JPH0427838A - ガス分析方法およびガス分析用Niカプセル - Google Patents

ガス分析方法およびガス分析用Niカプセル

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JPH0427838A
JPH0427838A JP2132333A JP13233390A JPH0427838A JP H0427838 A JPH0427838 A JP H0427838A JP 2132333 A JP2132333 A JP 2132333A JP 13233390 A JP13233390 A JP 13233390A JP H0427838 A JPH0427838 A JP H0427838A
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capsule
gas analysis
gas
analysis
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JP2132333A
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Inventor
Masayoshi Okamura
岡村 正義
Mitsuaki Maeda
光明 前田
Kiyoshi Matsuda
清 松田
Hiromi Umeda
梅田 裕美
Masami Tomimoto
冨本 雅美
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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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、ガス分析方法およびガス分析用Niカプセル
に関し、詳細には金属やセラミックス等の固形又は粉末
状のガス分析用試料から分析対象のガス成分を抽出し、
定量分析するガス分析方法および該ガス分析に使用する
Niカプセルに関する。
(従来の技術) 固体物質のガス分析方法は、該物質がら採取された固形
又は粉末状のガス分析用試料(以降、試料という)を、
黒鉛ルツボ内に配し、He等の不活性ガス雰囲気下で加
熱、溶解して溶融体と成し、該溶融体から分析対象のガ
ス成分を抽出し、定量分析する方法により行われている
このとき、上記加熱はインパルス電流の通電により黒鉛
ルツボを加熱する方法により行われる。
該加熱方式では、ルツボ底部に近い程昇温速度か大きく
、高温になるので、ルツボ内試料は下部に位置するもの
から溶解し、溶融化される。加熱温度は分析対象のガス
成分により異なり、水素の場合は2000℃程度、酸素
の場合は2600℃程度、窒素の場合は2800〜30
00℃程度である。
上記加熱により、酸素の場合はC+○→CO(g)CO
(g)+CuO=COt(g)の反応によりCO7とし
て抽出し、赤外線吸収法により定量分析する。水素の場
合はH+H→Hs(g)の反応によりHz(g)として
抽出、又、窒素の場合はN+N−N−N2(の反応によ
りNt(g)として抽出し、熱伝導度測定法により定量
分析する。
前記試料か、分析対象のガス成分の酸素、窒素、水素等
との親和力の高い元素を含有し、溶融体中でのガス成分
の溶解度か大きい場合、又は/及び、前記溶融体か黒鉛
ルツボとの濡れ性に優れ、黒鉛中に浸透する場合、ガス
成分を完全に抽出し得す、分析精度が低い。このような
試料(以降、難分析試料という)としては、例えばTi
、 ZrやTi合金、 Zr合金の他、Si、 A1.
 Mn等を多量に含む鉄及び鋼材料、又は、Y 、 S
i、 Ti、 AI等を含有するセラミックス等がある
この対策として試料を白金と共に加熱し溶融する方法(
白金浴法)か実施されている。該方法によれば、ガス成
分の溶解度及び黒鉛ルツボとの濡れ性が低い試料及び白
金の混合溶融体か得られるので、ガス成分抽出量が増大
し、分析精度か向上するようになるが、極めて高価な白
金を用いるので経済性の大幅な低下を招くという欠点か
ある。
そこで、更に種々研究か進められ、その結果特開昭60
−257359号及び特開昭60−257360号公報
に記載されている如く、上記白金に代えて安価なニッケ
ルを用いる方法(Ni浴法)か開発され、経済性の大き
な低下を招くことなく、前記白金浴法と同様の作用効果
か得られるようになっている。
(発明が解決しようとする課題) ところか、前記従来の白金浴法又はN】浴法を採用して
も、試料中のガス成分を完全には抽出し得ず、分析精度
か充分でなく、又、分析精度の再現性に欠けるという問
題点が残されている。
本発明はこの様な事情に着目してなされたものであって
、その目的は上記従来法の問題点を解消し、分析対象の
試料中ガス成分をより完全に抽出し、分析精度を更に向
上し得ると共に、分析精度の再現性を向上し得るガス分
析方法およびガス分析用Niカプセルを提供しようとす
るものである。
(課題を解決するための手段) 上記の目的を達成するために、本発明に係るガス分析方
法は次のような構成としている。
即ち、請求項1に記載のガス分析方法は、ガス分析用試
料をニッケルと共に黒鉛ルツボ内に配し、不活性ガス雰
囲気下で加熱し溶解してガス分析用試料及びニッケルの
混合溶融体と成し、該溶融体から分析対象のガス成分を
抽出し、定量分析するガス分析方法であって、前記加熱
溶解の過程で生成するガス分析用試料の溶融体と黒鉛ル
ツボ壁とを非接触状態にして前記加熱溶解を進行させる
ことを特徴とするガス分析方法である。
請求項2に記載の方法は、黒鉛ルツボ壁とガス分析用試
料との間に、ニッケル或いはニッケルの溶融体を介在さ
せて前記非接触状態を確保する請求項1に記載のガス分
析方法、請求項3に記載の方法は、黒鉛ルツボ壁とガス
分析用試料との間に、ニッケル及びガス分析用試料の混
合溶融体を介在させて前記非接触状態を確保する請求項
1に記載のガス分析方法である。
請求項4に記載の方法は、前記ニッケルとして筒状のN
iカプセルを用いると共に、核カプセル内にガス分析用
試料を配置し、該カプセルの軸方向を略垂直にして黒鉛
ルツボ内に配する請求項1、請求項2及び請求項3に記
載のガス分析方法、請求項5に記載の方法は、前記カプ
セルの軸方向の略中央部にガス分析用試料を位置させて
配する請求項4に記載のガス分析方法である。
本発明に係るガス分析用Niカプセルは、筒状のNiカ
プセル内の軸方向の略中央部にガス分析用試料を配置し
てなることを特徴とするガス分析用N1カプセルである
(作 用) 本発明は、前記の如く白金浴法又はNj温浴法採用して
も、試料中のガス成分を完全には抽出し得す、又、その
抽出率の再現性に欠けるという問題点について、その発
生原因を克明に調査し、その結果得られた下記知見に基
づくものである。
即ち、試料とNiとを単に混合し黒鉛ルツボ内に配した
場合には、加熱して試料及びNiの混合溶融体と成す加
熱・溶解過程において、生成する試料の溶解部(溶融体
)、中でも黒鉛ルツボ壁近傍の試料の溶融体と、黒鉛ル
ツボ壁との接触が大なり小なり必ず生じ、該溶融体か黒
鉛中に浸透し、その程度に応じてガス成分の抽出率が低
下するという知見が得られた。
そこで、本発明に係るガス分析方法は、前述の如く、試
料をNiと共に黒鉛ルツボ内で加熱・溶解して試料及び
Niの混合溶融体と成し、分析対象のガス成分を抽出し
、定量分析する際、前記加熱・溶解過程で生成する試料
の溶融体と黒鉛ルツボ壁とを非接触状態にして加熱溶解
を進行させるようにした。故に、前記知見よりして、黒
鉛中への試料溶融体の浸透か生じ難くなり、そのため分
析対象のガス成分を完全に抽出し得る。その結果、分析
精度及びその再現性を大幅に向上し得るようになる。
前記非接触状態を確保するには、黒鉛ルツボ壁と試料と
の間に、Ni或いはNiの溶融体、又は、Ni及び試料
の混合溶融体を介在させるようにするとよい。
かかる介在状態を確保するには、前記Niとして筒状の
Niカプセルを用い、該カプセル内に試料を配置し、該
カプセル軸方向を略垂直にして黒鉛ルツボ内に配するよ
うにするとよい。試料の融点がN1の融点に比し、高い
場合はNiの溶融体が介在し、逆に低い場合は時間の経
過に伴ってNi、 Niの溶融体、混合溶融体か介在し
、融点が同等の場合は混合溶融体か介在することになる
試料の融点がN1の融点に比し高い場合、前記Niカプ
セルの軸方向の略中央部に試料を位置させて配すると、
前記非接触状態を確実に確保し得るのでよい。
即ち、第1図に示す如<Niカプセル(2)の軸方向の
略中央部に試料(3)を配し、これを黒鉛ルツボ(11
内で加熱すると、低融点のNiカプセル(2)が先に溶
解するが、前述の如くルツボ底部に近い位置から溶解す
るので、第2図に示す如<Niカプセル(2)の下部か
ら溶融化が開始しNi溶融体α2が生じ、更に溶融化が
進み第3図に示す如<Niカプセル(2)の全体が溶融
化し、次いで高融点の試料(3)の溶融化か開始し、最
終的には第4図に示す如く試料及びNiの混合溶融体α
3になる。このように溶融化が進行するのて、試料(3
)の溶融化は常にNiの溶融体に包み込まれた状態で進
行し、そのため黒鉛ルツボ壁と試料の溶融体との間には
多量のNiの溶融体、更にはNi及び試料の混合溶融体
か介在し、前記非接触状態を確実に確保し得るようにな
る。尚、試料をN1カプセルの最下部に位置させると、
ルツボ底部に試料の溶融体が接触することかある。又、
試料をカプセルの最上部に位置させると、カプセル溶融
化の末期や、試料の溶融化の際に、試料がルツボ側壁に
接して溶融化し、そのためルツボ側壁に試料の溶融体が
接触することがあり、好ましくない。
本発明に係るガス分析用N1カプセルは、鍔状のNiカ
プセル内の軸方向の略中央部にガス分析用試料を配置し
てなるので、これをガス分析に使用すると、前記非接触
状態を確実に確保し得、そのため試料中ガス成分をより
完全に抽出し、分析精度を大幅に向上し得るようになる
尚、上記中央部への試料配置は、試料が固形の場合は、
例えば後述の実施例1の場合の如く、Niカプセル中央
部に直接固定すればよい。試料が粉末状の場合は、例え
ば第8〜9図に示す如く粉末状試料allをNl製容器
αω内に入れ、該容器aαをNiカブセル(1)の略中
央部に固定すればよい。或いは、後述の実施例7の場合
の如く、下部を細径にしたNiカプセルに該細径よりも
大径のNi粒を入れ、その上に粉末状試料をのせる方法
でもよい。
(実施例) 実施例1 ガス成分含有量か正確に判っているTiの標準試料 (
N:0.0051wt%、  0  :0.187wt
%、H:0.0032wt%)について、下記の如く0
分析を行った。
先ず、第5〜6図に示す如く、軸方向中央部乃至下部に
かけてくびれ(4)を有するNiカプセル(2)内に上
記標準試料+Slを入れ、くびれ(4)により固定する
事によりカプセル(2)の軸方向中央部に配した後、こ
れを黒鉛ルツボ(1)内に略垂直にして配した。
次に、上記ルツボ(1)をガス分析装置に装着した後、
不活性ガス雰囲気下でインパルス電流を通電して260
0 ’Cに加熱し、試料(S)及びN1(21の混合溶
融体と成した。このとき、低融点のNiカプセル(2)
の下部から溶融化か開始し、試料(Slの溶融化は常に
N1の溶融体に包み込まれた状態で進行し、黒鉛ルツボ
壁と試料(Slの溶融体との間には多量のNiの溶融体
か介在し、試料!S+の溶融体と黒鉛ルツボ壁とは接触
することなく、加熱溶解が進行し、混合溶融体と成る。
上記混合溶融体からCO□を抽出し、赤外線吸収法によ
り定量分析した。
かかる0分析を5個の標準試料について5回行った。そ
の結果、得られたOの分析値は、0.+860.187
.0.187.0.188及び0.187wt%てあっ
た。
実施例2 実施例1と同様の標準試料について、同様の方法により
N分析を行った。但し、加熱温度は2800°CとしN
、として抽出し、熱伝導度測定法により定量分析した。
5個の標準試料について得られたN分析値は、0.00
51.0.0053.0.0049.0.0052.0
.0051wt%てあった。
実施例3 実施例1と同様の標準試料について、同様の方法により
N分析を行った。但し、N1カプセル(2)内の試料(
Slの上にSnを乗せ、加熱温度は2000℃としN2
として抽出し、熱伝導度測定法により定量分析した。5
個の標準試料について得られたN分析値は、0.003
3.0.0033.0.0030.0.0031.0.
0032wt%であった。尚、上記SnはN1の溶融体
及び試料(S)の混合溶融体に混ざり、該溶融体を球状
化し、黒鉛ルツボとの濡れ性を低下させる作用がある。
そのためSnを添加すると、溶融体の黒鉛中への浸透か
完全に無くなり、極めて高い分析精度を安定確保し得る
ようになる。
実施例4 MnCr鋼(Mn:18wt%、 Cr:18wt%)
より5個の試料を採取し、実施例1と同様の方法により
0分析を行った。その結果、0分析値は、0.0066
、0.0061゜0.0063.0.0066、0.0
065wt%であり、前記従来のNi浴法の場合に比し
、分析精度の再現性に優れていた。
実施例5 セラミックス(YtO*)より試料を採取し、実施例1
及び2と同様の方法によりO分析及びN分析を、各々5
個の試料について実施した。その結果、N分析値は、0
.044. 0.042. 0.046. 0.046
゜0、044wt%、0分析値は、21.25. 2+
、00. 21.2721.43. 21.03wt%
てあった。これらは、従来のN1浴法の場合に比し、分
析精度の再現性に優れていることを示している。
実施例6 セラミックス(Si3N4)より試料を採取し、実施例
5と同様の方法により0分析及びN分析を実施した。0
分析値は、1.62. 1.59. 1.66、 1.
701、64wt%、N分析値は、38.46. 38
.38. 38.4838.61. 38.31wt%
であり、従来のN1浴法の場合に比し、分析精度の再現
性に優れていた。
実施例7 セラミックス原料のS!2N4粉末を試料とし、下記の
如く0及びN分析を実施した。
先ず、第7図に示す如く、下部に細径管(5)を有する
Niカプセル(2)の上部の大径部(6)内に、先ず粒
状N1の集合体からなる下層(7)を形成し、その上に
Sl iN4粉末試料(8)を入れてカプセル(2)の
中央部に配し、その上に粒状Niの集合体からなる上層
(9)を形成した。
次いで、実施例1及び2と同様の方法により黒鉛ルツボ
(11内への配置、加熱溶融化、CO2抽出とその定量
分析を行った。その結果、0分析値は、1.63. 1
.65. 1.65. 1.64. 1.64wt%、
N分析値は、38.46.38.44.38.47.3
8.45.38.43wt%であり、いづれの場合も従
来のNi浴法の場合に比し分析精度の再現性に極めて優
れ、又、実施例6の場合に比しても分析精度の再現性に
優れていた。
(発明の効果) 本発明に係るガス分析方法によれば、ガス分析用試料を
黒鉛ルツボ内で加熱・溶融し、分析対象のガス成分を抽
出し定量分析する際、黒鉛中への試料溶融体の浸透か生
じ難くなり、そのため分析対象のガス成分を完全に抽出
し得るようになる。
その結果、ガス分析精度及びその再現性を大幅に向上し
得るようになる。
従って、TiやZr等を含有する難分析試料の場合でも
、良好な再現性の下で高精度の分析値か得られるように
なる。又、難分析試料以外の場合も、当然にガス分析精
度及びその再現性を大幅に向上し得るようになる。
また、本発明に係るガス分析用Niカプセルによれば、
試料溶融体と黒鉛ルツボ壁との非接触状態を確実に確保
し得るので、黒鉛中への試料溶融体の浸透が生じ難くな
り、その結果上記と同様の効果か得られるようになる。
【図面の簡単な説明】
第1〜4図は、試料をN】カプセルの略中央部に配し黒
鉛ルツボ内で加熱した際のN1カプセル及び試料の溶融
化の進行状況を示す側断面図、第5図は、実施例1に係
るNiカプセル内の試料配置状況を示す側断面図、第6
図は、第5図のA−A断面図、第7図は、実施例7に係
るN1カプセル内の粉末試料及び粒状N1の配置状況を
示す側断面図、第8図は、粉末状試料をNi容器内に入
れてNiカプセルの略中央部に配置した状況を示す側断
面図、第9図は、第8図のA−A断面図である。 (S)−標準試料    (1)−黒鉛ルツボf21−
−Niカプセル   (3)−試料f4]−−Niカプ
セルのくびれ部 f5)−−Niカプセル下部の細径管 (6)−−Niカプセルの太径部 (7)−粒状Niの集合体からなる下層(8)−粉末試
料 (9)−粒状Niの集合体からなる上層α0)−Ni製
容器    0υ−粉末状試料QZ−Ni溶融体 03=試料及びNiの混合溶融体 特許出願人 株式会社 神戸製鋼折 代 理 人 弁理士  金丸 章− 第1図 第3図 第2図 第4図

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ガス分析用試料をニッケルと共に黒鉛ルツボ内に
    配し、不活性ガス雰囲気下で加熱し溶解してガス分析用
    試料及びニッケルの混合溶融体と成し、該溶融体から分
    析対象のガス成分を抽出し、定量分析するガス分析方法
    であって、前記加熱溶解の過程で生成するガス分析用試
    料の溶融体と黒鉛ルツボ壁とを非接触状態にして前記加
    熱溶解を進行させることを特徴とするガス分析方法。
  2. (2)黒鉛ルツボ壁とガス分析用試料との間に、ニッケ
    ル或いはニッケルの溶融体を介在させて前記非接触状態
    を確保する請求項1に記載のガス分析方法。
  3. (3)黒鉛ルツボ壁とガス分析用試料との間に、ニッケ
    ル及びガス分析用試料の混合溶融体を介在させて前記非
    接触状態を確保する請求項1に記載のガス分析方法。
  4. (4)前記ニッケルとして筒状のNiカプセルを用いる
    と共に、該カプセル内にガス分析用試料を配置し、該カ
    プセルの軸方向を略垂直にして黒鉛ルツボ内に配する請
    求項1、請求項2及び請求項3に記載のガス分析方法。
  5. (5)前記カプセルの軸方向の略中央部にガス分析用試
    料を位置させて配する請求項4に記載のガス分析方法。
  6. (6)筒状のNiカプセル内の軸方向の略中央部にガス
    分析用試料を配置してなることを特徴とするガス分析用
    Niカプセル。
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