No. 14017－

高 Si アルミニウム合金の ICP 発光分析
多元素同時定量分析のための前処理方法－

キーワード：高 Si アルミニウム合金、ICP 発光分析法、多元素同時定量分析、前処理、開放型、密閉型

１．はじめにます。

高 Si アルミニウム合金は、湯流れが良好なことから、鋳物、ダイカスト用として多用さ２．分析試料れています。この種の合金は、Cu や Mg など

分析試料としては、AlSi10Mg 相当のアルミ他の元素と合金化することにより優れた機械的特性を発揮することから、様々な新規合金ニウム合金（ハイドロ社製市販標準物質）を用い、前処理の妥当性を評価しました。表 1の研究開発が盛んです。研究開発にあたってにそのミルシートと対応する ISO の成分規定

は、組成分析が欠かせませんが、開発材につを示します。なお、AlSi10Mg は JIS におけるいては固体標準試料は存在しないため、スパAC4A に類似の材料です。

ーク放電発光分析は適用できません。したがって、標準試料を自在に溶液調製できる ICP３．密閉型前処理の検討

発光分析を適用する必要があります。加えて、

高 Si アルミニウム合金は、塩酸や硝酸だけ元素の偏析や化合物の析出などの金属組織をでなくフッ酸も添加すれば容易に分解が進み反映した組成分析を行うためには、1 回のサますが、Si が SiF4 として揮散するデメリット

ンプリングにより、分析対象となる元素を全があり、開放型で完全分解を達成することにて同時に分析できることが必要です。

は大きな困難が予想されます。（注：目視によアルミニウム合金の ICP 発光分析法の JISにおいて、Si の分析（JIS H 1352）ではアルって不溶物が認められない状況を分解、分析によっカリ（NaOH）、その他の合金元素の分析（JIS Hまで確認できた場合を完全分解と記載します。） そ1307）では酸（塩酸、硝酸）による前処理がこで、金属の完全分解に有用な密閉型のマイ規定されています。このため、Si とその他のクロ波加熱処理について検討を行いました。

合金元素を併せた多元素同時分析にあたって

表 2 に分析重量ならびに混酸 8mL（ 塩酸 4mL、て完全に不溶物がないことや揮散の影響もないこと

は、新たな分析前処理を考案し確立すること硝酸 4mL）へのフッ酸の添加量を変化させたが不可欠です。ここでは、高 Si アルミニウム場合の処理状況を示します。不溶物が認めら合金の前処理について検討した結果を紹介しれた場合にはその色と量を、分解は○印で示

表1
AlSi10Mgミルシート
AlSi10Mg (ISO)AC4A (JIS)AlSi10Mgミルシート
AlSi10Mg (ISO)AC4A (JIS)高 Si アルミニウム合金の化学成分および成分規定
Cu
SiMg
Zn
Fe
0.095
11.5
0.565
0.20
0.38
0.10以下9.0～11.0
0.20～0.45
0.10以下0.55以下0.25以下8.0～11.0
0.30～0.6
0.25以下0.55以下Ni
TiPbSnCr
0.260.0760.16
0.050
0.011
0.05以下0.15以下0.05以下0.05以下0.10以下0.20以下0.10以下0.05以下0.15以下

表2
分析重量
0.1g
0.05g
0.025gAlSi10Mg 相当アルミニウム合金のマイクロ波加熱処理状況
フッ酸の添加量0.02mL0.05mL
0.1mL
0.2mL
0.3mL
0.5mL
0.7mL
黒 多
黒 多
白 多
白 多
白 多
黒 多
黒 多
黒 少
白 多
白 多
黒 多
黒 少
○-(mass%)Mn
0.350.45以下
0.30～0.6
Al
残部
残部

1mL
白 多
白 多-

しました。フッ酸添加量が少ない場合には分の注意点があります。①の過程で、急激な反解されない主に Si と思われる黒色不溶物が応が生じないよう蒸留水を少しずつ加えるこ認められました。一方、フッ酸添加量が増加と、突沸に注意しつつ加熱を十分に行うこと、すると、細かい白色不溶物の発生が認められました。これを蛍光 X 線分析および X 線回折冷却を十分に行い分解された溶液の水洗による飛散を防止することが重要です。これらので同定したところ、AlF3 であることがわかり処理を適切に行うことで、表 3-c)に示すようました。フッ酸濃度が高いと、AlF3 の飽和溶に全元素について正確な分析値を得ることが解度に達し沈殿が生成したと考えられます。

できました。

分解条件が 0.025g で見出されましたが、分析

上記 2 つの前処理方法は、Si 量が 20%程度元素が微量の場合（今回の試料では Ti や Snの新規の高 Si アルミニウム合金 (1 ) についてに相当）には感度不足となります。また、マも適用でき、精度良く分析できることを確認

イクロ波加熱処理においては分析重量や酸のしています。

使用量に制限があり、これ以上の詳細な検討ができません。したがって、開放型の前処理を工夫して確立することを以下に検討しました。
４．開放型前処理の検討
開放型において、完全分解ができる処理条件を検討しました。試料 0.1g について、混酸（水 10mL、塩酸 10mL、硝酸 5mL）にフッ酸 1mLを添加した溶液を用いて室温で処理したとこ

PTFE 製のビーカーと時計皿、ホットプレート
分析試料：0.1g↓①NaOH 2.7g に蒸留水 5mL を加え加熱↓冷却、水洗②(1+9)H2O2 10mL を加え加熱↓冷却、水洗③

王水 20mL を加え加熱↓冷却、水洗100mL の PP メスフラスコに定容ろ、分解できました。しかし、分析値は表 3-a)に示すように Si のみが低くなっており、完全図1分解とはなりませんでした。そこで、加熱処

５．おわりにアルカリを用いた開放型加熱処理手順

理について再検討しました。その結果、5 分

ICP 発光分析を適用するための金属材料の間程度 の短 時間 加熱 処 理 が有 効で あり 、表完全分解には、材種や組成に応じて前処理を3-b)に示すように Si も正確な分析値を得ることができました。加熱処理は揮散を促進す検討する必要があります。それには、温度と時間の制御など、経験と慣れも影響します。

ると思われましたが，短時間ではその影響は当所では様々なアルミニウム合金の分析に対なく、目視で確認できない不溶 Si が消失し完応していますので、お気軽にご相談ください。

全分解できたと考えられます。
最後に、より安定した前処理として、アル参考文献

カリ（NaOH）を用いた開放型の加熱処理を検(1)松室光昭、武村 守、岡本 明：（公社）日討しました。図 1 にその手順を示します。こ本鋳造工学会関西支部秋季講演大会講演概要

れは Si の揮散がない点で有利ですが、操作上集、p.1(2014)

表3

AlSi10Mg 相当アルミニウム合金の開放型での各処理における分析結果
CuSiMg
ZnFea)フッ酸開放型（室温）0.1010.90.570.200.39b)フッ酸開放型（加熱）0.1111.40.580.210.40c)アルカリ開放型（加熱）
0.10
11.3
0.56
0.200.37
Ni
Ti
PbSnCra)フッ酸開放型（室温）0.260.080.190.05b)フッ酸開放型（加熱）
0.27
0.08
0.190.05c)アルカリ開放型（加熱）
0.26
0.08
0.180.05
発行日 2015 年 3 月 24 日
（改訂日 2018 年 7 月 1 日）
作成者 金属表面処理研究部 金属分析・表面改質研究室 岡本 明
Phone: 0725-51-2737(mass%)
Mn
0.35
0.36
0.35Al-