JPH05142150A - 限流素子中のスズの定量分析方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 Ｖ₂Ｏ₅を含む限流素子の配合組成と特性の関
係を定量的に把握するため、上記限流素子中のスズを高
感度に定量するＩＣＰ法を提供することを目的とする。 【構成】 切粉状の試料を脱脂，乾燥した後、加圧ルツ
ボ内で塩酸と少量のふっ酸を加え、所定温度での加熱と
撹拌とを繰り返し行うことによって試料を充分に分解
し、この分解液に酒石酸を加えて加熱溶解し、更にほう
酸を加えて加熱溶解した後、冷却して濾過し、得られた
濾液に標準物質としてストロンチウムを加えてからイオ
ン交換水で一定量とし、これを試料溶液として高周波誘
導結合型プラズマ発光法を用いてスズの発光強度を測定
し、内部標準法によってスズを定量するようにした限流
素子中のスズの定量分析方法を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高周波誘導結合型プラズ
マ発光法（以下、ＩＣＰ法という）による限流素子中の
スズＳｎの定量分析方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から中低圧制御盤において、限流機
構としてＮＦＢ（ノンヒューズブレーカー）が用いられ
ているが、このような限流機構に代えて近時各種の小型
化された限流素子が開発されている。特に電源容量の増
大に伴うしゃ断容量の不足に対処可能であり、しかも高
価で大型化されたＮＦＢを必要としない限流素子の開発
が要求されている。

【０００３】このような限流素子を製品化して用いるこ
とにより、コントロールセンター等のユニットサイズを
小さくするとともに多段積みを可能にするので、製品と
しての市場での競争力が高められるという特徴が得られ
る。

【０００４】一般にこのような限流素子の素材として、
Ｖ₂Ｏ₃セラミックス等が知られているが、これらの素材
は、熱衝撃性等とか応答性が必ずしも満足できるものと
言えず、種々の改良が加えられている現状にある。特に
上記素材の持つ優れた特徴を損なうことなく、しかも前
記熱衝撃性とか応答性を高めた限流素子であることが好
ましい。

【０００５】そこで上記の限流素子の組成と特性の関係
を明確にかつ定量的に把握して、品質管理及び工程管理
を向上させる必要があり、そのため限流素子中の微量ス
ズの分析方法の確立が不可欠である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような問
題点に着目して創案されたものであって、Ｖ₂Ｏ₃を含む
上記限流素子に用いられる素材中のスズを高感度に定量
する分析方法を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明に係る限流
素子中のスズの定量分析方法は、切粉状の試料を脱脂，
乾燥した後、加圧ルツボ内で塩酸と少量のふっ酸を加
え、所定温度での加熱と撹拌とを繰り返し行うことによ
って試料を充分に分解し、この分解液に酒石酸を加えて
加熱溶解し、更にほう酸を加えて加熱溶解した後、冷却
して濾過し、得られた濾液に標準物質としてストロンチ
ウムを加えてからイオン交換水で一定量とし、これを試
料溶液として高周波誘導結合型プラズマ発光法を用いて
スズの発光強度を測定し、内部標準法によってスズを定
量することをその解決手段としている。

【０００８】

【作用】かかる定量分析方法によれば、加圧ルツボを用
いて切粉状の試料を塩酸と少量のふっ酸を用いて加熱，
撹拌を繰り返すことにより、スズをほぼ完全に分解する
ことができる。

【０００９】そして上記の分解液を濾過して得られた濾
液に標準物質としてストロンチウムを加えて試料溶液と
し、この試料溶液をＩＣＰ法を用いてスズの発光強度を
測定し、内部標準法で定量した際に、全ての分解試薬が
負の影響を示したが、検量線作成用溶液と試料溶液中の
試薬濃度を同一にすることにより、上記負の影響を抑え
ることができる。更に定量時に共存元素中のＶが正の干
渉を示すが、検量線作成用溶液と試料溶液中のＶ濃度を
同一にすることにより、上記の影響を抑えることができ
る。

【００１０】又、合成溶液を測定した時の変動係数、回
収率がともに実用上充分に満足できる分析精度が得ら
れ、その結果限流素子中の微量のスズの分析方法が確立
されて、限流素子組成と特性の関係を明確にすることが
できる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明にかかる限流素子中のＳｎの分
析方法の具体的な実施例を説明する。

【００１２】先ず図１のフローチャートに基づいて、本
実施例の基本的な操作手順を説明する。

【００１３】先ずステップ101で試料となる切粉状の限
流素子をクロロホルムで脱脂し、良く乾燥した後、ステ
ップ102で試料の一定量を加圧ルツボに採取して、回転
子とともに塩酸と少量のふっ酸を加えて密栓してからス
ターラ上で２〜３分撹拌し、ステップ103で加圧ルツボ
を恒温槽に入れて一定時間加熱した後、恒温槽から取り
出してスターラ上で撹拌する。更にもう１度恒温槽中で
一定時間加熱してから撹拌しないで冷却する。次にステ
ップ104で所定量の酒石酸が入ったポリビーカに上澄液
を静かに移す。

【００１４】ステップ105で上記ポリビーカをウオータ
バス上で加熱して酒石酸を溶解する。酒石酸が完全に溶
解した後、ステップ106で所定量のほう酸を加え、再び
加熱してほう酸を溶解する。冷却後にステップ107でＮ
Ｏ．５Ｃの濾紙を用いて濾過して濾液をメスフラスコに
受ける。濾紙を塩酸と水で良く洗って濾液に加え、ステ
ップ108で該濾液に標準物質としてストロンチウムＳｒ
を加え、イオン交換水を加えて一定量とし、これをステ
ップ109でＩＣＰ法によるスズの定量分析方法における
試料溶液とする。

【００１５】分析をより高精度に行うため、使用する試
薬はホールピペット、マイクロピペットなどで計るのが
好ましい。

【００１６】以下、本発明に係るＩＣＰ法による限流素
子中のスズの定量分析方法の詳細を実施例に基づいて説
明する。

【００１７】 〔１〕 分析装置、測定条件および試薬 〔１−１ 分析装置〕ＩＣＰ発光分光装置は島津製ＩＣ
ＰＳ−１０００−２型を用いた。

【００１８】 〔１−２ 測定条件〕測定条件を表１に示す。

【００１９】

【表１】

【００２０】 〔１−３ 試薬〕実験に使用した試薬のリストを表２に
示す。

【００２１】

【表２】

【００２２】 〔１−４ 測定方法〕ピークサーチ内部標準法とした。

【００２３】 〔２〕 分析方法の操作手順 〔２−１ 試料の分解および試料溶液調製方法〕Ｖ₂Ｏ₃
を含む限流素子試料をコニカルビーカーを用いて、塩酸
分解法，硝酸分解法，塩酸−過塩素酸分解法による３分
解法で分解し、それぞれ分解後の残査を調べた結果、先
ず塩酸分解法では試料がほとんど分解されなかった。
又、硝酸分解法，塩酸−過塩素酸分解法では、試料中の
Ｖ₂Ｏ₃がＶ₂Ｏ₅に酸化されるだけで、やはり試料がほと
んど分解されなかった。

【００２４】次に試料を加圧ルツボを用いて、硝酸−ふ
っ酸分解法，塩酸−ふっ酸分解法による２分解法に供し
た結果、硝酸−ふっ酸分解法ではバナジウムの酸化反応
と亜硝酸ガスの発生が激しく生じた割には試料は分解さ
れなかった。又、塩酸−ふっ酸分解法では、Ｖ₂Ｏ₃は分
解されるが、タングステンＷが残り、且つ加圧ルツボが
汚染されて回収が困難になるという難点が発生した。し
かしこの方法によればスズが完全に分解されることが確
認された。

【００２５】そこで本実施例では、以下に記す分解方法
を採用した。即ち、切粉状にした試料１．０ｇを脱脂、
乾燥した後、加圧ルツボに採取して、回転子とともに塩
酸２０ｍｌとふっ酸０．５ｍｌを加えて密栓し、スター
ラ上で２〜３分撹拌した後、１７０℃の恒温槽中で１時
間加熱する。恒温槽から取り出してスターラ上で３０分
間撹拌し、再度１７０℃の恒温槽中で１時間加熱してか
ら冷却する。冷却中は撹拌は行わない。冷却後、酒石酸
が２ｇ入ったポリビーカに上澄液を静かに移す。この
時、回転子はルツボ内に残るようにして、水洗は行わな
い。

【００２６】次にポリビーカをウオータバス上で加熱し
て酒石酸を溶解する。酒石酸が完全に溶解した後、ほう
酸を１ｇ加え、再び加熱してほう酸を溶解する。

【００２７】冷却後、ＮＯ．５Ｃの濾紙を用いて濾過
し、濾紙を塩酸（１＋５）５０ｍｌと水で良く洗って濾
液に加え、この濾液に標準物質としてストロンチウムＳ
ｒを２．０ｇ加え、イオン交換水を加えて２００ｍｌの
一定量とし、これをＩＣＰ法によるスズの定量分析方法
における試料溶液とする。

【００２８】上記の酒石酸は不溶解のタングステンＷを
マスキングする作用があり、ほう酸はＦ^-をマスキング
する作用を有している。

【００２９】 〔３〕 実験および結果 〔３−１ 分析線の選定〕スズの分析に最も適した波長
を選定するため、限流素子を構成する各元素の単独溶液
及び試薬を用いて分析線の選定を定性的に行った。その
結果を図２〜図１０に示す。

【００３０】尚、試料溶液中の各元素の濃度はＶが２５
００ｐｐｍ、Ｓｎが３０．０ｐｐｍ、Ｗが５．０ｐｐ
ｍ、Ｓｉが６０．０ｐｐｍ、Ｃｒが１．０ｐｐｍであ
る。そしてスズの発光強度の高い９本の波長を選び、分
析線の選定を行った。

【００３１】図２は波長１８９．９８９ｎｍの発光スペ
クトルであり、僅かにＶのピークが観察される。又、図
３，図４は夫々波長２８３．９９９ｎｍ，２３５．４８
５ｎｍの発光スペクトルであり、ともにＶのピークが重
複しているため、Ｓｎの発光分析に対する影響が推測さ
れる。図５，図６，図７，図８は夫々波長２４２．９５
０ｎｍ，２２６．８９１ｎｍ，２２４．６０５ｎｍ，２
４２．１７０ｎｍの発光スペクトルであるが、何れもＶ
のピークが重複していることが観察され、バックグラン
ドも上昇しているので、分析線として不適当である。
又、図９は波長２７０．６５１ｎｍの発光スペクトルあ
り、Ｓｎのピークよりもはるかに大きなＶのピークが観
察される。更に図１０は波長３１７．５０２ｎｍの発光
スペクトルであり、全ての共存物質のピークが重複して
いるので、やはり分析線として不適当である。

【００３２】以上の結果から、Ｓｎ単独の発光線は存在
しなかったが、図２に示した波長１８９．９８９ｎｍの
発光スペクトルには僅かにＶのピークが観察されたもの
の影響が比較的少なく、検出感度が最も高いので、スズ
の分析線として、波長１８９．９８９ｎｍを採用した。

【００３３】〔３−２ 内部標準物質とその波長の選
定〕内部標準物質としてイットリウムなどの希土類が一
般に使用されるが、本例のようにふっ酸を用いて分解し
た試料では、ふっ酸とイットリウムとが反応してＹＦ₃
などのように希土類はふっ化物として析出する危険性が
ある。従って本実施例では内部標準物質としてストロン
チウムを採用し、このストロンチウムの分析線を選定す
るため、ストロンチウムの代表的な波長３本（４０７.
７７１ｎｍ、４２１.５２２ｎｍ、２１６．５９６ｎ
ｍ）のプロファイルを測定して定性的に行った。その結
果を図１１〜図１３に示す。

【００３４】図１１は波長４０７．７７１ｎｍの発光ス
ペクトル，図１２は波長４２１．５５２ｎｍの発光スペ
クトルであり、何れもストロンチウムの発光線のみで共
存物質は全てベースライン上にあり、ストロンチウムに
対する妨害は観察されなかった。図１３は波長２１６．
５９６ｎｍの発光スペクトルであり、ＶとＷの発光線が
Ｓｎの発光線に近接しており、従ってＶとＷの妨害が予
測される。

【００３５】このことから、分析線として波長４０７.
７７１ｎｍと４２１.５５２ｎｍとが使用可能である
が、ここでは分析線として発光強度の高い波長４２１．
５５２ｎｍを採用した。

【００３６】〔３−３ 検量線の精度〕前記試料溶液中
のスズの濃度は３０ｐｐｍである。このためスズ濃度０
〜４０ｐｐｍの範囲で検量線の精度を確かめた。その結
果を図１４に示す。この図から、検量線は原点を通らな
いものの、相関係数は０.９９９９１２９６、標準偏差
は０．１７０５５６５５ｐｐｍと非常に良い精度を示し
ていることがわかる。

【００３７】〔３−４ 試薬の影響〕スズ濃度３０ｐｐ
ｍ溶液に分解試薬である塩酸，ふっ酸，ほう酸及び酒石
酸を各々段階的に加えてその影響を定量的に調べた。そ
の結果を図１５に示す。

【００３８】影響の有無の判定は、回収率（測定値×１
００／添加量）の±２％として図中に許容範囲として破
線で表示した。

【００３９】検量線法で測定すると、ほう酸と酒石酸は
破線で示した許容範囲内にあり、影響がなかったが、塩
酸は添加量の増大につれてＳｎの回収率が低下するとい
う負の影響を示した。このことは塩酸の存在により、試
料溶液の粘度が上昇し、試料吸い込み量が低下して見掛
け上の発光強度が低くなったためである。更にふっ酸Ｈ
Ｆは正の干渉を示した。

【００４０】従って検量線作成用溶液と分析用試料溶液
中の試薬濃度を同一にして、上記の影響を抑えることに
した。

【００４１】〔３−５ 共存元素の影響〕スズ濃度１５
ｐｐｍ溶液に、Ｗ，Ｃｒ，Ｖ，Ｓｉ及び内部標準物質の
Ｓｒを各々段階的に加えてそれらの共存元素の影響を定
量的に調べた。

【００４２】その結果を図１６〜図２０に示す。これら
の影響の有無の判定はスズの回収率の±２％以内とし、
図中に許容範囲として破線で表示した。図１６，図１
７，図１９，図２０から、Ｗ，Ｃｒ，Ｓｉ及びＳｒは破
線で示した許容範囲内で影響のないことが判明した。し
かし図１８に示したようにバナジウムＶは正の干渉を示
した。これは前記図２に示したように、波長１８９，９
８９ｎｍの発光スペクトルにおけるＶのピークがＳｎの
ピークに僅かに重複しているためと考えられる。従って
検量線作成用溶液と試料溶液中に一定量のＶを添加し
て、Ｖの影響を抑えることにした。

【００４３】〔３−６ 内部標準物質ストロンチウムに
対する試薬の影響〕ストロンチウム濃度１０ｐｐｍ溶液
に分解試薬である塩酸，ふっ酸，ほう酸及び酒石酸を各
々段階的に加えてその影響を定量的に調べた。その結果
を図２１に示す。

【００４４】この結果、全ての試薬に対してストロンチ
ウムの測定値が低下して負の影響を示すことが判明し
た。即ち、試薬の添加量が増すとストロンチウムの回収
率は低下した。これは試薬の存在により、試料溶液の粘
度が上昇したためと考えられる。従って検量線作成用溶
液と試料溶液中の試薬濃度を同一にして、分解試薬によ
る負の影響を抑えることにした。

【００４５】〔３−７ 内部標準物質に対する共存元素
の影響〕ストロンチウム濃度１０ｐｐｍ溶液にＷ，Ｃ
ｒ，Ｖ，Ｓｎ及びＳｉを各々段階的に加えてそれぞれの
元素のストロンチウムの回収率に対する影響を定量的に
調べた。その結果を図２２〜図２６に示す。

【００４６】Ｗ，Ｃｒ，Ｖ，Ｓｎ及びＳｉはいずれも破
線で示した許容範囲にあり、ストロンチウムに対する影
響はなかった。

【００４７】〔３−８ 合成溶液による分析精度の検
証〕上記検討した条件での分析精度を検証するため、合
成溶液を調整して実施した。その結果、スズの回収率は
９９．３％、変動係数ＣＶは０．８９％と実用上十分満
足出来る精度が得られた。

【００４８】以下、表３に合成溶液の組成、表４に測定
結果をそれぞれ示す。

【００４９】

【表３】

【００５０】

【表４】

【００５１】〔４〕 考察 以上の結果から、本実施例に係るＩＣＰ法による限流素
子中のスズの分析方法を検討することにより、次の知見
が得られた。

【００５２】（４−１） 試料の分解方法 切粉状にした試料を加圧ルツボを用いて塩酸と少量のふ
っ酸で加熱，撹拌を繰り返すことにより、タングステン
及び一部のバナジウムとクロムは分解できなかったが、
従来完全に分解することができなかったスズは容易に分
解することが可能となった。

【００５３】（４−２） 分析線 発光強度の高い分析線１８９．９８９ｎｍの共存元素の
妨害を調べた結果、Ｖに僅かのピークが観察された以外
には妨害ピークは見られなかった。

【００５４】（４−３） 分解試薬及び共存元素の影響
と抑制 分解試薬は全て内部標準物質であるストロンチウムに対
して負の影響を示した。これは試薬の共存により試料溶
液中の粘度が上昇して試料の吸込量が低下したことによ
るものと考えられるので、この影響を抑えるため試料溶
液と検量線作成用溶液中の試薬濃度を同一にし、更にス
トロンチウム内部標準法を用いて測定することにより、
上記の影響を抑えることが可能となった。

【００５５】更に共存元素中のＶは正の干渉を示した。
これは発光スペクトルにおけるＶのピークがスズのピー
クに僅かに重複するためと考えられるので、検量線作成
用溶液と試料溶液に同量のＶを添加することにより、上
記の影響を抑えることができる。

【００５６】（４−４） 分析精度 合成溶液を５個測定した時の回収率は９９．３％、変動
係数は０．８９％といずれも実用上十分満足できる精度
であった。

【００５７】

【発明の効果】本発明に係るＩＣＰ法による限流素子中
のスズの分析方法によれば、切粉状の合金を塩酸と少量
のふっ酸で加熱，撹拌を繰り返すことにより、スズをほ
ぼ完全に分解することができる。そして試料溶液をＩＣ
Ｐ法を用いてスズの発光強度を測定し、検量線法で定量
した際に、試薬が全て負の影響を示し、共存元素中のバ
ナジウムは正の影響を示すが、検量線作成用溶液と試料
溶液中の試薬濃度とバナジウム濃度を同一にして、試
薬，バナジウムの存在による影響を抑えることが可能と
なった。

【００５８】又、試料溶液をＩＣＰ法によって測定した
時の変動係数、回収率がともに実用上充分に満足できる
分析精度が得られ、その結果限流素子中の微量のＳｎの
分析方法が確立されて、限流素子の組成と特性の関係を
明確にするとともに、品質管理及び工程管理を向上させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる限流素子中のスズの定量分析方
法の基本的な操作手順を示すフローチャート。

【図２】波長１８９．９８９ｎｍにおける各種元素の発
光スペクトルを示すグラフ。

【図３】波長２８３．９９９ｎｍにおける各種元素の発
光スペクトルを示すグラフ。

【図４】波長２３５．４８５ｎｍにおける各種元素の発
光スペクトルを示すグラフ。

【図５】波長２４２．９５０ｎｍにおける各種元素の発
光スペクトルを示すグラフ。

【図６】波長２２６．８９１ｎｍにおける各種元素の発
光スペクトルを示すグラフ。

【図７】波長２２４．６０５ｎｍにおける各種元素の発
光スペクトルを示すグラフ。

【図８】波長２４２．１７０ｎｍにおける各種元素の発
光スペクトルを示すグラフ。

【図９】波長２７０．６５１ｎｍにおける各種元素の発
光スペクトルを示すグラフ。

【図１０】波長３１７．５０２ｎｍにおける各種元素の
発光スペクトルを示すグラフ。

【図１１】分解後の試料中の各元素と内部標準物質とし
てのストロンチウムの波長４０７.７７１ｎｍにおける
共存物質のプロファイルを示すグラフ。

【図１２】分解後の試料中の各元素と内部標準物質とし
てのストロンチウムの波長４２１．５５２ｎｍにおける
共存物質のプロファイルを示すグラフ。

【図１３】王水分解後の試料中の各元素と内部標準物質
としてのストロンチウムの波長２１６．５９６ｎｍにお
ける共存物質のプロファイルを示すグラフ。

【図１４】スズの検量線を示すグラフ。

【図１５】スズの回収率に対する分解試薬の影響を示す
グラフ。

【図１６】Ｗの影響によるスズの回収率の許容範囲を定
量的に示すグラフ。

【図１７】Ｃｒの影響によるスズの回収率の許容範囲を
定量的に示すグラフ。

【図１８】Ｖの影響によるスズの回収率の許容範囲を定
量的に示すグラフ。

【図１９】Ｓｉの影響によるスズの回収率の許容範囲を
定量的に示すグラフ。

【図２０】Ｓｒの影響によるスズの回収率の許容範囲を
定量的に示すグラフ。

【図２１】ストロンチウムに対する分解試薬の影響を示
すグラフ。

【図２２】Ｗの影響によるストロンチウム回収率の許容
範囲を定量的に示すグラフ。

【図２３】Ｃｒの影響によるストロンチウム回収率の許
容範囲を定量的に示すグラフ。

【図２４】Ｖの影響によるストロンチウム回収率の許容
範囲を定量的に示すグラフ。

【図２５】Ｓｎの影響によるストロンチウム回収率の許
容範囲を定量的に示すグラフ。

【図２６】Ｓｉの影響によるストロンチウム回収率の許
容範囲を定量的に示すグラフ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 切粉状の試料を脱脂，乾燥した後、加圧
   ルツボ内で塩酸と少量のふっ酸を加え、所定温度での加
   熱と撹拌とを繰り返し行うことによって試料を充分に分
   解し、この分解液に酒石酸を加えて加熱溶解し、更にほ
   う酸を加えて加熱溶解した後、冷却して濾過し、得られ
   た濾液に標準物質としてストロンチウムを加えてからイ
   オン交換水で一定量とし、これを試料溶液として高周波
   誘導結合型プラズマ発光法を用いてスズの発光強度を測
   定し、内部標準法によってスズを定量することを特徴と
   する限流素子中のスズの定量分析方法。