JPH03128436A - 発光分光分析用標準試料 - Google Patents

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】 産業上皇封且公立 本発明は元素含有量が均一な品質の安定した発光分光分
析用の標準試料に関する。

従来■肢歪 金属の組成分析には、迅速に分析できる方法として、標
準試料中の各元素の含有量とベース金属とのスペクトル
強度比を示す検量線から被分析試料の元素の含有量を定
める発光分光分析が、各種合金の分析に適用されている
。

すなわち発光分光分析は、前もって作成しておいた検量
線に被分析試料のスペクトル強度比を内装し、その被分
析試料の元素含有量を検量するものであるから、その被
分析試料の分析精度および正確さは前もって作成してお
いた検量線の正確さとその検量線の日々のドリフト（分
析装置に因り生ずるスペクトル強度比の変動）補正の正
確さに左右される。したがって正確な分析を行うために
は均一でしかも元素含有量の既知の標準試料が必要であ
る。

ところでこのような分析に使用される標準試料としては
、合金溶湯を金型に鋳込み４０〜６０ｍｍ径×５〜１０
ｍｍ厚さのディスク状鋳塊が用いられていて、化学分析
して標準値を定め標準試料としている。発光分光分析に
あたってはこのような標準試料を面前し、平滑な平面と
したのち、該平面内の所定の位置を発光させて発生した
スペクトル強度比から検量線を引いている。しかしなが
ら合金溶湯の凝固に際しては、一般的にそうであるよう
に合金元素が多く含有されるような場合は偏析し易く、
その結果発光させる平面ないし三次元的な位置の違いに
よってスペクトル強度が異なるため、このようなものを
標準試料として用いる場合は正確な分析ができない。そ
こで合金溶湯の凝固に際しての偏析を少なくするために
合金溶湯を水冷式半連続鋳造法で小径の鋳造棒に鋳込み
ディスク状に切断して使用することもある。

主肌立課皿 しかしながら小径の鋳造棒に鋳込んでも偏析は解消され
ず、特に元素含有量が多くなると、この偏析は一層顕著
になる。たとえばＳｉが共晶点以上含有するＡｌ−３ｉ
系合金の場合は初晶珪素が晶出し、鋳造棒に鋳込んでも
晶出した初晶珪素の偏析によって検量線とそのドリフト
補正が不明確となって被分析試料の正確な分析ができな
い。

本発明はこのような問題点を解消した、正確な検量線が
ひ・け、正確なドリフト補正の行える発光分光分析用の
標準試料を提供するものである。

；　　　゛　　ための 発明者らは上記課題を解決するために種々検討した結果
、微細な金属体を混合成形して発光分光分析用の標準試
料としたものは、分析誤差の原因となる合金元素の偏析
の影響を極力小さくすることができ、正確な検量線が引
け、正確なドリフト補正が行え、その結果被分析試料の
各元素の含有量が正確に分析できることを見いだし本発
明を完成したものである。

すなわち、課題を解決するために、本発明の発光分光分
析用の標準試料は、微細な金属体の混合成形体からなる
ものである。

上記金属体は通常の方法で製造されたものでよいが、後
記する理由により、急冷凝固体であると効果的である。

また、上記混合成形体は通常の成形方法で成形したもの
でよいが、後記する理由により、塑性加工したものであ
ると効果的である。

在里 本発明における金属体は、微細な粉、粒、片、箔、棒、
細線等を指すものであって、これらの金属体から上記の
ように構成した標準試料は、分析面に多くの金属体を含
むことになり、しかもそれらが混合されるから金属体間
に多少の偏析する部分があったとしても分析面全体とし
てみたときに平均化され、標準試料の三次元的場所によ
る偏析の少ない均一なものとすることができるから、発
光分光分析に際して正確な検量線が引け、正確なドリフ
ト補正ができ、その結果被分析試料の元素含有量を正確
に分析することができる。

また、金属体が急冷凝固体であるとそれ自体に偏析が少
ないから、これらを混合して成形した標準試料は一層正
確な検量線を引け、正確なドリフト補正ができ、被分析
試料の元素含有量を正確に分析することができる。

また、金属体の混合成形体を塑性加工して成形すると、
各金属体間および各金属体内にある偏析部分が塑性加工
を受けて分散し、偏析がほとんど認められなくなるから
、この標準試料は一層正確な検量線を引け、正確なドリ
フト補正ができ、被分析試料の元素含有量を正確に分析
することができる。

次に本発明における標準試料の製造方法について説明す
る。本発明における金属体は、微細な粉、粒、片、箔、
棒、細線等を指すものであって、これらの金属体は、溶
湯を金型等に鋳造する鋳造法、溶湯を間接的に水冷する
鋳造法または溶湯を直接的に冷却水に接触させて鋳造す
る急冷凝固鋳造法等で得た鋳塊を物理的に粉砕機等で微
細に粉砕したり、圧延して箔、棒、細線とした後切断し
たりして造ることができる。また化学的な反応によって
金属体を得ることもできる。

混合は通常の混合機で混合すればよく、混合に際しては
、目的の組成を持つ金属体を単独に混合成形するのが取
扱が最も容易であるが、たとえば粉体と細線のごとく異
形の金属体を組み合わせて混合成形することもできる。

また同一組成の金属体を混合成形するだけでなく、異組
成の金属体を混合成形することもできる。たとえばＡｌ
−３ｉ−Ｃｕ−Ｍｇ系合金の標準試料を得たい場合、Ａ
Ｉ　−Ｃｕ−Ｍｇ系合金の粉体と金属珪素のような純金
属の粉体とを混合成形、またはＡｌ−３ｉ、Ａ　ｌ−Ｃ
ｕ、　Ａ　Ｉ　−Ｍｇの各合金の粉体を混合成形、ある
いは純金属粉体同士を混合成形するようなことである。

勿論本発明は記載した組合せに限るものではなく金属体
の形状、その製造方法、組成および成形方法等任意に選
ぶことができる。

またこのような金属体の成形はプレス、押出、圧延、鍛
造、焼結等で行うことができる。

特に金属体を急冷凝固した鋳塊から造ると、鋳塊自体に
偏析が少ないから好ましいことである。

また金属体をアトマイズ法、穴の開いたるつぼを用いる
方法等で急冷凝固して得られる微粉体、単・双ロール法
、水中紡糸法等で急冷凝固して得られる極細線、薄箔等
は鋳造体自体微細で、かっ偏析が少ないから一層好まし
いことである。しかもこの急冷凝固法は比較的高温の溶
湯を鋳造することができるから鋳造初期と後期における
ロット内バラツキが少なくできることと、１０’〜１０
’℃／ｓｅｃの高い冷却速度が得られることから、凝固
に際して金属体内部においても偏析が小さく、全体とし
てどの部分の金属体を使用して成形体としても偏析がな
く品質の安定した標準試料を得ることができる。このよ
うな金属体の成形は上述のごとくプレス、押出、圧延、
鍛造等で行うことができるが、特に金属体の成形に際し
塑性加工をともなう方法の中、塑性加工が押出加工であ
ると、分析面を成形時の金属の流れに直角な面、すなわ
ち押出方向に直角な断面を発光分光分析する面として選
べるから好ましい。なんとなればこの押出加工では、押
出方向に直角な断面ではもとの金属体の断面積が押出比
に応じて減少するので、単位断面積光たりのもとの金属
体数をあたかも増加させたことと同じことになるので、
−層正確な検量線を引くことができ、試料の組成を正確
に分析することができる。成形体の均一性を増すには分
析面の単位面積あたりに存在するもとの金属体の数が多
いことが好ましいから、断面積のなるべく小さい金属体
を選ぶ。ここで、金属体の大きさについて、金属粉体を
丸棒に押出加工し、それを押出方向に直角に切断し、円
盤状のディスク形標準試料とし、該試料の断面を発光分
光分析する場合を考えてみる。金属粉体の直径をｒ、押
出比をＲ１有効発光分光分析部の直径を５ｍｍとすると
、該分析部に含まれるもとの粉体の数ｎは凡そ次の式で
表される。

ｎ＝（５／ｒ）’　　　Ｒ ここで押出比をｎ＝２５とするとｒ＝５ｍｍのときｎ＝
２５となり、粉体間の組成の偏りが多少あっても２５個
のサンプルの平均をとることと同じことになり、安定し
た分析値を得ることができる。このようなことから、塑
性加工しない成形体の金属体の大きさは、粉、粒体等の
場合で外形１ｍｍ以下が好ましいが６０μｍ以下として
もそれ以トの著しい効果はなく、かえって爆発の危険が
あるため取扱が難しくなる。また片、箔等の場合で厚さ
０．３ｍｍ以下、好ましくは０．１ｍｍ以下、棒、細線
等で外径１ｍｍ以下、好ましくは０．５ｍｍ以下が望ま
しい。また塑性加工を伴う場合は上記寸法の４〜５倍以
上の寸法のものでも大きな塑性加工比を選ぶことによっ
て、微細な金属体を使用した時と同じ優れた効果をもつ
。

このようなことがら押出加工は金属体が粒、粉、線、棒
、箔状体であるときは、上記理由により特に有利である
。また金属体の塑性加工は、押出加工の他、圧延、鍛造
等でもよいが、この場合金属の流れと直角な面を分析で
きる程度に大きくするには、少な（とも同一平面の十分
な範囲で複数回の分析ができる程度の径、すなわち４０
〜６０ｍｍ程度の径を必要とするので、大規模な加工と
なり、通常は金属の流れと平行な面で分析することにな
る。このような面では金属体が長く伸びた組織となるの
で、単位面積当たりのもとの金属体の数は、押出加工の
場合に比べ減少し、試料の均−性がやや劣ることとなる
が、サイズの小さい金属体を選べば良く、従来の金型鋳
造あるいは水冷式半連続鋳造によるディスク形試料に比
べはるかに均一な試料を得ることができる。

本発明における金属体の組成は特に限定するものではな
いが、たとえばアルミニウム合金の場合に、該合金の凝
固に際して偏析のし易いＴｉ、Ｆｅ等の元素を包晶点、
または共晶点以上含有する組成の合金や初晶珪素を晶出
し易い共晶点以上含有するＡｌ−１２〜２５ｗｔ％Ｓｉ
系合金等には本発明は特に優れた効果を持つものである
。勿論１２ｗｔ％以下のＳｉを含有するアルミニウム合
金においても上述の説明で優れた効果を持つ発明である
ことは言うまでもないことである。この他重力偏析を起
し易いＰｂ５Ｂｉ等を含有するＡＩ−Ｐｂ（Ｂｉ）系合
金、晶出物の凝集を起し易いＡＩ−Ｔｉ−Ｂ系合金、そ
の他Ｃｕ、Ｚｎ、Ｍｇ等を含有するＡｌ−Ｃｕ−Ｍｇ系
合金、Ａｌ−Ｃｕ−Ｍｇ−Ｚｎ系合金に優れた効果を持
つものである。

なお、本発明の標準試料を用いて該試料と冶金学的履歴
の異なる被分析試料を発光分光分析する場合には、その
影響を考慮して前もって予備測定して把握しておいた補
正をする必要がある（ＪＩＳ　　Ｈ１３０５）。

裏血拠 （実施例１） ＪＩＳ　　ＡＣ９Ｂ合金（組成：　Ａ　１−１８．９　
ｗｔ％５ｉ−１，４ｗｔ％Ｃｕ−１０ｗｔ％Ｍ　ｇ　−
１゜２ｗｔ％Ｎ　ｉ　−０，４ｗ　ｔ％Ｆｅ）（配合計
算値）を８５０℃で溶製し、穴の開いたルツボを回転さ
せて飛沫化し、１０”〜１０’℃／Ｓの冷却速度で平均
粒径０．８ｍｍ（粒子径０．３〜３ｍｍ）の粒状の金属
体を製造した。この金属体を内径１００ｍｍ、長さ１５
０ｍｍの有底缶に充填し、該缶を押出加工して４０ｍｍ
径の丸棒を得た。この押出丸棒を長さ５０ｍｍづつに切
断し、押出方向に直角な平面を面削したのち発光分光分
析用の試料とした。

発光分光分析は以下の条件で行った。

発光方法：高圧火花法 発光雰囲気二大気 対電極：黒鉛棒 使用波長：Ｓｉ　　３９０．５５ｎｍ。

Ａ１　２５６．８０ｎｍ（内標準線） 分析元素：Ｓｉ 分析位置：長さ方向に５０ｍｍ毎の押出方向に直角な平
面における中央部（ １／２半径内）および外周部（ １／２半径外の均等位置） 一試料の分析は同一平面で５回行った。

分析結果を第１図に示す。

第１図における各点は上記５回の平均値である。

また、各試料における中央部と外周部の測定回数各５回
の合計１０回の標準偏差σ、−１の値は０．１１〜ｏ、
ｔａｗｔ％であった。

第１暁の結果から、分析値はＳｉ含有量が高いにもかか
わらず１８．７〜ｌ　９．　Ｏｗ　ｔ％の間にあり、押
出方向の分析位置による分析値の振れ巾が小さく、しか
も同一面の標準偏差σ、−１の値が０．１１〜０．１６
ｗｔ％でバラツキが小さいから、場所による偏析が小さ
く、発光分光分析用の標準試料として適していることが
判る。

（実施例２） 実施例１で製造した粒状の金属体を６００ｔブレス機で
４０ｍｍ径Ｘ１００ｍｍ長さのプレス棒を得た。このプ
レス棒を長さ５０ｍｍづつに切断し、長さ方向に直角な
平面を面削したのち発光分光分析用の試料とした。発光
分光分析は実施例１と同じである。分析の結果、中央部
５点の平均値はｌ　８．８　ｗ　ｊ％、外周部５点の平
均値は１９．　Ｏｗｔ％、分析点１０点の標準偏差σ、
−３の値は０．１９ｗｔ％であった。この結果から、分
析値の振れ巾が小さく、しかも同一面の標準偏差σ、−
１の値のバラツキが小さいから、場所による偏析が小さ
く、発光分光分析用の標準試料として適していることが
判る。

（比較例１） 比較材として、ＡＡ規格のＡ３９０相当合金として高Ｓ
ｉ合金（ＡＩ−１６，５ｗｔ％５ｉ−４，７ｗｔ％Ｃｕ
−０，５５ｗｔ％Ｍ　ｇ　−０，３ｗ　ｔ％Ｆｅ）およ
び低Ｓｉ合金（ＡＩ−１４，６ｗｔ％５ｉ−０，４６ｗ
ｔ％Ｃｕ　−０，５ｗ　ｔ％Ｍ　ｇ　−０，３ｗ　ｔ％
Ｆｅ）（配合計算値）を８００℃で溶製し、５５ｍｍ径
で１０ｍｍ厚さの円盤状のキャビティーを持つ金型に鋳
造し、金型鋳造材を得た。該鋳造材は中心軸に直角な平
面を固剤したのち、発光分光分析用の試料とした。分析
位置は、中心軸に直角な平面の外周部とした。−試料の
分析は、同一平面で５回測定し１ｍｍずつ削りこれを繰
り返した。分析結果を第２図ＡおよびＢに示す。

第２図における各点は上記５回の平均値である。

第２図Ａに示す高Ｓｉ合金の分析値は１６．２〜１７、
４　ｗ　ｔ％の間にあり、厚さ方向による偏析が大きく
、しかも同一平面の標準偏差σ。−１（ｎ＝５）の値が
０．１８〜０．４７ｗｔ％と大きいから、場所による偏
析が太き（、標準試料として不適当なものであることが
判る。また第２図Ｂに示す低Ｓｉ合金の分析値は１４．
２〜１５．０　ｗ　ｔ％の間にあり、厚さ方向による偏
析が大きく、しかも同一平面内の標準偏差σｍ−＋（ｎ
・５）の値が０．１２〜０゜３１　ｗ　ｔ％と大きいか
ら、場所による偏析が大きく、標準試料として不適当な
ものであることが判る。

（比較例２） 比較材として、ＡＡ規格のＡ３９０合金（Ａｔ−１５，
５ｗ　ｔ％５ｉ−４，７ｗｔ％Ｃｕ−０，５５ｗｔ％Ｍ
ｇ−０，３ｗｔ％Ｆｅ）（配合計算値）を７５０℃で溶
製し、水冷式半連続鋳造法で５８ｍｍ径の鋳造棒を得た
。該鋳造棒の分析位置は、鋳造方向に直角な平面の中央
部（１／２半径内）とその外周部（１／２半径外の均等
位置）を長さ方向に１０００ｍｍ毎とした。−試料の分
析は、同一平面で中央部および外周部を各５回行った。

分析結果を第３図に示す。

第３図における各点は上記５回の平均値である。また各
試料における中央部と外周部の測定回数各５回の合計１
０回の標準偏差σ＠−１（ｎ＝１０）の値は０．５〜１
．　Ｏｗ　ｔ％であった。

第３図の結果から分析値は１５．０〜１６．２　ｗ　ｔ
％の間にあり、鋳造方向の分析位置による分析値の偏析
が大きく、しかも同一平面内の標準偏差σｓ−ｌ　　（
ｎ　〜１０）の値が０．５〜１．　Ｏｗ　ｔ％と大きく
、標準試料として不適当なものであることが判る。

光肌皇量来 以上述べたように、本発明に係る発光分光分析用標準試
料は、元素含有量が均一で、品質が安定しているため、
被分析試料の元素含有量を正確に分析把握することがで
きるから、各種製品、あるいは半製品の正確なそれらの
性能を正確に予測ないしは把握することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る標準試料を発光分光分析したとき
の分析値および標準偏差を示すグラフ。 第２図ＡおよびＢは金型鋳造法で製造した試料を発光分
光分析したときの分析値および標準偏差を示すグラフ。 第３図は水冷式半連続鋳造法で鋳造した鋳造棒を発光分
光分析したときの分析値および標準偏差を示すグラフ。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）微細な金属体の混合成形体からなることを特徴と
   する発光分光分析用標準試料。
2. （２）金属体がアルミニウム合金からなることを特徴と
   する請求項１記載の発光分光分析用標準試料。
3. （３）金属体がＳｉを１２〜２５ｗｔ％含有するアルミ
   ニウム合金からなることを特徴とする請求項１記載の発
   光分光分析用標準試料。
4. （４）金属体が急冷凝固体であることを特徴とする請求
   項１、２または３記載の発光分光分析用標準試料。
5. （５）混合成形体が塑性加工したものであることを特徴
   とする請求項１、２、３または４記載の発光分光分析用
   標準試料。