JPH0726921B2 - メツキ鋼板の表層皮膜の機器分析法 - Google Patents

メツキ鋼板の表層皮膜の機器分析法

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JPH0726921B2
JPH0726921B2 JP61280780A JP28078086A JPH0726921B2 JP H0726921 B2 JPH0726921 B2 JP H0726921B2 JP 61280780 A JP61280780 A JP 61280780A JP 28078086 A JP28078086 A JP 28078086A JP H0726921 B2 JPH0726921 B2 JP H0726921B2
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勝之 西藤
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日本鋼管株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、下地金属を含むメッキ被膜の付着量と組成を
X線回折法と蛍光X線法との組み合わせによりオンライ
ンで測定する方法に関する。
[従来の技術] 従来、メッキ鋼板のオンライン被膜分析は蛍光X線法が
一般的であった。しかし、Fe−Zn合金メッキ鋼板のよう
にメッキ被膜が下地金属を含む場合、従来の蛍光X線法
では下地からの蛍光X線とメッキ被膜からの蛍光X線を
区別できないためメッキ被膜の付着量と組成のいずれの
測定も困難であった。
この問題を解決する方法として次の2つが提案されてい
る。
下地金属からの蛍光X線が検出されない第1の測定角
(入射角及び出射角)と、下地金属からの蛍光X線が検
出される第2の測定角においてそれぞれ蛍光X線強度を
測定し、両測定値に基きメッキ被膜付着量及び組成を求
める方法(特開昭58−223047号公報)。
Fe−Zn合金メッキ鋼板において、被膜による吸収を利用
して下地のα−Feの回折X線強度から付着量を、そして
被膜中のη相及びFe−Zn合金相のうちから選ばれた1つ
以上の相の回折X線強度から組成を求める方法(特開昭
60−169553号公報)。
[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、2つの測定角を用いた前記蛍光X線法は
第1の測定角が数度以内で測定距離変動の影響を受けや
すく、オンライン測定法としては不向きであった。
また、回折X線による方法は、下地のα−Feの回折X線
強度はメッキの付着量ばかりでなくメッキ被膜の組成
や、成分、製造条件などにより異なる下地鋼板の集合組
織にも依存すること、合金相の組成、構造が、同じFe−
Zn合金メッキ鋼板であっても溶融メッキ材と電気メッキ
材とでは異なること、そして、被膜中の各相に対する回
折X線強度はメッキ被膜の合金相組成や付着量だけでな
く集合組織にも依存すること等の問題があった。
[問題点を解決するための手段] 本発明は、蛍光X線法によりメッキ被膜の組成を、そし
てX線回折法によりメッキ付着量を測定することによっ
て前記の問題点を解決したものである。
すなわち、本発明は、2種の波長の特性X線で、メッキ
鋼板下地金属の同一面間隔、同一方位の格子面の回折X
線を測定する光学系を構成し、二系列に配置した検出器
の一つで発生する蛍光X線と一方の回折X線を検出し、
検出器の他方で発生する他方の回折X線を検出し、検出
された両回折X線の強度の比を予め求めておいた校正曲
線と照合させてメッキ被膜付着量を求め、さらに該付着
量と前記蛍光X線の強度から該メッキ被膜の組成を求
め、該メッキ鋼板のメッキ被膜の付着量と組成とを同時
に分析することを特徴とするメッキ鋼板のメッキ被膜の
機器分析法に関するものである。
メッキ鋼板の種類は問わないが、本発明の方法はメッキ
被膜が下地金属成分を含むものの分析に威力を発揮す
る。
特性X線の2種の波長とそれらの測定角(入射角、出射
角)は、測定格子面が決まればブラッグの式により一方
が定まれば他方は自動的に定まる関係にある。測定誤差
を少なくする点で測定角が10度以上となるよういずれの
波長も設定することが好ましい。2種の特性X線は2種
のX線管をそれぞれの光源としてもよく、また、同種の
X線管から発せられる複数のX線または連続X線のなか
から選択してもよい。後者の場合にはX線管を1個とし
てこれを移動させる。X線管は蛍光X線分析あるいはX
線回折分析に通常使用されているものから選択すればよ
い。2種の波長の特性X線は同一部位に照射させること
はいうまでもない。
[作用] 蛍光X線法では測定角を大きくとると下地からの蛍光X
線が検出され、蛍光X線強度は付着量と組成の関数とな
る。そこで、下地の回折X線強度を測定して付着量を求
めれば蛍光X線強度から組成を求めることができる。こ
れを利用して前記の問題点を解決する。すなわち、X線
回折法では波長を長くすれば測定角をある程度大きくで
きるので、前述の蛍光X線法における測定角が小さいこ
とによる問題点を解決できる。この点に関し、例えば、
波長が2.29ÅのCrKα線でα−Fe{200}を測定する場合
の入射角と出射角の和は106.4度になる。また、蛍光X
線強度はメッキ被膜の付着量と組成だけに依存するので
前述の回折X線法における溶融メッキ材と電気メッキ材
とで異なる問題及び集合組織の影響の問題を解決でき
る。被膜の組成及び下地鋼板の集合組織の影響について
は2波長で同一面間隔同一方位の下地の格子面について
その回折X線強度を測定することにより解決できる。
本発明の方法の原理をFe−Zn合金メッキ鋼板を例として
述べると、波長λ1で下地の同一面間隔の格子面の
回折X線強度I1,I2は次式で表わされる。
ε12:集合組織の影響 I10,I20:無方向性で付着量0の場合の波長λ1に対
する回折X線強度 μ(λ),μ(λ):波長λ1のX線に対する
メッキ被膜の質量吸収係数 ρ:メッキ被膜の密度 t:メッキ被膜の厚み(ρtが付着量) θ1B2B:波長λ1に対する測定格子面のブラッグ
角 φ12:X線入射角 ψ12:回折X線出射角 上記のメッキ被膜の質量吸収係数は次式で表わされる。
μ(λ)=WFFe(λ)+(1−WFe)μZn
(λ) (3) μ(λ)=WFFe(λ)+(1−WFe)μZn
(λ) (4) WFe:Feの重量分率 μFe(λ),μFe(λ):波長λ1のX線に対
するFeの質量吸収係数 μZn(λ),μZn(λ):波長λ1のX線に対
するZnの質量吸収係数 また、ブラッグ式が成立するから、 2d sinθ1B=nλ (5) 2d sinθ2B=nλ (6) d:測定格子面の面間隔 n:1,2,… なお、X線入射角φ1と回折X線出射角ψ1
和はブラッグ角の2倍であるから、 φ+ψ=2θ1B (7) φ+ψ=2θ2B (8) となる。
従来法はI1から付着量ρtを求める方法であるが、μ
(λ)がWFeの関数であり、εが鋼種、板厚、測定
角(φ1)などに依存することを考えると、この方
法はオンラインの測定には適さない。
次に、φ=ψ=θ1B、φ=ψ=θ2BとしてR=
I1/I2をとるとこれは次式で表わされる。
φ=ψ=θ1B、φ=ψ=θ2Bとすれば、同一方
位(試料面に平行)の格子面を測定することになり、式
(9)でε=εとする。すなわち集合組織の影響を
除くことができる。また、式(9)でμFe(λ)/sin
θ2B−μZn(λ)/sinθ2B−μFe(λ)/sinθ1B
μZn(λ)/sinθ1B0となるようにλ1を選べ
ばRはWFeの影響つまり組成の影響を受けない。λ1
が一定ならばRは付着量ρtだけの関数となる。そこ
で、Rからメッキ付着量を精度よく求めることができ
る。
測定角については、測定面をα−Fe{200}としλ
2.29Å(CrKα線)、λ=1.79Å(CoKα線)とすれば
θ1B=53.2゜、θ2B=38.7゜となり、従来法より低角側
の角度を大きくできる。
上記の条件下ではI1とRは次式で表わされる。
I1=ε1I10exp{(68.8WFe−225)・2ρt・10-4
(1′) 式(1′)、(10′)においてρの単位はg/m2であり、
tの単位はμmである。
ε=εとなるように測定角を選んだときの、I1
、I10とρtとの関係を第7図にそしてR/(I10/I20
とρtとの関係を第8図にそれぞれ示す。図中、実線は
WFeが0.1の場合をそして点線は0.3の場合をそれぞれ表
わしている。上記の測定角はφ=ψ=θ1B=53.2
゜、φ=ψ=θ2B=38.7゜である。WFeが0.1から0.
3に変化した検量線のずれは付着量40g/m2付近でI11
I10の場合3.5g/m2であるのに対しR/(I10/I20)の場合
には1g/m2であり、Rの方が小さい。
[実施例] 第1図に示すような装置を用いてFe−Zn合金メッキ鋼板
のメッキ付着量と組成の同時測定を行なった。
この装置はX線管1,2からメッキ鋼板3の表層面に波長
の異なる特性X線を照射し、表層面から出射された回折
X線をそれぞれ検出器4,7で検出するものである。各検
出器4,7からの信号はそれぞれ増幅器5,8で増幅し、波高
分析器6,9を経由して信号処理装置10で処理してRを求
める。4−5−6の系ではI1をそして7−8−9の系で
はI2をそれぞれ測定するようになっている。FeとZnの蛍
光X線は6又は9のいずれかを多重波高分析器にして測
定を行なうようになっている。多重波高分析器側の系の
検出器にはエネルギー分解能の優れた半導体検出器が好
ましく用いられる。蛍光X線を測定しない方の系の検出
器の前にはフィルターをおくか、あるいは蛍光X線を測
定する方の系と同じ構成になっている。
X線管にはCr管とCo管を用い、下地の測定格子面にはα
−Fe{200}を選んだ。
測定結果を第2〜6図に示す。図中、三角印はメッキ被
膜のFe含有率が13.7〜15.9%のものについての測定結果
を表わしており、四角印は24.6〜26.3%のものについて
の測定結果を表わしている。第2図はCrKα線に対する
α−Fe{200}の回折X線強度(I1)とメッキ被膜の付
着量との関係を示し、第3図はCoKα線に対するα−Fe
{200}の回折X線強度(I2)とメッキ被膜の付着量と
の関係を示している。これらの図に示すように付着量と
I1、付着量とI2の関係はいずれも一つの校正曲線では定
まらない。これは前述の式(1)と式(2)に示すε1,
εが試料によって異なるためである。次に、I1/I2
あるRと付着量の関係を第4図に示す。同図に示すよう
にRと付着量との関係は一意的に定まり、R値から付着
量を求めることができる。
試料から発生する蛍光X線のFeKα線の相対強度(I
FeKαとメッキ被膜の付着量との関係を第5図にそしてZ
nKα線の相対強度(IZnKα)とメッキ被膜の付着量と
の関係を第6図にそれぞれ示す。これらの図に示すよう
に、IFeKαとIZnKαはいずれも付着量と組成の関数に
なっており、付着量をRから求めてそれからFe含有率を
算出する。
[発明の効果] 本発明の分析方法は測定角を大きくとれることから測定
距離変動の影響を小さくすることができる。また、2種
の波長の回折X線強度の比を用いることにより下地鋼板
の集合組織、メッキ被膜の組成などの影響を排してメッ
キ被膜の付着量を簡単かつ精度よく求めることができ、
Fe含有率は蛍光X線強度より求めるのでメッキ方法、メ
ッキ被膜の集合組織などの影響を受けることがない。従
って、本発明の方法により、メッキ鋼板のメッキ被膜の
付着量及び含有率を簡単、迅速かつ高精度で測定するこ
とができる。このような本発明の方法はオンライン分析
に特に適するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の分析方法に用いる装置の構成の概要を
示す図である。第2図及び第3図は測定結果を回折X線
強度(I1),(I2)とメッキ被膜付着量との関係につい
て示す図であり、第4図はその比(I1/I2)とメッキ被
膜付着量との関係を示す図である。第5図及び第6図は
FeKα線の蛍光X線強度(IFeKα)、及びZnKα線の蛍
光X線強度(IZnKα)とメッキ被膜付着量との関係を
それぞれ示す図である。第7図はI11 I10とメッキ被
膜付着量との関係をそして第8図はR/(I10/I20)とメ
ッキ被膜付着量との関係をそれぞれ2種のFe重量分率の
メッキ被膜について測定した結果を示す図である。 1,2……X線管、3……メッキ鋼板、4,7……検出器,5,8
……増幅器、6,9……波高分析器、10……信号処理装置

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】2種の波長の特性X線で、メッキ鋼板下地
    金属の同一面間隔、同一方位の格子面の回折X線を測定
    する光学系を構成し、二系列に配置した検出器の一つで
    発生する蛍光X線と一方の回折X線を検出し、検出器の
    他方で発生する他方の回折X線を検出し、検出された両
    回折X線の強度の比を予め求めておいた校正曲線と照合
    させてメッキ被膜付着量を求め、さらに該付着量と前記
    蛍光X線の強度から該メッキ被膜の組成を求め、該メッ
    キ鋼板のメッキ被膜の付着量と組成とを同時に分析する
    ことを特徴とするメッキ鋼板のメッキ被膜の機器分析法
JP61280780A 1986-11-27 1986-11-27 メツキ鋼板の表層皮膜の機器分析法 Expired - Lifetime JPH0726921B2 (ja)

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