JPS6325540A - 金属被膜の蛍光ｘ線分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は鋼材表面に形成されたＺｎ、Ａｌを含有する金
属被膜の組成と厚み（付着量）とを定量分析する装置に
関し、更に詳述すると、特にＺｎ、Ａｌを含有する金属
被膜を表面に有する鋼材が移送されているときに、金属
被膜の組成と付着量とを、オンラインにて定量分析する
装置を提供するものである。

〔従来技術〕

鋼材は耐腐食性、美観等の向上を目的として表面に金属
被膜を形成させて使用される場合がある。

この金属被膜の組成及び付着量の定量分析は夫々の金属
被膜を構成する元素の種類等に応じて適当な分析装置が
開発、採用されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、商品名がガルファン或いはガルバリュームと
称され、Ｚｎ−Ａｆ金合金鋼板上に被覆した熔融Ｚｎ−
Ａ　Ｉめっき鋼板については、その組成と付着量とを同
時に定量分析する装置は未だ開発されていない。これを
詳述すると、従来では溶融Ｚｎ−Ａ２合金めっき鋼板の
組成、付着量の定量分析は、その合金組成が一定と思わ
れるものについてＸ線を照射して蛍光Ｘ線のうちＺｎＫ
、線の強度を測定し、その」り定値に基づいて付着量を
定量し、組成についてはめっき鋼板よりサンプルをとっ
て化学分析する方法が採用されており、組成と付着量と
は同時に分析できなかった。

したがって、従来にあっては付着量を定量した熔融Ｚｎ
−Ａｌめっき鋼板上の位置に対応する組成の分析がなさ
れておらず、品質管理上、好ましくなかった。

このため、本願出願人は組成と付着量とを同時に分析す
べく、合金めっき被膜側より鋼材へ向けて放射線を照射
する放射線源と、合金めっき被膜又は鋼材からの蛍光Ｘ
線を弁別してその強度を検出する検出器とを具備し、前
記放射線源、検出農夫々は合金めっき被膜に対して入射
角、取出角を相対的に競ってきできるようになしてあり
、付着量を分析する場合と組成を分析する場合とで入射
角５取川角を夫々変更する蛍光線分析装置を提案してい
る（特願昭００−１１９２６７号）。

しかしながら、熔融Ｚｎ−Ａｌ１めっき鋼機が移送され
ている場合、その組成と付着量とを上記蛍光Ｘ線分析装
置によりオンライン分析するときは鋼機が移送されてい
るため、まためっき被膜の付着量が３０〜１２０ｇ／ｍ
２と範囲が広いため、蛍光Ｘ線分析装置の放射線源、検
出農夫々の入射角、取出角を設定変更していては、付着
量の分析位置と組成の分析位置とが異なり、高精度な分
析を行えなかった。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、特に
移送されている熔融Ｚｎ−Ａｌめっき鋼機のめっき被膜
等の金属被膜の組成と付着量とをオンラインにて精度よ
く定量分析できる蛍光Ｘ線分析装置を提供することを目
的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、金属被膜の厚みが変化してもその下の鋼機か
らの蛍光Ｘ線を検出できる入射角となるように放射線源
を設け、また鋼板からの蛍光Ｘ線を検出できる角度に第
１の検出器を設けると共に、その他に金属被膜の厚みが
変化してもその厚さ方向全域を通過した蛍光Ｘ線を検出
できるように、金属被膜の厚さに応して取出角を変更し
て第２の複数の検出器を設ける。即ち、本発明に係る金
属被膜の蛍光Ｘ線分析装置は、鋼材表面に形成されたＺ
ｎ、Ａ７！を含有する金属被膜の組成及び付着量を蛍光
Ｘ線により分析する装置において、金属被膜側より鋼材
へ向けて入射角が６０度以上で放射線を照射するように
設けた放射線源と、鋼材からの蛍光Ｘ線の強度を検出す
る第１検出器と、金属被膜からの蛍光Ｘ線の強度を検出
する、１０度以上の種々の取出角を有する複数個の第２
′＃！！出器と、前記第１検出器にて検出した蛍光Ｘ線
強度に基づき付着量を算出し、その算出値に応じて第２
検出器のうちの１つを特定し、その蛍光Ｘ線強度に基づ
いて組成を算出する演算器とを具備することを特徴とす
る。

〔発明の原理〕

明ｉ古のｔ身心（内容に変更なしン まず発明の実施を可能とする分析原理について説明する
。第１図はその原理説明図であり、鋼機１ｂ上に２元素
のＺｎ−Ａ１合金被膜１ａが形成されたＺｎ−Ａｌめっ
き鋼板１にＸ線を入射角φで照射し、その蛍光Ｘ線を取
出角ψで取出す状態を示す、Ｆｅ−Ａｊ！合金被Ｍ＊１
ａ、　ｍ坂１ｂからの蛍光Ｘ線はＺｎＫｚ。

ＺｎＫβ、　ＺｎＬ、２　、　ＦｅＫ（７、ＦｅＫ、ｙ
　、　　Ａｎ　Ｋ（ｘ等であり、そのうちの例えばＺｎ
Ｋｚ、　　Ａｌ４に改、ＦｅＫべについての蛍光Ｘ線強
度は下記＋１１．　＋２１．　ｆ３）式にて表わされる
ことが知られている。

ＩＺハ　Ｋメ ｓｉｎ　ψ ｓｉｎ　φ　　　ｓｉｎ　ψ ・・・（１１ 明祠遭のひ占（内容に変更なし） ＩＡｌ２向 ｓｉｎ　　ψ ｓｉｎ　　φ　　　　ｓｉｎ　　ψ ・・・（２） ’ＦｅＫα ｓｉｎ　　ψ ｓｉｎ　　φ　　　　ｓｉｎ　　ψ ・・・（３） 但し、Ｉｏ二人射Ｘ線の強度 λ　：入射Ｘ線の波長 ｋｚｎＩｋＡｌＩｋＦｃ：定数 明鯛６のｆＰ＊；（内容に変更なし） μｚｎ−ＩＪ　　　Ｉ　　μＺｎ−Ａｆｆｉ　　　’、
１１　ｚｎ　−Ａｉ　、　　μ−償１　：入射Ｘ線及び
ＺｎＫｃｘ。

Ａｌ！Ｋ（１、ＦｅＫｙ線 のＺｎ−Ａ　１合金被膜に 対する質量吸収係数 λ　　Ｆ６ＫＩＫ　、入射Ｘ線及びＦｅＫべ線のμｐｅ
＋　　μＦｅ Ｆｅに対する質量吸収係数 ρＺｎ−Ａ１　　’　Ｚｎ−Ａ　１合金被膜のｉ　度ｔ
　　　：　Ｚｎ−Ａ　ｌ！合金被膜の厚さＷ２ｎ、ＷＡ
ｉ：被膜中のＺｎ、Ａｌｆｆ１１分比（ＷＺｎ＋　ＷＡ
ｌ　＝１　） なお、ＺｎＫ、ｓ　、　ＺｎＬα線については上記＋１
１．　＋２１式と同様な式にて、またＦｅＫβ線につい
ては上記（３）式と同様な式にて表わせる。

そして上記（３）式より理解される如＜ＦｅＫαの蛍光
Ｘ線強度はＺｎ−Ａ１！合金被Ｉｏｔａの組成に関係せ
ず、入射したＸ線がＺｎ−Ａ４合金被膜１ａにて吸収さ
れるＸＩＪｔ量と、鋼板１ｂからの蛍光Ｘ線つまりＦｅ
ＫＸ線がＺｎ−Ａ４合金被膜１ａに吸収されるＸ線量と
により影響を受けたものとして表わされる。

明Ａ１１ｌｔｐＦの浄、！ｌ：（内容に変更なし）第２
図は横軸に付着量（ρｚｎ−Ａｉ　　−ｔ）をとり、ま
た縦軸にＦｅＫα線強度をとって、上記（３）式を示し
たグラフである。この図より理解される如くＦｅＫス線
強度はＺｎ−Ａ　１合金被膜１ａの付着量が厚くなると
これにて吸収されるＸ線量が多量となって小さくなり、
付着量との間には一義的な関係があり、ＦｅＫｄ線強度
を測定することにより付着量を算出できる。

一方、上記（１）〜（２）式より理解される如＜　Ｚｎ
−Ａ　１合金被膜１ａからの蛍光Ｘ線（ＺｎＫ、２　、
　　Ａｌ　Ｋ（＜　）強度は、付着量と組成（Ｗｚ、ｌ
又はＷＡｌ）との関数にて表わされる。第３図は横軸に
Ａ１％をとり、また縦軸にＺｎＫＩ線強度をとって、付
着量が５０８／ｍ２゜８０　ｇ／ｍ２，１００ｇ／ｍ２
，２００ｇ／ｍ２のときの上記（２）式を示したグラフ
である。この図より理解される如く付着量が定まってお
ればＺｎＫ（ｚ線強度とＡ６％つまり被膜中のＡ１濃度
との間にも一義的な関係がある。

ところでＺｎ　ＫｆＸ線強度は（１）式にて示されるが
、（１）式における右辺のｅｘｐの項をティラー屋開し
、明細（・の浄ご叩」谷に変更なし） ２次の項までで近似すると下記（４）式にて示すことも
できる。

’Ｚｎ　Ｋべ ｓｉｎ　ψ ・・・（４） ここで組成をＺｎ％、付着量をＸ（−ρＺｎ　−Ａえ　
・ｔ）とすると（４）式は、 １ｚｎＫａ　＝　ａ　・（Ｚｎ％）・ｘ＋ｂ（Ｚｎ％）
・ｘ２＋ｃ・　（ｚｎ％）２・Ｘ２　　＋ｄ　　　　・
−（５］但し、ａ、ｂ、ｃ、ｄ：各項の定数 として表わされる。

更に、（５）式はＺｎ％＋Ａ１％−１００％であるので
、■ＺｎＫｇ＝ＡＨｘ　＋　Ｂ　・（Ａ１％）−ｘ十〇
−ｘ２　＋Ｄ・　（八ρ％）、ｘ２＋Ｅ−（Ａ７！％）
２　・ｘ２　＋Ｆ　　・・・（６）明・細儲−の、ず―
（内容に変更なし９として表わされる。

従ってＺｎ−４４合金被膜１ａからの蛍光Ｘ線、例えば
ＺｎＫ（Ｈの強度を２１１１定し、その測定値、付着量
測定値Ｘ及び上記（６）式に基づいて八２％、つまり組
成の測定が可能となる。

叙上の理由により鋼板からの蛍光Ｘ線（Ｆｅ　Ｋべ。

ＦｅＫ、５　）強度を測定して付着量を定量分析し、Ｚ
ｎ−Ａｌ！合金被膜からの蛍光Ｘ線（ＺＩＩＫ（Ｘ　、
　ＺｎＫβ。

Ｚｎｆ、べ、Ａ／Ｋｄ）強度を測定してその測定値と付
着量分析値とに基づき組成を定量分析することにより同
時に付着量と組成とを分析できる。

本発明は上述の分析原理を利用する。

〔実施例〕

以下に本発明を図面に基づき具体的に説明する。

第４図は本発明の実施例を示す模式図であり、図中１は
Ｚｎ−Ａｌめっき鋼板を示す。Ｚｎ−Ａ　Ｉ！めっき鋼
板１は鋼板１ｂの表面に２元素のＺｎ−４４合金被膜１
ａが形成されており、図示しない移送装置にて長手方向
（白抜矢符方向）に移送されている。Ｚｎ−Ａｊｌ！め
っき鋼板１の移送域の上方にはＸ線をＺｎ−Ａ　１め明
細書の浄書（内容に変更なし） っき鋼板ｌに向！−Ｊで照射するＸ線源２が図示しない
Ｘ線源用支持装置にて支持されており、Ｘ線源２は出射
するＸ線をＺｎ−Ａｌめっき鋼板ｌに対して入射角φで
照射できるように設置されている。この入射角φは後に
説明する如くＸ線が鋼板１にまで到達して、ここで発生
した蛍光Ｘ線がめつき被膜１ａを透過できるように６０
度以上とする。

Ｚｎ−Ａｌ！めっき鋼板１にＸ線が照射されるとＺｎ−
Ａ１合金被膜１ａ及び鋼板１ｂより蛍光Ｘ線が発生し、
その進路上には４個のＸ線検出器４．１４，２４，３４
、例えばＡｒガスを封入した比例計数管たるＸ線検出器
が夫々取出角ψを変えて図示しないＸｌ−Ｉ検出用支持
装置にて支持されている。

Ｘ線検出Ｓ４の取出角ψ、は鋼板１ｂからの蛍光Ｘ線を
検出できる角度、例えば８０度とする。但し、この取出
角ψ１　と入射角φとはＸ線源２とＸ線検出器４とを相
互に支障な（設置できるように定める。また、Ｘ線検出
器１４，２４．３４の。各取出角ψ２゜ψ８．ψ４　は
合金被１％１ａの付着量が変化しても、付着量範囲に応
してそれを例えば付着量が３０〜６０明細書の浄書（内
容に変更なし） ｇ／ｍ２＋６０〜８０ｇ／ｍ２，８０〜１２０ｇ／ｍ２
　と区分し、各区分において金属被万骨１ａの全厚み方
向を透過した蛍光Ｘ線を検出すべく相異させた、経験則
に基つく角度、例えば１５°、３０°、４０°に定める
。なお、取出角ψ７．ψ３．ψ４については、後に説明
するように金属被膜１ａの表層部のみの分析を回避すべ
く１０度以上とする。

検出器４．１４，２４．３４にて検出された蛍光Ｘ線は
ここで電気信号に変換され、電気信号は夫々の増幅器５
　、１５，２５．３５へ送られた後にＳＣＡ　（シング
ルチャンネルアナライザー）６．１６，２６．３６及び
スケーラ−タイマ７．１７，２７．３７によって所定の
金属元素の蛍光Ｘ線強度に変換される。

検出器４からの信号を入力したスケーラ−タイマ７は、
蛍光Ｘ線強度に対応する出力信号を演算器８へ与える。

この演算器８には前記ｆ３＋、　（６１式が設定されて
おり、演算器８は（３１，（６）式並びに入力信号、即
ち蛍光Ｘ線強度及び入力されたその測定λ 条件たるＩＱ　　、　　λ・ｋｚへ・　　μ乙ｎ−ＡＱ
　　１　　μＺｎ−４９’Ｆｉにメ μｚ、１−Ａｔ、φ、ψ等に基づいてＺｎ−Ａ　Ｉ！合
金被ＭＷ１ａの付着♀を算出する。

また、演算器８は算出した付着量に応じて、その付着♀
を区分内として定めた取出角に核当する検出器を特定し
、それにて検出された信号を読込むようになっており、
付着量の算出が終了すると、特定した検出器からの信号
を受けたスケーラ−タイマから蛍光Ｘ線を読込む。そし
て人力信号及び付着量算出値、（６）式に基づき組成を
算出し、その算出値及び付着量算出値を表示器９に表示
させる。

このように構成された本発明装置により定量分析する場
合は、Ｚｎ−Ａ１合金被膜の付着量及び組成の同時測定
を可能とし得、これにより移送されるＺｎ−Ａｎめっき
鋼板の付着量と組成とをオンラインにて精度よく定量分
析できる。

次に、入射角と取出角の限定理由について説明する。

入射角：第４図に示す如（、入射角が６０度よりも小さ
い場合には、取出角（横軸）を大きくして分析可能な付
着量の上限（縦軸）を高めても付着量が広範囲で変更さ
れる溶融Ｚｎ−Ａ　ｎめっき被膜の付着量を分析できな
い。これは、付着量が犬の場合には入射角の大きさによ
ってＸ線が鋼ｉ１ｈにまで達せず、或いはＸＩ＊が鋼板
に達しても鋼板１ｂからの蛍光Ｘ線が合金液Ｈ４１ａを
透過できないからである。従って、本発明は入射角を６
０度以上と定めた。

取出角：取出角が１０度以下の場合には、合金液１ｆｉ
ｌａの表Ｊ’ｓ部のみを分析することになって、合金液
Ｐｔ１ｌａの全厚方向の平均的な組成分析を行えない。

また、平均的な分析を行うには、合金液ＩＱ１ａの付着
量に応じてその合金被膜１ａの厚み方向全域を透過して
きた蛍光Ｘ線を検出できるように取出角を設定変更する
必要がある。従って、本発明は取出角を１０度以上とし
、また付着量に応じて変更した経験則による角度とする
。

〔効果〕

第１表は付着量１組成が異なる６種類のＺｎ−Ａｌめっ
き被膜を移送中に本発明により付着量とＡ７！組成とを
分析した結果を、従来法たる化学分析法によりそれらを
分析した結果と対比して示す表で明ａ書の浄書（内容に
変更なし） ある。この表より理解される如く本発明による場合は付
着量の分析値、Ａβ組成の分析値ともに化学分析値とよ
く一致しており、オンラインにて正確な定量分析が可能
であった。

第　　１　　表 なお、上記説明では大気中における測定を前提としてい
る。つまりＡｌＫａ　、　ＺｎＬ（２線については空気
によるＸ線の吸収量が太き（大気中での蛍光Ｘ線強度の
測定が困難であるため、空気による吸収量が少ないＺｎ
Ｋ（ｘ　、　ＺｎＫ１３　、　ＦｅＫｇ　、　ＦｅＫ４
明ｍ書の浄書（内容に変更なし） 線のなかからＺｎＫα、ＦｅＫｉｙ　を使用して大気中
でも測定できるようにしている。但し、Ｆｅ　ＫＩＸ　
とＦｅＫβ　とが検出される場合にはＦｅＫβについて
もＦｅＫヶ強度に関する（３）式と同様な関係式を定め
てその式と（３）式との連立方程式を解くことにより付
着量を求める。

しかし、真空度が例えば１０　　Ｔｏｒｒ以下の状態で
測定する場合にはＡＲＫα、ＺｎＬσ線によっても測定
できる。そして、この場合Ａ！！　Ｋ（ｘ、　ＺｎＬｃ
ｌの入射深さが浅いので、Ａｎ　ＫｃＸ、　ＺｎＬべ線
の強度は鋼板１ｂによる影響を受けておらず、組成だけ
の関数として表わせる。従って、この強度のみを測定す
ることにより直接、組成の分析が可能である。そしてＦ
ｅＫｙ　、　ＦｅＫβ線強度により付Ｍ量を求めること
により両定量分析が可能である。

また、上記発明の原理のところでは、大気中においてＡ
７！ＫｃＩ強度を測定できないため（４）式を（５）。

（６）式に変化させてＺｎ　ＫＳ線強度を測定してＡＮ
％を求めているが、上述の真空度下でＡｌＫｔＸ線を測
定することにより組成を定量する場合には前記（２）式
をティラー展開して（４）式に相当する式に変換して用
いても本発明は実施できることは勿論である。

そして、また上記実施例では明示していないが、本発明
は熔融めっき、電気めっき等いずれの方法によりＺｎ−
Ａｌめっきされた合金被験をもオンラインにて定量分析
できることは勿論である。

更に、本発明はＺｎ−Ａｌの２元素合金被検に限らず、
Ｚｎ、Ａ７！を含有する３元素以上の合金被膜であって
も定量分析できるのは勿論である。

以上詳述した如く本発明装置による場合は、鋼材からの
蛍光Ｘ線の強度に基づいて付ｒｆ量を算出し、また合金
被験からの蛍光Ｘ線の強度に基づいて直接に、又はその
蛍光Ｘ線強度と算出した付着量とに基づき組成を算出で
きるので、付着量と組成とを同時に定量分析が凸Ｊ能と
なり、また大気中。

真空中に拘わらず分析できるのでめっきライン等を移送
されるめっき鋼板をオンラインにて定量分析を行い得、
このため操業中に定量分析できるので操業管理を行い得
、また品質管理の向−にを図れる等、本発明は優れた効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１．　２．　３図は本発明の原理説明図、第４図は本
発明の実施例を示す模式図、第５図は本発明の効果説明
図である。 １　・・−Ｚｎ−Ａ　Ｉめっき鋼＆　　１ａ−Ｚｎ−Ａ
　１２合金被膜１ｂ・・・鋼板　２・・・Ｘ線源　４．
１４，２４．３４・・・検出器６・・・演算器 特　許　出願人　　住友金属工業株式会社代理人　弁理
士　　河　　野　　登　　夫竿５図 耳　１図 イオ　ベｉ　号鴎Ａｎ２） 第２図 Ｏ５］Ｏ Ａρζ別 ２３　口 づヤ 手続補正書（方式） 昭和６１年１０月３日 ２、発明の名称 金属被膜の蛍光Ｘ線分析装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 所在地　大阪市東区北浜５丁目１５番地名　称　（２１
１）住友金属工業株式会社代表者新宮康男 ４、代理人 住　所　■５４３大阪市天王寺区四天王寺１丁目１４番
２２号　日進ビル２０７号 昭和６１年９月３日　（発送日６１．９．３０）６、補
正の対象 明細書の「発明の詳細な説明」の欄 ７、補正の内容 願書に最初に添付した明細書第６頁〜１３頁及び第１６
．１７頁の浄書 別紙のとおり　（内容に変更なし） ８、添付書類の目録

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、鋼材表面に形成されたＺｎ、Ａｌを含有する金属被
   膜の組成及び付着量を蛍光Ｘ線により分析する装置にお
   いて、 金属被膜側より鋼材へ向けて入射角が６０度以上で放射
   線を照射するように設けた放射線源と、 鋼材からの蛍光Ｘ線の強度を検出する第１ 検出器と、 金属被膜からの蛍光Ｘ線の強度を検出する、１０度以上
   の種々の取出角を有する複数個の第２検出器と、 前記第１検出器にて検出した蛍光Ｘ線強度 に基づき付着量を算出し、その算出値に応じて第２検出
   器のうちの１つを特定し、その蛍光Ｘ線強度に基づいて
   組成を算出する演算器と を具備することを特徴とする金属被膜の蛍 光Ｘ線分析装置。