属試料電解装置。
前記陰極の複数の格子の目にそれぞれ収納された金属試料の上端側に格子状に形成された絶縁材の複数の格子の目が差し込まれていることを特徴とする請求項１記載の金属試料電解装置。
前記陰極及び前記陽極は白金で形成されていることを特徴とする請求項１記載の金属試料電解装置。