(57)【要約】【課題】簡易的また安価で鉄錆中の黒錆の量を測定することが可能であり、その再現性も試料の結晶状態に関係なく測定することが可能で非常に有効な鉄錆の黒錆質量分析方法を提供する。【解決手段】錆試料を砕いてふるいにかけた微小粒子錆試料を第１の容器に入れ、微小粒子錆試料の重量を計測する。第１の容器に純水を入れて超音波振動を与えて分散させる。次に第１の容器の底に磁石を付着させて該第１の容器を振って攪拌させた後、上澄み液を第２の容器に移す。次に上澄み液を集めた第２の容器の底に磁石を付着させて該第２の容器を振って攪拌させた後、上澄み液を捨てる。続いて第２の容器に残った黒錆を少量の純水で前記第１の容器に戻す。次に第１の容器内の精製黒錆を乾燥させて該精製黒錆の重量を計測する。前記計測した微小粒子錆試料と前記計測した精製黒錆の重量比で錆試料中における黒錆重量比を算出する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
錆試料を砕いてふるいにかけて微小粒子錆試料とする第１の粉砕工程と、この微小粒子錆試料を第１の容器に入れ、微小粒子錆試料の重量を計測する第２の計測工程と、第１の容器に純水を入れて該第１の容器に超音波振動を与えて分散させる第３の分散工程と、次に第１の容器の底に磁石を付着させて該第１の容器を振って攪拌させた後、上澄み液を第２の容器に移す第４の上澄み液移し工程と、次に上澄み液を集めた前記第２の容器の底に磁石を付着させて該第２の容器を振って攪拌させた後、上澄み液を捨てる第５の上澄み液除去工程と、続いて第２の容器に残った黒錆を少量の純水で前記第１の容器に戻す第６の戻し工程と、次に第１の容器内の精製黒錆を乾燥させて該精製黒錆の重量を計測する第７の計測工程とよりなり、前記第２の工程で計測した微小粒子錆試料と前記第７の工程で計測した精製黒錆の重量比で錆試料中における黒錆重量比を算出することを特徴とする鉄錆の黒錆質量分析方法。
【請求項２】
錆試料を砕いてふるいにかけて微小粒子錆試料とする第１の粉砕工程と、この微小粒子錆試料を第１の容器に入れ、微小粒子錆試料の重量を計測する第２の計測工程と、第１の容器に純水を入れて該第１の容器に超音波振動を与えて分散させる第３の分散工程と、次に第１の容器の底に磁石を付着させて該第１の容器を振って攪拌させた後、上澄み液を第２の容器に移す第４の上澄み液移し工程と、前記第３及び第４の工程の操作を複数回行なう第５の繰り返し工程と、次に上澄み液を集めた前記第２の容器の底に磁石を付着させて該第２の容器を振って攪拌させた後、上澄み液を捨てる第６の上澄み液除去工程と、続いて第２の容器に残った黒錆を少量の純水で前記第１の容器に戻す第７の戻し工程と、前記第３乃至第７の工程を複数回行なう第８の繰り返し工程と、次に第１の容器に揮発性有機溶媒を入れ、該第１の容器の底に磁石を付着させて該第１の容器を振って攪拌させた後、上澄み液を捨てる第９の上澄み液除去工程と、第１の容器内の精製黒錆を乾燥させて該精製黒錆の重量を計測する第１０の計測工程とよりなり、前記第２の工程で計測した微小粒子錆試料と前記第１０の工程で計測した精製黒錆の重量比で錆試料中における黒錆重量比を算出することを特徴とする鉄錆の黒錆質量分析方法。
【請求項３】
容器の底に磁石を付着させて該容器を振って攪拌させ操作を、容器の底に該容器の底の直径よりも２／３以上の直径の磁石を付着させて該磁石を横に移動させる操作とすることを特徴とする請求項１又は２記載の鉄錆の黒錆質量分析方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は鉄錆の黒錆質量分析方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
配管内に生成する鉄錆は、マグネタイト（Ｆｅ３  Ｏ４  ）、オキシ水酸化鉄（α−、β−及びγ−ＦｅＯ（ＯＨ））及び非晶質鉄酸化物からなり、それらの含まれる割合は、錆ができる環境条件と鋼材の種類に依存する。これらの錆の成分の内で、マグネタイトは黒錆と呼ばれ、鉄錆の性質を左右する重要な成分である。このため、錆中の黒錆の含有量を測定することは、鉄鋼錆の生成と性質を調べる上で必要となる。従来、錆成分を定量分析するには、一般にＸ線回析が使われている。
【０００３】
一般に、Ｘ線装置は、Ｘ線が物質の結晶に照射されると反射する性質を利用し、元々未知の物質の同定やその構造を知る上で非常に役立つ装置である。このようなＸ線装置による鉄錆中の黒錆質量分析は次の方法で行なわれている。標準黒錆サンプルと標準赤錆サンプルを種々の割合で合成した種々の合成サンプルを作る。そして、これらの合成サンプルをＸ線回析で合成サンプル中の黒錆重量比と合成サンプルのＸ線強度との検量線を予め作成しておく。そこで、実際に採取した鉄錆試料のＸ線強度を測定し、前記検量線によって鉄錆試料中の黒錆重量比を算出している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
Ｘ線回析による黒錆質量分析方法は、装置が非常に高価でその装置を有している業者に依頼しなければ分析が行なえなく、またその操作が非常に煩雑で多大の時間がかかる。またＸ線を利用していることにより人体への影響があり、その取り扱いに細心の注意が必要である。また次に述べるように、測定する試料の状態によってその測定値は変化し、再現性に乏しいと共に、質量分析の場合は信頼性に乏しいものであった。
【０００５】
第１に、物質の結晶によるＸ線の反射を利用しているため、測定する物質が同じ結晶構造でも測定する試料の結晶化の程度によってその測定値は変化する。即ち、結晶性が良い試料は反射による回析線は強く、悪い試料は弱い。第２に、微量成分の同定は難しく、最低でも測定試料中に１０％以上の含有量が必要である。第３に、測定試料は少なくとも１０μｍ以下である必要がある。第４に、測定試料を調整する際にその結晶のサイズをあわせる必要がある。第５に、測定する試料を乗せる平板に、結晶の方位が全ての方向に均一に分布させるようにする必要がある。第６に、定期的に検量線を校正する必要があり、測定及び調整に多大の時間を要する。
【０００６】
本発明の課題は、簡易的また安価で鉄錆中の黒錆の量を測定することが可能であり、その再現性も試料の結晶状態に関係なく測定することが可能で非常に有効な鉄錆の黒錆質量分析方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の請求項１は、錆試料を砕いてふるいにかけて微小粒子錆試料とする第１の粉砕工程と、この微小粒子錆試料を第１の容器に入れ、微小粒子錆試料の重量を計測する第２の計測工程と、第１の容器に純水を入れて該第１の容器に超音波振動を与えて分散させる第３の分散工程と、次に第１の容器の底に磁石を付着させて該第１の容器を振って攪拌させた後、上澄み液を第２の容器に移す第４の上澄み液移し工程と、次に上澄み液を集めた前記第２の容器の底に磁石を付着させて該第２の容器を振って攪拌させた後、上澄み液を捨てる第５の上澄み液除去工程と、続いて第２の容器に残った黒錆を少量の純水で前記第１の容器に戻す第６の戻し工程と、次に第１の容器内の精製黒錆を乾燥させて該精製黒錆の重量を計測する第７の計測工程とよりなり、前記第２の工程で計測した微小粒子錆試料と前記第７の工程で計測した精製黒錆の重量比で錆試料中における黒錆重量比を算出することを特徴とする。
【０００８】
上記課題を解決するための本発明の請求項２は、錆試料を砕いてふるいにかけて微小粒子錆試料とする第１の粉砕工程と、この微小粒子錆試料を第１の容器に入れ、微小粒子錆試料の重量を計測する第２の計測工程と、第１の容器に純水を入れて該第１の容器に超音波振動を与えて分散させる第３の分散工程と、次に第１の容器の底に磁石を付着させて該第１の容器を振って攪拌させた後、上澄み液を第２の容器に移す第４の上澄み液移し工程と、前記第３及び第４の工程の操作を複数回行なう第５の繰り返し工程と、次に上澄み液を集めた前記第２の容器の底に磁石を付着させて該第２の容器を振って攪拌させた後、上澄み液を捨てる第６の上澄み液除去工程と、続いて第２の容器に残った黒錆を少量の純水で前記第１の容器に戻す第７の戻し工程と、前記第３乃至第７の工程を複数回行なう第８の繰り返し工程と、次に第１の容器に揮発性有機溶媒を入れ、該第１の容器の底に磁石を付着させて該第１の容器を振って攪拌させた後、上澄み液を捨てる第９の上澄み液除去工程と、第１の容器内の精製黒錆を乾燥させて該精製黒錆の重量を計測する第１０の計測工程とよりなり、前記第２の工程で計測した微小粒子錆試料と前記第１０の工程で計測した精製黒錆の重量比で錆試料中における黒錆重量比を算出することを特徴とする。
【０００９】
上記課題を解決するための本発明の請求項３は、前記請求項１又は２において、容器の底に磁石を付着させて該容器を振って攪拌させ操作を、容器の底に該容器の底の直径よりも２／３以上の直径の磁石を付着させて該磁石を横に移動させる操作とすることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
配管内壁に生成していた錆試料を採集し、この錆試料中の黒錆質量分析を次の工程で行なった。
第１の工程として、前記採集した錆試料を乳針で軽く砕き、メッシュ１００μｍ程度のふるいにかけて微小粒子錆試料とする粉砕工程を行なった。
第２の工程として、約０．５ｇの微小粒子錆試料を１００ｍＬの第１のビーカーに入れ、小数点以下第４位まで計測可能な計測器で第１のビーカー内の微小粒子錆試料を計測する計測工程を行なった。
第３の工程として、第１のビーカー内に純水を約３０ｍＬ程度加え、第１のビーカーごと超音波洗浄器に約３０秒かけ、微小粒子錆試料を分散させる分散工程を行なった。
【００１１】
第４の工程として、第１のビーカーの底に３０００Ｇ程度の磁石を付着させ、手振りにより攪拌させた後、上澄み液を２００ｍＬの第２のビーカーに移す上澄み液移し工程を行なった。ここで、上澄み液を第２のビーカーに移す際に第１のビーカーの底に残った液は、駒込ピペットを使用して第２のビーカーに移した。微小粒子錆試料中の黒錆（マグネタイト）は、オキシ水酸化鉄及び非晶質鉄酸化物より重く、また磁性力が大きいので、この第４の工程によって黒錆が第１のビーカーの底に残るようになる。
第５の工程として、前記第３及び第４の工程を３回繰り返す繰り返し工程を行なった。
【００１２】
第６の工程として、第２のビーカーに移された上澄み液中にも僅かに黒錆が含まれている恐れがあるので、第２のビーカーの底に磁石を付着させて、手振りにより攪拌した後、上澄み液を捨てる上澄み液除去工程を行なった。
第７の工程として、第２のビーカーの底に残った黒錆を少量の純水で前記第４の工程後の第１のビーカーに戻す戻し工程を行なった。
第８の工程として、前記第３乃至第７の工程の操作を５回繰り返し行なう繰り返し工程を行なった。
【００１３】
第９の工程として、上澄み液を除いた第１のビーカー内の精製黒錆にメタノール等の揮発性有機溶媒を５ｍＬ程度加え、第１のビーカーの底に磁石を付着させて、手振りにより攪拌した後、上澄み液をすてる上澄み液除去工程を行なった。このようにメタノールを加えると、水が飛び易くなる。この操作を繰り返して２回行なった。
第１０の工程として、真空乾燥機で第１のビーカーごと室温で３０分間減圧乾燥し、計測器で第１のビーカー内の精製黒錆の乾燥重量を計測する計測工程を行なった。
第１１の工程として、微小粒子錆試料中と精製黒錆重量比を〔数１〕により算出する。
【００１４】
【数１】
2004239861.tif 000002
【００１５】
そこで、上記方法の実施の形態による黒錆質量分析方法による黒錆量の変化による測定誤差を確認するために、〔表１〕に示すように、標準黒錆サンプル（Ａ）に標準赤錆サンプル（Ｂ）を加えて合成サンプル（Ｃ＝Ａ＋Ｂ）を作成した。ここで、合成サンプル（Ｃ）の重量は、ほぼ０．５ｇになるように、標準黒錆サンプル（Ａ）と標準赤錆サンプル（Ｂ）の重量を種々変えて９個の試料を作成した。即ち、合成サンプル（Ｃ）中の黒錆重量比（Ｄ＝（Ａ／Ｂ）×１００）を変化させた。例えば、試料３は、標準黒錆サンプル（Ａ）の重量は０．１５０９ｇ、標準赤錆サンプル（Ｂ）の重量は０．３５２０ｇで、合成サンプル（Ｃ）の重量は０．５０２９ｇとなり、合成サンプル（Ｃ）中の黒錆重量比（Ｄ）は３０．０１％となる。
【００１６】
【表１】
2004239861.tif 000003
【００１７】
〔表１〕の９個の試料の合成サンプル（Ｃ）を前記した本実施の形態による黒錆質量分析方法で黒錆の精製を行なったところ、〔表２〕のような結果が得られた。〔表２〕において、Ｅは本実施の形態の方法による精製黒錆重量を示す。例えば、試料３は、合成サンプル（Ｃ）の重量は０．５０２９ｇであり、精製黒錆（Ｅ）の重量は０．１４２８ｇであるので、精製黒錆重量比（Ｆ）は２８．４０％となり、測定誤差（Ｇ＝Ｄ−Ｆ）は１．６１％である。〔表２〕より明らかなように、測定誤差は約２％以内であり、本実施の形態の方法によって正確に黒錆を抽出できる。
【００１８】
【表２】
2004239861.tif 000004
【００１９】
次に実際に配管中に発生している錆を採取し、本実施の形態の黒錆質量分析方法によって得られた精製黒錆の成分の同定をＸ線回析より行なったところ、図１（Ａ）のような結果が得られた。図１において、横軸は回析角（ｄｅｇ）、縦軸はＸ線強度（ｃｐｓ）を表している。図１（Ｂ）は図１（Ａ）のピークデータ、図１（Ｃ）は標準黒錆サンプルのピークデータ、図１（Ｄ）は標準赤錆サンプルのピークデータを示す。図１（Ｂ）の本実施の形態による黒錆質量分析方法により精製した黒錆は、図１（Ｃ）に示す標準黒錆サンプルのピークのみが明確に確認された。
【００２０】
前記した合成サンプルによる測定誤差及びＸ線回析による黒錆成分の確認より明らかなように、本実施の形態による黒錆質量分析方法は、鉄錆試料中の強磁性物質である黒錆と常磁性物質である赤錆とを正確に分離することができることが可能である。
【００２１】
なお、上記実施の形態においては、第４の工程として、第１のビーカーの底に磁石を付着させて手振りにより攪拌させる操作、第６の工程として、第２のビーカーの底に磁石を付着させて手振りにより攪拌させる操作、第９の工程として、第１のビーカーの底に磁石を付着させて手振りにより攪拌させる操作を行なったが、これらの操作を次の操作で行なってもよい。容器の底に該容器の底の直径よりも２／３以上の直径の磁石を付着させて該磁石を横に移動させる。即ち、容器の底の直径よりも２／３以上の直径の磁石を付着させることにより、磁石を横に移動させるだけでより多くの黒錆を分離精製させることができる。
【００２２】
なお、上記実施の形態においては、第５の工程として、前記第３及び第４の工程を３回繰り返す繰り返し工程と、第８の工程として、前記第３乃至第７の工程の操作を５回繰り返し行なう繰り返し工程を行なった。これらは精度をより高めるために行なうものであり、必要に応じて省略してもよい。第９の工程として、揮発性有機溶媒を加えたが、これは水を飛び易くするためであり、必ず行なわなければならない工程でもない。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は、  上記課題を解決するための本発明の請求項１は、錆試料を砕いてふるいにかけて微小粒子錆試料とする第１の粉砕工程と、この微小粒子錆試料を第１の容器に入れ、微小粒子錆試料の重量を計測する第２の計測工程と、第１の容器に純水を入れて該第１の容器に超音波振動を与えて分散させる第３の分散工程と、次に第１の容器の底に磁石を付着させて該第１の容器を振って攪拌させた後、上澄み液を第２の容器に移す第４の上澄み液移し工程と、次に上澄み液を集めた前記第２の容器の底に磁石を付着させて該第２の容器を振って攪拌させた後、上澄み液を捨てる第５の上澄み液除去工程と、続いて第２の容器に残った黒錆を少量の純水で前記第１の容器に戻す第６の戻し工程と、次に第１の容器内の精製黒錆を乾燥させて該精製黒錆の重量を計測する第７の計測工程とよりなり、前記第２の工程で計測した微小粒子錆試料と前記第７の工程で計測した精製黒錆の重量比で錆試料中における黒錆重量比を算出するするので、簡易的また安価で鉄錆中の黒錆の量を測定することが可能であり、その再現性も試料の結晶状態に関係なく測定することが可能で非常に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本実施の形態の黒錆質量分析方法によって得られた精製黒錆の成分の同定をＸ線回析より行なったデータ図、（Ｂ）は（Ａ）のピークデータ図、（Ｃ）は標準黒錆サンプルのピークデータ図、（Ｄ）は標準赤錆サンプルのピークデータ図である。
【図１】
2004239861.tif 000005