JPH03122053A - 酸素、窒素分析用黒鉛るつぼの製造法 - 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〕 本発明は金属、セラミックスに含まれる酸素、窒素の分
析に用いられ、安定した信頼性の高い、測定結果が得ら
れる黒鉛るつぼの製造法に関する。

〔従来の技術〕

従来、金属またはセラミックス中の酸素、窒素を分析す
るには、黒鉛材を、旋盤、ボール盤などで加工成形され
た黒鉛るつぼが用いられている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記分析用黒鉛るつぼは１試料毎の使い
捨てで、黒鉛るつぼによって標準試料を分析すると、そ
れぞれ使用するるつぼによって測定値が安定せず、ばら
つく問題があった。

本発明者らは、上記問題について種々検討した結果、る
つぼを加工成形する際の肉厚、重量などが一定せず、そ
れに伴なって電気抵抗等にばらつきを生じ、黒鉛るつぼ
全体を通電加熱した場合、それぞれのるつぼによって加
熱される温度がばらつくことが原因となっていると考え
る。

本発明は上記の考えに基づいてなされたもので、金属ま
たはセラミックス中の酸素、窒素の量を正しく測定する
ことが出来る、酸素、窒素分析用黒鉛るつぼの製造法を
提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、本発明に係る酸素、窒素分
析用黒鉛るつぼの製造法においては、炭素粉末１００重
量部に熱硬化性樹脂を１５〜５０重量部添加して混練し
、これをるつぼ形状に成形した後、非酸化性雰囲気下、
２５００℃以上の温度で焼成する。

本発明の方法に用いる炭素粉末としてはコークス、黒鉛
等の粉末で粒度は５００μｍ以下、特に２００μｍ以下
が好ましい。粒度が５００μｍを越えると製造したるつ
ぼの緻密さが低下する。

また、熱硬化性樹脂としてはフェノール樹脂、フラン樹
脂等が使用可能であるが、射出成形が容易であることか
ら、特にベンジリックエーテル型フェノール樹脂が好ま
しい。この樹脂は粘度が低く、しかも成形温度に保持さ
れた場合に増粘速度が遅いので安定して成形することが
できる。

上記ベンジリックエーテル型フェノール樹脂は次のよう
にして作られる。

すなわち、フェノール化合物とＲＣＨＯ（Ｒは、Ｈ又は
炭化水素基）で表わされるアルデヒドとを１：１〜３程
度の割合に金属塩触媒、例えば亜鉛、コバルト、マンガ
ン、スズ等の塩を触媒にして反応させて得られる。この
樹脂はレゾールと７ボラツクの中間的な性質をもってい
る。

これらの樹脂は通常アセトン、エタノール等の溶剤で希
釈して用いられる。

炭素粉末と樹脂の混合割合は前者１００重量部に対し後
者が溶剤を除いた不揮発分として１５〜５０重量部であ
る。樹脂の量が１５重量部未満であると射出成形が難し
くなり、生成形体にヒビ等が発生し易く、５０重量部を
越えると焼成中の収縮か大きくなり、焼成後の製品の寸
法安定性に欠けたり、また焼成中にヒビ等が発生し易（
なる。

炭素粉末と樹脂は通常の加圧ニーグー等で混練する。混
練物は予じめ１００℃程度でキュアーし、固化したもの
を解砕して成形に供する。

成形方法は、射出成形によって行なうのが好ましく、第
１図に一例を示すように、外底面が平面部１を有するる
つぼ形状に成形される。

次いで、この生成形体を、窒素等の非酸化性雰囲気下、
２５００　’Ｃ以上の温度で焼成し、樹脂を炭化、黒鉛
化する。焼成温度が２５００℃未満では、るつぼの耐酸
化性、耐熱スポーリング性、電気伝導性等に問題を生ず
る。温度の上限は特に制限ないが工業的には３０００℃
程度が限度である。

この分析法における黒鉛るつぼの通常の使用温度は、２
４００〜２６００℃程度であるが、ボロン等の特殊な成
分を測定する場合には、２７００〜３０００　’Ｃで使
用される。そのため上記焼成温度は、特に２７００℃以
上であることが好ましい。

上記熱硬化性樹脂を炭化したものは硬質炭素である。硬
質炭素は緻密質で、非表面積が小さく、耐酸化性で不浸
透性に優れている。この特性は、黒鉛るつぼにサンプル
を入れ、）ｍ重加熱した場合、その耐性を増大し分析中
途で破損するのを防止する。

また、射出成形によって成形することにより、各部寸法
のばらつきのない成形体が容易に得られる。この寸法の
ばらつきのないことにより、分析において黒鉛るつぼを
通電加熱した際の発熱量の個々のるつぼ間の差がな（な
り、安定した分析値を得ることが出来る。

〔実施例〕

次に実施例、比較例を示して本発明を具体的に説明する
。

実施例１〜７ 先ず、ベンジリックエーテル形フェノール樹脂を次のよ
うにして製造した。

すなわち、フェ／−ル１．０モルに対し３７ｗｔ％の割
合でホルマリン（ＣＨ，Ｏ換算１．５モル）を加え、触
媒として、無水酢酸亜鉛０．００５モルの割合で添加し
て１００　’Ｃで２時間反応させた。

反応終了後、真空脱水で水分か１ｗｔ％になる様に水を
除去しフェ／−ル樹脂を得た。

得られた樹脂の物性は 粘度　　　　１２，０００　ＣＰ 不揮発分　　８０％ 水分　　　　０．９％ であった。

また炭素粉末として人造黒鉛（昭和電工株式会社製、Ｕ
ＦＧ）の３０μｍ下粉末（平均粒径：１０μｍ）を用い
、これに上記ベンジリックエーテル型フェノール樹脂を
それぞれの割合で／ｆ！合し、３０Ｑ加圧ニーダ−（株
式会社森山製作所製）を使用して加圧圧力１　ｋｇ／　
ｃｍ’、室温で６０分間混練した。この混練したペース
トを＋００℃で２０分間ブレキュアーした後、ハンマー
ミルで解砕し、成彩材料とした。

成形は、６５トンの熱硬化性樹脂射出成形機（株式会社
名機製作所製）を用い、金型温度は１９０℃１金型締め
圧は総圧５０トンの条件で成形した。

成形した生成形体は、第１図に示す形状で各部寸法は、
ａ：１４．６ｍｍφ、ｂ：１３ｍｍφ、Ｃ゛１．３ｍｍ
５ｄ　＋　２０．０ｍｍＳｅ　：　６．Ｏｎ＋ｍφ・　
ｆ゛３ｍｍとした。

この生成形体を常法に従って、窒素雰囲気下、約５℃／
ｈｒの昇温速度で昇温し、それぞれのｔ温度で焼成し黒
鉛るつぼをつくった。

これらるつぼを各７個つつ用意し、それぞれ酸素、窒素
同時分析装置（ＬＥＣＯ社製、ＴＣ−４３６）にセット
し、（票準サンプル（鉄　含有酸素潰９３０５±５　ｐ
ｐｍ、含有窒素量、６８±３　ｐｐｍ）中の酸素、窒素
を分析し、用いたるつぼによる分析値のばらつきを調べ
た。

実施例８．９ 人造黒鉛粉末の代りに、仮焼コークス（日本鉱業株式会
社製、ペトロコークス）の最大粒径１００μｍ、平均粒
径、４０μｍの粉末を用いた以外は、実施例１〜７と同
じにした。

比較ｆ＋　１．２ 焼成温度を２３００℃とした以外は実施例１〜７と同じ
にした。

比較例３ 焼成ｌ温度を２３００℃とした以外は実施例８．９と同
じにした。

比較例４ 市販の黒鉛るつぼ（通常の黒鉛材を機械加工によって成
形したもの、日立化成株式会社製）を用いた以外は実施
例１〜７と同じ測定を行なった。

実施例１〜９、比較例１〜４の結果を一括して第１表に
示す。

第１表より明かなように、本発明の方法によって作製さ
れたるつぼは、ばらつきが少なく、信頼性の高い分析値
が得られる。

実施例１０ 第１表、Ｎｏ５の条件で３０ケの実、鉛るつぼをつくり
、第１図に示す生成形体のａ、、ｂ、ｃ、ｄに＋ｆ１　
”Ｕする部分の寸法、および重量を測定した。

また第２図に示すように、るつぼに２０ｍｍφの丸棒よ
りなる銅電極２を当接し、定電流１アンペアの電流を流
して、四端子法により電圧降下を測定した。

比較例５ 市販の酸素、窒素分析用の黒鉛るつぼを用いた以外は実
施例１０と同じにして測定を行なった。

実施例１０．比較例５の結宋を第２表に示す。

第 ２表 第２表より、本発明の方法によってつくられた黒鉛るつ
ぼの電圧降下の分散は格段に小さいことがわかる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明に係る黒鉛るつぼの製造法は
、あと加工を行なう必要がなく、市販黒鉛るつぼに比し
寸法精度か高く、電圧降下の分散が大幅に小さいるつぼ
か安価に得られる。

この分析用るつぼは、金属材料、セラミックス材料、超
電導材料、電子材料等の分野で酸素、窒素の含有量を測
定する際、ｌ試料測定毎に使い捨となっており、その消
費個数は大きく、安価で高性能の分析用黒鉛るつぼの供
給を可能とした本発明は、産業界に寄与することが極め
て大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法によって成形された生成形体の縦
断面図、第２図はるつぼの電圧降下を測定する方法の説
明図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 炭素粉末１００重量部に熱硬化性樹脂を１５〜５０重量
   部添加して混練し、これをるつぼの形状に成形した後、
   非酸化性雰囲気下、２５００℃以上の温度で焼成するこ
   とを特徴とする酸素、窒素分析用黒鉛るつぼの製造法。