JPH01140043A - 遊離ケイ素の定量法及びそれに用いる装置 - Google Patents

遊離ケイ素の定量法及びそれに用いる装置

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JPH01140043A
JPH01140043A JP62296184A JP29618487A JPH01140043A JP H01140043 A JPH01140043 A JP H01140043A JP 62296184 A JP62296184 A JP 62296184A JP 29618487 A JP29618487 A JP 29618487A JP H01140043 A JPH01140043 A JP H01140043A
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谷出 裕美
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は遊離ケイ素を含む試料中の遊離ケイ素を定量す
るための方法及びそれに用いる装置に関するものである
(従来の技術) 従来、′t1ii!!ケイ素を含む炭化ケイ素試料中の
遊離ケイ素を定量する方法としてJIS法、およびDI
N法が公知である。
JIS法(JIS R6124−1980)は炭化ケイ
素質研削材をその適用範囲とする定量法であり、その定
量操作は次の通りである。
試料にHF+NaC1+HC1を加えて遊離ケイ酸を溶
解して吸光光度法で遊離ケイ酸を求める一方、試料にH
F + N a N Oa + HN Oiを加えて遊
離ケイ酸と遊離ケイ素を溶解して吸光光度法で合計量を
求め、前記遊離ケイ酸を差し引いて遊離ケイ素量を求め
る。
また、DIN法(DIN  51075  Te114
)においては、フラスコ中で試料をNaOH水溶液とと
もに加熱し、発生するH2ガスを水冷管で冷却してガス
ビユレット中に補集しその体積を測定することによって
、遊離ケイ素量を求めている。
(発明が解決しようとする問題点) 上述したJIS法では、試料が微粒の場合は遊離ケイ素
を溶出する工程で炭化ケイ素自体も一部溶出されるため
、誤差が大きくなる欠点があった。
特に、試料が微細な程、炭化ケイ素の溶出も多くなる1
頃向にある。
DIN法では、フラスコおよび水冷管中に存在する空気
の体積に対し、発生するH2ガスの体積は相対的に小さ
いため、やはり誤差が大きくなる欠点があった。DIN
法では、また、加熱されたフラスコおよび水冷管中に存
在する空気とH2ガスを冷却する必要があるため、定量
に時間がかかる欠点もあった。
また炭化ケイ素以外の例えば窒化ケイ素を試料とした場
合、JIS法をそのまま適用すると窒化ケイ素自体がH
Fに溶解するため、遊離ケイ素を定量することは不可能
であった。また、窒化ケイ素はNaOH水溶液と反応し
てNH,ガスを発生するため、DIN法をそのまま適用
しては精度の良い定量を行なうことはできなかった。
本発明の目的は上述した不具合を解消して、発生するH
2ガスの体積を精度良く測定でき、その結果遊離ケイ素
を精度よく定量することができ、遊離ケイ素を含む試料
一般に適用可能な遊離ケイ素の定量法及びそれに用いる
装置を堤供しようとするものである。
(問題点を解決するための手段) 本発明の遊離ケイ素の定量法は、遊離ケイ素を含む試料
に水酸化アルカリを反応させて発生するH2ガスの体積
を測定して、前記遊離ケイ素を定量する方法において、
遊離ケイ素を含む試料と水酸化アルカリを反応させる反
応容液の内部空間を、前記遊離ケイ素を含む試料と水酸
化アルカリ溶液とで満たし、気密状態で前記反応を進行
せしめることを特徴とするものである。
また、本発明の遊離ケイ素の定量に使用する装置は、遊
離ケイ素を含む試料中の遊離ケイ素を定量する方法に使
用する装置であって、試料および反応容液を内容積可変
に気密状態で保持するための摺動部を有する反応容液と
、反応して発生するガスを内容積可変に気密状態で洗浄
するための摺動部を有する洗浄容器と、洗浄後のガスが
導入されるガス導入路と、前記反応容液、洗浄容器と、
ガス導入路とを接続し任意に開閉するためのコック手段
と、ガスの体積を測定するためのガス体積測定部とを備
えることを特徴とするものである。
(作 用) 上述した構成において、遊離ケイ素を含む試料と水酸化
アルカリを反応させる反応容液の内部空間を、前記tt
FIMケイ素を含む試料と水酸化アルカリ溶液とで満た
し、気密状態で前記反応を進行せしめることにより空気
等他のガスの影響なく発生するH2ガスのみの体積を測
定することができる。
また上記定量法を実施するために、摺動して内容積の増
減が可能な反応容液および洗浄容器とコック手段とを組
み合わせることにより、空気等他のガスの影響なく発生
するH2ガスの体積のみを測定することができる。
(実施例) 第1図は本発明の遊離ケイ素の定量法に用いる装置の一
例の全体の構成を示す図である。第1図において、硬質
ガラスよりなる反応容液1および洗浄容器2はそれぞれ
内筒3−1および4−1を具え、三方コック5に接続し
ている。内筒31および4−1は外筒3−2および4−
2内にスリーブ状に挿入され、気密に摺動可能となるよ
う構成されている。さらに、三方コック5は、ガス導入
路14の一端に連結され、ガス導入路14の他端はパー
ジ用の三方コック9を介しガス体積測定部15に連結さ
れている。ガス体積測定部15は、ガス温度を一定に保
つための水槽6と、水槽6を通過する管部7と、ガスビ
ユレット8とにより構成されている。水槽6には、水温
を測定するための温度計10を設けている。
上述した構成の装置を使用して本発明の遊離ケイ素の定
量を実施する方法の例として、遊離ケイ素を含む試料と
して窒化ケイ素を用いた場合について以下に説明する。
まず、反応容液lの内筒3−1内に測定すべき所定粒度
の試料と撹拌手段としての回転子16を入れ、15%N
aOH溶液で内筒3−1をほぼ一杯に満たす。NaOH
水溶液は脱気しておくほうが、分析精度上好ましい。次
に、内筒3−1を外筒3−2内に挿入し、脱気した水を
静かに注入して反応容液1内の空気を追い出した後、三
方コック5を閉じる。その後、第2図に示すように、昇
降機11上のヒーター付スターラー12上の加熱容器1
3中で97〜99°Cに加熱しであるグリセリン浴に反
応容液1を浸し、スターシー12により反応容液1内の
回転子16を回転しながら90分間加熱する。
次に、反応により発生したガスは、その圧力で内筒3−
1と外筒3−2を摺動させて反応容液lの容積を大きく
し、その上部に捕集される。捕集したガスを予じめ空気
飽和水を満たした洗浄容器2内に三方コック5を介して
移す。このガス移動後、反応容液1内を空気飽和水と入
れ換えた後、反応容液1が上に洗浄容器2が下になるよ
う位置を交換し、洗浄後のガスを再度反応容液lに戻す
この洗浄操作により、H2ガスとともに発生したN H
3ガスは空気飽和水に吸収される。一方、H。
は空気飽和水には吸収されないので、洗浄容器内に残存
するガスはH2ガスのみとなる。この洗浄操作はまた、
ガスの温度をガス体積測定部15の温度と同じにする目
的をも持っている。
上述した反応洗浄操作とは別に、予じめビユレット8の
位置を変えることによりその液面を水平に合わせた後、
反応容液1内に戻った洗浄後のガスをガス体積測定部1
5に導入し、直ちにビユレット8を下げて液面を水平に
合わせる。これにより、導入ガス体積を求めるとともに
、水槽温度及び大気圧を測定して、次式により遊離ケイ
素含有四F−3iを求める。
ここでF−3i:遊離ケイ素含有量(wt%)W:試料
重量(g) t:水槽温度(°C) ■:水素容量(ml) P:大気圧(mmflg) mat″Cにおける水蒸気圧(mmHg)Tt離ケイ素
含有量及び粒径がそれぞれ異なる炭化ケイ素A−E、窒
化ケイ素F−1について、上述した装置及び方法により
遊離ケイ素含有量を分析した。各試料について10回く
り返し分析を行ない、平均値Y、標準偏差σ、変動係数
Cvを求めるとともに、同一試料についてJIS法及び
DIN法で同じくY、σ、C■を求めた。結果を第1表
に示す。
第1表の結果から、本発明による炭化ケイ素中の′ti
離ケイ素の定量法は従来例であるJIS法、DIN法と
比較して高精度の定量が実施できることがわかる。
さらに、JIS法、DIN法では分析不可能であった窒
化ケイ素中の遊離ケイ素についても、本発明の定量法で
精度良く定量できることがわかる。
本実施例においては、反応容液l及び洗浄容器2として
硬質ガラス製のものを用いたが、これ等容器としては水
酸化アルカリと反応してガスを発生しないものであれば
良く、例えば耐熱性合成樹脂なども好適である。また、
水酸化アルカリとしてNaOHを例にとり説明したが、
この他K OH等も好適に用いることができる。
また、コック手段として三方コックを例にとり説明した
が、四方以上の多方コックを用いてもよく、三方コック
を複数個連結した構成としても良い。パージ用三方コッ
ク9についても、同様の変更が可能である。さらに、反
応容液1と洗浄容器2とガス導入路14も三方コック5
で結合する例について説明したが、反応容液1と洗浄容
器2とを三方以上の多方コックで結合し、洗浄容器2と
ガス導入路14とを別の三方以上の多方コックで結合す
る構成としても良い。
上述した本発明の装置による遊離ケイ素の定量にあたり
、試料粒度の影響、水素ガスの大気中への拡散の影響、
NaOH濃度及び反応温度の影響、試料の加熱温度及び
加熱時間の影響を検討した結果について以下説明する。
試料の粒度とH2ガスの発生量との関係を検討した結果
、試料の平均粒径が100μm以下であれば分析結果に
影響がなかった。また、試料の粒径が粗くなると内筒3
−1と外筒3−2との摺動性が悪くなり、試料粒径とし
ては50μm以下が好ましく、20 uII以下がより
好ましいことがわかった。
セラミックス原料粉末の平均粒径は通常20μm以下で
あるので、これ等原料粉末を分析する場合はそのまま試
料として用いてもよい。焼結体中の遊離ケイ素を分析す
る場合は、焼結体を振動ミル、アトリンクスミル等で常
法により50μm以下、より好ましくは20μm以下ま
で粉砕して試料とすればよい。
H2ガスの大気中への拡散の影響については、H2ガス
をガス体積測定部15へ導入後、5分以内に測定を完了
すればH,損失は無視できる。
NaOHの濃度は10〜30%であると好ましい。
N a OHの濃度が10%以下では、ケイ素との反応
が充分でないかまたは長時間を要し、30%以上では粘
性が高くなり気液分離に時間を要するため好ましくない
試料および反応液の加熱温度及び加熱時間の影響につい
ては、加熱温度50°C以上より好ましくは95°C以
上で反応液の沸点以下の温度で、90分以上の加熱によ
り、窒化ケイ素中の遊離ケイ素が完全に分解できるので
好ましい。
(発明の効果) 以上詳細に説明したところから明らかなように、本発明
の遊離ケイ素の定量法及びそれに用いる装置によれば、
遊離ケイ素を含む試料と水酸化アルカリを反応させる反
応容液の内部空間を、前記遊離ケイ素を含む試料と水酸
化アルカリ溶液とで満たし、気密状態で前記反応を進行
せしめることにより発生するH2ガスの体積を精度良く
測定でき、その結果炭化ケイ素だけでなく窒化ケイ素等
の試料中の遊離ケイ素を精度良(定量することができる
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の遊離ケイ素の定量法に用いる装置の一
例の全体の構成を示す図、 第2図は第1図に示す装置の反応処理中の状態を示す図
である。 ■・・・反応容液     2・・・洗浄容器3−1.
4−1・・・内筒 3−2.4−2・・・外筒5・・・
三方コック    6・・・水槽7・・・管路    
   8・・・ガスビユレット9・・・三方コック  
  10・・・温度計11・・・昇降機 12・・・ヒーター付スクーラー 13・・・加熱容器    14・・・ガス導入路15
・・・ガス体積測定部 16・・・回転子特許出願人 
 日本碍子株式会社 第1図 第2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、遊離ケイ素を含む試料に水酸化アルカリを反応させ
    て発生するH_2ガスの体積を測定して、前記遊離ケイ
    素を定量する方法において、遊離ケイ素を含む試料と水
    酸化アルカリを反応させる反応容器の内部空間を、前記
    遊離ケイ素を含む試料と水酸化アルカリ溶液とで満たし
    、気密状態で前記反応を進行せしめることを特徴とする
    遊離ケイ素の定量法。 2、遊離ケイ素を含む試料中の遊離ケイ素を定量する方
    法に使用する装置であって、試料及び反応容液を内容積
    可変に気密状態で保持するための摺動部を有する反応容
    器と、反応して発生するガスを内容積可変に気密状態で
    洗浄するための摺動部を有する洗浄容器と、洗浄後のガ
    スが導入されるガス導入路と、前記反応容器、洗浄容器
    と、ガス導入路とを接続し任意に開閉するためのコック
    手段と、ガスの体積を測定するためのガス体積測定部と
    を備えることを特徴とする遊離ケイ素の定量に使用する
    装置。
JP62296184A 1987-11-26 1987-11-26 遊離ケイ素の定量法及びそれに用いる装置 Granted JPH01140043A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007190250A (ja) * 2006-01-20 2007-08-02 Toray Medical Co Ltd 尿素濃度測定方法およびシステム
CN102095662A (zh) * 2010-12-29 2011-06-15 中冶焦耐(大连)工程技术有限公司 单质硅测定方法及装置
CN111504848A (zh) * 2020-04-20 2020-08-07 中国科学院物理研究所 一种锂电池负极析锂含量测试装置

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