JPH067093B2 - 溶融金属中のガス濃度を定量するためのプローブ - Google Patents
溶融金属中のガス濃度を定量するためのプローブInfo
- Publication number
- JPH067093B2 JPH067093B2 JP63128603A JP12860388A JPH067093B2 JP H067093 B2 JPH067093 B2 JP H067093B2 JP 63128603 A JP63128603 A JP 63128603A JP 12860388 A JP12860388 A JP 12860388A JP H067093 B2 JPH067093 B2 JP H067093B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- probe
- gas
- molten metal
- metal
- probe body
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000000523 sample Substances 0.000 title claims abstract description 221
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 138
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 138
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 111
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 claims abstract description 37
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 33
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 29
- 238000007654 immersion Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 15
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 61
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 61
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 57
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 27
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 16
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 16
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 13
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 238000009736 wetting Methods 0.000 claims description 9
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 7
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 7
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 claims description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 6
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 3
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 claims description 3
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 claims 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 claims 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 abstract description 11
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 38
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 description 12
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 11
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 10
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 9
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 8
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 6
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 6
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 6
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 6
- 239000003570 air Substances 0.000 description 5
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 5
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 5
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000004044 response Effects 0.000 description 5
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910000733 Li alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 4
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 239000001989 lithium alloy Substances 0.000 description 4
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 229910001297 Zn alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 3
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 3
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 3
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000011067 equilibration Methods 0.000 description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 2
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N Acetaminophen Chemical compound CC(=O)NC1=CC=C(O)C=C1 RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N Chlorine Chemical compound ClCl KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001021 Ferroalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000006172 buffering agent Substances 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 238000007772 electroless plating Methods 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000009533 lab test Methods 0.000 description 1
- 238000011005 laboratory method Methods 0.000 description 1
- 239000006101 laboratory sample Substances 0.000 description 1
- 229940046892 lead acetate Drugs 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 238000005058 metal casting Methods 0.000 description 1
- 239000012229 microporous material Substances 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 238000009740 moulding (composite fabrication) Methods 0.000 description 1
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002843 nonmetals Chemical class 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- CLSUSRZJUQMOHH-UHFFFAOYSA-L platinum dichloride Chemical compound Cl[Pt]Cl CLSUSRZJUQMOHH-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000005373 porous glass Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000008262 pumice Substances 0.000 description 1
- 239000005297 pyrex Substances 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 239000011214 refractory ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 229910052566 spinel group Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/20—Metals
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/20—Metals
- G01N33/202—Constituents thereof
- G01N33/2022—Non-metallic constituents
- G01N33/2025—Gaseous constituents
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating And Analyzing Materials By Characteristic Methods (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、溶融金属中に溶解している水素のようなガス
の全含有量の定量を可能にするように該金属中のガスの
濃度を測定するための装置に用いるプローブ、及びその
ようなプローブを用いる装置に関する。より詳しくは、
本発明は液体金属中に、より特定的には溶融アルミニウ
ム及び溶融アルミニウム合金中に溶解している水素の含
有量を直接に測定するためのプローブ及び装置に関す
る。
の全含有量の定量を可能にするように該金属中のガスの
濃度を測定するための装置に用いるプローブ、及びその
ようなプローブを用いる装置に関する。より詳しくは、
本発明は液体金属中に、より特定的には溶融アルミニウ
ム及び溶融アルミニウム合金中に溶解している水素の含
有量を直接に測定するためのプローブ及び装置に関す
る。
アルミニウム及びその合金を含めて多くの金属は、液体
状態である時には、大気中の水分と全く容易に化学的に
反応して気体状水素を形成し、その気体状水素は溶解度
が高いので液体金属中に容易に溶解する。このことはア
ルミニウム及びその合金について特に真実であり、それ
で便宜上、以下の説明は主としてこの金属について言及
する。このように、アルミニウム及びその合金中での水
素の溶解度は溶融温度（約７００℃）で特に高く約１ｍ
ＳＴＰ／１００ｇであるが、固体金属中での溶解度は
この値の僅かに約１０分の１であり、それでこの溶解水
素は固体金属のその後の加工中に重大な問題を発生させ
ることがある。例えば、凝固の間に余分のガスが金属か
ら追い出される傾向が強く、それで金属中に閉じ込めら
れた気泡及びブローホールを生成させることになる。そ
のような気泡は鋳造インゴット中に亀裂を生成させるこ
とになり、そのことはその後の圧延操作の間に壊滅的な
結果をもたらすこともあり、薄い箔製品の表面仕上げを
そこなうこともある。それゆえに、金属鋳造プロセスに
先立って溶融金属をガス抜き処理する必要性が増大して
きている。ガス抜きプロセスは普通には塩素ガス及び／
又は窒素又はアルゴンのような不活性ガスを、微細気泡
の分散している状態の溶融体即ち金属流中に導入するこ
とを含んでいる。典型的には、アルゴン中の塩素の希釈
混合物を１個以上のランス又は回転羽根車を使って用い
てガス抜き媒体を溶融物中に導入する。ガス抜きプロセ
スを能率的に操作するためには、金属中の水素ガスの全
含有量を定量できるようにその水素ガスの濃度について
の正確な情報が必要であり、それでそのような測定につ
いての多くの技術が存在している。これらの殆どの技術
は固体サンプルの調製を必要とし、且つ金属鋳造工場の
比較的厳しい条件ではなくて実験室での据え付けに用い
るのにのみ適している複雑な分析装置の利用を必要とす
る。その上に、これらの方法は正確ではあるが、比較的
長い時間がかかり、また必要な情報を鋳造操作の進行の
間に“オンライン”で達成することができない。
状態である時には、大気中の水分と全く容易に化学的に
反応して気体状水素を形成し、その気体状水素は溶解度
が高いので液体金属中に容易に溶解する。このことはア
ルミニウム及びその合金について特に真実であり、それ
で便宜上、以下の説明は主としてこの金属について言及
する。このように、アルミニウム及びその合金中での水
素の溶解度は溶融温度（約７００℃）で特に高く約１ｍ
ＳＴＰ／１００ｇであるが、固体金属中での溶解度は
この値の僅かに約１０分の１であり、それでこの溶解水
素は固体金属のその後の加工中に重大な問題を発生させ
ることがある。例えば、凝固の間に余分のガスが金属か
ら追い出される傾向が強く、それで金属中に閉じ込めら
れた気泡及びブローホールを生成させることになる。そ
のような気泡は鋳造インゴット中に亀裂を生成させるこ
とになり、そのことはその後の圧延操作の間に壊滅的な
結果をもたらすこともあり、薄い箔製品の表面仕上げを
そこなうこともある。それゆえに、金属鋳造プロセスに
先立って溶融金属をガス抜き処理する必要性が増大して
きている。ガス抜きプロセスは普通には塩素ガス及び／
又は窒素又はアルゴンのような不活性ガスを、微細気泡
の分散している状態の溶融体即ち金属流中に導入するこ
とを含んでいる。典型的には、アルゴン中の塩素の希釈
混合物を１個以上のランス又は回転羽根車を使って用い
てガス抜き媒体を溶融物中に導入する。ガス抜きプロセ
スを能率的に操作するためには、金属中の水素ガスの全
含有量を定量できるようにその水素ガスの濃度について
の正確な情報が必要であり、それでそのような測定につ
いての多くの技術が存在している。これらの殆どの技術
は固体サンプルの調製を必要とし、且つ金属鋳造工場の
比較的厳しい条件ではなくて実験室での据え付けに用い
るのにのみ適している複雑な分析装置の利用を必要とす
る。その上に、これらの方法は正確ではあるが、比較的
長い時間がかかり、また必要な情報を鋳造操作の進行の
間に“オンライン”で達成することができない。
今のところ、溶融金属内での直接測定を可能にし且つプ
ラント内でのオンライン分析を可能にする本出願人の知
っている唯一の方法、即ちランスレイ（Ransley）ほか
の米国特許第２，８６１，４５０号に記載されている
“テレガス（Telegas）”法がある。“テレガス”装置
は溶融金属中に浸漬されるプローブ浸漬ヘッドを含み、
そのヘッドは不透過性の耐熱セラミック材料製の倒立コ
レクターカップ又はベル状物を含み、その口はセラミッ
クフィルターによってとじられていてその内部中に室を
形成している。第一毛細管はヘッド及びフィルターを通
過して下方向に延びており、一方第二毛細管は室の内部
から上向きに延びている。固定量の不活性ガス、普通に
は窒素、を第一毛細管を通して下方に供給しそして第二
毛細管を通して引き出すことによって装置中に循環さ
せ、その結果として不活性ガスがヘッドに隣接した溶融
金属中に泡立ち、ベル状物が上向きに移動する気泡を集
め、一方セラミックフィルターは溶融金属が閉鎖容器に
入るのを防止する。窒素は隣接金属中の幾らかの水素を
随伴し、そして窒素／水素混合物中の水素ガスの分圧が
平衡値に達するまで十分な長さの時間、普通には約５〜
１０分間窒素を一定に循環させる。溶融金属中の溶解水
素の移動度が高いので、これは溶融物全体中の水素濃度
を正確に示すであろう。
ラント内でのオンライン分析を可能にする本出願人の知
っている唯一の方法、即ちランスレイ（Ransley）ほか
の米国特許第２，８６１，４５０号に記載されている
“テレガス（Telegas）”法がある。“テレガス”装置
は溶融金属中に浸漬されるプローブ浸漬ヘッドを含み、
そのヘッドは不透過性の耐熱セラミック材料製の倒立コ
レクターカップ又はベル状物を含み、その口はセラミッ
クフィルターによってとじられていてその内部中に室を
形成している。第一毛細管はヘッド及びフィルターを通
過して下方向に延びており、一方第二毛細管は室の内部
から上向きに延びている。固定量の不活性ガス、普通に
は窒素、を第一毛細管を通して下方に供給しそして第二
毛細管を通して引き出すことによって装置中に循環さ
せ、その結果として不活性ガスがヘッドに隣接した溶融
金属中に泡立ち、ベル状物が上向きに移動する気泡を集
め、一方セラミックフィルターは溶融金属が閉鎖容器に
入るのを防止する。窒素は隣接金属中の幾らかの水素を
随伴し、そして窒素／水素混合物中の水素ガスの分圧が
平衡値に達するまで十分な長さの時間、普通には約５〜
１０分間窒素を一定に循環させる。溶融金属中の溶解水
素の移動度が高いので、これは溶融物全体中の水素濃度
を正確に示すであろう。
平衡に近づいた時にキャリヤーガス中の水素の濃度を、
一方の測定セルが窒素／水素混合物を受け入れそして他
方の測定セルが窒素の熱伝導度と実質的に等しい熱伝導
度の雰囲気、普通には空気を収容しているそれぞれの等
しい測定セル中に配置された２個の等しい熱線検出器の
電気抵抗の差を測定することによって監視する。その抵
抗差をブリッジ回路によって測定し、その値を前記した
実験室タイプのいずれかの分析装置によって定量された
水素ガス濃度値に対応させて目盛りづけする。この測定
値は、この特定の技術に熟練した者によく知られたいず
れかの方法によって溶融温度について補償する必要があ
り、そしてまた装置の使用に関連する特定の金属又は合
金中の水素の示差溶解度について補償する必要がある。
一方の測定セルが窒素／水素混合物を受け入れそして他
方の測定セルが窒素の熱伝導度と実質的に等しい熱伝導
度の雰囲気、普通には空気を収容しているそれぞれの等
しい測定セル中に配置された２個の等しい熱線検出器の
電気抵抗の差を測定することによって監視する。その抵
抗差をブリッジ回路によって測定し、その値を前記した
実験室タイプのいずれかの分析装置によって定量された
水素ガス濃度値に対応させて目盛りづけする。この測定
値は、この特定の技術に熟練した者によく知られたいず
れかの方法によって溶融温度について補償する必要があ
り、そしてまた装置の使用に関連する特定の金属又は合
金中の水素の示差溶解度について補償する必要がある。
このタイプの浸漬ヘッドに関連した幾つかの技術的問題
がある。第一に、プローブは溶融金属に対して抵抗性で
あり且つそれを通る水素の拡散に対して不透過性である
ように高密度セラミック材料で作られるので、欠陥のあ
る読みは得られないであろう。そのような材料は熱的及
び機械的衝撃に対する抵抗が非常に低く、それで何等か
の取り扱いの間違いも損傷をもたらすか又は破壊するこ
とさえもある。例えば、そのような熱的衝撃を防ぐため
に、プローブを溶融金属本体に接近して配置することに
よって浸漬の前に予熱し、そしてプローブを溶融金属に
挿入しまた溶融金属からゆっくりと取り出すことが実際
問題として必須である。更に、理論的にはそのようなプ
ローブは取り替えを必要とする前に２０〜３０回の分析
に有効であるべきであるが、溶融物中に僅かに３回浸漬
した後に役に立たなくなることがプローブについて知ら
れていないわけではない。このことの通常の原因は、ガ
ス混合物がプローブからパージされる分析サイクル部分
の間の液体金属のはねかえりであり、この金属が多孔質
セラミック素子を妨害するのでそれはその機能を発揮す
ることができない。その上に、そのデザインの故にプロ
ーブは製造に比較的費用がかかる。プローブの特定形状
に起因して、迅速且つ正確な分析を達成するのにも困難
が生じる。従って、プローブが溶融金属中で垂直に保た
れないならば、幾らかのキャリヤーガスがカップの下か
ら表面に逃げることもあり、その場合には誤った読みと
なる。その上に、第一導管から泡立つガスは理想的には
隣接金属体中に均一に分散すべきであるが、しかしそれ
よりもむしろ導管の外壁に近接してとどまる傾向がある
ので、循環時間がかなり増加する。
がある。第一に、プローブは溶融金属に対して抵抗性で
あり且つそれを通る水素の拡散に対して不透過性である
ように高密度セラミック材料で作られるので、欠陥のあ
る読みは得られないであろう。そのような材料は熱的及
び機械的衝撃に対する抵抗が非常に低く、それで何等か
の取り扱いの間違いも損傷をもたらすか又は破壊するこ
とさえもある。例えば、そのような熱的衝撃を防ぐため
に、プローブを溶融金属本体に接近して配置することに
よって浸漬の前に予熱し、そしてプローブを溶融金属に
挿入しまた溶融金属からゆっくりと取り出すことが実際
問題として必須である。更に、理論的にはそのようなプ
ローブは取り替えを必要とする前に２０〜３０回の分析
に有効であるべきであるが、溶融物中に僅かに３回浸漬
した後に役に立たなくなることがプローブについて知ら
れていないわけではない。このことの通常の原因は、ガ
ス混合物がプローブからパージされる分析サイクル部分
の間の液体金属のはねかえりであり、この金属が多孔質
セラミック素子を妨害するのでそれはその機能を発揮す
ることができない。その上に、そのデザインの故にプロ
ーブは製造に比較的費用がかかる。プローブの特定形状
に起因して、迅速且つ正確な分析を達成するのにも困難
が生じる。従って、プローブが溶融金属中で垂直に保た
れないならば、幾らかのキャリヤーガスがカップの下か
ら表面に逃げることもあり、その場合には誤った読みと
なる。その上に、第一導管から泡立つガスは理想的には
隣接金属体中に均一に分散すべきであるが、しかしそれ
よりもむしろ導管の外壁に近接してとどまる傾向がある
ので、循環時間がかなり増加する。
その他の形状の浸漬プローブは、１９８５年８月２６〜
２８日にノルウェー国トロンヘイムで開催された液体ア
ルミニウム及びフェロアロイの精錬及び合金化について
の国際セミナーで発表された標題“溶融アルミニウムで
のインライン水素分析（In-Line Hydrogen Analysis in
Molton Aluminum）”の、ユニオン・カーバイド社の
Ｒ．Ｎ．ドッケン（Dokken）及びＪ．Ｆ．ペルトン（Pe
lton）による研究論文に開示されている。このプローブ
は、循環ガスがプローブのチップの周囲に包被を形成し
てキャリヤーガスの損失及びその結果としての不正確さ
を引き起こす可能性のような、“テレガス”プローブで
分かった欠陥を直すつもりで“テレガス”プローブに置
き換わるように意図された。このプローブは、２個のよ
り重い金属製のチューブに結合した２個の長い金属製同
心チューブを含むとしてその研究論文に記載されてい
る。その外側チューブは、セラミック製織ブランケット
がその外側チューブの外面を被覆していることによって
アルミニウム中に溶解することから保護される。その２
個のより重いチューブはプローブの測定ヘッドであり、
そのセラミック繊維織物内の空間は水素を溶融アルミニ
ウムからこれらの空間内のアルゴンキャリヤーガスに移
動させるためのゾーンを提供している。このキャリヤー
ガスはその２個の長い同心チューブを通過してその装置
の測定部分まで循環する。
２８日にノルウェー国トロンヘイムで開催された液体ア
ルミニウム及びフェロアロイの精錬及び合金化について
の国際セミナーで発表された標題“溶融アルミニウムで
のインライン水素分析（In-Line Hydrogen Analysis in
Molton Aluminum）”の、ユニオン・カーバイド社の
Ｒ．Ｎ．ドッケン（Dokken）及びＪ．Ｆ．ペルトン（Pe
lton）による研究論文に開示されている。このプローブ
は、循環ガスがプローブのチップの周囲に包被を形成し
てキャリヤーガスの損失及びその結果としての不正確さ
を引き起こす可能性のような、“テレガス”プローブで
分かった欠陥を直すつもりで“テレガス”プローブに置
き換わるように意図された。このプローブは、２個のよ
り重い金属製のチューブに結合した２個の長い金属製同
心チューブを含むとしてその研究論文に記載されてい
る。その外側チューブは、セラミック製織ブランケット
がその外側チューブの外面を被覆していることによって
アルミニウム中に溶解することから保護される。その２
個のより重いチューブはプローブの測定ヘッドであり、
そのセラミック繊維織物内の空間は水素を溶融アルミニ
ウムからこれらの空間内のアルゴンキャリヤーガスに移
動させるためのゾーンを提供している。このキャリヤー
ガスはその２個の長い同心チューブを通過してその装置
の測定部分まで循環する。
このプローブは本質的に鋼製構造物であり、この場合に
ガス／アルミニウム交換表面の面積は鋼／アルミニウム
接触表面の面積と同程度である。動作温度での熱鋼は水
素に対して全く透過性であり且つ酸化を受ける。その生
じる酸化鋼は溶融アルミニウムとの発熱反応を発生させ
ることができ、そしてその酸化物は水素と反応して水を
形成することができ、このことは正しくない読みを引き
起こすことになる。そのデザインに起因して、事実上、
セラミック織物によって閉じ込められた領域は、循環キ
ャリヤーガスとの直接接触が殆ど又は全くないデッドゾ
ーンであり、その上に、流入ガスが直接に入口から出口
に“短絡”する明白な可能性があり、そのことは平衡時
間をより長くすることになる。
ガス／アルミニウム交換表面の面積は鋼／アルミニウム
接触表面の面積と同程度である。動作温度での熱鋼は水
素に対して全く透過性であり且つ酸化を受ける。その生
じる酸化鋼は溶融アルミニウムとの発熱反応を発生させ
ることができ、そしてその酸化物は水素と反応して水を
形成することができ、このことは正しくない読みを引き
起こすことになる。そのデザインに起因して、事実上、
セラミック織物によって閉じ込められた領域は、循環キ
ャリヤーガスとの直接接触が殆ど又は全くないデッドゾ
ーンであり、その上に、流入ガスが直接に入口から出口
に“短絡”する明白な可能性があり、そのことは平衡時
間をより長くすることになる。
それゆえに本発明に主目的は、溶融金属体中に溶解して
いるガスの濃度を定量するための新規な装置、詳しくは
そのようなガス濃度の“オンライン”直接測定を提供す
る方法、より詳しくはアルミニウム中の水素濃度のその
ような測定を可能にする装置を提供することである。
いるガスの濃度を定量するための新規な装置、詳しくは
そのようなガス濃度の“オンライン”直接測定を提供す
る方法、より詳しくはアルミニウム中の水素濃度のその
ような測定を可能にする装置を提供することである。
本発明に従って、溶融金属中に溶解しているガスの濃度
を定量するために溶融金属中に浸漬するための浸漬プロ
ーブであって、 溶融金属中の浸漬に耐えるに十分な耐熱性であり且つガ
ス透過性で液体金属不透過性である材料からなるプロー
ブ本体を含み； 該本体がその内部へのガス入口及びそれからのガス出口
を持っており； 該ガス入口及び出口が相互に間隔を置いて配置されてお
り、それで該入口から該出口に通過するガスが周囲の溶
融金属から該本体の内部に拡散するガスを連行するよう
に該プローブ本体内部のかなりの部分を横断する、 上記の浸漬プローブが提供される。
を定量するために溶融金属中に浸漬するための浸漬プロ
ーブであって、 溶融金属中の浸漬に耐えるに十分な耐熱性であり且つガ
ス透過性で液体金属不透過性である材料からなるプロー
ブ本体を含み； 該本体がその内部へのガス入口及びそれからのガス出口
を持っており； 該ガス入口及び出口が相互に間隔を置いて配置されてお
り、それで該入口から該出口に通過するガスが周囲の溶
融金属から該本体の内部に拡散するガスを連行するよう
に該プローブ本体内部のかなりの部分を横断する、 上記の浸漬プローブが提供される。
また本発明に従って、溶融金属中のガスの濃度を定量す
るための装置において、 溶融金属中に浸漬するための浸漬プローブ、該プローブ
が、 溶融金属中の浸漬に耐えるように十分な耐熱性であり且
つガス透過性で液体金属不透過性である材料からなるプ
ローブ本体を含むこと、 該本体がその内部へのガス入口及びそれからのガス出口
を持っていること、 該ガス入口及び出口が相互に間隔を置いて配置されてお
り、それで該入口から該出口に通過するガスが周囲の溶
融金属から該本体の内部に拡散するガスを連行するよう
に該プローブ本体内部のかなりの部分を横断すること； キャリヤーガス供給手段； キャリヤーガス及びその中に連行されたガスのための循
環ガスポンプ； ガスとキャリヤーガスとの混合物中に存在する該ガスの
割合を定量するのに適したガス濃度定量手段；及び 溶融金属からプローブ本体中に拡散したガスをキャリヤ
ーガス中に連行するためにキャリヤーガスをプローブを
通して循環させるための閉鎖回路として、キャリヤーガ
ス供給手段、ガス入口、ガス出口、ガス循環ポンプ及び
ガス濃度定量手段を連結する導管手段、 の組み合わせが提供される。
るための装置において、 溶融金属中に浸漬するための浸漬プローブ、該プローブ
が、 溶融金属中の浸漬に耐えるように十分な耐熱性であり且
つガス透過性で液体金属不透過性である材料からなるプ
ローブ本体を含むこと、 該本体がその内部へのガス入口及びそれからのガス出口
を持っていること、 該ガス入口及び出口が相互に間隔を置いて配置されてお
り、それで該入口から該出口に通過するガスが周囲の溶
融金属から該本体の内部に拡散するガスを連行するよう
に該プローブ本体内部のかなりの部分を横断すること； キャリヤーガス供給手段； キャリヤーガス及びその中に連行されたガスのための循
環ガスポンプ； ガスとキャリヤーガスとの混合物中に存在する該ガスの
割合を定量するのに適したガス濃度定量手段；及び 溶融金属からプローブ本体中に拡散したガスをキャリヤ
ーガス中に連行するためにキャリヤーガスをプローブを
通して循環させるための閉鎖回路として、キャリヤーガ
ス供給手段、ガス入口、ガス出口、ガス循環ポンプ及び
ガス濃度定量手段を連結する導管手段、 の組み合わせが提供される。
本発明の特に好ましい実施態様を、例示として、添付の
概略図を参照して説明する。
概略図を参照して説明する。
第１図を参照するに、第１図には、溶融金属、特に溶融
アルミニウム又は溶融アルミニウム合金の本体１４中に
浸漬させたガス透過性で液体金属不透過性の材料のモノ
リシック体１２からなる本発明のプローブ素子１０が示
されている。その本体１４は、取鍋又は実験室サンプル
で得られるように静止していてもよく、又は鋳造炉から
通じているうつしトラフで得られるように金属流であっ
てもよい。プローブ素子の特定の構造を以下に詳細に説
明する。小内径チューブ１６はプローブ素子本体中のガ
ス入口１８から逆止弁２２経由で循環ポンプ２０に延
び、そしてそこから他の逆止弁２４経由でカサロメータ
ー２８の検出セル２６のガス出口に延びている。他の小
内径チューブ３０は本体１２からのガス出口３２からカ
サロメーター検出セル２６へのガス入口に延びており、
それでプローブ素子、ポンプ及びセルを含む密閉回路を
完成している。チューブ３０はＴ形接合部を含んでお
り、この接合部によってガス回路が調節可能な洗浄弁３
４に連結しており、この洗浄弁は、開かれる時に、洗浄
ガス、普通には窒素を適当なガス源、普通には圧縮ガス
ボンベ（図示せず）からその回路に入れる。
アルミニウム又は溶融アルミニウム合金の本体１４中に
浸漬させたガス透過性で液体金属不透過性の材料のモノ
リシック体１２からなる本発明のプローブ素子１０が示
されている。その本体１４は、取鍋又は実験室サンプル
で得られるように静止していてもよく、又は鋳造炉から
通じているうつしトラフで得られるように金属流であっ
てもよい。プローブ素子の特定の構造を以下に詳細に説
明する。小内径チューブ１６はプローブ素子本体中のガ
ス入口１８から逆止弁２２経由で循環ポンプ２０に延
び、そしてそこから他の逆止弁２４経由でカサロメータ
ー２８の検出セル２６のガス出口に延びている。他の小
内径チューブ３０は本体１２からのガス出口３２からカ
サロメーター検出セル２６へのガス入口に延びており、
それでプローブ素子、ポンプ及びセルを含む密閉回路を
完成している。チューブ３０はＴ形接合部を含んでお
り、この接合部によってガス回路が調節可能な洗浄弁３
４に連結しており、この洗浄弁は、開かれる時に、洗浄
ガス、普通には窒素を適当なガス源、普通には圧縮ガス
ボンベ（図示せず）からその回路に入れる。
第１図の実施態様においては、キャリヤーガスが窒素で
ある時には周囲空気が適した比較媒体であるので、カサ
ロメーターの比較セル３６は大気に開放されている。し
かしながら、アルゴンのようなその他のある種のキャリ
ヤーガスを用いる場合には、その時には該ガスを収容す
る比較セルを密閉するか又はそのガスを連続的にセルを
通して流すかのいずれかが必要である。各々のセルはブ
リッジ回路４２のそれぞれの隣接辺として連結されたそ
れぞれの小抵抗線３８及び４０を収容している。その他
のブリッジ辺は抵抗体４４及び４６によって周知の方法
で構成され、そのブリッジには動作電流が電池４８から
調節抵抗５０経由で供給され、またブリッジメーター５
２又はその他の測定装置が公知の方法で２個の向かい合
った接合の間に連結される。熱電対５４がプローブ素子
１０に機械的に連結されており、それでプローブ素子と
共に溶融金属１４中に浸漬され、金属温度の必要な測定
を提供する。
ある時には周囲空気が適した比較媒体であるので、カサ
ロメーターの比較セル３６は大気に開放されている。し
かしながら、アルゴンのようなその他のある種のキャリ
ヤーガスを用いる場合には、その時には該ガスを収容す
る比較セルを密閉するか又はそのガスを連続的にセルを
通して流すかのいずれかが必要である。各々のセルはブ
リッジ回路４２のそれぞれの隣接辺として連結されたそ
れぞれの小抵抗線３８及び４０を収容している。その他
のブリッジ辺は抵抗体４４及び４６によって周知の方法
で構成され、そのブリッジには動作電流が電池４８から
調節抵抗５０経由で供給され、またブリッジメーター５
２又はその他の測定装置が公知の方法で２個の向かい合
った接合の間に連結される。熱電対５４がプローブ素子
１０に機械的に連結されており、それでプローブ素子と
共に溶融金属１４中に浸漬され、金属温度の必要な測定
を提供する。
熱電対５４、ポンプ２０、洗浄弁３４、及びブリッジ測
定装置５２は総てコンピューター制御器５６に連結され
ており、このコンピューター制御器５６は操作の各々の
濃度定量サイクルによって装置を自動的に調節するよう
に、且つそのサイクルの結果を１個以上のデイスプレイ
及び／又は記録装置（これらは当業者には明らかであ
る）に送るように配置される。
定装置５２は総てコンピューター制御器５６に連結され
ており、このコンピューター制御器５６は操作の各々の
濃度定量サイクルによって装置を自動的に調節するよう
に、且つそのサイクルの結果を１個以上のデイスプレイ
及び／又は記録装置（これらは当業者には明らかであ
る）に送るように配置される。
典型的な測定サイクルは、洗浄弁３４が制御器５６によ
って開かれ、それで加圧下の乾燥窒素が全回路を通って
循環して、プローブのガス入口１８及び出口３２の両方
で入りそしてプローブ素子の多孔質体を通って退出する
ことで始まる。この循環を、窒素のみが回路中に留どま
ることを確実にするのに十分な長時間維持する。始動時
には、総ての水分が排除されてしまうことを確実にする
ために十分に長い期間にわたって洗浄を維持することも
望ましい。プローブを溶融物中に降下させ終わるまで洗
浄操作を維持し、その降下させ終わった時に弁３４を閉
じ、それで回路中の窒素圧は速やかに安定値に達する。
実際には、洗浄を約２０〜５０ＫＰａ（３〜７psi）の
ガス圧で実施し、このガス圧は試験手順の間に約２〜８
ＫＰａ（０．２５〜１psi）の範囲に低下する。ポンプ
モーターの動作は回路中の所定量のキャリヤーガスをそ
の中に一定に循環させ、本体１２中を入口１８から出口
３２に通過させる。
って開かれ、それで加圧下の乾燥窒素が全回路を通って
循環して、プローブのガス入口１８及び出口３２の両方
で入りそしてプローブ素子の多孔質体を通って退出する
ことで始まる。この循環を、窒素のみが回路中に留どま
ることを確実にするのに十分な長時間維持する。始動時
には、総ての水分が排除されてしまうことを確実にする
ために十分に長い期間にわたって洗浄を維持することも
望ましい。プローブを溶融物中に降下させ終わるまで洗
浄操作を維持し、その降下させ終わった時に弁３４を閉
じ、それで回路中の窒素圧は速やかに安定値に達する。
実際には、洗浄を約２０〜５０ＫＰａ（３〜７psi）の
ガス圧で実施し、このガス圧は試験手順の間に約２〜８
ＫＰａ（０．２５〜１psi）の範囲に低下する。ポンプ
モーターの動作は回路中の所定量のキャリヤーガスをそ
の中に一定に循環させ、本体１２中を入口１８から出口
３２に通過させる。
関係する通常の温度（７００℃）の液体アルミニウム中
での水素の移動度が非常に高いので、水素は濃度平衡の
確立を企てる際に迅速に且つ容易に多孔質プローブ本体
に入りそしてキャリヤーガス中に連行されるようにな
り、このガスの循環は平衡の確立に十分であることの知
られた時間、通常は１〜１０分間程度維持される。この
時間の終わりに制御器はカサロメーター中の抵抗線３８
及び４０の抵抗率の差の測定をするように動作する。窒
素／水素混合物は水素の存在の故に抵抗線４０の冷却を
増加させ、この増加は窒素／水素混合物中の水素の分圧
又は濃度の、従って金属体中の溶解水素の濃度の尺度で
ある。当業者には明らかなように、通常は制御器は濃度
値を直接に計算するように配置され、種々の金属及び合
金中の水素の種々の溶解度について補償するために操作
者の調節した回路５８からの補正因子の応用を含む。サ
イクルの測定部分の終わりに、回路を前記したように洗
浄し、それで新しいサイクルの用意となる。プローブを
操作者の選択で金属から取り出すか又は適所に置き去り
にすることができる。
での水素の移動度が非常に高いので、水素は濃度平衡の
確立を企てる際に迅速に且つ容易に多孔質プローブ本体
に入りそしてキャリヤーガス中に連行されるようにな
り、このガスの循環は平衡の確立に十分であることの知
られた時間、通常は１〜１０分間程度維持される。この
時間の終わりに制御器はカサロメーター中の抵抗線３８
及び４０の抵抗率の差の測定をするように動作する。窒
素／水素混合物は水素の存在の故に抵抗線４０の冷却を
増加させ、この増加は窒素／水素混合物中の水素の分圧
又は濃度の、従って金属体中の溶解水素の濃度の尺度で
ある。当業者には明らかなように、通常は制御器は濃度
値を直接に計算するように配置され、種々の金属及び合
金中の水素の種々の溶解度について補償するために操作
者の調節した回路５８からの補正因子の応用を含む。サ
イクルの測定部分の終わりに、回路を前記したように洗
浄し、それで新しいサイクルの用意となる。プローブを
操作者の選択で金属から取り出すか又は適所に置き去り
にすることができる。
本発明のプローブの改善された動作は、緻密なガス不透
過性セラミック体（このセラミック体から窒素キャリヤ
ーガスが金属及びその金属中に溶解している水素と直接
に接触して金属体中に泡立つ）から成る“テレガス”プ
ローブとの比較によって最良に説明される。キャリヤー
ガス中での水素の有効な連行を得るためにそのような直
接接触が起こる必要があると考えられてきている。実際
問題としてこの装置で生じる困難は前記したので繰り返
す必要はない。
過性セラミック体（このセラミック体から窒素キャリヤ
ーガスが金属及びその金属中に溶解している水素と直接
に接触して金属体中に泡立つ）から成る“テレガス”プ
ローブとの比較によって最良に説明される。キャリヤー
ガス中での水素の有効な連行を得るためにそのような直
接接触が起こる必要があると考えられてきている。実際
問題としてこの装置で生じる困難は前記したので繰り返
す必要はない。
対比してみると、この泡立ちの排除及びその置き換えと
してのプローブ本体の隙間内でのガスの直接拡散及び混
合によって、本発明のプローブ素子１０は、適切に選ば
れた多孔度、孔径及び透過度の材料で作られており且つ
循環キャリヤーガスがプローブ本体内部のかなりの部分
を横断しなければならないように十分に間隔の置かれた
ガス入口及びガス出口を備えている単一のモノリシック
又はユニタリーブロックから成ることができる。小さな
プローブ本体はほとんど直ちに周囲金属の温度に達し、
それゆえに水素は容易にブロックの孔中に拡散し、それ
で水素はキャリヤーガスと急速に混合してその当然の平
衡濃度を達成する。
してのプローブ本体の隙間内でのガスの直接拡散及び混
合によって、本発明のプローブ素子１０は、適切に選ば
れた多孔度、孔径及び透過度の材料で作られており且つ
循環キャリヤーガスがプローブ本体内部のかなりの部分
を横断しなければならないように十分に間隔の置かれた
ガス入口及びガス出口を備えている単一のモノリシック
又はユニタリーブロックから成ることができる。小さな
プローブ本体はほとんど直ちに周囲金属の温度に達し、
それゆえに水素は容易にブロックの孔中に拡散し、それ
で水素はキャリヤーガスと急速に混合してその当然の平
衡濃度を達成する。
本体の多孔度は普通には百分率として表され、本体内の
気孔によって占められる本体の全容積の割合にすぎず、
高度に多孔性の本体は高い気孔百分率を持つ。高い多孔
度が持つ利点は、その材料が普通にはより耐熱衝撃性で
あり、それでプローブを予備加温することなしに直接に
金属中に沈めそしてプローブを徐々に冷却する必要なし
に取り出すことができ、それで本体中への水素の拡散、
本体中での窒素の循環及び２種のガスの一緒の混合につ
いての機会が大きくなる。しかしながら、高多孔度の本
体は必然的に多数の大きな孔を持ちそれで通常はチュー
ブ１６及び３０を本体中に固定するのが困難な程度に構
造的により弱く、それでプローブは産業的試験条件下で
の満足な取り扱いにはあまりにも壊れやすくなる。その
上、高度に多孔性の本体の孔が大きいので、液体金属が
本体中にしみ込む点で困難に遭遇するかもしれない。本
発明のプローブ本体についての多孔度の範囲は最小で約
５％から最大で約８０％までであるが、しかし好ましく
は約２０〜約６０％の範囲であり、より好ましくは約３
５〜約４０％の範囲である。
気孔によって占められる本体の全容積の割合にすぎず、
高度に多孔性の本体は高い気孔百分率を持つ。高い多孔
度が持つ利点は、その材料が普通にはより耐熱衝撃性で
あり、それでプローブを予備加温することなしに直接に
金属中に沈めそしてプローブを徐々に冷却する必要なし
に取り出すことができ、それで本体中への水素の拡散、
本体中での窒素の循環及び２種のガスの一緒の混合につ
いての機会が大きくなる。しかしながら、高多孔度の本
体は必然的に多数の大きな孔を持ちそれで通常はチュー
ブ１６及び３０を本体中に固定するのが困難な程度に構
造的により弱く、それでプローブは産業的試験条件下で
の満足な取り扱いにはあまりにも壊れやすくなる。その
上、高度に多孔性の本体の孔が大きいので、液体金属が
本体中にしみ込む点で困難に遭遇するかもしれない。本
発明のプローブ本体についての多孔度の範囲は最小で約
５％から最大で約８０％までであるが、しかし好ましく
は約２０〜約６０％の範囲であり、より好ましくは約３
５〜約４０％の範囲である。
プローブ本体用の適した材料を選択する際の第二の重要
な考慮事項は孔径であり、この孔径は広範囲、即ち約
０．５〜２，０００μｍにわたって変化することができ
る。何故ならば、金属中の水素分子の大きさは２×１０
−４μｍ（２Å）程度であり、それで両ガスは最小の大
きさの孔中にさえも容易に拡散することができる。その
下限はむしろ微細孔材料の悪化した耐熱衝撃性によって
決定され、一方上限は前記したように器械的な組み立て
の問題によって及び溶融金属がより大きな孔に入る可能
性が増大することによって指定される。例えば、普通の
操作条件下でのアルミニウムについては、孔中への金属
の侵入は１，０００μｍを越えると過度になり始める。
それゆえに好ましい孔径は１０〜１，０００μｍの範囲
であり、より好ましくは５０〜２００μｍの範囲であ
る。
な考慮事項は孔径であり、この孔径は広範囲、即ち約
０．５〜２，０００μｍにわたって変化することができ
る。何故ならば、金属中の水素分子の大きさは２×１０
−４μｍ（２Å）程度であり、それで両ガスは最小の大
きさの孔中にさえも容易に拡散することができる。その
下限はむしろ微細孔材料の悪化した耐熱衝撃性によって
決定され、一方上限は前記したように器械的な組み立て
の問題によって及び溶融金属がより大きな孔に入る可能
性が増大することによって指定される。例えば、普通の
操作条件下でのアルミニウムについては、孔中への金属
の侵入は１，０００μｍを越えると過度になり始める。
それゆえに好ましい孔径は１０〜１，０００μｍの範囲
であり、より好ましくは５０〜２００μｍの範囲であ
る。
材料を選択する際の第三の重要な考慮事項はその透過性
である。好ましい範囲内の多孔度及び孔径を持つ本体で
も、その気泡又は気孔が完全に相互に閉じているか、又
はガスが合理的な時間内で拡散して一緒に混合すること
ができないほどに乏しく相互連結しているならば、まだ
不満足であるかもしれない。
である。好ましい範囲内の多孔度及び孔径を持つ本体で
も、その気泡又は気孔が完全に相互に閉じているか、又
はガスが合理的な時間内で拡散して一緒に混合すること
ができないほどに乏しく相互連結しているならば、まだ
不満足であるかもしれない。
前記したように、プローブ本体の多孔度は、ガスに対し
て十分に透過性であるように相互に連結した孔又は気孔
に主として起因しなければならない。透過度は一般的に
は、ガス又は液体が特定の圧力差下で物質を通過する速
度として定義することができる。いずれの所定物質の透
過度も、特定の低い圧力差下で特定寸法の薄い物質片を
流通する流体（この場合には空気）の量を定量すること
によって測定することができる。
て十分に透過性であるように相互に連結した孔又は気孔
に主として起因しなければならない。透過度は一般的に
は、ガス又は液体が特定の圧力差下で物質を通過する速
度として定義することができる。いずれの所定物質の透
過度も、特定の低い圧力差下で特定寸法の薄い物質片を
流通する流体（この場合には空気）の量を定量すること
によって測定することができる。
低い圧力差下で生じる流れについてのダルシー（D′Arc
y）の法則は次の通りである： この場合に Ｑ＝空気流量（m3/s） Ｐｅ＝比透過度（m2） Ｌ＝サンプルの厚さ（ｍ） Ａ＝サンプルの横断面積（m2） ｕ＝測定温度での空気粘度（２０℃で１．８４×１０
−５Kg/m-s） ｐ＝圧力（Ｐａ） その透過度は通常はダルシー単位 １ダルシー＝１×１０−１２m2 で表される。
y）の法則は次の通りである： この場合に Ｑ＝空気流量（m3/s） Ｐｅ＝比透過度（m2） Ｌ＝サンプルの厚さ（ｍ） Ａ＝サンプルの横断面積（m2） ｕ＝測定温度での空気粘度（２０℃で１．８４×１０
−５Kg/m-s） ｐ＝圧力（Ｐａ） その透過度は通常はダルシー単位 １ダルシー＝１×１０−１２m2 で表される。
それゆえに式（Ｉ）は次のように書き替えることができ
る： この場合にＰＤはダルシーで表された比透過度である。
る： この場合にＰＤはダルシーで表された比透過度である。
２０℃の空気については、２in.H2O（５００Ｐａ）の圧
力差を用いると： 本発明のプローブについては、透過度が約２〜約２，０
００ダルシーの範囲内、より特定的には約１０〜約１０
０ダルシーの範囲内であることが好ましい。
力差を用いると： 本発明のプローブについては、透過度が約２〜約２，０
００ダルシーの範囲内、より特定的には約１０〜約１０
０ダルシーの範囲内であることが好ましい。
その材料の孔径は、キャリヤーガス及び水素の両方がそ
の材料中を容易に拡散して相互に混合するようになるよ
うなものでなければならず、一方金属がプローブ本体の
表面層よりも深く入ることが不可能でなければならな
い。従って、測定サイクルの終わりの後に、固化金属の
薄い外皮がプローブの外面に機械的に付着していること
が見いだされることは許容される。何故ならば、これは
プローブを損傷することなしに次のサイクルの前に容易
に取り除くことができるからである。理論的には、プロ
ーブ本体の外面が金属ぬれ性であり、それで金属とプロ
ーブとの間に高拡散界面を得ることが有益であると思わ
れるが、しかし実際問題として、特にプローブ及び／又
は金属が後記のように動揺されるならば、再現性のある
結果が非ぬれ性材料のモノリシック体で達成できること
が見いだされる。プローブ表面にアルミニウムの上記し
た薄い外皮が存在することは、その表面がぬれるように
なりそして一旦このことが生じた時にはその表面はぬれ
たままであることを示す。ぬれは、例えば第２及び３図
に破断外郭線によって５９で図形的に示されているよう
に、本体をアルミニウム、銀、ニッケル又は白金のよう
な適した金属の薄層で予備被覆することによって容易に
することができる。金属層はそのような付着のための周
知のいずれかの方法、例えば、浸漬法、噴霧法、電解
法、無電解法などによって塗布する事ができ、その層は
好ましくは約１０〜１，０００μｍ（０．０００４〜
０．０４in）の厚さである。
の材料中を容易に拡散して相互に混合するようになるよ
うなものでなければならず、一方金属がプローブ本体の
表面層よりも深く入ることが不可能でなければならな
い。従って、測定サイクルの終わりの後に、固化金属の
薄い外皮がプローブの外面に機械的に付着していること
が見いだされることは許容される。何故ならば、これは
プローブを損傷することなしに次のサイクルの前に容易
に取り除くことができるからである。理論的には、プロ
ーブ本体の外面が金属ぬれ性であり、それで金属とプロ
ーブとの間に高拡散界面を得ることが有益であると思わ
れるが、しかし実際問題として、特にプローブ及び／又
は金属が後記のように動揺されるならば、再現性のある
結果が非ぬれ性材料のモノリシック体で達成できること
が見いだされる。プローブ表面にアルミニウムの上記し
た薄い外皮が存在することは、その表面がぬれるように
なりそして一旦このことが生じた時にはその表面はぬれ
たままであることを示す。ぬれは、例えば第２及び３図
に破断外郭線によって５９で図形的に示されているよう
に、本体をアルミニウム、銀、ニッケル又は白金のよう
な適した金属の薄層で予備被覆することによって容易に
することができる。金属層はそのような付着のための周
知のいずれかの方法、例えば、浸漬法、噴霧法、電解
法、無電解法などによって塗布する事ができ、その層は
好ましくは約１０〜１，０００μｍ（０．０００４〜
０．０４in）の厚さである。
溶融アルミニウム中での水素の単原子状態から、キャリ
ヤーガス中で連行するためのプローブ本体中での分子状
二原子状態への会合を促進する水素に対する触媒作用を
持つ物質を被膜５９に用いることは特に有益だと見いだ
されている。この目的に特に適した金属は白金であり、
白金は商業的に入手できる無電解めっき液から所望の非
常に薄い層として容易に付着させることができる。その
上に、白金は金属であるので、前記したようにぬれを容
易にする。適した方法の例として、本体１２を白金めっ
き液中に短時間（約５秒〜約５分間であり得る）（特定
の時間はめっき液濃度及び所望の被膜厚さに依存する）
浸漬する。そのめっき液は普通には塩酸中の濃度約３％
の塩化白金（PtCl4）又はハイドロプラチノクロライド
（H2PtCl4）からなり、場合によっては緩衝剤として酢
酸鉛を含んでいてもよい。次いで本体を５００℃を越え
る温度、通常は約８００℃の温度で焼き付けて、残留塩
酸が残らないことを確実にする。その得られる被膜は約
１〜１００μｍ（０．００００４〜０．００４in）の厚
さであると概算され、約０．１〜１０００μｍ（０．０
００００４〜０．０４in）の厚さが適していると考えら
れる。使用でその触媒被膜はいつかは溶解し去りそれで
プローブ本体がまだ十分な有効寿命を持っているならば
容易に再被覆することができる。この方法で機能するそ
の他の材料は、例えば、パラジウム、ロジウム及びニッ
ケルである。
ヤーガス中で連行するためのプローブ本体中での分子状
二原子状態への会合を促進する水素に対する触媒作用を
持つ物質を被膜５９に用いることは特に有益だと見いだ
されている。この目的に特に適した金属は白金であり、
白金は商業的に入手できる無電解めっき液から所望の非
常に薄い層として容易に付着させることができる。その
上に、白金は金属であるので、前記したようにぬれを容
易にする。適した方法の例として、本体１２を白金めっ
き液中に短時間（約５秒〜約５分間であり得る）（特定
の時間はめっき液濃度及び所望の被膜厚さに依存する）
浸漬する。そのめっき液は普通には塩酸中の濃度約３％
の塩化白金（PtCl4）又はハイドロプラチノクロライド
（H2PtCl4）からなり、場合によっては緩衝剤として酢
酸鉛を含んでいてもよい。次いで本体を５００℃を越え
る温度、通常は約８００℃の温度で焼き付けて、残留塩
酸が残らないことを確実にする。その得られる被膜は約
１〜１００μｍ（０．００００４〜０．００４in）の厚
さであると概算され、約０．１〜１０００μｍ（０．０
００００４〜０．０４in）の厚さが適していると考えら
れる。使用でその触媒被膜はいつかは溶解し去りそれで
プローブ本体がまだ十分な有効寿命を持っているならば
容易に再被覆することができる。この方法で機能するそ
の他の材料は、例えば、パラジウム、ロジウム及びニッ
ケルである。
プローブの形状は全く臨界的ではないが、しかし少なく
とも１つの寸法においてそれが実用的である限りに小さ
く、それで水素がブロック内部に拡散するための相当す
る最小の路長を提供することが有益である。所定のプロ
ーブ容積について活性金属／プローブ表面積を最大にす
る形状も好まれる。これらを考慮すると、第２及び３図
によって図示されているような、総ての立面図において
長方形である薄いアエファーの形状が好ましい。機械的
衝撃の影響を特に受けやすい尖ったかどをできる限り避
けるように本体の可能ないずこの縁も丸いことが留意さ
れる。所望の最小の路長を提供するためのプローブの厚
さは約０．５〜１．５cmであるべきであり、最小値は材
料の、従って生成ウエファーの機械的強度によっても決
定される。有益にはプローブの容積は１〜１０cc、好ま
しくは２〜約５ccである。
とも１つの寸法においてそれが実用的である限りに小さ
く、それで水素がブロック内部に拡散するための相当す
る最小の路長を提供することが有益である。所定のプロ
ーブ容積について活性金属／プローブ表面積を最大にす
る形状も好まれる。これらを考慮すると、第２及び３図
によって図示されているような、総ての立面図において
長方形である薄いアエファーの形状が好ましい。機械的
衝撃の影響を特に受けやすい尖ったかどをできる限り避
けるように本体の可能ないずこの縁も丸いことが留意さ
れる。所望の最小の路長を提供するためのプローブの厚
さは約０．５〜１．５cmであるべきであり、最小値は材
料の、従って生成ウエファーの機械的強度によっても決
定される。有益にはプローブの容積は１〜１０cc、好ま
しくは２〜約５ccである。
再度第１〜３図を参照するに、この特定の実施態様にお
いてはプローブ本体１２には２個の平行な内腔６０及び
６２が設けられており、それらの内腔はそれぞれ２個の
チューブ１６及び３０の端部を受け入れていることが分
かる。それらの内腔は溝６４中に延びており、その溝中
ではチューブが曲げられて横たわり且つその溝中にはチ
ューブが適当な耐熱セメント６６の層によって固定され
る（第１図）。第１図で分かるように、この構造は２個
のチューブをより接近させて集めて、アルミナ繊維から
織られた材料のような耐熱材料のさや６８中にチューブ
を閉じ込めることを容易にし、また同時に本体の取り扱
いの間及び液体金属体中での本体の浸漬などの間に本体
に加わるトルクに対する付加された抵抗を提供する。
いてはプローブ本体１２には２個の平行な内腔６０及び
６２が設けられており、それらの内腔はそれぞれ２個の
チューブ１６及び３０の端部を受け入れていることが分
かる。それらの内腔は溝６４中に延びており、その溝中
ではチューブが曲げられて横たわり且つその溝中にはチ
ューブが適当な耐熱セメント６６の層によって固定され
る（第１図）。第１図で分かるように、この構造は２個
のチューブをより接近させて集めて、アルミナ繊維から
織られた材料のような耐熱材料のさや６８中にチューブ
を閉じ込めることを容易にし、また同時に本体の取り扱
いの間及び液体金属体中での本体の浸漬などの間に本体
に加わるトルクに対する付加された抵抗を提供する。
このタイプの装置を構成する際には、平衡を達成するの
に必要な時間を短くするように、必要なキャリヤーガス
の容量を可能な限り小さく保つことが望ましく、この考
慮事項は狭い内腔のチューブ１６及び３０、小型の循環
ポンプ２０及び小容積のプローブ１０の使用を指示す
る。プローブを充填すべきガスの容量はせいぜいプロー
ブ内の気孔の容量であることが理解されよう。完全なシ
ステムのための実際的な容量は１〜５ccであり、一方合
理的に短い応答時間を得るための実際的なガス流量は毎
分約５０〜約２００ccである。しかしながら、プローブ
の容積が小さくなるにつれて、溶融物中の金属及び水素
のキャリヤーガスへの接近が相当的に減少し、それゆえ
に歩み寄りが必要である。本発明の非常に成功したプロ
ーブは約３５〜４０％の多孔度、約１２０μｍの平均孔
径及び約２５ダルシーの透過度を持つ第４図に示したよ
うな多孔質環状セグメントのアルミナ円板からなる。そ
の本体は約３cc（０．３in3）の容積を持つように０．
６４cm（０．２５in）の厚さ及び２．５cm（１．００i
n）の直径を持つ。
に必要な時間を短くするように、必要なキャリヤーガス
の容量を可能な限り小さく保つことが望ましく、この考
慮事項は狭い内腔のチューブ１６及び３０、小型の循環
ポンプ２０及び小容積のプローブ１０の使用を指示す
る。プローブを充填すべきガスの容量はせいぜいプロー
ブ内の気孔の容量であることが理解されよう。完全なシ
ステムのための実際的な容量は１〜５ccであり、一方合
理的に短い応答時間を得るための実際的なガス流量は毎
分約５０〜約２００ccである。しかしながら、プローブ
の容積が小さくなるにつれて、溶融物中の金属及び水素
のキャリヤーガスへの接近が相当的に減少し、それゆえ
に歩み寄りが必要である。本発明の非常に成功したプロ
ーブは約３５〜４０％の多孔度、約１２０μｍの平均孔
径及び約２５ダルシーの透過度を持つ第４図に示したよ
うな多孔質環状セグメントのアルミナ円板からなる。そ
の本体は約３cc（０．３in3）の容積を持つように０．
６４cm（０．２５in）の厚さ及び２．５cm（１．００i
n）の直径を持つ。
そのような形状の簡単なモノリシックブロックは周知の
手順によって容易に製作されることが分かるであろう。
その形状がコンパクトであるので、そのような本体は固
有的に高い耐機械衝撃性を持つ。その上に、液体金属中
に完全に浸漬されて動作し、プローブと金属との間での
水素の交換がプローブ本体の表面を通しておこり、また
キャリヤーガス中への水素の連行が完全にプローブ本体
の内部中で起こるので、金属体中でのプローブ本体の姿
勢及び配置はこのエラーの可能性を完全に非臨界的に避
けている。混合又は連行の機構をこのように内面化する
ので、プローブは高速移動金属流中で、例えばうつしト
ラフ中で成功裏に動作することができることも分かる。
そのようなことは、プローブが連行について外部泡立ち
に依存している場合ではなく、その時には泡がプローブ
中に戻ることができる前に取り除かれてしまうかもしれ
ない。その材料は耐火性でなければならず、即ち許容で
きない程度に軟化することなしに浸漬温度に耐えること
ができなければならず、また金属と可能な限り非反応性
でなければならない。何故ならばそのような反応性はプ
ローブ本体の取り替えをいつかは必要とするからであ
る。アルミニウム中で用いるための非常に満足なプロー
ブ材料は融着粒状アルミナであり、諸粒子は磁器結合に
よって一緒に保たれている。そのような広範囲の多孔性
材料が商業的に入手できる。
手順によって容易に製作されることが分かるであろう。
その形状がコンパクトであるので、そのような本体は固
有的に高い耐機械衝撃性を持つ。その上に、液体金属中
に完全に浸漬されて動作し、プローブと金属との間での
水素の交換がプローブ本体の表面を通しておこり、また
キャリヤーガス中への水素の連行が完全にプローブ本体
の内部中で起こるので、金属体中でのプローブ本体の姿
勢及び配置はこのエラーの可能性を完全に非臨界的に避
けている。混合又は連行の機構をこのように内面化する
ので、プローブは高速移動金属流中で、例えばうつしト
ラフ中で成功裏に動作することができることも分かる。
そのようなことは、プローブが連行について外部泡立ち
に依存している場合ではなく、その時には泡がプローブ
中に戻ることができる前に取り除かれてしまうかもしれ
ない。その材料は耐火性でなければならず、即ち許容で
きない程度に軟化することなしに浸漬温度に耐えること
ができなければならず、また金属と可能な限り非反応性
でなければならない。何故ならばそのような反応性はプ
ローブ本体の取り替えをいつかは必要とするからであ
る。アルミニウム中で用いるための非常に満足なプロー
ブ材料は融着粒状アルミナであり、諸粒子は磁器結合に
よって一緒に保たれている。そのような広範囲の多孔性
材料が商業的に入手できる。
本発明のプローブは完全に非金属から容易に作ることが
でき、腐食及び水素の拡散の問題（水素は関連する温度
では商業的に入手できる殆どの金属を通って拡散する）
を避けることができる。本体に用いられる多孔性材料を
適切に選ぶことによって、コンパクトなモノリシック又
はユニタリー一体成形本体に大きなガス交換表面を得る
ことが可能であり、最大限の本体容積が孔によって占め
られ、最小限の“デッド容積”が固体物質によって占め
られる。
でき、腐食及び水素の拡散の問題（水素は関連する温度
では商業的に入手できる殆どの金属を通って拡散する）
を避けることができる。本体に用いられる多孔性材料を
適切に選ぶことによって、コンパクトなモノリシック又
はユニタリー一体成形本体に大きなガス交換表面を得る
ことが可能であり、最大限の本体容積が孔によって占め
られ、最小限の“デッド容積”が固体物質によって占め
られる。
本発明のプローブは多数の種々の形態を取ることがで
き、それで幾つかの例を第４〜１２図に示す。前記した
ように、第４図の実施態様は平らな環状円板の主要セグ
メントとして形成されており、一方第５図の実施態様は
完全な環状円板であり、チューブ１６及び３０は異なっ
た距離で本体１２中に延びて、入口１８と出口３２との
間の流路の長さを増加させている。第６図は幅が広いよ
りも幾分長い長方形体を示しており、第５図の構造の場
合と同じようにチューブ１６及び３０は異なった長さで
本体中に延びており、一方第７図は円筒体のプローブを
示しており、チューブ１６及び３０は両端で入ってい
る。第８図は三角形のプローブ本体を例示しており、第
９図は長円形体を示しており、一方第１０図は、適した
材料の全く不規則な形状の本体にガス入口及び出口を設
けることができそして成功裏に機能できることを示して
いる。第１１図は、本体が必ずしもモノリシック、即ち
単一のブロック体から形成されたものではなくて、代わ
りに適切なセメント（図示せず）によって一緒に結合さ
れた２個以上の片から組み立てられる一体成形体であり
得ることを例示しており、そのセメント層が入口から本
体を通って出口へのガスの自由拡散に対する障壁を構成
しないことを確実にするために注意が払われる。内腔６
０及び６２はこの実施態様では半環状横断面の溝を合わ
せることによって構成される。第１２図は大きな開口空
間７０を含むその他の一体構造体を例示しており、その
空間中にはチューブ１６及び３０が突き出ており、水素
がプローブ本体の壁を通ってこの空間中に拡散する。そ
のような構造体は多孔性の幾分低い材料を本体に用いる
ことを可能にする。何故ならば水素は窒素よりも容易に
拡散し、また水素のみが本体を通って拡散する必要があ
るからである。空間７０の大きさは、プローブの応答時
間を実質的に増加させるようであってはならない。
き、それで幾つかの例を第４〜１２図に示す。前記した
ように、第４図の実施態様は平らな環状円板の主要セグ
メントとして形成されており、一方第５図の実施態様は
完全な環状円板であり、チューブ１６及び３０は異なっ
た距離で本体１２中に延びて、入口１８と出口３２との
間の流路の長さを増加させている。第６図は幅が広いよ
りも幾分長い長方形体を示しており、第５図の構造の場
合と同じようにチューブ１６及び３０は異なった長さで
本体中に延びており、一方第７図は円筒体のプローブを
示しており、チューブ１６及び３０は両端で入ってい
る。第８図は三角形のプローブ本体を例示しており、第
９図は長円形体を示しており、一方第１０図は、適した
材料の全く不規則な形状の本体にガス入口及び出口を設
けることができそして成功裏に機能できることを示して
いる。第１１図は、本体が必ずしもモノリシック、即ち
単一のブロック体から形成されたものではなくて、代わ
りに適切なセメント（図示せず）によって一緒に結合さ
れた２個以上の片から組み立てられる一体成形体であり
得ることを例示しており、そのセメント層が入口から本
体を通って出口へのガスの自由拡散に対する障壁を構成
しないことを確実にするために注意が払われる。内腔６
０及び６２はこの実施態様では半環状横断面の溝を合わ
せることによって構成される。第１２図は大きな開口空
間７０を含むその他の一体構造体を例示しており、その
空間中にはチューブ１６及び３０が突き出ており、水素
がプローブ本体の壁を通ってこの空間中に拡散する。そ
のような構造体は多孔性の幾分低い材料を本体に用いる
ことを可能にする。何故ならば水素は窒素よりも容易に
拡散し、また水素のみが本体を通って拡散する必要があ
るからである。空間７０の大きさは、プローブの応答時
間を実質的に増加させるようであってはならない。
本発明のプローブはアルミニウム及びその合金中の水素
濃度の定量と関連させて説明されているが、無論、マグ
ネシウム、銅、亜鉛、鋼及びその他の合金のようなその
他の金属中の水素ガス及びその他のガス定量にも使用で
きる。
濃度の定量と関連させて説明されているが、無論、マグ
ネシウム、銅、亜鉛、鋼及びその他の合金のようなその
他の金属中の水素ガス及びその他のガス定量にも使用で
きる。
本発明の浸漬プローブを形成するのに用いることのでき
る広範囲の製作された材料及び天然産材料があるが、無
論、試験した時にそれらが機械的強度、多孔度、孔径及
び透過度の組合せの要件を満足することができることを
条件とする。合成材料の例は次の通りである： ａ）試験条件下で金属と共に用いられるように十分な耐
火性の多孔質セラミックス、その例としてはアルミニウ
ム、マグネシウム、珪素、ジルコニウム、タングステン
及びチタンの炭化物、窒化物及び酸化物がある； ｂ）セラミックのフォーム及び繊維； ｃ）粉砕材及び合成鉱物、特にケイ酸塩及びスピネル； ｄ）金属マトリックス中の繊維の複合体； 十分に高い融点を持つ金属（例えば、鋼、チタン及びタ
ングステン）粉末の焼結物；そのような材料は金属ぬれ
性であるので、それらには金属非ぬれ性材料のガス透過
性被膜を設けるべきである； ｅ）多孔質グラファイト及びその他の炭素系材料、その
例としてはマット状態の又は適当なマトリックス中に埋
め込まれたそのような材料の繊維がある；及び ｆ）十分に高い融点を持つ過された多孔質ガラス、例
えば、パイレックス及びアルミノケイ酸塩；磁器。
る広範囲の製作された材料及び天然産材料があるが、無
論、試験した時にそれらが機械的強度、多孔度、孔径及
び透過度の組合せの要件を満足することができることを
条件とする。合成材料の例は次の通りである： ａ）試験条件下で金属と共に用いられるように十分な耐
火性の多孔質セラミックス、その例としてはアルミニウ
ム、マグネシウム、珪素、ジルコニウム、タングステン
及びチタンの炭化物、窒化物及び酸化物がある； ｂ）セラミックのフォーム及び繊維； ｃ）粉砕材及び合成鉱物、特にケイ酸塩及びスピネル； ｄ）金属マトリックス中の繊維の複合体； 十分に高い融点を持つ金属（例えば、鋼、チタン及びタ
ングステン）粉末の焼結物；そのような材料は金属ぬれ
性であるので、それらには金属非ぬれ性材料のガス透過
性被膜を設けるべきである； ｅ）多孔質グラファイト及びその他の炭素系材料、その
例としてはマット状態の又は適当なマトリックス中に埋
め込まれたそのような材料の繊維がある；及び ｆ）十分に高い融点を持つ過された多孔質ガラス、例
えば、パイレックス及びアルミノケイ酸塩；磁器。
天然産材料の例としてはムライト、砂岩、及び軽石があ
る。その材料は周知の技術、例えば、焼結、プレス、結
合、ガス形成、成形、孔あけ、研削などによって必要な
特性及び形状を持つように調製することができる。
る。その材料は周知の技術、例えば、焼結、プレス、結
合、ガス形成、成形、孔あけ、研削などによって必要な
特性及び形状を持つように調製することができる。
本発明のプローブの使用がプローブを移動金属流中に浸
漬することを伴う時には、プローブを通り過ぎる金属の
移動（典型的には５cm/sec）は、窒素／水素平衡に対す
る合理的に短い応答時間を得るようにプローブ表面と金
属との間の適切な接触を確実にする。しかしながら、い
ずれのプローブについても、浴が静止しているならばこ
の時間は長くなる。プローブの固有の構造のおかげで、
プローブと金属との間の人工的な相対運動を作ることに
よって静止浴中での試験時間を短くすることが可能であ
る。このことは外部泡立てを用いる従来技術のプローブ
では可能ではない。何故ならば、循環キャリヤーガスが
プローブによって取り戻されるようにプローブに十分に
接近して滞留することがないならば循環キャリヤーガス
を失う危険があるからである。従って、本発明のプロー
ブについての応答時間は、第１３〜１５図によって例示
された実施態様の使用によって約２〜５分間の値に短く
することができることが見いだされている。
漬することを伴う時には、プローブを通り過ぎる金属の
移動（典型的には５cm/sec）は、窒素／水素平衡に対す
る合理的に短い応答時間を得るようにプローブ表面と金
属との間の適切な接触を確実にする。しかしながら、い
ずれのプローブについても、浴が静止しているならばこ
の時間は長くなる。プローブの固有の構造のおかげで、
プローブと金属との間の人工的な相対運動を作ることに
よって静止浴中での試験時間を短くすることが可能であ
る。このことは外部泡立てを用いる従来技術のプローブ
では可能ではない。何故ならば、循環キャリヤーガスが
プローブによって取り戻されるようにプローブに十分に
接近して滞留することがないならば循環キャリヤーガス
を失う危険があるからである。従って、本発明のプロー
ブについての応答時間は、第１３〜１５図によって例示
された実施態様の使用によって約２〜５分間の値に短く
することができることが見いだされている。
第１３図の装置に関しては、プローブ素子１０は振動器
７２に取り付けられており、振動器７２によって作られ
るプローブの運動はプローブ／金属界面を横切る水素の
拡散を容易にする。振動器は機械タイプ又は磁気ひずみ
タイプのものであることができ、それの作るいずれかの
方式でプローブを振動させる。
７２に取り付けられており、振動器７２によって作られ
るプローブの運動はプローブ／金属界面を横切る水素の
拡散を容易にする。振動器は機械タイプ又は磁気ひずみ
タイプのものであることができ、それの作るいずれかの
方式でプローブを振動させる。
第１４図の装置に関しては、プローブは、シャフト７８
によってプローブ支持体に連結されているモーター駆動
偏心器７６の作用下でピボット７４の回りで揺り動かす
ように取り付けられている。その両システムに関して、
プローブの運動範囲は好ましくは０．５〜５Hzの範囲、
より好ましくは１〜２Hzの範囲であり、機械的偏位は１
０〜１００mmの範囲である。
によってプローブ支持体に連結されているモーター駆動
偏心器７６の作用下でピボット７４の回りで揺り動かす
ように取り付けられている。その両システムに関して、
プローブの運動範囲は好ましくは０．５〜５Hzの範囲、
より好ましくは１〜２Hzの範囲であり、機械的偏位は１
０〜１００mmの範囲である。
第１５図の装置に関しては、プローブは試験の間静止し
ており、そしてその代わりに溶融金属が、モーター８２
によって駆動される小さな羽根車８０によりプローブの
回りを循環し、この循環もまたプローブ／金属界面での
拡散を容易にする。１００〜４００rpmの範囲内の速度
で回転する直径約８cmの羽根車が完全に有効であると見
いだされている。
ており、そしてその代わりに溶融金属が、モーター８２
によって駆動される小さな羽根車８０によりプローブの
回りを循環し、この循環もまたプローブ／金属界面での
拡散を容易にする。１００〜４００rpmの範囲内の速度
で回転する直径約８cmの羽根車が完全に有効であると見
いだされている。
本発明のプローブの有効性を求めるために、比較試験に
おいて２８種のプローブを用い、それを現存する実験室
装置を用いて確認した。各々のプローブを静止条件下
で、金属浴で行なわれる３回の繰り返し測定で試験し、
それは各試験の間７００〜７５０℃の温度の小さな実験
室炉にて実施された。得られた値は、０．０５〜０．４
５ｍ／１００ｇの範囲であり、下記の４種の合金タイ
プについては殆どの値は０．１５〜０．２５ｍ／１０
０ｇであった： ａ）商業的な純アルミニウム（９９．５％）； ｂ）５重量％までのMgを含むアルミニウム／マグネシウ
ム合金； ｃ）５重量％までのZn及び２重量％までのMgを含むアル
ミニウム／亜鉛／マグネシウム合金； ｄ）３重量％までのLiを含むアルミニウム／リチウム合
金。
おいて２８種のプローブを用い、それを現存する実験室
装置を用いて確認した。各々のプローブを静止条件下
で、金属浴で行なわれる３回の繰り返し測定で試験し、
それは各試験の間７００〜７５０℃の温度の小さな実験
室炉にて実施された。得られた値は、０．０５〜０．４
５ｍ／１００ｇの範囲であり、下記の４種の合金タイ
プについては殆どの値は０．１５〜０．２５ｍ／１０
０ｇであった： ａ）商業的な純アルミニウム（９９．５％）； ｂ）５重量％までのMgを含むアルミニウム／マグネシウ
ム合金； ｃ）５重量％までのZn及び２重量％までのMgを含むアル
ミニウム／亜鉛／マグネシウム合金； ｄ）３重量％までのLiを含むアルミニウム／リチウム合
金。
総合的なプローブ間の再現精度（８４の値）は０．０１
７ｍ／１００ｇであり、一方同じプローブの平均反復
精度は０．０１２ｍ／１００ｇであった。これらの静
止条件下での通常の応答時間は８〜１０分間であった。
これらの値の精度は、窒素キャリヤー融合実験室タイプ
分析器で得られた再現精度値０．０３〜０．０５ｍ／
１００ｇと比較できる。第１６〜１８図は下記の金属で
得られた試験結果である： 第１６図：非合金アルミニウム、７０５℃。
７ｍ／１００ｇであり、一方同じプローブの平均反復
精度は０．０１２ｍ／１００ｇであった。これらの静
止条件下での通常の応答時間は８〜１０分間であった。
これらの値の精度は、窒素キャリヤー融合実験室タイプ
分析器で得られた再現精度値０．０３〜０．０５ｍ／
１００ｇと比較できる。第１６〜１８図は下記の金属で
得られた試験結果である： 第１６図：非合金アルミニウム、７０５℃。
第１７図：５％Zn及び２％Mgを含むAl/Zn/Mg合金、７０
９℃。
９℃。
第１８図：２．５％Liを含むAl/Li合金、７２０℃。
総ての結果の再現精度が分かる。試験に適する平衡は非
合金アルミニウムで５分以内で達し、許容できる値は４
分であった。Al/Zn/Mg合金で得られた結果はいっそう速
く、許容できる平衡は２分を少し越え、完全な平衡は３
分であった。Al/Li合金では完全な平衡は２分以内に達
し、再現精度は最大限に異なり、即ち１００ｇ当たり
０．２６〜０．２９ｍの範囲を越えた。リチウム合金
は慣用の実験室法では試験が困難であった。殆どの実験
室試験手順において、合金の固体サンプルを水素の放出
に十分な温度に加熱する時に、リチウムもまた放出さ
れ、それで良好な再現精度は相応的に得ることが困難で
ある。それゆえにその合金は特別の取り扱いを必要とす
る。
合金アルミニウムで５分以内で達し、許容できる値は４
分であった。Al/Zn/Mg合金で得られた結果はいっそう速
く、許容できる平衡は２分を少し越え、完全な平衡は３
分であった。Al/Li合金では完全な平衡は２分以内に達
し、再現精度は最大限に異なり、即ち１００ｇ当たり
０．２６〜０．２９ｍの範囲を越えた。リチウム合金
は慣用の実験室法では試験が困難であった。殆どの実験
室試験手順において、合金の固体サンプルを水素の放出
に十分な温度に加熱する時に、リチウムもまた放出さ
れ、それで良好な再現精度は相応的に得ることが困難で
ある。それゆえにその合金は特別の取り扱いを必要とす
る。
第１図は溶融金属のガス含有率を測定するための装置の
概略図である。 第２図は第３図の線２−２で描いた、第１図のプローブ
装置の本体の拡大横断面図である。 第３図は第２図の線３−３で描いたプローブ装置本体の
その他の横断面図である。 第４図は本発明の浸漬プローブ本体のその他の形状の、
第２図と類似の横断面図である。 第５〜１２図は本発明のプローブ部材の異なった形状の
類似の立面図である。 第１３〜１５図はプローブ表面と液体金属との間の接触
を増加させるためのプローブ部材の種々の配置を例示し
ている。 第１６〜１８図は本発明のプローブを用いての種々の合
金についての試験結果のグラフである。 図中、１０はプローブ素子、１２は本体、１４は溶融金
属体、１６及び３０はチューブ、１８はガス入口、２０
は循環ポンプ、２２及び２４は逆止弁、２６は検知セ
ル、２８はカサロメーター、３２はガス出口、３４は洗
浄弁、３６は比較セル、３８及び４０は抵抗線、４２は
ブリッジ回路、４４及び４６は抵抗器、４８は電池、５
０は調節抵抗器、５２はブリッジメーター、５４は熱電
対、５６はコンピューター制御器である。
概略図である。 第２図は第３図の線２−２で描いた、第１図のプローブ
装置の本体の拡大横断面図である。 第３図は第２図の線３−３で描いたプローブ装置本体の
その他の横断面図である。 第４図は本発明の浸漬プローブ本体のその他の形状の、
第２図と類似の横断面図である。 第５〜１２図は本発明のプローブ部材の異なった形状の
類似の立面図である。 第１３〜１５図はプローブ表面と液体金属との間の接触
を増加させるためのプローブ部材の種々の配置を例示し
ている。 第１６〜１８図は本発明のプローブを用いての種々の合
金についての試験結果のグラフである。 図中、１０はプローブ素子、１２は本体、１４は溶融金
属体、１６及び３０はチューブ、１８はガス入口、２０
は循環ポンプ、２２及び２４は逆止弁、２６は検知セ
ル、２８はカサロメーター、３２はガス出口、３４は洗
浄弁、３６は比較セル、３８及び４０は抵抗線、４２は
ブリッジ回路、４４及び４６は抵抗器、４８は電池、５
０は調節抵抗器、５２はブリッジメーター、５４は熱電
対、５６はコンピューター制御器である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ドン エー．ドートル カナダ国，ジー ７エス ２エル５ ケベ ツク，ジヨンクワイヤー，デイツキー ス トリート 3043
Claims (41)
- 【請求項１】プローブを溶融金属中に浸漬し、該プロー
ブを介してキャリヤーガスを再循環し、キャリヤーガス
と溶融金属中に溶解しているガスとの平衡混合物を作成
することにより、溶融金属中に溶解しているガスの濃度
を決定するための浸漬プローブであって、 溶融金属中の浸漬に耐える十分な耐熱性を有し、ガス透
過性であって液体金属不透過性である材料のブロック体
からなるプローブ本体を含み； 該本体は内部へのガス入口及びガス出口を有し； 該入口から該出口を通過するガスが、周囲の溶融金属か
ら該本体の内部に拡散する溶解しているガスを移動させ
るため、該プローブ本体内部のかなりの部分を横断する
ように、該ガス入口及び出口は相互に間隔を置いて配置
されており； 該プローブ本体の材料は、５％ないし８０％の多孔度、
約２ないし約２，０００ダルシーの透過度、及び０．５
μｍないし２，０００μｍの孔径を有することを特徴と
する浸漬プローブ。 - 【請求項２】前記プローブ本体が、モノリシックブロッ
ク体である請求項１記載のプローブ。 - 【請求項３】前記プローブ本体が、一体ブロック体であ
る請求項１記載のプローブ。 - 【請求項４】前記プローブ本体が、２０％ないし６０％
の多孔度、約２ないし約２，０００ダルシーの透過度、
及び１０μｍないし１，０００μｍの孔径を有する請求
項１記載のプローブ。 - 【請求項５】前記プローブ本体が、３５％ないし４０％
の多孔度、約１０ないし約１００ダルシーの透過度、及
び１００μｍないし２００μｍの孔径を有する請求項１
記載のプローブ。 - 【請求項６】前記プローブ本体が、約１０ないし約１０
０ダルシーの透過度を有する請求項１記載のプローブ。 - 【請求項７】前記プローブ本体が、１０μｍないし１，
０００μｍの孔径を有する請求項１記載のプローブ。 - 【請求項８】前記プローブ本体が、１００μｍないし２
００μｍの孔径を有する請求項１記載のプローブ。 - 【請求項９】前記プローブ本体が、約１ccないし約１０
ccの容積を有する請求項１記載のプローブ。 - 【請求項１０】前記プローブ本体が、１つの寸法におい
てその他の２つの寸法におけるよりも小さくなってお
り、それに応じて溶融金属から前記プローブ本体内部ま
での、より短いガス拡散路を提供している請求項１記載
のプローブ。 - 【請求項１１】前記プローブ本体が、１つの寸法におい
てその他の２つの寸法におけるよりも小さくなってお
り、それに応じて溶融金属から前記プローブ本体内部ま
での、より短いガス拡散路を提供しており、該より小さ
い寸法における前記プローブ本体の厚さが約０．５cmな
いし約１．５cmである請求項１記載のプローブ。 - 【請求項１２】前記プローブ及び前記金属を相互に相対
的に移動させるために前記プローブを移動させる手段と
組み合わされている請求項１記載のプローブ。 - 【請求項１３】前記プローブ及び前記金属を相互に相対
的に移動させるための手段が、前記金属中のプローブを
振動させる手段又は揺動させる手段を含む請求項１２記
載のプローブ。 - 【請求項１４】前記プローブ及び前記金属を相互に相対
的に移動させるための手段と組み合わされ、プローブの
外面に向けて金属を移動させるための羽根車を含む請求
項１記載のプローブ。 - 【請求項１５】前記プローブ本体の外面が、溶融金属に
よるぬれを容易にするために薄い金属被膜で被覆されて
いる請求項１記載のプローブ。 - 【請求項１６】前記プローブ本体の外面が、溶融金属に
よるぬれを容易にするために約１０μｍないし約１，０
００μｍ（０．０００４インチないし０．０４インチ）
の金属被膜で被覆されている請求項１記載のプローブ。 - 【請求項１７】前記プローブ本体の外面が、溶融金属中
の単原子水素からプローブ内部中の二原子水素への転化
を触媒する物質の薄い被膜で被覆されている請求項１記
載のプローブ。 - 【請求項１８】前記プローブ本体の外面が、溶融金属中
の単原子水素からプローブ内部の二原子水素への転化を
触媒する物質約０．１μｍないし約１，０００μｍ
（０．０００００４インチないし０．０４インチ）の薄
い被膜で被覆されている請求項１記載のプローブ。 - 【請求項１９】前記プローブ本体の外面が、溶融金属中
の単原子水素からプローブ内部の二原子水素への転化を
触媒する、白金、パラジウム、ロジウム及びニッケルか
ら選ばれる金属の約０．１μｍないし約１，０００μｍ
（０．０００００４インチないし０．０４インチ）の薄
い被膜で被覆されている請求項１記載のプローブ。 - 【請求項２０】前記溶融金属が、アルミニウム、その合
金及び複合材料から選ばれ、前記溶解しているガスが水
素である請求項１記載のプローブ。 - 【請求項２１】溶融金属中のガスの濃度を定量するため
の装置において、 プローブ本体が内部へのガス入口及びガス出口を有し、
該入口から該出口を通過するガスが、周囲の溶融金属か
ら該本体の内部に拡散するガスを移動させるため、該プ
ローブ本体内部のかなりの部分を横断するように、該ガ
ス入口及び出口が相互に間隔を置いて配置されている溶
融金属中に浸漬するための浸漬プローブ； キャリヤーガス供給手段； キャリヤーガス及び溶融金属から拡散し、その中へ移動
するガスのためのガス循環ポンプ； 該金属から拡散したガスとキャリヤーガスとの混合物中
に存在する該ガスの割合を定量するのに適したガス濃度
定量手段；及び 溶融金属からプローブ本体中に拡散したガスをキャリヤ
ーガス中に移動するためにキャリヤーガスを該プローブ
本体を介して循環させるための閉鎖回路として、キャリ
ヤーガス供給手段、プローブガス入口、プローブガス出
口、ガス循環ポンプ及びガス濃度定量手段を連結する導
管手段を含み； 前記浸漬プローブは溶融金属中の浸漬に耐える十分な耐
熱性を有し、ガス透過性であって液体金属不透過性であ
る材料のブロック体からなり、前記プローブ本体の材料
は約５％ないし約８０％の多孔度、約２ないし約２，０
００ダルシーの透過度、及び約０．５μｍないし約２，
０００μｍの孔径を有する、 ことを特徴とするガス濃度を定量するための装置。 - 【請求項２２】前記プローブ本体が、モノリシックブロ
ック体である請求項２１記載の装置。 - 【請求項２３】前記プローブ本体が、一体ブロック体で
ある請求項２１記載の装置。 - 【請求項２４】キャリヤーガスを前記閉鎖回路に導入
し、該キャリヤーガスで前記閉鎖回路を洗い流して、ガ
ス混合物を除去するための手段を含む請求項２１記載の
装置。 - 【請求項２５】前記プローブ本体が、約２０％ないし約
６０％の多孔度、約２ないし約２，０００ダルシーの透
過度、及び１０μｍないし１，０００μｍの孔径を有す
る請求項２１記載の装置。 - 【請求項２６】前記プローブ本体が、３５％ないし４０
％の多孔度、約１０ないし約１００ダルシーの透過度、
及び１００μｍないし２００μｍの孔径を有する請求項
２１記載の装置。 - 【請求項２７】前記プローブ本体が、約１０ないし約１
００ダルシーの透過度を有する請求項２１記載の装置。 - 【請求項２８】前記プローブ本体が、１０μｍないし
１，０００μｍの孔径を有する請求項２１記載の装置。 - 【請求項２９】前記プローブ本体が、１００μｍないし
２５０μｍの孔径を有する請求項２１記載の装置。 - 【請求項３０】前記プローブ本体が、約１ccないし約１
０ccの容積を有する請求項２１記載の装置。 - 【請求項３１】前記プローブ本体が、１つの寸法におい
てその他の２つの寸法におけるよりも小さくなってお
り、それに応じて溶融金属から前記プローブ本体内部ま
での、より短いガス拡散路を提供している請求項２１記
載の装置。 - 【請求項３２】前記プローブ本体が、１つの寸法におい
てその他の２つの寸法におけるよりも小さくなってお
り、それに応じて溶融金属から前記プローブ本体内部ま
での、より短いガス拡散路を提供しており、該より小さ
い寸法における前記プローブ本体の厚さが約０．５cmな
いし約１．５cmである請求項２１記載の装置。 - 【請求項３３】前記プローブ及び前記金属を相互に相対
的に移動させるために前記プローブを移動させる手段と
組み合わされている請求項２１記載の装置。 - 【請求項３４】前記プローブ及び前記金属を相互に相対
的に移動させるための手段が、前記金属中のプローブを
振動させる手段又は揺動させる手段を含む請求項３３記
載の装置。 - 【請求項３５】前記金属から前記プローブ本体内部への
ガスの拡散を容易にするため、前記プローブ本体の外面
に隣接する溶融金属を攪拌するための手段を含む請求項
２１記載の装置。 - 【請求項３６】前記プローブ本体の外面が、溶融金属に
よるぬれを容易にするために薄い金属被膜で被覆されて
いる請求項２１記載の装置。 - 【請求項３７】前記プローブ本体の外面が、溶融金属に
よるぬれを容易にするために約１０μｍないし約１，０
００μｍ（０．０００４インチないし０．０４インチ）
の金属被膜で被覆されている請求項２１記載の装置。 - 【請求項３８】前記プローブ本体の外面が、溶融金属中
の単原子水素からプローブ内部中の二原子水素への転化
を触媒する物質の薄い被膜で被覆されている請求項２１
記載の装置。 - 【請求項３９】前記プローブ本体の外面が、溶融金属中
の単原子水素からプローブ内部の二原子水素への転化を
触媒する物質約０．１μｍないし約１，０００μｍ
（０．０００００４インチないし０．０４インチ）の薄
い被膜で被覆されている請求項２１記載の装置。 - 【請求項４０】前記プローブ本体の外面が、溶融金属中
の単原子水素からプローブ内部の二原子水素への転化を
触媒する、白金、パラジウム、ロジウム及びニッケルか
ら選ばれる金属の約０．１μｍないし約１，０００μｍ
（０．０００００４インチないし０．０４インチ）の薄
い被膜で被覆されている請求項２１記載の装置。 - 【請求項４１】前記溶融金属が、アルミニウム、その合
金及び複合材料から選ばれ、前記溶解しているガスが水
素である請求項２１記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CA000538309A CA1276235C (en) | 1987-05-28 | 1987-05-28 | Probe for the determination of gas concentration in molten metal |
| CA538,309 | 1987-05-28 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01166858A JPH01166858A (ja) | 1989-06-30 |
| JPH067093B2 true JPH067093B2 (ja) | 1994-01-26 |
Family
ID=4135770
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63128603A Expired - Lifetime JPH067093B2 (ja) | 1987-05-28 | 1988-05-27 | 溶融金属中のガス濃度を定量するためのプローブ |
Country Status (15)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4907440A (ja) |
| EP (1) | EP0295798B1 (ja) |
| JP (1) | JPH067093B2 (ja) |
| KR (1) | KR960016335B1 (ja) |
| AT (1) | ATE80459T1 (ja) |
| AU (1) | AU598675B2 (ja) |
| BR (1) | BR8802567A (ja) |
| CA (1) | CA1276235C (ja) |
| DE (2) | DE3874423T2 (ja) |
| ES (1) | ES2034223T3 (ja) |
| IN (1) | IN175314B (ja) |
| MX (1) | MX169835B (ja) |
| MY (1) | MY100862A (ja) |
| NO (1) | NO180354C (ja) |
| ZA (1) | ZA883733B (ja) |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ATE72334T1 (de) * | 1987-03-18 | 1992-02-15 | Electro Nite | Vorrichtung und verfahren zur messung des gasgehaltes eines fluessigen metalls und sonde dafuer. |
| EP0369725A1 (en) * | 1988-11-17 | 1990-05-23 | Alcan International Limited | Method and apparatus for determination of gas concentration in molten metal and metal matrix composites |
| US5081869A (en) * | 1989-02-06 | 1992-01-21 | Alcan International Limited | Method and apparatus for the measurement of the thermal conductivity of gases |
| US5293924A (en) * | 1991-05-21 | 1994-03-15 | Asarco Incorporated | Manufacture of copper rod |
| DE4211041C2 (de) * | 1992-04-03 | 1994-12-22 | Heraeus Electro Nite Int | Verfahren zur Bestimmung der Konzentration eines Gases in einer Metallschmelze |
| US5345808A (en) * | 1993-08-30 | 1994-09-13 | Sigworth Geoffrey K | Gas analyzer for molten metals |
| US5495746A (en) * | 1993-08-30 | 1996-03-05 | Sigworth; Geoffrey K. | Gas analyzer for molten metals |
| US5522915A (en) * | 1993-09-03 | 1996-06-04 | Heraeus Electronite Japan, Ltd. | Method and apparatus for sequentially and continuously determining concentrations of carbon, hydrogen, and nitrogen in molten steel, and method and apparatus for rapidly determining trace amounts of carbon in molten steel |
| US5591894A (en) * | 1995-07-10 | 1997-01-07 | Midwest Instrument Co., Inc. | Hydrogen sampler for molten metal and method |
| US5850034A (en) * | 1997-06-17 | 1998-12-15 | Asarco Incorporated | Making of metal products using a gas analyzer |
| US6116079A (en) * | 1999-01-05 | 2000-09-12 | Asarco Incorporated | Liquid copper hydrogen sample probe |
| DE19918005B4 (de) * | 1999-04-21 | 2011-06-22 | Alstom | Verfahren zur Optimierung eines Gießverfahrens zur Herstellung eines Gußteils |
| JP4741125B2 (ja) * | 2001-09-27 | 2011-08-03 | 新コスモス電機株式会社 | 携帯型ガス検知器 |
| US7086274B2 (en) * | 2003-12-17 | 2006-08-08 | Alcoa Inc. | Method and apparatus for measuring gas concentration levels in liquids |
| DE102005011181A1 (de) | 2005-03-09 | 2006-09-14 | Heraeus Electro-Nite International N.V. | Vorrichtung zum Messen des Gasgehaltes in einer Metallschmelze |
| DE102007032436B4 (de) * | 2007-07-10 | 2009-07-16 | Heraeus Electro-Nite International N.V. | Vorrichtung zum Sammeln von Gasen in Metallschmelzen |
| CN101813595B (zh) * | 2009-07-13 | 2011-11-23 | 哈尔滨理工大学 | 铝合金熔体含氢量快速测定装置 |
| ITPI20120109A1 (it) * | 2012-10-25 | 2014-04-26 | Letomec S R L | Dispositivo e metodo per misure di permeazione di idrogeno |
| CN106018169B (zh) * | 2016-08-10 | 2019-01-11 | 山东豪迈机械科技股份有限公司 | 一种用于检测造型材料发气量的方法及装置 |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB821821A (en) * | 1954-08-10 | 1959-10-14 | British Aluminium Co Ltd | Improvements in the determination of the gas content of liquid metals |
| US3438241A (en) * | 1964-09-23 | 1969-04-15 | Monsanto Co | Gas detection apparatus |
| GB1073198A (en) * | 1966-05-12 | 1967-06-21 | United Nuclear Corp | Device for measuring the carbon content of molten metal |
| FR1537804A (fr) * | 1967-07-13 | 1968-08-30 | Siderurgie Fse Inst Rech | Bloc de mesure pour les piles destinées à mesurer l'activité de l'oxygène dans les métaux liquides |
| FR2252572B1 (ja) * | 1973-11-27 | 1976-12-31 | Centre Rech Metallurgique | |
| US3949593A (en) * | 1975-03-07 | 1976-04-13 | Continental Oil Company | Diffusion monitoring apparatus |
| US4239532A (en) * | 1978-12-11 | 1980-12-16 | Ppg Industries, Inc. | Addition and measurement of gases dissolved in molten metals |
| SU913152A1 (ru) * | 1979-11-01 | 1982-03-15 | Azerb I Nefti Khimii Im M Aziz | устройство для определения газа, растворенного в жидкости 1 |
| US4468948A (en) * | 1981-03-11 | 1984-09-04 | Kanegafuchi Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Method and apparatus for measuring the concentration of a gaseous or volatile substance in a liquid |
| JPS58129258A (ja) * | 1982-01-27 | 1983-08-02 | Hitachi Ltd | 溶融金属中の水素定量方法 |
| US4624128A (en) * | 1985-06-18 | 1986-11-25 | Union Carbide Corporation | Hydrogen probe |
| GB2188417B (en) * | 1986-03-19 | 1990-02-21 | British Steel Corp | Molten metal gas analysis |
| ATE72334T1 (de) * | 1987-03-18 | 1992-02-15 | Electro Nite | Vorrichtung und verfahren zur messung des gasgehaltes eines fluessigen metalls und sonde dafuer. |
-
1987
- 1987-05-28 CA CA000538309A patent/CA1276235C/en not_active Expired - Lifetime
-
1988
- 1988-05-25 ZA ZA883733A patent/ZA883733B/xx unknown
- 1988-05-25 MX MX011626A patent/MX169835B/es unknown
- 1988-05-26 DE DE8888304758T patent/DE3874423T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1988-05-26 MY MYPI88000563A patent/MY100862A/en unknown
- 1988-05-26 BR BR8802567A patent/BR8802567A/pt not_active IP Right Cessation
- 1988-05-26 ES ES198888304758T patent/ES2034223T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1988-05-26 EP EP88304758A patent/EP0295798B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-05-26 DE DE198888304758T patent/DE295798T1/de active Pending
- 1988-05-26 AT AT88304758T patent/ATE80459T1/de not_active IP Right Cessation
- 1988-05-27 NO NO882364A patent/NO180354C/no not_active IP Right Cessation
- 1988-05-27 JP JP63128603A patent/JPH067093B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1988-05-27 US US07/199,673 patent/US4907440A/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-05-27 IN IN468DE1988 patent/IN175314B/en unknown
- 1988-05-27 AU AU16730/88A patent/AU598675B2/en not_active Expired
- 1988-05-28 KR KR1019880006324A patent/KR960016335B1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| IN175314B (ja) | 1995-06-10 |
| NO882364D0 (no) | 1988-05-27 |
| BR8802567A (pt) | 1988-12-20 |
| US4907440A (en) | 1990-03-13 |
| MY100862A (en) | 1991-03-15 |
| ES2034223T3 (es) | 1993-04-01 |
| NO882364L (no) | 1988-11-29 |
| NO180354C (no) | 1997-04-02 |
| CA1276235C (en) | 1990-11-13 |
| EP0295798A1 (en) | 1988-12-21 |
| ATE80459T1 (de) | 1992-09-15 |
| NO180354B (no) | 1996-12-23 |
| DE3874423D1 (de) | 1992-10-15 |
| MX169835B (es) | 1993-07-28 |
| KR960016335B1 (ko) | 1996-12-09 |
| DE3874423T2 (de) | 1993-02-18 |
| DE295798T1 (de) | 1990-09-06 |
| KR880014369A (ko) | 1988-12-23 |
| EP0295798B1 (en) | 1992-09-09 |
| ZA883733B (en) | 1989-03-29 |
| AU598675B2 (en) | 1990-06-28 |
| JPH01166858A (ja) | 1989-06-30 |
| AU1673088A (en) | 1988-12-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH067093B2 (ja) | 溶融金属中のガス濃度を定量するためのプローブ | |
| US5495746A (en) | Gas analyzer for molten metals | |
| US3773641A (en) | Means for determining the oxygen content of liquid metals | |
| US5031444A (en) | Method and apparatus for the determination of gas concentration in molten metal and metal matrix composites | |
| AU654219B2 (en) | Sensor probe for measuring hydrogen concentration in molten metal and method for measuring hydrogen concentration | |
| US3752753A (en) | Method of fabricating a sensor for the determination of the oxygen content of liquid metals | |
| JP2606734B2 (ja) | 液体金属のガス含有量を測定する為の装置及び方法並びにそこで使用されるプローブ | |
| US4624128A (en) | Hydrogen probe | |
| US3904486A (en) | Oxygen probe with self-contained source of oxygen gas, method of use and oxygen generating composition therefor | |
| US6116079A (en) | Liquid copper hydrogen sample probe | |
| JPH0217441A (ja) | アルミニウム溶湯中の水素濃度を測定するための装置 | |
| JPH0843290A (ja) | 表面張力測定装置 | |
| JPS62501649A (ja) | 溶融金属の熱分析および組織改良に使用するための装置 | |
| JPS5973763A (ja) | 溶融金属中の珪素量迅速測定方法 | |
| JP2578542B2 (ja) | 溶融金属中の水素溶解量測定用センサプローブ | |
| JP2578544B2 (ja) | 溶融金属中の水素溶解量測定用センサプローブ | |
| JPH0720082A (ja) | 溶融金属中の水素溶解量測定用センサプローブ | |
| Chen et al. | Measuring hydrogen content in molten aluminium alloys using the CHAPEL technique | |
| JP2878603B2 (ja) | 溶融金属中の水素溶解量測定用センサ | |
| JP2530076B2 (ja) | 溶融金属中の水素溶解量測定用センサプロ―ブ及びその使用方法 | |
| JPH0257866B2 (ja) | ||
| JP2578543B2 (ja) | 溶融金属中の水素溶解量測定用センサプローブ及びその使用方法 | |
| MXPA01002334A (en) | Liquid copper hydrogen sample probe | |
| JPH01213570A (ja) | 溶鋼中の水素分析方法および装置 | |
| JPH09318619A (ja) | 金属溶湯中の水素濃度測定用プローブ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090126 Year of fee payment: 15 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090126 Year of fee payment: 15 |