JP2019101002A - Electrolytic solution for extracting metallic compound particles and electrolyte extraction method using the same - Google Patents

Electrolytic solution for extracting metallic compound particles and electrolyte extraction method using the same Download PDF

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Abstract

To provide an electrolytic solution and an extraction method for obtaining the accurate data of a precipitate or an inclusion that is stable in steel but easily hydrolyzed in an aqueous solution or an organic solvent such as ethanol or methanol.SOLUTION: Provided is an electrolytic solution 9 used when etching a metal material 4 in the electrolytic solution 9 and extracting metal compound particles in the metal material 4, the electrolytic solution 9 being formed by including ions of a metal M' that satisfies Δ=pK[M'A]-pK[MA]≥10, where K[MA] represents the solubility product of a metal compound MAto be extracted that exists in the metal material 4 and K[M'A] represents the solubility product of a metal compound M'A. Here, M and M' are different metal elements; A is a unit atom or an atom group that forms a compound with M or M'; x, x', y, y' represent the composition ratio of a compound that is determined in accordance with the valences of M, M' and A; the solubility product Kis a value in a 25°C aqueous solution.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本願発明は、金属材料を電解液中でエッチングし金属材料中の金属化合物粒子を抽出する際に用いる電解液、およびその電解液を用いた電解抽出方法に関係する。   The present invention relates to an electrolytic solution used when etching a metal material in an electrolytic solution to extract metal compound particles in the metallic material, and an electrolytic extraction method using the electrolytic solution.

金属材料、特に、鉄鋼材料は、微量添加元素や様々な熱処理によって、材料マトリックス中に存在する介在物や析出相の種類、アスペクト比などの形状、寸法等を制御して、鉄鋼材料に求められる強度や特性をコントロールすることが広く実施されている。
従って、介在物及び/又は析出相の観察や、その成分、分量を測定することは鉄鋼材料の品質管理や製造プロセスの解析を行う上で、重要な意味を持つ。
Metallic materials, in particular steel materials, are required for steel materials by controlling the types of inclusions and precipitated phases present in the material matrix and the shape, size, etc. of aspect ratio, etc. by minor additive elements and various heat treatments. Control of strength and characteristics is widely practiced.
Therefore, the observation of inclusions and / or precipitated phases, and the measurement of the components and quantities thereof have important meaning in conducting quality control of steel materials and analysis of manufacturing processes.

介在物や析出相の観察をSEM等で行うためには、マトリックス中に埋没した状態の介在物や析出相を観察表面に露出させる必要があり、従来から、各種電解質溶液中で電解することで、介在物や析出相を試料表面に露出させて、観察可能な状態としている。   In order to observe inclusions and precipitation phases by SEM etc., it is necessary to expose inclusions and precipitation phases in a state of being buried in a matrix on the observation surface, and conventionally, electrolysis is carried out in various electrolyte solutions. The inclusions and the precipitate phase are exposed on the surface of the sample to allow observation.

近年、鉄鋼材料の製造技術の進歩により、介在物や析出相の種類が多様化すると共に、微細分散化も進んでおり、観察に際しては、マトリックス(Fe)のみを選択的に溶解すると共に、介在物や析出相に関しては、それらが微細粒であっても、確実に観察表面に保持して、溶解しないような電解液が求められる。   In recent years, with the advancement of manufacturing technology for steel materials, the types of inclusions and precipitation phases are diversified, and fine dispersion is also progressing. In observation, only the matrix (Fe) is selectively dissolved and the intervention is performed. With regard to substances and precipitation phases, even if they are fine particles, an electrolytic solution that can be reliably held on the observation surface and does not dissolve is required.

また、これらの介在物や析出相を同定・定量分析する場合には、同様に、電解質溶液中で鉄鋼試料のマトリックスを溶解させ、介在物や析出相を電解残渣として回収し、これを同定・定量分析することが行われている。   In addition, when identifying and quantitatively analyzing these inclusions and precipitation phases, similarly, the matrix of the steel sample is dissolved in the electrolyte solution, and the inclusions and precipitation phases are recovered as electrolytic residues, and this is identified Quantitative analysis has been conducted.

この定量分析の場合には、鉄鋼材料のマトリックス部分のみを効率良く電解すると共に、Fe分を確実に電解液中に溶解して保持すると共に、その他の介在物や析出相に相当する部分を電解残渣として確実に回収できることが要求される。   In the case of this quantitative analysis, only the matrix portion of the steel material is efficiently electrolyzed, and the Fe content is reliably dissolved and held in the electrolytic solution, and the portion corresponding to the other inclusions and the precipitation phase is electrolyzed. It is required to be able to be reliably recovered as a residue.

非特許文献1は、スラグ系介在物、パウダー系介在物のようにCaOが主体で化学的に不安定な場合、抽出過程で溶けてしまうため評価できないという問題点について検討しており、アセチルアセトン系の電解液を用いる定電流電解であれば、パウダー系介在物が溶解し難く定量的に抽出可能である、と記載している。   Non-Patent Document 1 examines the problem that it can not be evaluated because CaO is mainly contained and chemically unstable as in slag-based inclusions and powder-based inclusions, and it can not be evaluated in the extraction process. In the case of constant current electrolysis using an electrolyte solution of the above, it is described that powder inclusions are difficult to dissolve and can be quantitatively extracted.

特許文献1は、鋼中Ca(カルシウム)系介在物の抽出方法及び分別定量方法に関するものであり、CaOの抽出が難しく、CaOを正確に分別定量することが困難であるという課題について検討し、分解・抽出工程においてCaOが雰囲気中の水分と反応して他の形態に変化し、これが溶媒に溶け易いためであると考え、鋼マトリックスの分解から残渣の捕集までの操作を乾燥雰囲気(グローブボックス)中で行うことを提案している。   Patent Document 1 relates to a method for extracting Ca (calcium) -based inclusions in steel and a method for separately determining the amount of inclusions, and it is difficult to extract CaO and to examine the problem that it is difficult to accurately determine CaO, CaO reacts with the water in the atmosphere in the decomposition and extraction process and changes to another form, which is considered to be easy to dissolve in the solvent, and it is thought that the operation from decomposition of the steel matrix to collection of residue is a dry atmosphere Suggest to do in the box).

特開平06−174716号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 06-174716

千野淳ら、定電流電解法による鋼中Ca−rich系酸化物の抽出分離定量法の開発、鉄と鋼 vol.93(2007)No.2、p105−110Chino, Y. et al., Development of extraction and determination method of Ca-rich oxides in steel by constant current electrolysis, iron and steel vol. 93 (2007) No. 2, p105-110

鋼中では安定でも、水溶液またはエタノール、メタノールなどの有機溶媒中で容易に加水分解しやすい析出物、介在物は、電解液中に溶解してしまい電解抽出が困難な場合がある。そのような析出物、介在物の一例としてMgSが上げられる。MgSはγ粒ピニング能力が高い、微細分散粒子であり、靱性の向上等に有用とされている。しかしながら、MgSは電解液でエッチング処理をしただけでも容易に分解してしまうため、MgSのサイズ分布、個数密度に関する正確なデータを得ることができず材料開発上、大きな制約となる。このように、溶解しやすい析出物や介在物の正確なデータを得るための、電解抽出方法が求められている。   Even if it is stable in steel, precipitates and inclusions that are easily hydrolyzed in an aqueous solution or an organic solvent such as ethanol or methanol may be dissolved in the electrolytic solution and electrolytic extraction may be difficult. An example of such precipitates and inclusions is MgS. MgS is a finely dispersed particle having a high γ grain pinning ability, and is considered to be useful for improvement of toughness and the like. However, MgS is easily decomposed only by etching with an electrolytic solution, so that accurate data on the size distribution and number density of MgS can not be obtained, which is a major limitation in material development. Thus, there is a need for an electrolytic extraction method for obtaining accurate data of easily soluble precipitates and inclusions.

本願発明者らは、これまでも鋼材分析の測定精度向上に取り組んでおり、従前の研究において、非水溶媒系電解液中での電解腐食等による鋼材中の金属化合物分析の際に、介在物や析出相の微粒子、特に、各種金属化合物、中でもMnSの表層には、電解操作以外の手段で測定した含有量よりも高濃度のCuSが観察されるという原因不明の現象が観察されることがあり、このため、MnS粒子をあたかもCuS(Artifact CuS)として検知することがあることを見出している。   The inventors of the present invention have been working on improving the measurement accuracy of steel analysis, and in the previous research, inclusions in metal compound analysis in steel due to electrolytic corrosion or the like in nonaqueous solvent-based electrolytes. It is observed that CuS of higher concentration than that measured by means other than electrolytic operation is observed in the surface layer of fine particles of precipitation phase, especially fine particles of various metal compounds, especially MnS. For this reason, it has been found that MnS particles may be detected as CuS (Artifact CuS).

本願発明者らは、その擬制(Artifact)の原因について、詳細に検討した結果、電解操作によって、電解液中に溶解度積Kspの小さい金属イオン(Cu2+)が生成すると、金属硫化物(MnS)の表面で、溶解度積Kspの大きい金属イオン(Mn2+)が、溶解度積Kspの小さい金属イオン(Cu2+)に置換(exchange)されることを発見した。また、このような硫化物表面での金属イオンの置換は、常温常圧で、しかも水溶液や非水溶媒中でも容易に進行することを突き止めた。 The inventors of the present invention examined the cause of the artifact in detail, and as a result, when a metal ion (Cu 2+ ) having a small solubility product K sp is generated in the electrolytic solution by electrolytic operation, metal sulfide (MnS) It has been found that, on the surface of the above), a metal ion with a high solubility product Ksp (Mn 2+ ) is exchanged with a metal ion with a low solubility product Ksp (Cu 2+ ). In addition, it was found that such metal ion substitution on the surface of sulfide easily proceeds at ordinary temperature and pressure, and also in an aqueous solution or non-aqueous solvent.

その結果、鉄鋼試料中に、本来MnSとして存在していた介在物や析出相は、表面を観察する限り、CuSとして観察されることになり、また、MnSの表面に、電解液中のCuイオンに起因するCuSが、厚さ数十nm程度(1〜100nm)MnSと交換することで、残渣から質量分析を行っても、微細粒子の場合には、体積の相当部分をCuSが占めることとなるので、正確な定量が不可能となっていた。   As a result, inclusions and precipitates originally present as MnS in the steel sample will be observed as CuS as long as the surface is observed, and Cu ions in the electrolytic solution on the surface of MnS will also be observed. Even if mass analysis is carried out from the residue by exchanging CuS due to a thickness of several tens of nm (1 to 100 nm), CuS occupies a considerable portion of the volume in the case of fine particles. Therefore, accurate quantification was impossible.

本願発明者らの従前の研究では、上記の擬制(Artifact)を抑制するための手法として、溶媒系電解液中に、Artifact(擬制)金属硫化物を形成する金属(アタック金属)を選択的に捕捉する薬剤(キレート剤等)を添加することにより、電解液中の自由なアタック金属が減少し、Artifact(擬制)金属硫化物が生成されないことに想到した。   In our previous studies, as a method for suppressing the above-mentioned artifact (Artifact), a metal (attack metal) that forms an artifact (pseudomorphic) metal sulfide is selectively selected in the solvent-based electrolyte. By adding a drug (such as a chelating agent) to be captured, it was conceived that free attack metal in the electrolyte was reduced and that no artifact metal sulfide was formed.

しかしながら、MgSのようなMnSより更に加水分解しやすい析出物や介在物の場合は、電解液に溶解してしまうので、従来より電解抽出は無理と考えられていた。当然のことながら、擬制(Artifact)の原因となるアタック金属を補足する薬剤(キレート等)を添加したとしても、溶解しやすい析出物や介在物の溶解を抑制することはできない。   However, in the case of precipitates and inclusions that are more easily hydrolyzed than MnS such as MgS, since they are dissolved in the electrolytic solution, it has been conventionally considered that electrolytic extraction is impossible. As a matter of course, even if a drug (chelate or the like) that supplements an attack metal causing an artifact (Artifact) is added, the dissolution of easily soluble precipitates or inclusions can not be suppressed.

この問題について、本願発明者らは、鋭意検討した結果、イオン交換反応を用いて溶解しやすいMgS等の析出物や介在物の表面にAgまたはAgS等の防水性バリアシートを生成できると着想した。つまり、MgS等の析出物や介在物は、溶解度積Kspが大きく溶解しやすいが、電解液中に溶解度積Kspが小さい化合物等(例えばAgSやAg)を含ませることにより、溶解度積Kspの大きい(溶解しやすい)析出物や介在物の表面が、溶解度積Kspの小さい(溶解しにくい)化合物等によって、被覆され溶解されにくくなることを予想した。実際に、本願発明者らは、Agを加えた電解液に鏡面研磨したMgS含有鋼材を付着させて、電解抽出実験を行ったところMgS表層で、MgとAgのイオン交換反応が発生して防水性バリアシートを形成できることを確認した。   The inventors of the present application intensively studied about this problem, and as a result, conceived that it was possible to form a waterproof barrier sheet such as Ag or AgS on the surface of precipitates and inclusions such as MgS easily soluble using ion exchange reaction. . That is, although precipitates and inclusions such as MgS are easily dissolved with a large solubility product Ksp, the inclusion of a compound or the like having a small solubility product Ksp (for example, AgS or Ag) in the electrolytic solution leads to a large solubility product Ksp. It was predicted that the surface of the (easy to dissolve) precipitates and inclusions would be covered and difficult to dissolve by a compound having a small solubility product Ksp (which is difficult to dissolve). In fact, the inventors of the present invention attached the mirror-polished MgS-containing steel material to an electrolytic solution to which Ag was added, and conducted an electrolytic extraction experiment. As a result, ion exchange reaction between Mg and Ag occurred in the MgS surface layer and waterproofed. It confirmed that it could form a quality barrier sheet.

上記では、(MgS表面のMg原子とAg原子のイオン交換反応が生じ、MgS表面にAgによる防水性バリアシートが形成される事例で説明したが、MgおよびAg以外の組み合わせにおいても同様な現象が発現することが推定できる。即ち、金属化合物表面での金属イオンの置換は、溶解度積Kspに相当の大小差(10ケタ(1010)程度以上の大小差)があるときに、容易に進行することが推定できる。より詳しくは、溶解度積Kspの異なる2つの化合物のpKspの差(以下Δと称する場合がある)が約10以上であるとき、pKspの大きい(溶解度積Kspの小さい)化合物とpKspの小さい(溶解度積の大きい)化合物との置換が、容易に進行することが推定できる。
上記の条件は、以下の式で表すことができる。
Δ=pKsp[化合物(Kspの小さいもの)]−pKsp[化合物(Kspの大きいもの)]
=(−log10sp[化合物(Kspの小さいもの)])−(−log10sp[化合物(Kspの大きいもの)])
≧10
ここで、或る化合物の溶解度積KspはKsp[化合物]と表し、pKsp[化合物]=−log10sp[化合物]と表す。
In the above, (the ion exchange reaction between Mg atoms and Ag atoms on the MgS surface occurs, and a waterproof barrier sheet of Ag is formed on the MgS surface, but the same phenomenon occurs in combinations other than Mg and Ag. It can be estimated that the metal ion substitution on the metal compound surface proceeds easily when the solubility product K sp has a considerable difference (greater than 10 digits (10 10 )). to it can be estimated more detail., when the difference between the pK sp of two compounds having different solubility product K sp (sometimes hereinafter referred to as delta) is about 10 or more, the pK sp large (solubility product K sp It can be inferred that the substitution of the (small) compound with the small (large solubility product) compound of pK sp easily proceeds.
The above conditions can be expressed by the following equation.
Δ = pK sp [compound (small one of K sp )]-pK sp [compound (large one of K sp )]
= (-Log 10 K sp [compound (small one of K sp )])-(-log 10 K sp [large one (compound of K sp )])
10 10
Here, the solubility product K sp of a compound is represented as K sp [compound], and pK sp [compound] = − log 10 K sp [compound].

本願発明は、上記知見に基づいてなされたもので、その要旨は以下のとおりである。
(1)金属材料を電解液中でエッチングし、金属材料中の金属化合物粒子を抽出する電解液であって、
前記金属材料中に含まれる抽出対象金属化合物Mの溶解度積をKsp[M] とし、
金属化合物M’x’y’の溶解度積をKsp[M’x’y’] とすると、
下記式で定義されるΔが10以上となる金属M’のイオンを含んでなること、を特徴とする電解液。

Δ=pKsp[M’x’y’]−pKsp[M
=(−log10sp[M’x’y’])−(−log10sp[M])

ここで、MとM’は異なる金属元素であり、AはMまたはM’と化合物を形成する単原子または原子団であり、x、x’、y、y’はM、M’、Aの価数に応じて決まる前記化合物の組成比を表し、前記溶解度積Kspは水溶液中25℃での値である。
The present invention has been made based on the above findings, and the gist thereof is as follows.
(1) An electrolytic solution which etches a metallic material in an electrolytic solution to extract metal compound particles in the metallic material,
Let the solubility product of the extraction target metal compound M x A y contained in the metal material be K sp [M x A y ],
Assuming that the solubility product of the metal compound M 'x' A y ' is K sp [M' x ' A y' ]
An electrolytic solution characterized by comprising an ion of metal M 'in which Δ defined by the following formula is 10 or more.

Δ = pK sp [M 'x' A y ' ]-pK sp [M x A y ]
= (-Log 10 K sp [M 'x' A y ' ])-(-log 10 K sp [M x A y ])

Here, M and M ′ are different metal elements, A is a single atom or atomic group forming a compound with M or M ′, x, x ′, y, y ′ are M, M ′, A It represents the composition ratio of the compound determined depending on the valence, and the solubility product K sp is a value at 25 ° C. in an aqueous solution.

(2)非水溶媒系電解液であることを特徴とする上記(1)に記載の電解液。 (2) The electrolyte according to the above (1), which is a non-aqueous solvent-based electrolyte.

(3)前記抽出対象金属化合物MがMgSであることを特徴とする上記(1)又は(2)に記載の電解液。 (3) The electrolytic solution as described in (1) or (2) above, wherein the metal compound to be extracted M x A y is MgS.

(4)前記金属M’が、Hg、Ag、Cu、Pb、Cd、Co、Zn、およびNiの少なくとも一つであることを特徴とする上記(1)〜(3)のいずれかに記載の電解液。 (4) The metal M ′ is at least one of Hg, Ag, Cu, Pb, Cd, Co, Zn, and Ni, and any one of the above (1) to (3) Electrolyte solution.

(5)金属M’の濃度が0.0002〜0.2質量%であることを特徴とする、(1)〜(4)のいずれかに記載の電解液。 (5) The electrolytic solution according to any one of (1) to (4), wherein the concentration of the metal M 'is 0.0002 to 0.2 mass%.

(6)前記金属材料が鉄鋼材料であることを特徴とする、上記(1)〜(5)のいずれかに記載の電解液。 (6) The electrolytic solution according to any one of the above (1) to (5), wherein the metal material is a steel material.

(7)前記非水溶媒は、メタノール、エタノールの少なくとも一つを含んでなることを特徴とする請求項2〜5のいずれか1項に記載の電解液。   (7) The electrolytic solution according to any one of claims 2 to 5, wherein the non-aqueous solvent comprises at least one of methanol and ethanol.

(8)金属材料を電解液中でエッチングし、金属材料中の金属化合物粒子を電解抽出する方法において、
(1)〜(7)のいずれかに記載の電解液を用いて、前記抽出対象金属化合物Mの粒子を少なくとも表面が前記金属M’またはその化合物で被覆された形態で抽出すること、を特徴とする、金属化合物粒子の抽出方法。
(8) In a method of etching a metal material in an electrolytic solution and electrolytically extracting metal compound particles in the metal material,
Using the electrolytic solution according to any one of (1) to (7), extracting particles of the metal compound to be extracted M x A y in a form in which at least the surface is covered with the metal M ′ or the compound thereof , A method of extracting metal compound particles.

・本願発明によれば、鋼中では安定でも、水溶液またはエタノール、メタノールなどの有機溶媒中で容易に加水分解しやすい析出物、介在物を、電解液中に溶解することを抑制することができ、その結果、それらの析出物、介在物のサイズ分布、個数密度に関する正確なデータを得ることができる電解液、および電解抽出方法を提供することができる。 -According to the present invention, it is possible to suppress the dissolution in the electrolytic solution of precipitates and inclusions which are stable in steel but easily hydrolyzed in an aqueous solution or an organic solvent such as ethanol or methanol. As a result, it is possible to provide an electrolytic solution capable of obtaining accurate data on the precipitates, the size distribution of inclusions, and the number density, and an electrolytic extraction method.

本願発明に係る電解液を使用した電解装置の見取り図の一例を示すものである。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 shows an example of a sketch of an electrolytic device using an electrolytic solution according to the present invention. 本願発明に係る電解液を用いてエッチングした鉄鋼試料表面の微粒子のSEM写真と元素濃度を示すチャートである。It is a chart which shows the SEM photograph and the element concentration of the microparticles | fine-particles on the surface of the steel sample etched using the electrolyte solution which concerns on this invention. 本願発明に係る電解液を用いてエッチングで得られる微粒子の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the microparticles | fine-particles obtained by an etching using the electrolyte solution which concerns on this invention.

本願発明により、金属材料を電解液中でエッチングし、金属材料中の金属化合物粒子を抽出する電解液であって、
前記金属材料中に含まれる抽出対象金属化合物Mの溶解度積をKsp[M] とし、
金属化合物M’x’y’の溶解度積をKsp[M’x’y’] とすると、
下記式で定義されるΔが10以上となる金属M’のイオンを含んでなる電解液、およびこの電解液を用いた金属化合物粒子の抽出方法、が提供される。

Δ=pKsp[M’x’y’]−pKsp[M
=(−log10sp[M’x’y’])−(−log10sp[M])
ここで、MとM’は異なる金属元素であり、AはMまたはM’と化合物を形成する単原子または原子団であり、x、x’、y、y’はM、M’、Aの価数に応じて決まる前記化合物の組成比を表し、前記溶解度積Kspは水溶液中25℃での値である。
According to the present invention, it is an electrolytic solution which etches a metallic material in an electrolytic solution to extract metal compound particles in the metallic material,
Let the solubility product of the extraction target metal compound M x A y contained in the metal material be K sp [M x A y ],
Assuming that the solubility product of the metal compound M 'x' A y ' is K sp [M' x ' A y' ]
An electrolytic solution comprising ions of a metal M ′ having a Δ defined in the following formula of 10 or more, and a method of extracting metal compound particles using the electrolytic solution are provided.

Δ = pK sp [M 'x' A y ' ]-pK sp [M x A y ]
= (-Log 10 K sp [M 'x' A y ' ])-(-log 10 K sp [M x A y ])
Here, M and M ′ are different metal elements, A is a single atom or atomic group forming a compound with M or M ′, x, x ′, y, y ′ are M, M ′, A It represents the composition ratio of the compound determined depending on the valence, and the solubility product K sp is a value at 25 ° C. in an aqueous solution.

本発明は、金属材料中の金属化合物粒子の抽出に関するものである。より具体的には、金属材料を電解質溶液中でエッチングすることで、マトリックス(Fe等)を選択的に溶解し、金属材料に含まれる介在物や析出相等の金属化合物粒子を試料表面に露出させる。これにより、金属化合物粒子を観察可能な状態にできる。
金属試料中の微粒子の抽出方法としては、例えば、酸溶液中で鉄鋼試料の鉄マトリックスを溶解する酸分解法、ヨウ素メタノール混合溶液あるいは臭素メタノール混合溶液中で鉄鋼試料の鉄マトリックスを溶解するハロゲン溶解法、非水溶媒系定電流電解法、又は、非水溶媒系定電位電解(SPEED:Selective Potentiostatic Etching by Electrolytic Dissolution Method)法等を用いることができる。これらの内、非水溶媒を用いるSPEED法は、溶媒中に微粒子が分散された際に、組成やサイズの変化が起こり難く、不安定な微粒子でも比較的安定的に抽出できるため好適である。本実施形態に関して、図1を参照しながら、非水溶媒系定電位電解法(SPEED法)による鉄鋼材料中の微粒子の評価方法を例に取り、説明を行うが、本発明における抽出の方法はSPEED法に限定されるものではなく、また、金属材料は鉄鋼材料に限定されるものではない。
The present invention relates to the extraction of metal compound particles in metal materials. More specifically, by etching the metal material in the electrolyte solution, the matrix (Fe or the like) is selectively dissolved to expose metal compound particles such as inclusions and precipitation phase contained in the metal material on the sample surface. . Thereby, the metal compound particles can be brought into an observable state.
As a method of extracting fine particles in the metal sample, for example, acid decomposition method which dissolves iron matrix of steel sample in acid solution, halogen dissolution which dissolves iron matrix of steel sample in iodine methanol mixed solution or bromine methanol mixed solution A non-aqueous solvent-based constant current electrolysis method or a non-aqueous solvent-based constant potential electrolysis (SPEED: Selective Potentiostatic Etching by Electrolytic Dissolution Method) method can be used. Among these, the SPEED method using a non-aqueous solvent is preferable because when the fine particles are dispersed in the solvent, the change in the composition or the size does not easily occur, and even the unstable fine particles can be extracted relatively stably. In the present embodiment, an evaluation method of fine particles in steel material by non-aqueous solvent based constant potential electrolysis method (SPEED method) will be described as an example with reference to FIG. 1, but the extraction method in the present invention is It is not limited to the SPEED method, and the metal material is not limited to the steel material.

初めに、金属試料4を、例えば、20mm×40mm×2mmの大きさに加工して、表層のスケール等の酸化皮膜等を化学的研磨又は機械的研磨等により除去し、金属層を出しておく。逆に、酸化皮膜層に含まれる微粒子を解析する場合は、そのままの形態で残しておく。   First, the metal sample 4 is processed into a size of, for example, 20 mm × 40 mm × 2 mm, and oxide films and the like such as scale on the surface layer are removed by chemical polishing or mechanical polishing to release the metal layer. . On the contrary, when analyzing the fine particles contained in the oxide film layer, it is left as it is.

次に、この金属試料を、SPEED法を用いて電解する。具体的には、電解槽10に電解溶液9を満たし、その中に金属試料4を浸漬させて、参照電極7を金属試料4に接触させる。白金電極6と金属試料4を電解装置8に接続する。一般的に上記電解法を用いると、金属試料4のマトリックスとなる金属部分の電解電位に比べて、析出物等の鋼中微粒子の電解電位は、高い電解電位を持つ。そこで、電解装置8を用いて金属試料4のマトリックスを溶解し、かつ析出物等の微粒子を溶解しない電解電位の間に、電圧を設定することにより、マトリックスのみを選択的に溶解することが可能となる。表面マトリックス部分のFeが電解溶出された試料表面には、介在物或いは析出相5が浮き出し、SEM等による観察に適した状態となる。さらに、電解を続けて、介在物や析出相を試料表面から離脱させて、電解残渣11(図示せず)として回収し、電解液から濾過分離して、同定・定量分析に供することもできる。   The metal sample is then electrolyzed using the SPEED method. Specifically, the electrolytic cell 10 is filled with the electrolytic solution 9, and the metal sample 4 is immersed in the electrolytic solution 9 to bring the reference electrode 7 into contact with the metal sample 4. The platinum electrode 6 and the metal sample 4 are connected to the electrolytic device 8. In general, when the above-mentioned electrolysis method is used, the electrolysis potential of fine particles in steel such as precipitates has a high electrolysis potential as compared with the electrolysis potential of the metal portion which becomes the matrix of the metal sample 4. Therefore, it is possible to selectively dissolve only the matrix by setting the voltage between the electrolysis potentials for dissolving the matrix of the metal sample 4 using the electrolytic device 8 and not dissolving the fine particles such as precipitates. It becomes. Inclusions or precipitation phase 5 floats on the surface of the sample on which Fe in the surface matrix portion is electrolytically eluted, and is in a state suitable for observation by SEM or the like. Further, the electrolysis can be continued to separate the inclusions and the precipitation phase from the surface of the sample, to be collected as an electrolysis residue 11 (not shown), and separated from the electrolyte by filtration for identification / quantitative analysis.

本願発明に係る金属材料用の電解液、即ち、介在物や析出相を観察するために表面のFeマトリックスを電解したり、介在物や析出相を定量分析するために、Feマトリックスを電解し、残渣を回収するための電解に用いる電解液は、好ましくは、
(1)Feイオンに対する錯体形成剤、
(2)電解液に導電性を担保させる為の電解質、
(3)形成されたFe等の錯体を液中に保持するための溶媒、
を含む。
The electrolytic solution for metal materials according to the present invention, that is, the electrolysis of the Fe matrix on the surface to observe inclusions and precipitated phases, and the Fe matrix to quantitatively analyze inclusions and precipitated phases, The electrolytic solution used for electrolysis to recover the residue is preferably
(1) complexing agents for Fe ions,
(2) An electrolyte for securing conductivity to the electrolyte,
(3) A solvent for holding the formed complex such as Fe in a liquid,
including.

Feイオンに対する錯体形成剤としては、アセチルアセトン、無水マレイン酸、マレイン酸、トリエタノールアミン、サリチル酸、サリチル酸メチルの中から1種類以上を選択してもよい。   As a complexing agent for the Fe ion, one or more may be selected from acetylacetone, maleic anhydride, maleic acid, triethanolamine, salicylic acid and methyl salicylate.

電解質には、テトラメチルアンモニウムクロライド(TMAC)、塩化ナトリウム(NaCl)、塩化リチウム(LiCl)の中から1種類以上を選択することができる。   As the electrolyte, one or more types can be selected from tetramethyl ammonium chloride (TMAC), sodium chloride (NaCl), and lithium chloride (LiCl).

溶媒は、各種錯体形成剤や、これらとFeの錯体を溶解状態で保持できるものである必要があり、非水溶媒であってもよい。水溶液系電解液では相対的に低い電解電圧(例えば-300mV以下)でも各種の析出物が分解するのに対し、非水溶媒系電解液は安定した電解領域が広く、超合金、高合金、ステンレスから炭素鋼までほとんどすべての鉄鋼材料に適用することができる。非水溶媒系電解液を用いた場合、主として、マトリックスの溶解と、溶解したFeイオンとキレート剤との(錯体化)反応が起こるだけであり、介在物或いは析出相5は溶解することなく、母材上で”in situ”な状態での三次元観察と分析を行う事ができる。非水溶媒としては、電解を円滑に進め、しかも、錯体化可能な有機化合物と支持電解質とを溶解する化合物が適しており、例えば、低級アルコール、例えば、メタノール、エタノール、又はイソプロピルアルコールを用いることができる。メタノール、又はエタノール、あるいはこれらの混合物を選択することができる。また、これらのアルコールと同程度かそれ以上の極性(双極子モーメント等)を有す溶媒であれば使用できる。   The solvent needs to be capable of holding various complex-forming agents or complexes of these with Fe in a dissolved state, and may be a non-aqueous solvent. In the case of aqueous electrolytes, various precipitates are decomposed even at relatively low electrolysis voltage (for example, -300 mV or less), while in non-aqueous electrolytes the stable electrolysis area is wide and superalloys, high alloys, stainless steel It can be applied to almost all steel materials from carbon steel to carbon steel. In the case of using a non-aqueous solvent-based electrolytic solution, only dissolution of the matrix and (complexation) reaction between the dissolved Fe ions and the chelating agent mainly occur, and the inclusion or precipitated phase 5 is not dissolved, Three-dimensional observation and analysis in the "in situ" state can be performed on the base material. As the non-aqueous solvent, a compound which facilitates electrolysis and dissolves a complexable organic compound and a supporting electrolyte is suitable. For example, lower alcohol such as methanol, ethanol or isopropyl alcohol is used. Can. Methanol, or ethanol, or mixtures thereof can be selected. Further, any solvent having polarity (dipolar moment etc.) equal to or higher than these alcohols can be used.

従来の定電位電解法では、電解溶液として、例えば、10質量%アセチルアセトン(以降“AA”と称す)−1質量%テトラメチルアンモニウムクロライド(以降“TMAC”と称す)−メタノール溶液、又は10質量%無水マレイン酸−2質量%TMAC−メタノール溶液が用いられている。これらの電解溶液では、電解溶出されたFeが錯体を生成し、生成したFe錯体が電解液中に溶解する観点で好ましいため、多用されている。   In the conventional constant potential electrolysis method, as an electrolytic solution, for example, 10% by mass acetylacetone (hereinafter referred to as “AA”)-1% by mass tetramethylammonium chloride (hereinafter referred to as “TMAC”)-methanol solution, or 10% by mass Maleic anhydride-2% by weight TMAC-methanol solution is used. In these electrolytic solutions, the electrolytically eluted Fe forms a complex, and the generated Fe complex is preferably used from the viewpoint of dissolving in the electrolytic solution, and therefore, it is widely used.

しかしながら、従来の電解液では、MgSのようなMnSより更に加水分解しやすい析出物や介在物は、電解液に溶解してしまい、電解抽出は無理と考えられていた。実際のところ、MgSを含む鋼材を従来の電解液を用いて電解抽出したとしても、抽出物や介在物中にMgSは確認できなかった。   However, in the conventional electrolytic solution, precipitates and inclusions which are more easily hydrolyzed than MnS such as MgS are dissolved in the electrolytic solution, and it has been considered that electrolytic extraction is impossible. In fact, even if the steel containing MgS was electrolytically extracted using a conventional electrolytic solution, MgS could not be confirmed in the extract or inclusions.

一般的に、金属化合物の電解液への溶解しやすさは、溶解度積Kspの大きさで整理することができる。つまり、溶解度積Kspが大きい(言い換えると、pKsp(=−log10sp)が小さい)ほど、溶解しやすい。本発明による電解液は、そのような溶解しやすい(溶解度積Kspの大きい)金属化合物の溶解を抑制するために、電解液中に溶解しにくい(溶解度積Kspが小さい)金属化合物の金属イオンを含んでなる。溶解しやすい(溶解度積Kspの大きい)金属化合物は、電解液中の溶解しにくい(溶解度積Kspが小さい)金属化合物の金属イオンと、イオン交換反応を生じて、溶解しやすい(溶解度積Kspの大きい)金属化合物の表面が、溶解しにくい(溶解度積Kspが小さい)金属化合物で被覆される。つまり、溶解されやすい金属化合物の表面に、溶解されにくい金属化合物による防水性バリアシートが形成される。これにより、溶解しやすい金属化合物の電解液中への溶解が抑制され、その溶解しやすい金属化合物の抽出が可能となる。 In general, the solubility of the metal compound in the electrolyte can be ordered by the magnitude of the solubility product K sp . That is, the larger the solubility product K sp (in other words, the smaller pK sp (= −log 10 K sp )), the easier it is to dissolve. Electrolytic solution of the present invention, in order to suppress the dissolution of the (large solubility product K sp) metal compounds such easily soluble, sparingly soluble (solubility product K sp is smaller) in the electrolyte the metal of the metal compound Comprising ions. Soluble metal compound (large solubility product K sp ) is easy to dissolve (solubility product) by causing ion exchange reaction with metal ion of metal compound difficult to dissolve (small solubility product K sp ) in electrolytic solution The surface of the large K sp ) metal compound is coated with a poorly soluble (low solubility product K sp ) metal compound. That is, on the surface of the easily soluble metal compound, a waterproof barrier sheet is formed of the hardly soluble metal compound. Thereby, the dissolution of the easily soluble metal compound in the electrolytic solution is suppressed, and the extraction of the easily soluble metal compound becomes possible.

抽出対象となる、溶解しやすい(溶解度積Kspの大きい)金属化合物Mと、溶解しにくい(溶解度積Kspが小さい)金属化合物M’x’y’の、溶解度積の差が10ケタ(1010)程度以上の大小差があるときに、より詳しくは、下記式で定義される△が10以上であることにより、溶解しやすい金属化合物の電解液中への溶解が抑制され、その溶解しやすい金属化合物の抽出が可能となる。 Solubility product difference between soluble (high solubility product K sp ) metal compound M x A y and poorly soluble (low solubility product K sp ) metal compound M ′ x ′ A y ′ to be extracted More specifically, when Δ is 10 digits (10 10 ) or more, by setting Δ defined in the following formula to 10 or more, the dissolution of the easily soluble metal compound in the electrolytic solution is suppressed. It is possible to extract the soluble metal compound.

Δ=pKsp[M’x’y’]−pKsp[M
=(−log10sp[M’x’y’])−(−log10sp[M])
ここで、MとM’は異なる金属元素であり、AはMまたはM’と化合物を形成する単原子または原子団であり、x、x’、y、y’はM、M’、Aの価数に応じて決まる前記化合物の組成比を表し、前記溶解度積Kspは水溶液中25℃での値である。
なお、金属化合物Mが、溶解しやすい(溶解度積Kspの大きい)金属化合物であり、金属化合物M’x’y’が、溶解しにくい(溶解度積Kspが小さい)金属化合物である。
Δ = pK sp [M 'x' A y ' ]-pK sp [M x A y ]
= (-Log 10 K sp [M 'x' A y ' ])-(-log 10 K sp [M x A y ])
Here, M and M ′ are different metal elements, A is a single atom or atomic group forming a compound with M or M ′, x, x ′, y, y ′ are M, M ′, A It represents the composition ratio of the compound determined depending on the valence, and the solubility product K sp is a value at 25 ° C. in an aqueous solution.
Note that the metal compound M x A y is a metal compound that is easily soluble (large solubility product K sp ), and the metal compound M ′ x ′ A y ′ is not easily soluble (small solubility product K sp ) metal compound It is.

溶解度積の差△が10以上であれば、MとM’間でイオン交換反応は進行すると考えられる。溶解度積の差△は大きいほど、イオン交換反応速度が速くなると考えられ、すなわち、イオン交換反応によるバリアシートの形成が速くなると考えられるので、好ましい。特に、抽出対象となる、金属化合物Mの溶解度積Kspが非常に大きい場合、電解液中への溶解する速度が非常に速いが、バリアシートの形成を速くすることで、溶解しやすい金属化合物Mの溶解を抑制可能となる(言い換えると、抽出対象物が溶解する前に、バリアシートが形成され、抽出対象物の溶解を抑制できる)。 If the difference Δ in solubility product is 10 or more, the ion exchange reaction is considered to proceed between M and M ′. As the difference Δ in solubility product is larger, the ion exchange reaction rate is considered to be faster, ie, it is considered that the formation of the barrier sheet by the ion exchange reaction is considered to be faster. In particular, when the solubility product K sp of the metal compound M x A y to be extracted is very large, the dissolution rate in the electrolytic solution is very fast, but the dissolution is achieved by accelerating the formation of the barrier sheet. Dissolution of the easy-to-use metal compound M x A y can be suppressed (in other words, a barrier sheet is formed before dissolution of the extraction target, and dissolution of the extraction target can be suppressed).

この点で、△は、11以上大きいことが好ましく、12以上大きいことがさらに好ましくは、13以上大きいことがさらに好ましく、14以上大きいことがさらに好ましく、15以上大きいことがより好ましく、16以上大きいことがさらに好ましく、17以上大きいことがさらに好ましく、18以上大きいことがさらに好ましく、19以上大きいことがさらに好ましく、20以上大きいことがさらに好ましく、21以上大きいことが好ましく、22以上大きいことがさらに好ましく、23以上大きいことがさらに好ましく、24以上大きいことがさらに好ましく、25以上大きいことがより好ましく、26以上大きいことがさらに好ましく、27以上大きいことがさらに好ましく、28以上大きいことがさらに好ましく、29以上大きいことがさらに好ましく、30以上大きいことがさらに好ましく、31以上大きいことが好ましく、32以上大きいことがさらに好ましくは、33以上大きいことがさらに好ましく、34以上大きいことがさらに好ましく、35以上大きいことがより好ましく、36以上大きいことがさらに好ましく、37以上大きいことがさらに好ましく、38以上大きいことがさらに好ましく、39以上大きいことがさらに好ましく、40以上大きいことがさらに好ましい。   In this respect, Δ is preferably 11 or more, more preferably 12 or more, still more preferably 13 or more, still more preferably 14 or more, even more preferably 15 or more, more preferably 16 or more. Is more preferably 17 or more, still more preferably 18 or more, still more preferably 19 or more, still more preferably 20 or more, still more preferably 21 or more, still more preferably 22 or more The size is preferably 23 or more, more preferably 24 or more, still more preferably 25 or more, still more preferably 26 or more, still more preferably 27 or more, still more preferably 28 or more, Larger than 29 Is more preferably 30 or more, more preferably 31 or more, still more preferably 32 or more, still more preferably 33 or more, still more preferably 34 or more, even more preferably 35 or more The size is preferably 36 or more, more preferably 37 or more, still more preferably 38 or more, still more preferably 39 or more, and still more preferably 40 or more.

表1に、水溶液中 25℃での硫化物の溶解度積Kspと、硫化物間のpKsp(=−log10sp)の差Δを示す。表中で、二重線の枠(または濃いグレーの枠)はpKspの差Δが22以上である硫化物の組み合わせであり、それらの組み合わせではイオン交換反応およびそれによるバリアシート形成が容易にまたは秒単位で進行すると予想される。簡易的に記号で表せば、交換反応の期待度(予測)が◎と表現される。太線の枠(または薄いグレーの枠)はpKspの差Δが10以上22未満である硫化物の組み合わせであり、数分から数時間単位でかかったりすることがあるが、イオン交換反応およびそれによるバリアシート形成は進行すると予想される。簡易的に記号で表せば、交換反応の期待度(予測)が○〜△と表現される。細い線の枠(または白い枠)はpKspの差Δが10未満である硫化物の組み合わせであり、それらの組み合わせではイオン交換反応およびそれによるバリアシート形成は進行しにくいと予想される。簡易的に記号で表せば、交換反応の期待度(予測)が△〜×と表現される。
なお、硫化物の溶解度積に関して、同じ元素の硫化物であっても結晶形態等によって、異なる溶解度積を示すものがある。表1では、pKspの差Δが小さくなる結晶形態等を有する硫化物を列記している。これは、pKspの差Δが大きくなる形態であっても、対象となる硫化物とのpKspの差Δが10以上となり、交換反応が進行すると考えられるからである。
Table 1 shows the solubility product K sp of sulfide at 25 ° C. in an aqueous solution and the difference Δ between pK sp (= −log 10 K sp ) between sulfides. In the table, the double line frame (or the dark gray frame) is a combination of sulfides having a pK sp difference Δ of 22 or more, and their combination facilitates the ion exchange reaction and the barrier sheet formation thereby. Or expected to progress in seconds. If expressed simply by symbols, the expectation (prediction) of the exchange reaction is expressed as ◎. The bold frame (or light gray frame) is a combination of sulfides with a pK sp difference Δ of 10 or more and less than 22. It may take from several minutes to several hours, but ion exchange reaction and the resulting barriers Sheet formation is expected to proceed. If expressed simply by symbols, the expectation (prediction) of the exchange reaction is expressed as 〜 to △. A thin line frame (or a white frame) is a combination of sulfides having a pK sp difference Δ of less than 10, and it is expected that the combination of ion exchange reaction and thereby the barrier sheet formation is unlikely to progress. If expressed simply by symbols, the expectation (prediction) of the exchange reaction is expressed as Δ △ ×.
With regard to the solubility product of sulfides, some sulfides of the same element may exhibit different solubility products depending on the crystal form and the like. Table 1 lists sulfides having crystal forms and the like in which the difference Δ of pK sp decreases. This may be in the form of the difference between the pK sp delta increases, the difference between the pK sp of the sulfide to be delta becomes 10 or more, it is considered that exchange reaction proceeds.

また、表1の中では、最も溶解度積Kspの大きい硫化物はMnSであるが、実際にはMgSのようにMnSよりも溶解しやすい化合物も存在している。ただし、MgS等の溶解度は非常に大きく、正確な測定値が存在しない。しかしながら、経験的に、MgSのようにMnSよりも溶解しやすい化合物の存在は知られており、その溶解度積Kspは、MnSの溶解度積Kspよりも大きいと考えられる。したがって、MgSのようにMnSよりも溶解しやすい化合物が抽出対象化合物Mである場合の△は、抽出対象化合物がMnSであるとした場合の△よりも大きいとみなすことができる。 Moreover, in Table 1, although the sulfide with the largest solubility product K sp is MnS, in fact, there are compounds that are more soluble than MnS, such as MgS. However, the solubility of MgS etc. is very large, and there is no accurate measurement value. However, empirically, the presence of easily soluble compounds than MnS as MgS is known, the solubility product K sp is considered to be greater than the solubility product K sp of MnS. Therefore, Δ when the compound more soluble than MnS, such as MgS, is the extraction target compound M x A y can be considered to be larger than Δ when it is assumed that the extraction target compound is MnS.

抽出対象物Mを、MnSよりも大きい溶解度積Kspを有する金属化合物としてもよく、つまり、溶解度積Kspが3×10−14より大きい金属化合物としてもよい。したがって、抽出対象物Mが、MgSであってもよい。
そのような大きい溶解度積Kspを有する金属化合物(例えばMgS)は、通常の電解液に容易に溶解するが、本発明により溶解が抑制され、これまで正確に得られなかったデータを得るという効果を顕著に享受することができる。
The extraction object M x A y may be a metal compound having a solubility product K sp larger than MnS, that is, the solubility product K sp may be a metal compound larger than 3 × 10 -14 . Therefore, the extraction target M x A y may be MgS.
Effect that the metal compound having such a large solubility product K sp (e.g. MgS) is readily soluble in common electrolyte, dissolved by the present invention is suppressed to obtain data that can not be obtained accurately heretofore Can be enjoyed notably.

上記の溶解度積Kspは水溶液中の値であるが、同じ極性溶媒のメタノール等の非水溶媒中でも同じ傾向があることが推定される。このことから、本発明の電解液は、非水溶媒系であってもよい。 The above-mentioned solubility product K sp is a value in an aqueous solution, but it is presumed that the same tendency is also observed in non-aqueous solvents such as methanol which is the same polar solvent. From this, the electrolyte solution of the present invention may be a non-aqueous solvent system.

本発明者らは、試験を行い、表2で示すとおり、非水溶媒(低級アルコール)を用いた場合でもKspより求められるpKsp(−log10sp)の差Δが10以上で、反応が認められることが確認している。具体的には、以下の確認試験を行った。
・抽出対象物を含む試料として、MgSを含有する鋼材2種(MgSの粒径が1μm以上のもの、及び粒径100〜150nmのもの)を用意し、それらの表面に鏡面研磨仕上げを行った。
・イオン交換を行う金属M’+イオンとして、Ag、Cu、Pb、Co、Zn、Niの金属イオン濃度が、それぞれ1000μg/mlの6種類の原子吸光分析用標準溶液(M’+溶液)を用意した。M’溶液0.1mlを非水溶媒であるメタノール0.3mlと混合した。
・鋼材表面に混合液を塗布して、鋼材表面の変化を確認した。
AgおよびCuを含む混合液を塗布したものは、塗布から5分以内に鋼材の表面が黒色に変化した。Pbを含む混合液を塗布したものは、塗布から10分程度で鋼材の表面が黒色に変化した。Co、Zn、Niを含む混合液を塗布したものは、塗布から20分程度で鋼材の表面が黒色に変化した。
・さらに、変色のあった鋼材についてSEMおよびEDS観察を行ったところ、いずれもMgS粒子の表面でMgと金属M’とのイオン交換(すなわち、バリアコード形成)が生じていることが確認された。
このことから、本発明の範囲では、溶解度積Kspは水溶液中の指標であるが、非水溶液に適用することが可能であり、そこでの溶解度積Kspは水溶液中と同様の傾向を示すことが推定される。
・また、pKspの差Δが大きいほど、イオン交換反応が速いことも確認された。一方で、pKspの差Δが小さくとも、相対的に反応速度は遅くなるものの、着実にイオン交換反応が進行することも確認された。
The inventors conducted a test and as shown in Table 2, even when using a non-aqueous solvent (lower alcohol), the difference Δ of pK sp (−log 10 K sp ) determined from K sp is 10 or more, It has been confirmed that a reaction is observed. Specifically, the following confirmation tests were conducted.
· Two steels containing MgS (having a particle diameter of 1 μm or more and a particle diameter of 100 to 150 nm) containing MgS were prepared as samples containing an extraction target, and mirror polishing was performed on their surfaces. .
· Six kinds of standard solutions for atomic absorption analysis (M '+ solution), in which metal ion concentrations of Ag, Cu, Pb, Co, Zn, and Ni are 1000 μg / ml, respectively, as metal M' + ions to be subjected to ion exchange Prepared. 0.1 ml of M 'solution was mixed with 0.3 ml of methanol which is a non-aqueous solvent.
-The mixed solution was applied to the surface of the steel material, and changes in the surface of the steel material were confirmed.
In the case where the mixture containing Ag and Cu was applied, the surface of the steel material turned black within 5 minutes from the application. In the case where the mixed solution containing Pb was applied, the surface of the steel material turned black in about 10 minutes from the application. In the case where the mixed solution containing Co, Zn and Ni was applied, the surface of the steel material turned black in about 20 minutes from the application.
Further, when SEM and EDS observation was performed on the discolored steel material, it was confirmed that ion exchange (ie, barrier code formation) between Mg and metal M 'occurred on the surface of the MgS particles in each case. .
From this, in the scope of the present invention, although the solubility product K sp is an index in an aqueous solution, it can be applied to a non-aqueous solution, and the solubility product K sp there tends to be the same as in an aqueous solution. Is estimated.
・ Moreover, it was also confirmed that the larger the difference Δ in pK sp, the faster the ion exchange reaction. On the other hand, it was also confirmed that although the reaction rate is relatively slow even if the difference Δ of pK sp is small, the ion exchange reaction proceeds steadily.

抽出対象金属化合物の表面での反応について、説明する。ここでは、抽出対象金属化合物がMgSであり、イオン交換される金属イオンがAgイオンである場合の例を用いる。まず、Agの硫化物は、MnSとのpKspの差Δが36.6であるため、MgSとのpKspの差Δはさらに大きく、容易にMgS粒子表面のMgとイオン交換反応を生じる。
Agイオンは、MgS粒子の表面のMgとイオン交換され、Mgイオンを電解液中に追い出すと共に、自身は、MgS粒子表面にAgSとして残留する。表面に形成されたAgSは、溶解度が低く、表面層で被覆されたMgS粒子の溶解を抑制する、バリアシートとして働く。

概略的な反応メカニズムは次のとおりである。

MgS+Agイオン → AgS+MgS(Agでカバーされる) 水に分解しない。
The reaction on the surface of the metal compound to be extracted is described. Here, an example in which the metal compound to be extracted is MgS and the metal ion to be ion-exchanged is Ag ion is used. First, since the sulfide of Ag has a difference Δ of pK sp with MnS of 36.6, the difference Δ of pK sp with MgS is larger, and easily causes ion exchange reaction with Mg on the surface of MgS particles.
Ag ions are ion-exchanged with Mg on the surface of MgS particles, and the Mg ions are expelled into the electrolytic solution, and at the same time, they remain as Ag 2 S on the surface of MgS particles. Ag 2 S formed on the surface acts as a barrier sheet which has low solubility and suppresses the dissolution of MgS particles coated with the surface layer.

The schematic reaction mechanism is as follows.

MgS + Ag ion → Ag 2 S + MgS (covered by Ag) Does not decompose into water.

さらに、電解抽出時間が長くなると、AgSのバリアシートで被覆されているMgS粒子の表面で、さらにイオン交換反応が進行することがある。すなわち、MgS粒子の表面から内部へ向かって、AgSで浸潤されていくことがある。MgS粒子の中心部分まで完全にAgとイオン交換されることもある。 Furthermore, when the electrolytic extraction time becomes long, the ion exchange reaction may further progress on the surface of the MgS particles coated with the Ag 2 S barrier sheet. That is, it may be infiltrated with Ag 2 S from the surface to the inside of the MgS particles. In some cases, ion exchange with Ag may be performed up to the central part of MgS particles.

またAgSは、Hイオンと反応すると、容易に還元され、金属Agとして存在することもでき、金属Agは水に不溶である。概して、Hイオンは、電解液中にも含まれているので、MgS粒子表面の少なくとも一部が、金属Agによるバリアシートで被覆されてもよい。 In addition, Ag 2 S is easily reduced when it reacts with H ions, and can be present as metal Ag, and metal Ag is insoluble in water. Generally, H ions are also contained in the electrolytic solution, so at least a part of the MgS particle surface may be coated with a barrier sheet of metal Ag.

このようにして、これまで電解液中に溶解してしまっていたMgS粒子を、AgSやAgによるバリアシートで被覆することができ、析出物や介在物中で安定的に存在させることが可能となり、MgS粒子のサイズ分布や、個数密度等の推定に役立てることができる。
MgS粒子の中心部分まで完全にAgで浸潤したとしても、浸潤して形成されたAgS粒子またはさらに還元されたAg粒子の観察を通じて、鋼中に存在していたMgS粒子のサイズ分布や、個数密度等の推定に役立てることができる。
In this way, MgS particles which have been dissolved in the electrolyte up to now can be coated with a barrier sheet of Ag 2 S or Ag, and can be stably present in precipitates and inclusions. This can be used to estimate the size distribution and number density of MgS particles.
Even if the center part of MgS particles is completely infiltrated with Ag, the size distribution of MgS particles existing in the steel, or the observation of Ag 2 S particles formed by infiltration or further reduced Ag particles, It can be used to estimate the number density etc.

イオン交換反応を生じる、バリアシートを形成するための金属M’としては、抽出対象金属化合物Mに対してpKsp差Δが大きいほど、バリアシートを形成しやすいと考えられ、好ましい。この点から、大きいpKspを有する金属化合物M’x’y’の金属M’が、Hg、Ag、Cu、Pb、Cd、Co、Zn、およびNiの少なくとも一つであってもよく、これらは金属M’イオンになり、小さいpKspを有する金属化合物Mのバリアシートになり得る。 As metal M 'for forming a barrier sheet which produces an ion exchange reaction, it is considered that it is easier to form a barrier sheet as the pK sp difference Δ is larger than the metal compound M x A y to be extracted. From this point, the metal M ′ of the metal compound M ′ x ′ A y ′ having a large pK sp may be at least one of Hg, Ag, Cu, Pb, Cd, Co, Zn, and Ni, These can be metal M 'ions and can be barrier sheets of metal compounds M x A y with small pK sp .

金属M’を、電解液に添加する方法として、金属M’の化合物、例えばM’x’y’の形態で添加してもよく、金属M’イオンを含む溶液の形態で添加されてもよく、または、金属M’の形態で添加してから電解液中に溶解させてもよい。 The metal M 'may be added in the form of a compound of the metal M', for example M 'x' A y ' , as a method of adding the metal M' to the electrolytic solution, or even in the form of a solution containing the metal M 'ion Alternatively, it may be added in the form of metal M 'and then dissolved in the electrolyte.

金属M’が、鋼材試料中に含まれていることがあるので、鋼材試料中に含まれない金属を電解液に添加することが好ましい。鋼材試料中に含まれるものと、電解液に添加したものとの違いが明確であり、その後の分析が明確となるからである。この点で、HgやAgは、一般的に鋼中での含有率が低いので、電解液に添加する金属M’として好適である。また、HgやAgの化合物は、溶解度積が小さく、すなわちバリアシートを形成する能力が高いと考えられる点でも、好適である。そのため、金属M’は、Hg、Agの少なくとも一つであってもよい。   Since metal M 'may be contained in a steel material sample, it is preferable to add the metal which is not contained in a steel material sample to electrolyte solution. This is because the difference between what is contained in the steel material sample and the one which is added to the electrolytic solution is clear, and the subsequent analysis becomes clear. In this respect, Hg and Ag are generally suitable as the metal M ′ to be added to the electrolytic solution, since the content in steel is generally low. Further, compounds of Hg and Ag are also preferable in that they have a low solubility product, that is, they are considered to have a high ability to form a barrier sheet. Therefore, the metal M 'may be at least one of Hg and Ag.

本発明による電解液は、金属M’の濃度が0.0002〜0.2質量%であってもよい。金属M’が0.0002質量%(2ppm)以上であれば、十分に、抽出対象である(溶解しやすい)化合物Mの表面にバリアシートを形成できる。電解液中での金属M’濃度を更に高めることは可能であり、抽出対象物の量に応じて適宜調整してもよい。ただし、金属M’濃度を高めても、イオン交換速度は向上せず、コストの高騰を招くだけであるので、濃度の上限は0.2質量%(2000ppm)としてもよい。 In the electrolytic solution according to the present invention, the concentration of the metal M ′ may be 0.0002 to 0.2% by mass. If the metal M ′ is 0.0002 mass% (2 ppm) or more, a barrier sheet can be sufficiently formed on the surface of the compound M x A y to be extracted (easy to be dissolved). It is possible to further increase the concentration of the metal M ′ in the electrolytic solution, and may be appropriately adjusted according to the amount of the extraction object. However, even if the metal M ′ concentration is increased, the ion exchange rate is not improved, and only the cost is increased, so the upper limit of the concentration may be 0.2 mass% (2000 ppm).

金属化合物M、M’x’y’におけるAは、MまたはM’と化合物を形成する単原子または原子団であり、C、N、H、S、O、PならびにFの原子からなる群より独立して選ばれる1つ以上の原子を含んでもよい。 A in the metal compounds M x A y and M ′ x ′ A y ′ is a single atom or atomic group forming a compound with M or M ′, and atoms of C, N, H, S, O, P and F And one or more atoms independently selected from the group consisting of

電解液は、電解槽中で攪拌されてもよい。これにより、抽出対象である化合物Mの表面が金属M’イオンに接触しやすくなり、バリアシートが形成されやすくなる。攪拌の手段は、特に限定されないが、気泡発生器によるバブリング、マグネチックスターラーによる渦流等を用いてもよい。または、金属M’イオンを含む溶液の液滴を抽出対象を含む鋼材の近傍に滴下してもよい。金属M’イオンに接触しやすいように、バブリングであれば100cc/分、好ましくは200cc/分、スターラーであれば100rpm、好ましくは200rpmを、下限としてもよい。バブリング量やスターラー回転数が高すぎると、電解対象物表面の剥離や、抽出対象である化合物Mの溶解が促進される等の問題を生じる。そのため、バブリングであれば600cc/分、好ましくは500cc/分、スターラーであれば600rpm、好ましくは500rpmを上限としてもよい。
なお、一般的な電解操作において電解液の攪拌を行う場合、攪拌によって生じる電解液の流れが電解対象物に接触しないように、攪拌操作が行われる。これは、攪拌によって生じた電解液の流れが電解対象物に影響を与えないようにするという考えに基づく。本発明では、バリアシートを形成する金属M’イオンが、抽出対象である化合物Mの表面に接触しやすいという観点から、攪拌等によって生じる電解液の流れが電解対象物に接触するように、攪拌または供給してもよい。
また、バブリングのための気体としては窒素ガスやヘリウム、アルゴン等の不活性ガスが挙げられる。酸素や水素等の活性ガスは、電解液中の溶存酸素濃度に影響を与えるおそれがあり、電解対象物に影響を与えるおそれがあるため、好ましくない。
The electrolyte may be agitated in the electrolytic cell. As a result, the surface of the compound M x A y to be extracted is easily brought into contact with the metal M ′ ions, and the barrier sheet is easily formed. The means for stirring is not particularly limited, but bubbling with a bubble generator, eddy current with a magnetic stirrer, or the like may be used. Alternatively, droplets of a solution containing metal M ′ ions may be dropped in the vicinity of the steel material containing the extraction target. In the case of bubbling, the lower limit may be 100 cc / min, preferably 200 cc / min, and 100 rpm, preferably 200 rpm, preferably 200 rpm, in order to facilitate contact with metal M ′ ions. When the bubbling amount and the stirrer rotation speed are too high, problems such as peeling of the surface of the object to be electrolyzed and dissolution of the compound M x A y to be extracted are caused. Therefore, the upper limit may be 600 cc / min, preferably 500 cc / min for bubbling, and 600 rpm, preferably 500 rpm for a stirrer.
In addition, when stirring an electrolyte solution in general electrolysis operation, stirring operation is performed so that the flow of the electrolyte solution produced by stirring may not contact an electrolysis object. This is based on the idea that the flow of the electrolyte solution generated by stirring does not affect the object to be electrolyzed. In the present invention, from the viewpoint that the metal M 'ions forming the barrier sheet easily come in contact with the surface of the compound M x A y to be extracted, the flow of the electrolytic solution generated by stirring etc. May be stirred or supplied.
Moreover, as gas for bubbling, inert gas, such as nitrogen gas, helium, and argon, is mentioned. An active gas such as oxygen or hydrogen is not preferable because it may affect the concentration of dissolved oxygen in the electrolyte and may affect the object to be electrolyzed.

本発明における金属材料が鉄鋼材料であってもよい。鉄鋼材料とは、鉄を主成分とする材料を指し、微量の炭素を含んでもよい。   The metal material in the present invention may be a steel material. The iron and steel material refers to a material containing iron as a main component, and may contain a trace amount of carbon.

エッチング後の電解液をフィルターに通し、捕集した残渣として金属化合物粒子を抽出する際に、前記フィルターが4フッ化エチレン樹脂製フィルターであってもよい。介在物や析出相5や残渣11(図示せず)の同定・定量分析するために、電解液から介在物或いは析出相5や残渣11を濾し採るフィルターについては、従来使用されているニュークリポアフィルター(GE社製)では、溶解損傷して残渣を濾し採ることが難しい。   When the electrolytic solution after etching is passed through a filter and metal compound particles are extracted as a collected residue, the filter may be a tetrafluoroethylene resin filter. In order to identify and quantitatively analyze inclusions, precipitation phase 5 and residue 11 (not shown), a filter for filtering inclusions or precipitation phase 5 and residue 11 from an electrolytic solution is a conventionally used nucleopore filter In the case of (manufactured by GE Co.), it is difficult to dissolve and damage the residue.

本発明により、上記の方法により抽出した金属化合物粒子を分析することも提供されてもよい。金属化合物物粒子について、XRFにより概略組成分析を行い、またはICPにより精緻な組成分析を行ってもよい。また、表面分析手法として、SEMによる観察、EDSによる元素解析等を用いてもよい。エッチングの途中で、金属化合物が抽出される試料の表面を分析することにより、時系列で金属化合物の抽出される状況を観測することもできる。   According to the present invention, analysis of metal compound particles extracted by the above method may also be provided. For metal compound particles, general composition analysis may be performed by XRF, or fine composition analysis may be performed by ICP. As a surface analysis method, observation by SEM, elemental analysis by EDS, or the like may be used. By analyzing the surface of the sample from which the metal compound is extracted in the middle of the etching, it is also possible to observe the extraction condition of the metal compound in time series.

本発明により、鋼中では安定でも、水溶液またはエタノール、メタノールなどの有機溶媒中で容易に加水分解しやすい析出物、介在物を、電解液中に溶解することを抑制することができ、その結果、それらの析出物、介在物のサイズ分布、個数密度に関する正確なデータを得ることができる電解液、および電解抽出方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to suppress the dissolution in the electrolytic solution of precipitates and inclusions which are stable in steel but easily hydrolyzed in an aqueous solution or an organic solvent such as ethanol or methanol even if they are stable. It is possible to provide an electrolytic solution capable of obtaining accurate data on the precipitates, the size distribution of inclusions, and the number density, and an electrolytic extraction method.

上記の説明では、金属化合物として、主に金属硫化物を用いていたが、金属化合物は硫化物に限られるものではない。いずれの化合物種であっても、溶解度積の差に応じて、バリアシートの形成は生じ得ると考えられる。表3は、水溶液中 25℃でのセレン化物間のpKsp(=−log10sp)の差Δを示したものである。表3中で、二重線の枠(または濃いグレーの枠)はpKspの差Δが22以上であるセレン化物の組み合わせであり、それらの組み合わせではイオン交換反応およびそれによるバリアシート形成が容易にまたは秒単位で進行すると予想される。簡易的に記号で表せば、交換反応の期待度(予測)が◎と表現される。太線の枠(または薄いグレーの枠)はpKspの差Δが10以上22未満であるセレン化物の組み合わせであり、数分から数時間単位でかかったりすることがあるが、イオン交換反応およびそれによるバリアシート形成は進行すると予想される。簡易的に記号で表せば、交換反応の期待度(予測)が○〜△と表現される。細い線の枠(または白い枠)はpKspの差Δが10未満であるセレン化物の組み合わせであり、それらの組み合わせでは交換反応およびそれによるバリアシート形成は進行しにくいと予想される。簡易的に記号で表せば、交換反応の期待度(予測)が△〜×と表現される。 In the above description, metal sulfide is mainly used as the metal compound, but the metal compound is not limited to sulfide. It is believed that the formation of the barrier sheet can occur depending on the difference in solubility product for any compound species. Table 3 shows the difference Δ between pK sp (= −log 10 K sp ) between selenides at 25 ° C. in aqueous solution. In Table 3, the double-lined frame (or the dark gray frame) is a combination of selenides having a pK sp difference Δ of 22 or more, and their combination facilitates the ion exchange reaction and the barrier sheet formation thereby. Or expected to progress in seconds. If expressed simply by symbols, the expectation (prediction) of the exchange reaction is expressed as ◎. The bold frame (or light gray frame) is a combination of selenides with a pK sp difference Δ of 10 or more and less than 22 and may take from several minutes to several hours, but ion exchange reactions and the barriers thereby Sheet formation is expected to proceed. If expressed simply by symbols, the expectation (prediction) of the exchange reaction is expressed as 〜 to △. A thin line frame (or a white frame) is a combination of selenides having a pK sp difference Δ of less than 10, and it is predicted that the exchange reaction and the resulting barrier sheet formation do not progress easily with these combinations. If expressed simply by symbols, the expectation (prediction) of the exchange reaction is expressed as Δ △ ×.

本発明によれば、セレン化物についても、適用が可能である。   The invention is also applicable to selenide.

さらに本願発明により、上記の電解液を用いて、抽出対象金属化合物Mの粒子を少なくとも表面が前記金属M’またはその化合物で被覆された形態で抽出することを特徴とする金属化合物粒子の抽出方法も提供される。 Furthermore, according to the present invention, metal compound particles characterized in that particles of the metal compound to be extracted M x A y are extracted using the above-mentioned electrolytic solution in a form in which at least the surface is coated with the metal M ′ or the compound thereof. A method of extraction is also provided.

本願発明に係る電解液は、上記した以外の成分として、必要に応じて、SDSなどの粒子分散剤を含んでもよい。   The electrolyte solution according to the present invention may contain a particle dispersing agent such as SDS as necessary, as a component other than those described above.

以下、実施例を通じて、本願発明について説明する。ただし、本願発明は、以下の実施例に限定して解釈されるべきではない。   Hereinafter, the present invention will be described through examples. However, the present invention should not be construed as being limited to the following examples.

本願発明に係る電解液及び電解方法によって、鉄鋼試料における介在物或いは析出相の観察を行った。
鉄鋼試料として、C:0.07wt%,Si:0.05wt%、Mn:1.45wt%,S:0.005wt%、Cu:0.3wt%、Al:0.08wt%、Mg:0.007wt%含んだ厚板用鋼材を20mm×40mm×2mmの大きさに加工して、鏡面研磨仕上げした。得られた鋼材を図1に示す装置で定電流電解による電解エッチングを約20クーロン施した。
電解液として、次の2種類を用いて同じ鉄鋼試料の介在物或いは析出相の観察を行った。
(1)比較例の電解液:従来から知られている硫化物系介在物を残渣として回収できる4質量%サリチル酸メチル+1質量%サリチル酸+1質量%塩化テトラメチルアンモニウム(TMAC)を含む電解液(4%MS)
(2)本願発明に係る電解液:上記の4%MS電解液500mlに、原子吸光用 1000ppmAg標準溶液(5%HNO3)を1ml添加し、2ppmAg相当の濃度としたもの。
なお、溶媒は(1)(2)のいずれでもメタノールとした。
電解エッチング終了後、さらに、各電解液に約40分浸漬し放置した後、清浄メタノールで電解液を落としたあと、鉄鋼試料を風乾させSEM観察に供した。
The inclusions or precipitated phases in the steel sample were observed by the electrolytic solution and the electrolysis method according to the present invention.
As steel samples, C: 0.07 wt%, Si: 0.05 wt%, Mn: 1.45 wt%, S: 0.005 wt%, Cu: 0.3 wt%, Al: 0.08 wt%, Mg: 0. The steel plate for a heavy plate containing 007 wt% was processed into a size of 20 mm × 40 mm × 2 mm and mirror-polished. The obtained steel material was subjected to about 20 coulombs of electrolytic etching by constant current electrolysis using the apparatus shown in FIG.
The same two types of electrolytic solutions were used to observe inclusions or precipitation phases of the same steel sample.
(1) Electrolyte solution of Comparative Example: Electrolyte solution containing 4% by mass of methyl salicylate + 1% by mass of salicylic acid + 1% by mass of tetramethylammonium chloride (TMAC) capable of recovering sulfide inclusions conventionally known as a residue (4) % MS)
(2) Electrolyte solution according to the present invention: 1 ml of 1000 ppm Ag standard solution for atomic absorption (5% HNO3) was added to 500 ml of the above 4% MS electrolyte solution to make the concentration equivalent to 2 ppm Ag.
The solvent was methanol in any of (1) and (2).
After completion of the electrolytic etching, the film was further immersed for about 40 minutes in each electrolytic solution and left to stand, and after dropping the electrolytic solution with clean methanol, the steel sample was air dried and subjected to SEM observation.

SEM−EDS分析結果
比較例(1)および本発明例(2)の電解液によるエッチングで得られた鉄鋼試料表面の微粒子のEDX分析を行った。
比較例(1)では、MnSのピークは認められたが、Mgのピークは認められなかった。これは、電解液の中でMgSが容易に溶解したためである。
本発明例(2)では、比較例(1)と異なり、Mgのピーク、および微粒子の表層にコーティングされたAgのピークが出現していた。これは、水、メタノール等に溶解しやすいMgS表層にAgイオンがアタックしてイオン交換反応を起こすことにより(Mn,Mg)S粒子の表層に、水への不溶性が高い、AgS、またはAgコーティングが生成したために、電解液に40分放置しても溶解しなかったためと理解できる。
Results of SEM-EDS Analysis EDX analysis of fine particles on the surface of a steel sample obtained by etching with the electrolytic solution of Comparative Example (1) and Example of the Invention (2) was performed.
In Comparative Example (1), although the peak of MnS was observed, the peak of Mg was not observed. This is because MgS was easily dissolved in the electrolytic solution.
In the inventive example (2), unlike the comparative example (1), the peak of Mg and the peak of Ag coated on the surface layer of the fine particles appeared. This is because Ag ions attack the MgS surface layer that is easily dissolved in water, methanol, etc. to cause ion exchange reaction, and Ag 2 S, which is highly insoluble in water, in the surface layer of (Mn, Mg) S particles It can be understood that because the Ag coating was formed, it did not dissolve even after being left in the electrolyte for 40 minutes.

図2に、(2)の電解液によるエッチングで得られた鉄鋼試料表面の微粒子のSEM−EDS画像を示す。図2において、左上画像が観察した微粒子のSEM観察像であり、右上画像がSEM観察像に、EDSにより計測したAg濃度のチャートを重ねて示したものであり、左下画像がMg濃度のチャートを重ねて示したものであり、右下画像がS濃度のチャートを重ねて示したものである。
図2の各元素濃度のチャートから、MgS粒子の表面部がAgSまたはAgで置換されていることが確認される。チャートにおける各元素の高さ(濃度)は相対的なものであるが、以下のことが読み取れる。具体的には、約100nm径の球形の微粒子が確認でき、この微粒子が存在する範囲において、Ag、MgおよびSのグラフの値が山型に上昇しており、当該微粒子が、中心に(MgS)核を持ち、その周囲がAgSまたはAgでコーティングされていた。この知見に基づいて作成された、当該微粒子の概略的な断面図は、図3のようになる。本発明により電解抽出された、表面にAgSまたはAgでバリアーコートされたMgS粒子の粒径は、電解前の鉄鋼試料の鏡面研磨された表面をSEM−EDSで観察して確認されたMgSの粒子径と概ね一致していた。
In FIG. 2, the SEM-EDS image of the microparticles | fine-particles of the steel sample surface obtained by the etching by the electrolyte solution of (2) is shown. In FIG. 2, the upper left image is an SEM observed image of the observed fine particles, and the upper right image is a SEM observed image overlaid with a chart of the Ag concentration measured by EDS, and the lower left image is a chart of Mg concentration The lower right image is a superimposed image of the chart of the S density.
From the chart of each element concentration in FIG. 2, it is confirmed that the surface portion of the MgS particles is replaced with Ag 2 S or Ag. The height (concentration) of each element in the chart is relative, but the following can be read. Specifically, spherical fine particles with a diameter of about 100 nm can be confirmed, and in the range where the fine particles exist, the values of the graphs of Ag, Mg and S rise in a mountain shape, and the fine particles ) A nucleus was coated with Ag 2 S or Ag at its periphery. A schematic cross-sectional view of the fine particles created based on this finding is as shown in FIG. The particle diameter of MgS particles electrolytically extracted according to the present invention and barrier-coated with Ag 2 S or Ag on the surface was confirmed by observing a mirror-polished surface of a steel sample before electrolysis with SEM-EDS. The particle size was almost the same as

上述した結果から、従来の電解液を用いて、鉄鋼試料を電解し、SEM等による観察とEDSによるミクロ分析を行うと、本来、鉄鋼材料中で観察されるMgSが、電解液に溶解したことが確認された。
これに対して、本願発明に係る電解液を用いれば、上述した不具合が発生することなく、MgSは、Agによってコーティングされたために、溶解が抑制され、電解液中に安定してMgSの粒子を存在させることができた。これにより、これまで溶解してしまって分析が行えなかったMgS等の溶解しやすい金属化合物について、SEM等による観察やEDSによるミクロ分析もできるので、鉄鋼試料の分析精度の向上に大いに寄与することができる。
From the results described above, when a steel sample is electrolyzed using a conventional electrolytic solution, and observation by SEM or the like and microanalysis by EDS are performed, MgS originally observed in the steel material is dissolved in the electrolytic solution Was confirmed.
On the other hand, when the electrolytic solution according to the present invention is used, MgS is coated with Ag without causing the above-mentioned problems, so that the dissolution is suppressed and the particles of MgS are stabilized in the electrolytic solution. It was possible to make it exist. As a result, it is possible to perform observation by SEM etc. and micro analysis by EDS with respect to easily soluble metal compounds such as MgS that could not be analyzed due to dissolution so far, thus greatly contributing to improvement of analysis accuracy of steel samples Can.

本願発明に係る電解液を用いて鉄鋼試料を電解することで、鋼中では安定でも、水溶液またはエタノール、メタノールなどの有機溶媒中で容易に加水分解しやすい析出物、介在物を、電解液中に溶解することを抑制することができ、その結果、それらの析出物、介在物のサイズ分布、個数密度に関する正確なデータを得ることができる電解液、および電解抽出方法を提供することができる。   By electrolysis of a steel sample using the electrolytic solution according to the present invention, precipitates and inclusions which are stable in steel but are easily hydrolyzed in an aqueous solution or an organic solvent such as ethanol or methanol are contained in the electrolytic solution. It is possible to provide an electrolytic solution and an electrolytic extraction method that can suppress dissolution in water, and as a result, accurate data on the precipitates, the size distribution of inclusions, and the number density can be obtained.

4 金属試料
5 介在物・析出相粒
6 電極(陰極側)
7 参照電極
8 電源(ポテンショスタット)
9 電解液
10 電解槽
4 Metal sample 5 Inclusion / Precipitate phase particle 6 Electrode (cathode side)
7 Reference electrode 8 Power supply (potentiostat)
9 Electrolyte 10 Electrolyzer

Claims (8)

金属材料をエッチングし、金属材料中の金属化合物粒子を抽出する際に用いる電解液であって、
前記金属材料中に含まれる抽出対象金属化合物Mの溶解度積をKsp[M] とし、
金属化合物M’x’y’の溶解度積をKsp[M’x’y’] とすると、
下記式で定義されるΔが10以上となる金属M’のイオンを含んでなること、を特徴とする電解液。
Δ=pKsp[M’x’y’]−pKsp[M
=(−log10sp[M’x’y’])−(−log10sp[M])
ここで、MとM’は異なる金属元素であり、AはMまたはM’と化合物を形成する単原子または原子団であり、x、x’、y、y’はM、M’、Aの価数に応じて決まる前記化合物の組成比を表し、前記溶解度積Kspは水溶液中25℃での値である。
An electrolytic solution used for etching metal materials and extracting metal compound particles in the metal materials,
Let the solubility product of the extraction target metal compound M x A y contained in the metal material be K sp [M x A y ],
Assuming that the solubility product of the metal compound M 'x' A y ' is K sp [M' x ' A y' ]
An electrolytic solution characterized by comprising an ion of metal M 'in which Δ defined by the following formula is 10 or more.
Δ = pK sp [M 'x' A y ' ]-pK sp [M x A y ]
= (-Log 10 K sp [M 'x' A y ' ])-(-log 10 K sp [M x A y ])
Here, M and M ′ are different metal elements, A is a single atom or atomic group forming a compound with M or M ′, x, x ′, y, y ′ are M, M ′, A It represents the composition ratio of the compound determined depending on the valence, and the solubility product K sp is a value at 25 ° C. in an aqueous solution.
非水溶媒系であることを特徴とする請求項1に記載の電解液。   The electrolytic solution according to claim 1, which is a non-aqueous solvent system. 前記抽出対象金属化合物MがMgSであることを特徴とする、請求項1または2に記載の電解液。 The electrolytic solution according to claim 1, wherein the metal compound to be extracted M x A y is MgS. 前記金属M’が、Hg、Ag、Cu、Pb、Cd、Co、Zn、およびNiの少なくとも一つであることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の電解液。   The electrolytic solution according to any one of claims 1 to 3, wherein the metal M 'is at least one of Hg, Ag, Cu, Pb, Cd, Co, Zn, and Ni. 金属M’の濃度が0.0002〜0.2質量%であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の電解液。   The electrolytic solution according to any one of claims 1 to 4, wherein the concentration of the metal M 'is 0.0002 to 0.2% by mass. 前記金属材料が鉄鋼材料であることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の電解液。   The electrolytic solution according to any one of claims 1 to 5, wherein the metal material is a steel material. 前記非水溶媒は、メタノール、エタノールの少なくとも一つを含んでなることを特徴とする請求項2〜5のいずれか1項に記載の電解液。
The electrolytic solution according to any one of claims 2 to 5, wherein the non-aqueous solvent comprises at least one of methanol and ethanol.
金属材料を電解液中でエッチングし、金属材料中の金属化合物粒子を抽出する方法において、
請求項1〜7のいずれか1項に記載の電解液を用いて、前記抽出対象金属化合物Mの粒子を少なくとも表面が前記金属M’またはその化合物で被覆された形態で電解抽出すること、を特徴とする、金属化合物粒子の抽出方法。
In a method of etching a metal material in an electrolyte and extracting metal compound particles in the metal material,
The electrolytic solution according to any one of claims 1 to 7 is used to electrolytically extract particles of the metal compound to be extracted M x A y in a form in which at least the surface is coated with the metal M 'or the compound thereof. A method of extracting metal compound particles, characterized in that.
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