JPS6188129A - 合金被膜の膜厚及び組成測定方法 - Google Patents
合金被膜の膜厚及び組成測定方法Info
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- JPS6188129A JPS6188129A JP59209098A JP20909884A JPS6188129A JP S6188129 A JPS6188129 A JP S6188129A JP 59209098 A JP59209098 A JP 59209098A JP 20909884 A JP20909884 A JP 20909884A JP S6188129 A JPS6188129 A JP S6188129A
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- G01B15/00—Measuring arrangements characterised by the use of electromagnetic waves or particle radiation, e.g. by the use of microwaves, X-rays, gamma rays or electrons
- G01B15/02—Measuring arrangements characterised by the use of electromagnetic waves or particle radiation, e.g. by the use of microwaves, X-rays, gamma rays or electrons for measuring thickness
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
本発明は、合金被膜の膜厚及び組成測定方法に係り、特
に、第1層(下層)にZn−Fe合金めつき、第21!
(上層)にFeを主成分とするFeめつきを施したZn
−Fe茶系2層金めっき鋼板の分析に用いるのに好適な
、下地金属と同じ金属を含む、組成の異なる2Mの合金
被膜のi厚及び組成をそれぞれ測定する方法に関する。
に、第1層(下層)にZn−Fe合金めつき、第21!
(上層)にFeを主成分とするFeめつきを施したZn
−Fe茶系2層金めっき鋼板の分析に用いるのに好適な
、下地金属と同じ金属を含む、組成の異なる2Mの合金
被膜のi厚及び組成をそれぞれ測定する方法に関する。
自動車車体、家庭電気製品及び建築材料用として、耐蝕
性、加工性、塗装性、溶接性等に濠れた各種めっき鋼板
が開発されており、広く使用されている。これらのめつ
き鋼板の生産に際して、その品質を安定させるためには
、めっき被膜の厚さく付11及び組成(成分含有率)を
分析して工Pi管理することが不可欠である。 めっき鋼板の分析方法としては、lnめっき鋼板やZn
−1’Ji合金めっき鋼板等のように、めっき?!l!
i膜が下地鋼板であるFe以外の成分からなるものにつ
いては、螢光X線分析法により比較的簡単にめっき被膜
の厚さ及び組成が分析でき、この種の分析装置は既に実
用化されている。 しかしながら、最近、特に滉れた特性が注目されている
zn−Fe系合金めっき鋼板については、通常の景光X
$1法では、lnの螢光X線強度がめつき被膜中のZn
又はFeの含有率やめっき被膜の厚さによって変化する
こと、及び、Feについては、下地鋼板から多量のFe
の螢光X線が発生し、それがめつき被膜中のFeの螢光
X線と区別がつかないことにより分析は不可能であった
。 そのために、Zn−Fe系1層合金めっき鋼板の分析方
法としては、次のような方法が従来がら提案されている
。その第1は、特開昭55−24680で提案されてい
る方法で、これは、Zn −Feの合金化処理を施した
7nめっき鋼板について、下地鋼板のFe以外の金属、
即ち、znの螢光X線強度を相異なる2種の取出角で測
定し、両側定値を基に所定の連立方程式を解いて、前記
めっき鋼板のめつき厚さ及び合金化度(Fe含有率)を
求めるものである。この方法では、別に予め2種の取出
角で充分厚い純亜鉛試料のznの螢光X線強度を測定し
ておき、次に、同じX線分光器で合金七叫理を施したZ
nめつき鋼板のlnの蛍光XI!強度を」り定して、そ
れぞれの取出角について、先に求めた純亜鉛の螢光XI
I強度との比で解析する。この取出角を変化させての螢
光XII定量法は、古くから教科書等に掲載されている
螢光X線分析法の基礎的理論で、誰もが知っている公知
のものである。 又、第2は特開昭58−223047で提案されている
方法で、これはZn−1”e合金めつき鋼板について、
下地鋼板からのFeの螢光X線が実質的に検出されない
第1の励起線入射角及び螢光X線取出角によるFeの螢
光X線強度から前記めっき被膜中のFe含有率を求め、
又、下地鋼板からのFeの螢光X線が検出される第2の
励起線入射角及び螢光X線取出色によるFeの螢光X線
強度から前記めっき被膜の厚さを求めるものである。
性、加工性、塗装性、溶接性等に濠れた各種めっき鋼板
が開発されており、広く使用されている。これらのめつ
き鋼板の生産に際して、その品質を安定させるためには
、めっき被膜の厚さく付11及び組成(成分含有率)を
分析して工Pi管理することが不可欠である。 めっき鋼板の分析方法としては、lnめっき鋼板やZn
−1’Ji合金めっき鋼板等のように、めっき?!l!
i膜が下地鋼板であるFe以外の成分からなるものにつ
いては、螢光X線分析法により比較的簡単にめっき被膜
の厚さ及び組成が分析でき、この種の分析装置は既に実
用化されている。 しかしながら、最近、特に滉れた特性が注目されている
zn−Fe系合金めっき鋼板については、通常の景光X
$1法では、lnの螢光X線強度がめつき被膜中のZn
又はFeの含有率やめっき被膜の厚さによって変化する
こと、及び、Feについては、下地鋼板から多量のFe
の螢光X線が発生し、それがめつき被膜中のFeの螢光
X線と区別がつかないことにより分析は不可能であった
。 そのために、Zn−Fe系1層合金めっき鋼板の分析方
法としては、次のような方法が従来がら提案されている
。その第1は、特開昭55−24680で提案されてい
る方法で、これは、Zn −Feの合金化処理を施した
7nめっき鋼板について、下地鋼板のFe以外の金属、
即ち、znの螢光X線強度を相異なる2種の取出角で測
定し、両側定値を基に所定の連立方程式を解いて、前記
めっき鋼板のめつき厚さ及び合金化度(Fe含有率)を
求めるものである。この方法では、別に予め2種の取出
角で充分厚い純亜鉛試料のznの螢光X線強度を測定し
ておき、次に、同じX線分光器で合金七叫理を施したZ
nめつき鋼板のlnの蛍光XI!強度を」り定して、そ
れぞれの取出角について、先に求めた純亜鉛の螢光XI
I強度との比で解析する。この取出角を変化させての螢
光XII定量法は、古くから教科書等に掲載されている
螢光X線分析法の基礎的理論で、誰もが知っている公知
のものである。 又、第2は特開昭58−223047で提案されている
方法で、これはZn−1”e合金めつき鋼板について、
下地鋼板からのFeの螢光X線が実質的に検出されない
第1の励起線入射角及び螢光X線取出角によるFeの螢
光X線強度から前記めっき被膜中のFe含有率を求め、
又、下地鋼板からのFeの螢光X線が検出される第2の
励起線入射角及び螢光X線取出色によるFeの螢光X線
強度から前記めっき被膜の厚さを求めるものである。
しかしながら、生産ラインでは、めっき鋼板は例えば1
00 m 、’rRinという高速で流れているので、
めつきwI仮は必ず大なり小なりばたついており、この
ばたつきの影響はめつき鋼板の方だけが受けることにな
るので、特開昭55−24680で提案された前者の方
法では、当然分析精度が悪くなる。 又1.金合金っきy4板のめつき被膜の禅さは一般に2
0〜30g/′ll12 (約3〜lzm)と非常に薄
いので、特開昭58−223047で提案された後者の
方法で、めっき被膜中の金属の螢光X線を正確に測定で
きる程の強い強度を得ようとすると、その薄いめっき?
!膜層だけを励起することは実際上不可能で、どうして
も下地鋼板の金属も励起することになる。従って、この
場合、めっき被膜中のl”eと下地鋼板のFeの両方の
螢光X線強度を測定することになって、正確な分析がで
きなくなる。更に、オンライン化を考えた場合、第1の
XI光学系における低角度の入射角−取出角=5゛では
、X線管球の大きさ、X線分光系の構造上、分析計の保
護カバー等からしても実際にそのような装置を作製する
ことは不可能であった。 従って、従来提案されているような方法にはいずれも問
題があるので、結局は、従来通り、めっき被膜層だけを
電解又は適当な酸により溶解除去し、その除去量からめ
つき被膜の厚さを、又、溶解液の鉄量を化学分析してめ
っき?Fl膜中のFe含有率を求めるという化学分析法
に頼らざるを寿ない。しかしながら、この化学分析法は
、下地鋼板を溶かさずにめっき被膜層だけを溶解するこ
とは大変困難であるので、著しい熟練と長時間を要し、
しがち製品から試料を採取する破壊分析であり、オンラ
イン化もできないので、工程管理への測定結果の反映が
非常に遅くなるという問題点を有していた。 このように、1層だけZn−Fe合金めっきを施したZ
ll−Fe系1層合金めつき鋼板でさえ分折が困難であ
るのに、まして、第1層にZn −Fe合金めつき、第
2層にFeを主成分とするFeめつきを施したzn−F
e系2層合金めつき鋼板になると、問題は一層複雑にな
り、高精度の測定は著しく困難であった。 一方、本発明に類似するものとして、特開昭50−17
695において、3I続的に移動する鋼板に一定角度を
もって特性X線及び白色X線を照射する手段と、この照
明点からのブラッグの条件を満足する波長の回折X線及
び螢光X線を検出する手段と、これらの検出信号を分析
してそれぞれの集合組織、元素等の強度値を検知する手
段とを備えたことを特徴とする鋼板の連続品質検査装置
も提案されているが、本発明とは目的及び構成が異なる
だけでなく、膜厚を検出することは1テわれていなかっ
た。 [発明の目的] 本発明は、前記従来の問題点を解消するべ(なされたも
ので、下地金属と同じ金属を含む、組成の異なる2@の
合金被膜の膜厚及び組成を、層別して、それぞれ同時に
且つ非破壊的に測定することができる合金被膜の膜厚及
び組成測定方法を提供づることを目的とする。 【問題点を解決するための手段1 本発明は、下地金属と同じ金属を含む、組成の異なる2
居の合金被膜の膜厚及び組成をそれぞれ測定づるに際し
て、第1図にその要旨を示す如く、測定対涼に特性X線
及び白色X線を照射し、前記特性X線の、第1@(下層
)合金被膜の金属間化合物による回折XtQの回折角を
検出して、該回折角から第1層合金被膜の組成を測定す
ると共に、前記白色Xf!による、下地金属、合金被膜
中の下地金属と同じ金属、及び、合金被膜中の下地金属
と異なる金属からの螢光X線の強度を2葎の取出角でそ
れぞれ検出して、該螢光X線強度及び前記第1層合金被
膜組成から第1層及び第2層(上層)合金被膜の膜厚を
同時に測定するようにして、前記目的を達成したもので
ある。 又、本発明の実施態様は、前記特性X線及び白色X線を
単一のX線源から発生させるようにして、測定装置の構
成を簡略化できるようにしたものである。 [作用] 本発明は、螢光X線分析法とX線回折法を併用すること
により、1回の測定で、下地金属と同じ金属を含む、組
成の異なる2層の合金被膜の膜厚及び組成をそれぞれ同
時に測定できるようにしたものである。 以下、第1層にZn−Fe合金めつき、第2層にl”e
を主成分としたFeめつきを施した7n −Fe系2層
合金めつき鋼板を例に取って、本発明の方法を具体的に
説明する。 このような2壱合金めつき鋼板を分析するに際して、ま
ず考えられるのは、よく知られている取出角を変化させ
る方法である。この方法は、前述のように、Zn−Fe
合金めつき鋼板について、7nの螢光X線強度だけを用
いて純亜鉛と比較しているので問題がある。そこで、こ
の問題を解消するために、Feの螢光X線も用いる方法
を検討した。これは、ラインでのめつき鋼板のばたつき
は、Znの螢光X1iQにもFeの螢光X線にも同じよ
うに影響するので、両者を用いて解析するとその影響が
除けるからである。 さて、第2図に示す如く、Zn−Fe系2P!合金めつ
き鋼板10に、ψなる入射角でX線を入射させると、ψ
1なる取出角で取出される、測定元素の全螢光X線強度
Xは、理論的に次式で表わされる。 X−X1+X2+X3・・・(1) ここで、×1は、第2層(上層)からの測定元素の螢光
X線強度、×2は、第1層(下WJ)からの測定元素の
螢光X線強度、×3は、下地鋼板からの測定元素の螢光
X線強度であり、これらは、第2層の厚さくめっき付着
量)をT1、第1層の厚さくめっき付着量)をT 2
%第2層中の測定元素の含有率をWl、第1層中の測定
元素の含有率をW 2 、下地鋼板中の測定元素の含有
率をW3とすると次式で表わされる。 X+=IoX[1exp(<u 1 /sin
ψ十u+s/Srnψ1)XT1)] × [(W 1 × く μ/ρ );)÷(t11/
sin ψ+u+s 、’Sin ψ1)]・・・ (
2) Xz=IoXeXl](−(μ+ /sin ψ
十μ+s /S!nψ+)XT+) X [1−eXp(−(02、/Sin ψ+μ%
/Sin ψ+)XTz)] ×[(〜V2X(μ/ρ)゛) ÷(μ2’/sin ψ+μ2″ 、′s i n ψ
1)]・・・ (3) x3=rOxexp ((μm 、”sin ψ
工jl+s /Si0’J)1 )XT+ )xex
p(−(μz’/sin ψ +u 2s /sin El)+ )XT 2
)×[(W3×(μ/ρF ) : (us’ /sin Φ+u3’ /sin
ψ1) ]・・・ (4) ここで11μm 、μ+ (i=1〜3)は、それ
ぞれ人@線(P)、測定線(S)に対重る各層の吸収係
数であり、測定元素の質量吸収線数を(μ・′ρ)、共
存元素の質量吸収併、数を(μ/ρ)′とすると、それ
ぞれ次式で表わされる。 μiP −Wix(μ/ρ) + (100−Wi
>r 。 ×(μ/ρ) ・・・(5) μi”==WiX(μ/ρ) + (100−Wi
>S 。 X(μ/ρ) ・・・(6) 従って、第3図に示す如く、X線管球12から白色X線
をZn−Fe系2層合金めつき鋼tfi10に照射し、
発生プる螢光X線の強度を、2種の取出角ψ1とψ2の
方向にそれぞれ設けられたZn螢光X線用の分光結晶1
41.142及びFel光X光用線用光結晶16+ 、
162を介して、Zn螢光X線用の検出器18+、18
2、及びFe螢光X線用の検出器20+、202で同時
に測定づると、Znについては2種の取出角ψ1とψ2
による連立方程式が成立し、Feについても21の取出
角ψ1とψ2による連立方程式が成立する。 よって、この2種類の連立方程式から、誤差が最小にな
る、即ち収れんする厚ざ7i及び測定元素含有率Wiを
求めるものであるが、以上の情報では、2つの未知項し
か解くことができない。従って、上記の方法では、1層
ずつしか分析できないことになるので、まず、第1層の
めつき後に螢光X81強度を測定して、前述の理論式の
組合わせから第1層めっき被膜の厚さT2と測定元素含
有率W2を求め、次に第2層のめつき後に同じく螢光X
線強度を測定し、前記第1層の厚さT2及び含有率W2
の分析値を挿入して、第2層めっき被膜の厚さT1及び
測定元素含有率W線を求めることになる。しかしながら
、このような方法では、オンライン化した場合、分析装
置が2台必要となり、しかも第1層のめつき後は、ぬれ
た状態で測定することになるので、めっき鋼板上の水分
の量による入IJiX線及び螢光X線の吸収量の差やコ
ンプトン散乱量の違い等により、ZO及びFeの螢光X
線強度が変化するので、正確な分析は困難となる。 当然第1層の分析値が恕ければ、第=2 Wi4の分析
値も悪くなる。 一般に、第1層にZn−Fe合金めつき、第2層にFe
を主成分とするFeめつきが施されたZll−Fe系2
−合金めつき鋼板の場合に分析を必要とするのは、第1
層の厚さT2及び組成(含有$) W2 、それに第2
層の厚さT1の3つである。従って、それらのうちの1
つを何らかの方法で分析すれば、後は前述の連立方程式
を解くことによって求めることができる。 そこで、発明者は、X線回折法を併用づることを考えた
。即ち、Zn−1”e金属間化合物で形成される各相は
、それぞれFe (又はZn)の含有率によってX線
回折角2θが変化する。その模様の一例を第4図に示づ
。従って、Zn−Fe合金めつき@(第1層)で形成さ
れている相(結晶)の任意の格子面について、第4図の
如きX線回折角2θとFe含有率(%)の関係を求めて
おけば、合金めっき層からのX線回折角2θを測定する
ことにより、第1層のFe含有?¥(%)(又はZn含
有率(%)=100−Fe含有率(%))が求められる
。 このとき、第2層の厚さT1が変わっても、回折X線の
強度が変化するだけで回折角2θは変わらないし、又、
第2層が第1層と組成の異なるFe−7n合金めつきで
あっても、それは結晶形が異なるためにX線回折角2θ
が違うので、その両方のX線回折角2θを測定すれば、
第1層と第2層についてそれぞれの組成(Fe含有率)
が分析できる。 本発明は、このような知見に管用してなされたものであ
る。 (実施例) 以下図面を参照して、本発明が採用されたZn−1”e
系2層合金めつき鋼板の膜厚及びl[i12測定装置の
実施例を詳細に説明する。 本実施例は、第5図に示す如く構成されてあり、第1の
めつき槽22でZn−Fe合金めっきが施され、第2の
めつき槽24でFeを主成分とするFeめつきが流され
たZn−Fe系2層合金めつき鋼板10は、矢印A方向
に搬送されている。該Zn−1”e系2層合金めつき横
板10の水平搬送部(又は垂直搬送部)の適当な位置に
は、Crターゲット等適当な波長の特性X線を発生する
強力なX線管球12が配設され、該X線管球12から照
04されるX線が、Zn−Fe系2!!合金めっき鋼板
10に向けて入射角ψで入射されている。すると、Zn
−1”e系2層合金めつき鋼板1oの第1層に形成され
ているzn−1”e金属間化合物の相(結晶)の格子面
により、X11は次に示すブラッグの式で回折される。 λ= 2 dsinθ・(7) ここで、λは波長、θは角度、dは、Zn −Fe金属
間化合物の結晶格子面間隔である。 従って、ゴニオメータ26Aを含むX線回折装@26に
よりxm回折角2θを測定すれば、前出。 第4図の関係から、第1層即ち1n−1”e合金めつき
層の組成が分析される。 一方、X線管球12からは、第6図に示す如く、白色X
Pillも発生しているので、この白色X線が、Zll
−1”e系2層合金めつき鋼板10のZn及びFeを励
起して螢光X線を発生させる。発生された螢光X線の強
度は、前出第3図に示したような基本構成の螢光xls
分析装置28により、Zn、Fe共に2神の取出角ψ丁
、ψ2の異なる分光器でそれぞれ同時に測定される。 なお、xI!ilの入射角ψは、ばたつきの影響や測定
格子面のX線回折角2θを考慮して、できるだけ小さく
した方が、X線の下地鋼板への侵入が浅くなり、従って
、めっき被膜からの情報が増えるので有効である。 前記X線回折装置26及び螢光X線分析装置28で測定
された測定値は、コンピュータ30に入力され、そこで
、まず第1層の組成が分析され、その分析値を用いて前
述の連立方程式が解かれて、第1層及び第2層の厚さT
2、T+が求められる。 それらの結果は、現場ラインの表示器32に表示される
と共に、プロセスコンピュータ34にも入力され、その
分析値を基にしてめつき槽22.24のめつき条件等が
制御される。 本実施例においては、特性xm及び白色X線を単一のX
線管I212から発生させるようにしているので、測定
装置の構成が簡略である。なお特性X¥A及び白色X線
を発生させる方法はこれに限定されず、特性X線を発生
させる、例えばCrターゲットのxta管球と、白色X
線の発生強度が強い、例えばタングステンターゲットの
X線管球の2種のXla管球を使用したり、他のXlI
源を使用することら可能である。 なお前記実施例においては、本発明が、Zn −Fe系
2層合金めつき鋼板の合金めっき被膜の膜厚及び組成の
測定に適用されていたが、本発明の適用範囲はこれに限
定されず、下地金属と同じ金属を含む、組成の異なる2
居の合金被膜の膜厚及び組成の測定全てに適用できるこ
とは明らかである。 【発明の効果) 以上説明したように、本発明によれば、従来非常に困難
で不可能とさえ言われていた、Zn −Fe系2層合金
めつき鋼板等の、下地金属と同じ金属を含む、組成の異
なる2層の合金被膜の各層の膜厚及び組成を、同時に且
つ非破壊的に測定づることか可能となる。従って、各層
の厚さ及び組成の分析を1台の装置で行うことが可能と
なると共に、オンライン化を達成することができる。よ
って、その分析結果を直ちにラインにフィードバックす
ることができ、Zn−Fe系2層合金めつき鋼板等の安
定操業、品質向上に寄与するところが非常に大である等
の優れた効果を有する。
00 m 、’rRinという高速で流れているので、
めつきwI仮は必ず大なり小なりばたついており、この
ばたつきの影響はめつき鋼板の方だけが受けることにな
るので、特開昭55−24680で提案された前者の方
法では、当然分析精度が悪くなる。 又1.金合金っきy4板のめつき被膜の禅さは一般に2
0〜30g/′ll12 (約3〜lzm)と非常に薄
いので、特開昭58−223047で提案された後者の
方法で、めっき被膜中の金属の螢光X線を正確に測定で
きる程の強い強度を得ようとすると、その薄いめっき?
!膜層だけを励起することは実際上不可能で、どうして
も下地鋼板の金属も励起することになる。従って、この
場合、めっき被膜中のl”eと下地鋼板のFeの両方の
螢光X線強度を測定することになって、正確な分析がで
きなくなる。更に、オンライン化を考えた場合、第1の
XI光学系における低角度の入射角−取出角=5゛では
、X線管球の大きさ、X線分光系の構造上、分析計の保
護カバー等からしても実際にそのような装置を作製する
ことは不可能であった。 従って、従来提案されているような方法にはいずれも問
題があるので、結局は、従来通り、めっき被膜層だけを
電解又は適当な酸により溶解除去し、その除去量からめ
つき被膜の厚さを、又、溶解液の鉄量を化学分析してめ
っき?Fl膜中のFe含有率を求めるという化学分析法
に頼らざるを寿ない。しかしながら、この化学分析法は
、下地鋼板を溶かさずにめっき被膜層だけを溶解するこ
とは大変困難であるので、著しい熟練と長時間を要し、
しがち製品から試料を採取する破壊分析であり、オンラ
イン化もできないので、工程管理への測定結果の反映が
非常に遅くなるという問題点を有していた。 このように、1層だけZn−Fe合金めっきを施したZ
ll−Fe系1層合金めつき鋼板でさえ分折が困難であ
るのに、まして、第1層にZn −Fe合金めつき、第
2層にFeを主成分とするFeめつきを施したzn−F
e系2層合金めつき鋼板になると、問題は一層複雑にな
り、高精度の測定は著しく困難であった。 一方、本発明に類似するものとして、特開昭50−17
695において、3I続的に移動する鋼板に一定角度を
もって特性X線及び白色X線を照射する手段と、この照
明点からのブラッグの条件を満足する波長の回折X線及
び螢光X線を検出する手段と、これらの検出信号を分析
してそれぞれの集合組織、元素等の強度値を検知する手
段とを備えたことを特徴とする鋼板の連続品質検査装置
も提案されているが、本発明とは目的及び構成が異なる
だけでなく、膜厚を検出することは1テわれていなかっ
た。 [発明の目的] 本発明は、前記従来の問題点を解消するべ(なされたも
ので、下地金属と同じ金属を含む、組成の異なる2@の
合金被膜の膜厚及び組成を、層別して、それぞれ同時に
且つ非破壊的に測定することができる合金被膜の膜厚及
び組成測定方法を提供づることを目的とする。 【問題点を解決するための手段1 本発明は、下地金属と同じ金属を含む、組成の異なる2
居の合金被膜の膜厚及び組成をそれぞれ測定づるに際し
て、第1図にその要旨を示す如く、測定対涼に特性X線
及び白色X線を照射し、前記特性X線の、第1@(下層
)合金被膜の金属間化合物による回折XtQの回折角を
検出して、該回折角から第1層合金被膜の組成を測定す
ると共に、前記白色Xf!による、下地金属、合金被膜
中の下地金属と同じ金属、及び、合金被膜中の下地金属
と異なる金属からの螢光X線の強度を2葎の取出角でそ
れぞれ検出して、該螢光X線強度及び前記第1層合金被
膜組成から第1層及び第2層(上層)合金被膜の膜厚を
同時に測定するようにして、前記目的を達成したもので
ある。 又、本発明の実施態様は、前記特性X線及び白色X線を
単一のX線源から発生させるようにして、測定装置の構
成を簡略化できるようにしたものである。 [作用] 本発明は、螢光X線分析法とX線回折法を併用すること
により、1回の測定で、下地金属と同じ金属を含む、組
成の異なる2層の合金被膜の膜厚及び組成をそれぞれ同
時に測定できるようにしたものである。 以下、第1層にZn−Fe合金めつき、第2層にl”e
を主成分としたFeめつきを施した7n −Fe系2層
合金めつき鋼板を例に取って、本発明の方法を具体的に
説明する。 このような2壱合金めつき鋼板を分析するに際して、ま
ず考えられるのは、よく知られている取出角を変化させ
る方法である。この方法は、前述のように、Zn−Fe
合金めつき鋼板について、7nの螢光X線強度だけを用
いて純亜鉛と比較しているので問題がある。そこで、こ
の問題を解消するために、Feの螢光X線も用いる方法
を検討した。これは、ラインでのめつき鋼板のばたつき
は、Znの螢光X1iQにもFeの螢光X線にも同じよ
うに影響するので、両者を用いて解析するとその影響が
除けるからである。 さて、第2図に示す如く、Zn−Fe系2P!合金めつ
き鋼板10に、ψなる入射角でX線を入射させると、ψ
1なる取出角で取出される、測定元素の全螢光X線強度
Xは、理論的に次式で表わされる。 X−X1+X2+X3・・・(1) ここで、×1は、第2層(上層)からの測定元素の螢光
X線強度、×2は、第1層(下WJ)からの測定元素の
螢光X線強度、×3は、下地鋼板からの測定元素の螢光
X線強度であり、これらは、第2層の厚さくめっき付着
量)をT1、第1層の厚さくめっき付着量)をT 2
%第2層中の測定元素の含有率をWl、第1層中の測定
元素の含有率をW 2 、下地鋼板中の測定元素の含有
率をW3とすると次式で表わされる。 X+=IoX[1exp(<u 1 /sin
ψ十u+s/Srnψ1)XT1)] × [(W 1 × く μ/ρ );)÷(t11/
sin ψ+u+s 、’Sin ψ1)]・・・ (
2) Xz=IoXeXl](−(μ+ /sin ψ
十μ+s /S!nψ+)XT+) X [1−eXp(−(02、/Sin ψ+μ%
/Sin ψ+)XTz)] ×[(〜V2X(μ/ρ)゛) ÷(μ2’/sin ψ+μ2″ 、′s i n ψ
1)]・・・ (3) x3=rOxexp ((μm 、”sin ψ
工jl+s /Si0’J)1 )XT+ )xex
p(−(μz’/sin ψ +u 2s /sin El)+ )XT 2
)×[(W3×(μ/ρF ) : (us’ /sin Φ+u3’ /sin
ψ1) ]・・・ (4) ここで11μm 、μ+ (i=1〜3)は、それ
ぞれ人@線(P)、測定線(S)に対重る各層の吸収係
数であり、測定元素の質量吸収線数を(μ・′ρ)、共
存元素の質量吸収併、数を(μ/ρ)′とすると、それ
ぞれ次式で表わされる。 μiP −Wix(μ/ρ) + (100−Wi
>r 。 ×(μ/ρ) ・・・(5) μi”==WiX(μ/ρ) + (100−Wi
>S 。 X(μ/ρ) ・・・(6) 従って、第3図に示す如く、X線管球12から白色X線
をZn−Fe系2層合金めつき鋼tfi10に照射し、
発生プる螢光X線の強度を、2種の取出角ψ1とψ2の
方向にそれぞれ設けられたZn螢光X線用の分光結晶1
41.142及びFel光X光用線用光結晶16+ 、
162を介して、Zn螢光X線用の検出器18+、18
2、及びFe螢光X線用の検出器20+、202で同時
に測定づると、Znについては2種の取出角ψ1とψ2
による連立方程式が成立し、Feについても21の取出
角ψ1とψ2による連立方程式が成立する。 よって、この2種類の連立方程式から、誤差が最小にな
る、即ち収れんする厚ざ7i及び測定元素含有率Wiを
求めるものであるが、以上の情報では、2つの未知項し
か解くことができない。従って、上記の方法では、1層
ずつしか分析できないことになるので、まず、第1層の
めつき後に螢光X81強度を測定して、前述の理論式の
組合わせから第1層めっき被膜の厚さT2と測定元素含
有率W2を求め、次に第2層のめつき後に同じく螢光X
線強度を測定し、前記第1層の厚さT2及び含有率W2
の分析値を挿入して、第2層めっき被膜の厚さT1及び
測定元素含有率W線を求めることになる。しかしながら
、このような方法では、オンライン化した場合、分析装
置が2台必要となり、しかも第1層のめつき後は、ぬれ
た状態で測定することになるので、めっき鋼板上の水分
の量による入IJiX線及び螢光X線の吸収量の差やコ
ンプトン散乱量の違い等により、ZO及びFeの螢光X
線強度が変化するので、正確な分析は困難となる。 当然第1層の分析値が恕ければ、第=2 Wi4の分析
値も悪くなる。 一般に、第1層にZn−Fe合金めつき、第2層にFe
を主成分とするFeめつきが施されたZll−Fe系2
−合金めつき鋼板の場合に分析を必要とするのは、第1
層の厚さT2及び組成(含有$) W2 、それに第2
層の厚さT1の3つである。従って、それらのうちの1
つを何らかの方法で分析すれば、後は前述の連立方程式
を解くことによって求めることができる。 そこで、発明者は、X線回折法を併用づることを考えた
。即ち、Zn−1”e金属間化合物で形成される各相は
、それぞれFe (又はZn)の含有率によってX線
回折角2θが変化する。その模様の一例を第4図に示づ
。従って、Zn−Fe合金めつき@(第1層)で形成さ
れている相(結晶)の任意の格子面について、第4図の
如きX線回折角2θとFe含有率(%)の関係を求めて
おけば、合金めっき層からのX線回折角2θを測定する
ことにより、第1層のFe含有?¥(%)(又はZn含
有率(%)=100−Fe含有率(%))が求められる
。 このとき、第2層の厚さT1が変わっても、回折X線の
強度が変化するだけで回折角2θは変わらないし、又、
第2層が第1層と組成の異なるFe−7n合金めつきで
あっても、それは結晶形が異なるためにX線回折角2θ
が違うので、その両方のX線回折角2θを測定すれば、
第1層と第2層についてそれぞれの組成(Fe含有率)
が分析できる。 本発明は、このような知見に管用してなされたものであ
る。 (実施例) 以下図面を参照して、本発明が採用されたZn−1”e
系2層合金めつき鋼板の膜厚及びl[i12測定装置の
実施例を詳細に説明する。 本実施例は、第5図に示す如く構成されてあり、第1の
めつき槽22でZn−Fe合金めっきが施され、第2の
めつき槽24でFeを主成分とするFeめつきが流され
たZn−Fe系2層合金めつき鋼板10は、矢印A方向
に搬送されている。該Zn−1”e系2層合金めつき横
板10の水平搬送部(又は垂直搬送部)の適当な位置に
は、Crターゲット等適当な波長の特性X線を発生する
強力なX線管球12が配設され、該X線管球12から照
04されるX線が、Zn−Fe系2!!合金めっき鋼板
10に向けて入射角ψで入射されている。すると、Zn
−1”e系2層合金めつき鋼板1oの第1層に形成され
ているzn−1”e金属間化合物の相(結晶)の格子面
により、X11は次に示すブラッグの式で回折される。 λ= 2 dsinθ・(7) ここで、λは波長、θは角度、dは、Zn −Fe金属
間化合物の結晶格子面間隔である。 従って、ゴニオメータ26Aを含むX線回折装@26に
よりxm回折角2θを測定すれば、前出。 第4図の関係から、第1層即ち1n−1”e合金めつき
層の組成が分析される。 一方、X線管球12からは、第6図に示す如く、白色X
Pillも発生しているので、この白色X線が、Zll
−1”e系2層合金めつき鋼板10のZn及びFeを励
起して螢光X線を発生させる。発生された螢光X線の強
度は、前出第3図に示したような基本構成の螢光xls
分析装置28により、Zn、Fe共に2神の取出角ψ丁
、ψ2の異なる分光器でそれぞれ同時に測定される。 なお、xI!ilの入射角ψは、ばたつきの影響や測定
格子面のX線回折角2θを考慮して、できるだけ小さく
した方が、X線の下地鋼板への侵入が浅くなり、従って
、めっき被膜からの情報が増えるので有効である。 前記X線回折装置26及び螢光X線分析装置28で測定
された測定値は、コンピュータ30に入力され、そこで
、まず第1層の組成が分析され、その分析値を用いて前
述の連立方程式が解かれて、第1層及び第2層の厚さT
2、T+が求められる。 それらの結果は、現場ラインの表示器32に表示される
と共に、プロセスコンピュータ34にも入力され、その
分析値を基にしてめつき槽22.24のめつき条件等が
制御される。 本実施例においては、特性xm及び白色X線を単一のX
線管I212から発生させるようにしているので、測定
装置の構成が簡略である。なお特性X¥A及び白色X線
を発生させる方法はこれに限定されず、特性X線を発生
させる、例えばCrターゲットのxta管球と、白色X
線の発生強度が強い、例えばタングステンターゲットの
X線管球の2種のXla管球を使用したり、他のXlI
源を使用することら可能である。 なお前記実施例においては、本発明が、Zn −Fe系
2層合金めつき鋼板の合金めっき被膜の膜厚及び組成の
測定に適用されていたが、本発明の適用範囲はこれに限
定されず、下地金属と同じ金属を含む、組成の異なる2
居の合金被膜の膜厚及び組成の測定全てに適用できるこ
とは明らかである。 【発明の効果) 以上説明したように、本発明によれば、従来非常に困難
で不可能とさえ言われていた、Zn −Fe系2層合金
めつき鋼板等の、下地金属と同じ金属を含む、組成の異
なる2層の合金被膜の各層の膜厚及び組成を、同時に且
つ非破壊的に測定づることか可能となる。従って、各層
の厚さ及び組成の分析を1台の装置で行うことが可能と
なると共に、オンライン化を達成することができる。よ
って、その分析結果を直ちにラインにフィードバックす
ることができ、Zn−Fe系2層合金めつき鋼板等の安
定操業、品質向上に寄与するところが非常に大である等
の優れた効果を有する。
第1図は、本発明に係る合金被膜の膜厚及び組成測定方
法の要旨を示す流れ図、第2図は、本発明の詳細な説明
するための、2層合金めつき鋼板に対するxI!ilの
入射状況及び螢光X線の発生状況を示す断面図、第3図
は、同じく、螢光X線強度を測定する装置の原理的な構
成を示す断面図、第4図は、同じく、X線回折角とFe
含有率の関係の例を示ず線図、第5図は、本発明が採用
されたZn−Fe系2層合金めつき鋼板の合金めっき被
膜の膜厚及び組成測定装置の実施例の構成を示すブロッ
ク線図、第6図は、前記実施例で用いられているOrタ
ーゲットのX線管球から発生するX線の波長分布を示す
線図である。 10・・・Zn−F13系2層合金めつき鋼板、ψ1、
ψ2・・・取出角、 T1、T2・・・めっき付着量〈厚ざ)、W I、 W
2・・・測定元素含有率、12・・・X線管球、 141.142.161.162・・・分光結晶、18
+、182.21+、202 ・・・螢光X線検出器、 26・・・XI!i1回折装置、 28・・・螢光Xm分析装置、 30・・・コンピュータ。
法の要旨を示す流れ図、第2図は、本発明の詳細な説明
するための、2層合金めつき鋼板に対するxI!ilの
入射状況及び螢光X線の発生状況を示す断面図、第3図
は、同じく、螢光X線強度を測定する装置の原理的な構
成を示す断面図、第4図は、同じく、X線回折角とFe
含有率の関係の例を示ず線図、第5図は、本発明が採用
されたZn−Fe系2層合金めつき鋼板の合金めっき被
膜の膜厚及び組成測定装置の実施例の構成を示すブロッ
ク線図、第6図は、前記実施例で用いられているOrタ
ーゲットのX線管球から発生するX線の波長分布を示す
線図である。 10・・・Zn−F13系2層合金めつき鋼板、ψ1、
ψ2・・・取出角、 T1、T2・・・めっき付着量〈厚ざ)、W I、 W
2・・・測定元素含有率、12・・・X線管球、 141.142.161.162・・・分光結晶、18
+、182.21+、202 ・・・螢光X線検出器、 26・・・XI!i1回折装置、 28・・・螢光Xm分析装置、 30・・・コンピュータ。
Claims (2)
- (1)下地金属と同じ金属を含む、組成の異なる2層の
合金被膜の膜厚及び組成をそれぞれ測定するに際して、 測定対象に特性X線及び白色X線を照射し、前記特性X
線の、第1層(下層)合金被膜の金属間化合物による回
折X線の回折角を検出して、該回折角から第1層合金被
膜の組成を測定すると共に、 前記白色X線による、下地金属、合金被膜中の下地金属
と同じ金属、及び、合金被膜中の下地金属と異なる金属
からの螢光X線の強度を2種の取出角でそれぞれ検出し
て、該螢光X線強度及び前記第1層合金被膜組成から第
1層及び第2層(上層)合金被膜の膜厚を同時に測定す
るようにしたことを特徴とする合金被膜の膜厚及び組成
測定方法。 - (2)前記特性X線及び白色X線を、単一のX線源から
発生させるようにした特許請求の範囲第1項記載の合金
被膜の膜厚及び組成測定方法。
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59209098A JPS6188129A (ja) | 1984-10-05 | 1984-10-05 | 合金被膜の膜厚及び組成測定方法 |
PCT/JP1985/000551 WO1986002164A1 (en) | 1984-10-05 | 1985-10-03 | Method of determining thickness and composition of alloy film |
EP85904879A EP0197157B1 (en) | 1984-10-05 | 1985-10-03 | Method of determining thickness and composition of alloy film |
KR1019860700334A KR900008955B1 (ko) | 1984-05-10 | 1985-10-03 | 합금피막의 피막두께 및 조성 측정방법 |
DE8585904879T DE3583436D1 (de) | 1984-10-05 | 1985-10-03 | Verfahren zur bestimmung der dicke und der zusammensetzung eines legierungsfilms. |
US06/860,190 US4764945A (en) | 1984-10-05 | 1985-10-03 | Method of measuring layer thickness and composition of alloy plating |
CA000492333A CA1250061A (en) | 1984-10-05 | 1985-10-04 | Method of measuring layer thickness and composition of alloy plating |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59209098A JPS6188129A (ja) | 1984-10-05 | 1984-10-05 | 合金被膜の膜厚及び組成測定方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6188129A true JPS6188129A (ja) | 1986-05-06 |
Family
ID=16567253
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59209098A Pending JPS6188129A (ja) | 1984-05-10 | 1984-10-05 | 合金被膜の膜厚及び組成測定方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6188129A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05296950A (ja) * | 1992-04-24 | 1993-11-12 | Shimadzu Corp | X線分析装置 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60236052A (ja) * | 1984-05-10 | 1985-11-22 | Rigaku Denki Kogyo Kk | 被膜の厚みと組成の同時分析法 |
-
1984
- 1984-10-05 JP JP59209098A patent/JPS6188129A/ja active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60236052A (ja) * | 1984-05-10 | 1985-11-22 | Rigaku Denki Kogyo Kk | 被膜の厚みと組成の同時分析法 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05296950A (ja) * | 1992-04-24 | 1993-11-12 | Shimadzu Corp | X線分析装置 |
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