(57)【要約】【課題】偏析の少ないカドミウム地金分析用標準試料を作製する。【解決手段】カドミウム地金の不純物分析方法である光電測光法の測定において使用するカドミウム主成分の標準試料を作製する際に、蒸留亜鉛地金とカドミウム地金とを所定の重量比で混合し、混合物を得て、得られた混合物を黒鉛ルツボに収納し、４２０〜５００℃で撹拌しながら溶解し、溶体表面に浮かんでくる不溶解物を取り除く、常温の鋳型又は冷却した鋳型に溶体を一動作で鋳込み、鋳込み表面が凝固した後で鋳型を冷水に浸漬すると同時に流水をかけて急冷することを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
カドミウム地金の光電測光法の測定に使用する標準試料を作製するカドミウム地金分析用標準試料の作製方法において、
蒸留亜鉛地金とカドミウム地金とを所定の重量比で混合した混合物を作製し、
得られた混合物を黒鉛ルツボ内で４２０〜５００℃で撹拌しながら溶解し、溶体表面の不溶解物を取り除き、
常温の鋳型又は冷却した鋳型に上記溶体を一動作で鋳込み、該溶体の表面が凝固した後に、該鋳型ごと冷水に浸漬すると同時に流水をかけて急冷することを特徴とするカドミウム地金分析用標準試料の作製方法。
【請求項２】
上記蒸留亜鉛地金及び上記カドミウム地金は、切子状もしくは粒状の帯状、または断片状であることを特徴とする請求項１に記載のカドミウム地金分析用標準試料の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カドミウム地金分析用標準試料の作製方法に関し、より詳しくは、カドミウム合金の製造工程で不純物の管理分析をするための分析用標準試料の作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、カドミウム地金の製造工程では、製品（カドミウム地金）中の不純物の品位が上昇する工程異常のタイミングで、地金の溶体をサンプリングしている。そして、サンプリングした溶体を鋳型に鋳込み放冷後、鋳造品を取り出し、表面を旋盤で平滑に切削することにより、カドミウム地金分析用の標準試料を作製している。
【０００３】
カドミウム地金の製造工程では、工程異常が発生したごとにカドミウム地金をサンプリングして、数種類の段階的な不純物品位の標準試料を作製している。そして、化学分析による値付けと測定値とを対比する検量線を作図して、光電測光法の測定結果から製品中の不純物品位を求めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０７−０１６７０６号公報
【特許文献２】特開２０１３−２３７０９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、最近は、工程管理能力の向上により、工程異常が発生する頻度が少なく、不純物品位の変動も小さいため、段階的な複数の不純物品位の溶体をサンプリングすることが困難となっている。
【０００６】
カドミウム地金の溶体サンプルを鋳込む作業は、操業工程内で実施しなければならず、溶体を充分に急冷できない。そのため、得られた鋳塊は、不純物が偏析している場合が多い。例えば、鋳塊を光電測光法で測定してみると、鋳込み面（上面）と底面（下面）との強度比が１０％以上ずれてしまい、標準試料として使用可能な偏析の少ない鋳塊、例えば強度比が５％以内のものは作製個数のうち、１／３程度となってしまう。強度比５％以内のものであれば、測定装置の誤差範囲内で吸収されるため問題ない。
【０００７】
したがって、工程管理能力の向上により、有効な検量線を作図するための標準試料の作製は、非常に困難になってきているという問題がある。なお、ここで強度比とは、不純物元素（ＦｅまたはＣｕ）の発光強度を、母相（Ｃｄ）の強度で割った値である。
【０００８】
また、工程異常で標準試料を採取するやり方は、突発的な作業であり、また不定期な不慣れな作業となるので、作業中に事故及び怪我が発生しないように、安全性を向上させる必要がある。
【０００９】
特許文献１には、融体母相に比し比重差の大きい２元以上の合金を鋳造するにあたり、合金の包晶温度の近くで粘性の高い金属スラリー状態として、鋳造を開始する技術が記載されている。
【００１０】
しかしながら、上述したように、カドミウム地金中の微量不純物（０．００１ｗｔ％以下）の鉄や銅の範囲では、包晶反応が起こらない、即ちＣｄ−Ｃｕ系は、共晶反応、Ｃｄ−Ｆｅ系は、２元状態図が得られていない。そのため、特許文献１の方法は適用することができない。
【００１１】
また、特許文献２には、比重差のある複数の金属合金を鋳造する際、鋳型の内部空間を通過する冷却配管を備えた鋳型によって鋳造する技術が記載されている。
【００１２】
しかしながら、特許文献２の方法では、特殊な鋳型が必要であり、操業工程内で実施する方法における上述の問題点を解決するには不向きな方法である。
【００１３】
そこで、本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、カドミウム地金の不純物分析方法である光電測光法の測定において使用するカドミウム主成分の標準試料を、蒸留亜鉛地金を利用することにより融点の高い金属を偏析させることなく鋳造可能とした、カドミウム地金分析用標準試料の作製方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した目的を達成する本発明に係るカドミウム地金分析用標準試料の作製方法は、カドミウム地金の光電測光法の測定に使用する標準試料を作製するカドミウム地金分析用標準試料の作製方法において、蒸留亜鉛地金とカドミウム地金とを所定の重量比で混合した混合物を作製し、得られた混合物を黒鉛ルツボ内で４２０〜５００℃で撹拌しながら溶解し、溶体表面の不溶解物を取り除き、常温の鋳型又は冷却した鋳型に溶体を一動作で鋳込み、溶体の表面が凝固した後に、鋳型ごと冷水に浸漬すると同時に流水をかけて急冷することを特徴とする。
【００１５】
蒸留亜鉛地金及びカドミウム地金は、切子状もしくは粒状の帯状、または断片状であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明では、カドミウム地金の不純物分析方法である光電測光法の測定において使用する標準試料を融点の高い金属が偏析することなく、かつ不純物を所望の量含有するように作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】試料１〜試料３の鉄の検量線を示すグラフである。
【図２】試料１〜試料３の銅の検量線を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係るカドミウム地金分析用標準試料の作製方法について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００１９】
カドミウム地金分析用標準試料は、カドミウム地金の不純物分析方法である光電測光法の測定において使用する標準試料である。カドミウム地金分析用標準試料の製造方法は、蒸留亜鉛地金とカドミウム地金とを所定の重量比で混合し、混合物を得て、得られた混合物を黒鉛ルツボに収納し、４２０〜５００℃で撹拌しながら溶解し、溶体表面に浮かんでくる不溶解物を取り除く。そして、カドミウム地金分析用標準試料の製造方法は、常温の鋳型又は冷却した鋳型に溶体を一動作で鋳込み、鋳込み表面が凝固した後で鋳型ごとを冷水に浸漬すると同時に流水をかけて急冷する。このようなカドミウム地金分析用標準試料の製造方法では、カドミウム主成分の標準試料を融点の高い金属の偏析がなく、不純物が所望の量含有された標準試料を容易に作製することができる。
【００２０】
（混合物作製工程）
まず、カドミウム地金分析用標準試料の製造方法は、蒸留亜鉛地金とカドミウム地金とを所定の重量比で混合し、混合物を得る混合物作製工程を行う。蒸留亜鉛地金とは、日本工業規格（ＪＩＳＨ２１０７）で定められた、蒸留亜鉛地金１種のことを指し、鉄や銅が含有されている。蒸留亜鉛地金としては、鉄や銅の含有量が分かっているものを用いる。蒸留亜鉛地金やカドミウム地金は、切子状もしくは粒状等の帯状、または断片状であり、３ｃｍ以内であることが好ましい。蒸留亜鉛地金とカドミウム地金の重量比は、標準試料に含まれる鉄や銅の含有量が目的とする含有量となるように適宜決定する。
【００２１】
（溶解工程）
次に、混合物を溶解させる溶解工程を行う。溶解工程では、混合物を黒鉛ルツボに収容し、４２０〜５００℃に加熱して蒸留亜鉛地金及びカドミウム地金を融解させ、その温度に保持しながら攪拌する。そして、溶解工程では、溶体の表面に発生する不溶解物を掻き取り、不溶解物がないきれいな溶体表面を露出させる。
【００２２】
混合物を溶解する温度を４２０℃以上とする理由は、Ｚｎの融点が４１９．５℃であり、Ｃｄの融点は３２１．０℃であり、これらの融点以上の温度にして、黒鉛ルツボ中で溶け残りが無いようにするためである。溶け残りをなくすため又は早く溶かすためには、加熱温度は高ければ高いほど良い。
【００２３】
一方、温度を５００℃以下とするのは、この温度を超えると、黒鉛ルツボであっても、溶体の酸化が進みやすくなり、酸化被膜（特に酸化亜鉛）の発生が非常に多くなり、その後の鋳込み作業に悪影響を与えるからである。本来、黒鉛ルツボは、黒鉛（Ｃ）の塊なので、周囲の酸素は黒鉛に吸着され、還元雰囲気を保ちやすくなるが、温度が高すぎると、黒鉛ルツボであっても溶体の酸化が進んでしまう。
【００２４】
攪拌に使用する棒も黒鉛製の棒であること好ましい。
【００２５】
不溶解物の主成分は、酸化亜鉛や酸化カドミウム等の酸化被膜である。これらの酸化被膜は、溶体の表面に膜のように出てくる。
【００２６】
（鋳造工程）
そして、不溶解物を除去した溶体を鋳造する鋳造工程を行う。鋳造工程では、まず、不溶解物がない溶体表面を露出させた溶体を、常温の鋳型又は冷却した鋳型に一動作で鋳込む。ここで、常温の鋳型とは、加熱も冷却もせずに自然な温度となっている鋳型をいう。
【００２７】
鋳型に鋳込む際には、鋳型に溶体を一動作で流し込む。一動作とは、溶体の流量を鋳型から溢れない程度になるべく多く、しかも流量を変えない、ということである。
【００２８】
溶体を黒鉛ルツボから鋳型に注ぐ際には、２度注ぎ、即ち途中で溶体の流量が極端に減少する又は一旦止めてしまうことはしない。２度注ぎした場合には、出来上がった鋳塊が２相に分かれてしまい、割れやすくなる。これは、１度目に注いだ部分と、その後の部分の冷却速度が大きく違うために連続した相にならないからである。したがって、一動作で鋳込むことで、鋳造の経験が少ない者であっても１相の鋳塊を簡単に鋳造することができる。
【００２９】
次に、鋳型に鋳込んだ溶体の表面が凝固した後、鋳型ごと冷水に浸漬させると同時に流水で急冷させて鋳造する。急冷して一気に冷ますことで、融点の高い金属である鉄や銅が偏析することを防止できる。
【００３０】
そして、鋳型から鋳塊を取出し、得られた鋳塊の表面に切削加工を行い、標準試料とする。切削加工は、例えば旋盤で鋳塊の表面を平滑に切削する。平滑にした表面が光電測定の測定面となる。なお、鋳塊に亜鉛が含まれているので標準試料中にも亜鉛が含まれるようになるが、光電測光法では鉄と銅を検出して定量するため、何ら影響がない。
【００３１】
以上のようなカドミウム地金分析用標準試料の作製方法では、鉄及び銅の含有量が分かっている蒸留亜鉛地金を用い、この蒸留亜鉛地金とカドミウム地金とを目的とする標準試料となるように所定の混合比で混合した混合物を溶解し、常温の鋳型又は冷却した鋳型に溶体を一動作で鋳込み、凝固した後、鋳型を急冷して一気に冷却する。これにより、カドミウム地金分析用標準試料の作製方法では、カドミウムより融点が高く、比重も異なる微量の不純物金属（銅、鉄）を偏析させず、１相からなる標準試料を得ることができる。したがって、カドミウム地金分析用標準試料の作製方法では、鋳込み面や底面との間で強度比のずれが小さく、所望の量の不純物が含有されたカドミウム主成分の標準試料を迅速にかつ均一に作製することができる。
【実施例】
【００３２】
本発明を適用した実施例について説明する。なお、本発明は、下記の実施例に何ら限定されるものではない。
【００３３】
（試料１）
試料１の作製方法は、先ず、試料１中の鉄の濃度が０．０００１％、銅の濃度が０．０００２％となるように、カドミウム地金の切り子、１００重量部に対して蒸留亜鉛地金の切り子を所定量混合して得た混合物を黒鉛ルツボに収納した。蒸留亜鉛地金には、不純物としてＣｕが２００ｐｐｍ程度、Ｆｅが５０〜１００ｐｐｍ含まれている。黒鉛ルツボは、鋳型の５倍程度の溶体を溶解できる容積を有するものである。
【００３４】
次に、黒鉛ルツボを４５０℃に加熱して混合物を溶解し、溶体の表面に浮かんでくる不溶解物を取り除いた。
【００３５】
次に、不溶解物を取り除いてきれいな面を露出させた溶体を、底面がφ５５ｍｍ、高さが２０ｍｍで鋳鉄製で、常温の鋳型に一動作で鋳込み、表面が凝固したら冷水（室温）に鋳型ごと浸漬し、大量の流水で冷却した。
【００３６】
次に、鋳型中の溶体を十分に冷却した後、鋳型を逆さまにして、鋳型から鋳塊を取り出した。得られた鋳塊を切削加工して表面を平滑にし、試料１を作製した。
【００３７】
（試料２）
試料２は、試料２中の鉄の濃度が０．０１２％、銅の濃度が０．０００６％となるように、カドミウム地金の切り子、１００重量部に対して蒸留亜鉛地金の切り子を所定量混合して混合物を得たこと以外は、試料１と同様にして作製した。
【００３８】
（試料３）
試料３は、試料３中の鉄の濃度が０．００１８％、銅の濃度が０．００１１％となるように、カドミウム地金の切り子、１００重量部に対して蒸留亜鉛地金の切り子を所定量混合して混合物を得たこと以外は、試料１と同様にして作製した。
【００３９】
（試料４〜６）
試料４〜６は、カドミウム地金の製造工程内から取り出したカドミウム溶体に、試料１〜３と同じ銅及び鉄の含有量となるように、Ｃｕ粉末、Ｆｅ粉末（１μ程度）を加えて、黒鉛ルツボにいれて溶融したこと以外は、試料１と同様にして鋳塊を作製し、試料４〜６を得た。
【００４０】
以上のようにして作製した試料１〜６を光電測光計（株式会社島津製作所製、型番ＰＤＡ７０００）を用いて鉄、銅の強度比を測定した。試料１〜３の測定結果を表１及び図１、２に示す。試料４〜６は、鋳込み面と底面で強度比に１０〜２０％のズレが生じ、標準試料に適さないものとなった。
【００４１】
【表１】
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【００４２】
表１及び図１、２に示す結果から、試料１〜３では、鋳込み面と底面で強度比のずれがなく、鉄及び銅の濃度が目的とする濃度となっており、標準試料として十分に使用できるものができた。
【図１】
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【図２】
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