JPH0921767A - 蛍光x線分析方法 - Google Patents

蛍光x線分析方法

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JPH0921767A
JPH0921767A JP19418195A JP19418195A JPH0921767A JP H0921767 A JPH0921767 A JP H0921767A JP 19418195 A JP19418195 A JP 19418195A JP 19418195 A JP19418195 A JP 19418195A JP H0921767 A JPH0921767 A JP H0921767A
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JP
Japan
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fluorescent
sample
roughness
measured
ray analysis
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JP19418195A
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English (en)
Inventor
Mamoru Yamaji
守 山路
Toru Okazawa
亨 岡沢
Akio Takayama
昭夫 高山
Takuji Taniguchi
卓史 谷口
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属試料表面の仕上げ状態の影響を排除し、
ステンレス鋼中のCr、Niのごとき高含有量成分の分
析精度を向上させる。 【解決手段】 金属等の試料表面に一次X線を照射し、
試料中の元素から発生する固有X線を分光結晶により分
光して固有X線の強度を測定し、元素の含有量を測定す
る蛍光X線分析方法において、予め試料表面粗さと各測
定元素の変化量との関係から各測定元素の粗さ回帰係数
演算式を求めておき、試料表面の表面粗さを予め計測
し、計測した表面粗さと各測定元素の粗さ回帰係数演算
式から計算される補正値によって、蛍光X線分析値を補
正する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、金属等の固体試料中
に含有される元素、特にステンレス鋼中の高含有成分、
例えば、Cr、Ni等を高精度で定量できる蛍光X線分
析方法に関する。
【0002】
【従来の技術】鉄鋼、スラグ、鉄鉱石の分析およびめっ
き鋼板のめっき厚さの測定等に広く利用されている蛍光
X線分析法は、試料にX線管球から発する一次X線を照
射し、試料中の元素から発生する固有X線(特性X線)
を分光結晶により分光して固有X線の強度を測定し、元
素の定性および定量を行う分析方法である。
【0003】蛍光X線分析装置は、X線発生部、分光お
よび受光部、係数記録部その他から構成されている。X
線発生部は、試料を照射する一次X線を発生させるため
のX線管球と、これに高電圧を供給する電源装置からな
る。分光および受光部は、発生した蛍光X線を分光し、
検出器によって受光する部分である。係数記録部は、検
出された蛍光X線強度を記録および表示する部分であ
る。その他一般には、測定値の再現精度を高める目的
で、電源や装置の変動を補償するための手段が取られて
いる。
【0004】蛍光X線分析に供する試料は、塊状試料の
場合は試料ホルダーに入る程度の大きさに切断または破
砕(切断ができない試料、例えばフェロアロイなど)し
て用意し、一次X線照射面の大きさは径20mm以上が
必要である。定量に際しては、試料の平坦な面が必要な
ので測定面を60番以上のベルトサンダまたは砥石によ
り測定面を研磨しなければならない。標準試料と分析試
料とは、誤差が許容される範囲の同じ粗さに調製する必
要がある。また、試料表面は、巣、ガスホールなどの表
面欠陥、研磨材からの汚染、研磨時の加熱による変色そ
の他がないようにする。
【0005】従来の試料調製において切断後の試料の研
磨には、通常ベルトサンダが用いられているが、回転す
るベルト状研磨布に試料の切断面を押し付け、試料の測
定面を研磨するのであるが、押し付け圧力あるいは時間
とかは、作業者の経験、カンにたよっていた。このよう
な研磨のやり方では、仕上げ状態に個人差が生じること
は避けられず、得られる分析値に対する信頼性が低いも
のとなるばかりでなく、ベルトサンダのベルト状研磨布
の取替え前後の仕上げ状態の間に急激な変化を及ぼさな
いようにする必要があり、ベルト状研磨布の寿命を縮め
る結果となっている。
【0006】上記の試料調製における研磨の欠陥を解消
する方法としては、サンプリングした金属試料を切断し
たのち、この分析用切断面をショットブラストすること
によって、仕上げ状態の個人差を無くすると共に、長期
安定した分析値を得る方法(特公昭60−15018号
公報)が提案されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記特公昭60−15
018号公報に開示の方法は、ショットブラストするこ
とにより金属試料の表面状態を均一化せしめようとした
ものであるが、表面粗さが均一化しているかどうかは不
明である。また、この方法では、低含有領域(含有量1
%前後あるいは1%未満)の分析精度は従来法(ベルト
サンダ仕上げ)と変わらないことを確認しているが、表
面粗さの影響が顕著な高含有量成分の分析精度について
は言及されておらず、分析精度の向上はできない。
【0008】一般的には、分析精度維持のため、研磨作
業の標準化によって一定の精度内となるよう管理される
が、ステンレス鋼中のCr、Niのごとく高含有量成分
については、製鋼過程での高価な合金鉄使用量の削減の
ため、分析精度の向上が望まれている。
【0009】この発明の目的は、上記従来技術の欠点を
解消し、金属試料表面の仕上げ状態の影響を排除し、ス
テンレス鋼中のCr、Niのごとき高含有量成分につい
ても高精度で定量できる蛍光X線分析方法を提供するこ
とにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく、より簡便な方法について実験検討を重
ね、同一試料で測定面の表面粗さを意図的に変化させた
場合の蛍光X線分析値が、前記測定面の表面粗さと強い
相関関係にあること、および試料が異なり測定対象元素
の含有量が変化した場合は、測定面の表面粗さと蛍光X
線分析値の回帰係数が変化するが、同様に強い相関関係
にあることを見い出し、かつ、回帰係数の変化は、蛍光
X線分析値レベルより一次回帰式によって求めることが
可能であるという知見に基づき、測定面の表面粗さによ
る蛍光X線分析値の補正を行うことによって、測定面の
表面粗さに起因する蛍光X線分析値のバラツキを低減で
きることを究明し、この発明に到達した。
【0011】すなわちこの発明は、金属等の試料表面に
一次X線を照射し、試料中の元素から発生する固有X線
を分光結晶により分光して固有X線の強度を測定し、元
素の含有量を測定する蛍光X線分析方法において、予め
試料表面粗さと各測定元素の変化量との関係から各測定
元素の粗さ回帰係数演算式を求めておき、試料表面の表
面粗さを予め計測し、計測した表面粗さと各測定元素の
粗さ回帰係数演算式から計算される補正値によって、蛍
光X線分析値を補正することを特徴とする蛍光X線分析
方法である。
【0012】また、金属等の試料表面に一次X線を照射
し、試料中の元素から発生する固有X線を分光結晶によ
り分光して固有X線の強度を測定し、元素の含有量を測
定する蛍光X線分析方法において、前記金属等の試料表
面の表面粗さRaを予め計測し、予め実験により求めた
各測定元素の下記(1)式の粗さ回帰係数Aと計測した
表面粗さRaによって、下記(2)式により蛍光X線分
析値を補正することを特徴とする蛍光X線分析方法であ
る。 A=a×[X]i+b………………………………(1)式 [X]f=A×Ra+[X]i…………………………(2)式 ただし、A:粗さ回帰係数、a、b:実験により求めら
れる元素毎の定数、[X]i:蛍光X線分析値(%)、
[X]f:補正後蛍光X線分析値(%)、Ra:試料表
面粗さ(μm)
【0013】この発明においては、予め試料表面粗さと
各測定元素の変化量との関係から各測定元素の粗さ回帰
係数演算式を求めておき、試料表面の表面粗さを予め計
測し、計測した表面粗さと各測定元素の粗さ回帰係数演
算式から計算される補正値によって、蛍光X線分析値を
補正することによって、測定面の表面粗さに起因する蛍
光X線分析値のバラツキを低減でき、ステンレス鋼中の
Cr、Niのごとく高含有量成分についても高精度で定
量することができ、製鋼過程での高価な合金鉄使用量の
削減に寄与することができる。
【0014】また、この発明においては、前記金属等の
試料表面の表面粗さRaを予め計測し、予め実験により
求めた各測定元素の前記(1)式の粗さ回帰係数Aと計
測した表面粗さRaによって、前記(2)式により蛍光
X線分析値を補正することによって、測定面の表面粗さ
に起因する蛍光X線分析値のバラツキを低減でき、ステ
ンレス鋼中のCr、Niのごとく高含有量成分について
も高精度で定量することができ、製鋼過程での高価な合
金鉄使用量の削減に寄与することができる。
【0015】試料表面粗さの評価指標としては、JIS
B 0601−1982 表面粗さの定義と表示で
は、断面曲線、粗さ曲線の評価項目として微細な凹凸の
振幅に関する中心線平均粗さRa、最大高さRmax、
十点平均粗さRzの3種類が採用されているが、実験よ
り中心線平均粗さRaが最も蛍光X線分析値との相関が
強く、表面状態を的確に表しており、中心線平均粗さR
aを採用するのが適当である。
【0016】表面粗さの測定方法としては、触針法、レ
ーザ光による反射光分布の利用、鏡面反射率法、対比光
沢度法、スペックルパターン法、シーン現象の利用など
多数あるが、触針法、レーザ光による反射光分布の利用
を採用するのが適している。この発明の実験では、触針
法を採用したが、その繰り返し測定精度は、中心線平均
粗さRa1.9μmのときで±0.05μmであり、蛍
光X線分析値への影響は、表1に示すとおり、約Cr:
18%のときで0.006%程度と推定される。したが
って、中心線平均粗さRaの補正によって蛍光X線分析
値のバラツキは、低減することができる。
【0017】
【表1】
【0018】
【実施例】
実施例1 中心線平均粗さRaと蛍光X線分析値との関係を調査す
るため、表2に示すとおり、標準試料(同一組成の試料
12個)を3種類準備し、表3に示すとおり、研磨条件
を4段階に変更して各研磨条件で3個の研磨試料を調製
した。調製した試料No.1〜3の36個について、触
針法により中心線平均粗さRaを測定すると共に、表4
に示す条件でCr、Ni、Mnの蛍光X線分析を行い、
中心線平均粗さRaと蛍光X線分析値の関係を調査し
た。その結果を図1〜図12に示す。
【0019】
【表2】
【0020】
【表3】
【0021】
【表4】
【0022】図1〜図12に示すとおり、中心線平均粗
さRaの値が大きくなる(試料表面が粗くなる)ほど、
蛍光X線分析値は低い値を示し、かつ強い相関関係にあ
る。また、研磨紙#100新と古のプロットから多数回
使用によって中心線平均粗さRaは低くなり、蛍光X線
分析値は高くなっている。さらに、Cr、Ni、Mn共
に、含有量が低くなるほど表面粗さと蛍光X線分析値と
の回帰係数(A)が小さくなっている。その関係を図示
したのが図4、図8、図12であり、蛍光X線分析値で
上記回帰係数(A)が計算できる。以上の結果から、下
記補正式を導き出した。 A=a×[X]i+b………………………………(1)式 [X]f=A×Ra+[X]i…………………………(2)式 ただし、A:粗さ回帰係数、a、b:実験により求めら
れる元素毎の定数、[X]i:蛍光X線分析値(%)、
[X]f:補正後蛍光X線分析値(%)、Ra:試料表
面粗さ(μm)
【0023】実施例2 上記補正式の効果を確認するため、オンライン実試料1
0個の触針法による中心線平均粗さRa、前記表4に示
す条件でCr、Ni、Mnの蛍光X線分析および化学分
析を行い、蛍光X線分析値と化学分析値との差のバラツ
キを ̄R/d2で推定すると表5のとおりであった。
【0024】
【表5】
【0025】表5に示すとおり、Cr、Niについて
は、中心線平均粗さRa補正した場合、蛍光X線分析の
分析精度が中心線平均粗さRa補正なしに比較して約4
0%向上している。Mnについては、中心線平均粗さR
a補正の効果が認められなかったが、その要因は粗さ回
帰係数(A)が小さいためである。したがって、この発
明における中心線平均粗さRa補正式の適用において
は、実験により求めた含有量の範囲にすべきであり、か
つ、Cr、Niのように高含有領域の元素に限られる。
【0026】
【発明の効果】以上述べたとおり、この発明方法によれ
ば、オーステナイト系ステンレス鋼中のCr、Niおよ
びフェライト系ステンレス鋼中のCrのような高含有量
領域の元素に対し、蛍光X線分析の分析精度を約40%
向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1における試料No.1の中心線平均粗
さRaとCrの蛍光X線分析値との関係を示すグラフで
ある。
【図2】実施例1における試料No.2の中心線平均粗
さRaとCrの蛍光X線分析値との関係を示すグラフで
ある。
【図3】実施例1における試料No.3の中心線平均粗
さRaとCrの蛍光X線分析値との関係を示すグラフで
ある。
【図4】実施例1におけるCrの蛍光X線分析値と中心
線平均粗さRa回帰係数との関係を示すグラフである。
【図5】実施例1における試料No.1の中心線平均粗
さRaとNiの蛍光X線分析値との関係を示すグラフで
ある。
【図6】実施例1における試料No.2の中心線平均粗
さRaとNiの蛍光X線分析値との関係を示すグラフで
ある。
【図7】実施例1における試料No.3の中心線平均粗
さRaとNiの蛍光X線分析値との関係を示すグラフで
ある。
【図8】実施例1におけるNiの蛍光X線分析値と中心
線平均粗さRa回帰係数との関係を示すグラフである。
【図9】実施例1における試料No.1の中心線平均粗
さRaとMnの蛍光X線分析値との関係を示すグラフで
ある。
【図10】実施例1における試料No.2の中心線平均
粗さRaとMnの蛍光X線分析値との関係を示すグラフ
である。
【図11】実施例1における試料No.3の中心線平均
粗さRaとMnの蛍光X線分析値との関係を示すグラフ
である。
【図12】実施例1におけるMnの蛍光X線分析値と中
心線平均粗さRa回帰係数との関係を示すグラフであ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷口 卓史 和歌山県和歌山市湊1850番地 住友金属工 業株式会社和歌山製鉄所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属等の試料表面に一次X線を照射し、
    試料中の元素から発生する固有X線を分光結晶により分
    光して固有X線の強度を測定し、元素の含有量を測定す
    る蛍光X線分析方法において、予め試料表面粗さと各測
    定元素の変化量との関係から各測定元素の粗さ回帰係数
    演算式を求めておき、試料表面の表面粗さを予め計測
    し、計測した表面粗さと各測定元素の粗さ回帰係数演算
    式から計算される補正値によって、蛍光X線分析値を補
    正することを特徴とする蛍光X線分析方法。
  2. 【請求項2】 金属等の試料表面に一次X線を照射し、
    試料中の元素から発生する固有X線を分光結晶により分
    光して固有X線の強度を測定し、元素の含有量を測定す
    る蛍光X線分析方法において、前記金属等の試料表面の
    表面粗さRaを予め計測し、予め実験により求めた各測
    定元素の下記(1)式の粗さ回帰係数Aと計測した表面
    粗さRaによって、下記(2)式により蛍光X線分析値
    を補正することを特徴とする蛍光X線分析方法。 A=a×[X]i+b………………………………(1)式 [X]f=A×Ra+[X]i…………………………(2)式 ただし、A:粗さ回帰係数、a、b:実験により求めら
    れる元素毎の定数、[X]i:蛍光X線分析値(%)、
    [X]f:補正後蛍光X線分析値(%)、Ra:試料表
    面粗さ(μm)
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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