特開2024-158416鉄鋼材料中の金属化合物微粒子の分散回収方法、鉄鋼材料中の金属化合物微粒子の分析方法および鉄鋼材料の電解抽出用の電解溶液
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024158416
(43)【公開日】2024-11-08
(54)【発明の名称】鉄鋼材料中の金属化合物微粒子の分散回収方法、鉄鋼材料中の金属化合物微粒子の分析方法および鉄鋼材料の電解抽出用の電解溶液
(51)【国際特許分類】
G01N 1/32 20060101AFI20241031BHJP
【ＦＩ】
G01N1/32 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023073601
(22)【出願日】2023-04-27
(71)【出願人】
【識別番号】000006655
【氏名又は名称】日本製鉄株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100140774
【弁理士】
【氏名又は名称】大浪 一徳
(74)【代理人】
【識別番号】100134359
【弁理士】
【氏名又は名称】勝俣 智夫
(74)【代理人】
【識別番号】100188592
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 洋
(74)【代理人】
【識別番号】100217249
【弁理士】
【氏名又は名称】堀田 耕一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100221279
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 健吾
(74)【代理人】
【識別番号】100207686
【弁理士】
【氏名又は名称】飯田 恭宏
(74)【代理人】
【識別番号】100224812
【弁理士】
【氏名又は名称】井口 翔太
(72)【発明者】
【氏名】板橋 大輔
【テーマコード（参考）】
2G052
【Ｆターム（参考）】
2G052AA11
2G052AA12
2G052AB01
2G052AB27
2G052AD12
2G052AD32
2G052AD52
2G052BA24
2G052EC14
2G052FB10
2G052GA09
2G052GA33
2G052JA09
(57)【要約】
【課題】電解抽出によって抽出された鉄鋼材料中の金属化合物微粒子を、損失させることなく安定して分散回収することが可能な、鉄鋼材料中の金属化合物微粒子の分散回収方法を提供する。
【解決手段】鉄鋼材料含む電極と対極とを電解溶液中に浸漬し、鉄鋼材料を電解する電解工程と、鉄鋼材料を電解溶液中に浸漬した状態で、電解溶液に対して、超音波を印加して鉄鋼材料の表面から前記金属化合物微粒子を脱離させて、電解溶液中に金属化合物微粒子を分散させる分散工程と、を含む、鉄鋼材料中の金属化合物微粒子の分散回収方法を採用する。
【選択図】なし
【解決手段】鉄鋼材料含む電極と対極とを電解溶液中に浸漬し、鉄鋼材料を電解する電解工程と、鉄鋼材料を電解溶液中に浸漬した状態で、電解溶液に対して、超音波を印加して鉄鋼材料の表面から前記金属化合物微粒子を脱離させて、電解溶液中に金属化合物微粒子を分散させる分散工程と、を含む、鉄鋼材料中の金属化合物微粒子の分散回収方法を採用する。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
鉄鋼材料を含む電極と対極とを電解溶液中に浸漬し、前記鉄鋼材料を電解する電解工程と、
前記鉄鋼材料を前記電解溶液中に浸漬した状態で、前記電解溶液に対して、超音波を印加して前記鉄鋼材料の表面から金属化合物微粒子を脱離させて、前記電解溶液中に前記金属化合物微粒子を分散させる分散工程と、を含む、鉄鋼材料中の金属化合物微粒子の分散回収方法。
前記鉄鋼材料を前記電解溶液中に浸漬した状態で、前記電解溶液に対して、超音波を印加して前記鉄鋼材料の表面から金属化合物微粒子を脱離させて、前記電解溶液中に前記金属化合物微粒子を分散させる分散工程と、を含む、鉄鋼材料中の金属化合物微粒子の分散回収方法。
【請求項2】
前記電解溶液が、前記金属化合物微粒子を分散させる機能を有する請求項１に記載の、鉄鋼材料中の金属化合物微粒子の分散回収方法。
【請求項3】
前記電解工程に引き続き、前記電解溶液に対して、分散回収対象の金属化合物微粒子の全てとのハンセン溶解度パラメータ距離Ｒａ（（１）式）が、８．０（Ｊ／ｃｍ３）１／２以下となるように、任意の溶媒を添加する分散液調製工程を有する請求項１に記載の鉄鋼材料中の金属化合物微粒子の分散回収方法。
Ｒａ＝［４（δｄ１－δｄ２）２＋（δｐ１－δｐ２）２＋（δｈ１－δｈ２）２］１／２ …（１）
ただし、式（１）におけるδｄ１は前記金属化合物微粒子のロンドン分散力、δｐ１は前記金属化合物微粒子の双極子間力、δｈ１は前記金属化合物微粒子の水素結合力、δｄ２は前記溶媒のロンドン分散力、δｐ２は前記溶媒の双極子間力、δｈ２は前記溶媒の水素結合力である。
Ｒａ＝［４（δｄ１－δｄ２）２＋（δｐ１－δｐ２）２＋（δｈ１－δｈ２）２］１／２ …（１）
ただし、式（１）におけるδｄ１は前記金属化合物微粒子のロンドン分散力、δｐ１は前記金属化合物微粒子の双極子間力、δｈ１は前記金属化合物微粒子の水素結合力、δｄ２は前記溶媒のロンドン分散力、δｐ２は前記溶媒の双極子間力、δｈ２は前記溶媒の水素結合力である。
【請求項4】
鉄鋼材料を含む電極と対極とを電解溶液中に浸漬し、前記鉄鋼材料を電解する電解工程と、
前記鉄鋼材料を前記電解溶液中に浸漬した状態で、前記電解溶液に対して、超音波を印加して前記鉄鋼材料の表面から金属化合物微粒子を脱離させて、前記電解溶液中に前記金属化合物微粒子を分散させる分散工程と、を含み、
前記電解溶液が、分散回収対象の金属化合物微粒子の全てとのハンセン溶解度パラメータ距離Ｒａ（（１）式）が、８．０（Ｊ／ｃｍ３）１／２以下となる溶媒を含む、鉄鋼材料中の金属化合物微粒子の分散回収方法。
Ｒａ＝［４（δｄ１－δｄ２）２＋（δｐ１－δｐ２）２＋（δｈ１－δｈ２）２］１／２ …（１）
ただし、式（１）におけるδｄ１は前記金属化合物微粒子のロンドン分散力、δｐ１は前記金属化合物微粒子の双極子間力、δｈ１は前記金属化合物微粒子の水素結合力、δｄ２は前記溶媒のロンドン分散力、δｐ２は前記溶媒の双極子間力、δｈ２は前記溶媒の水素結合力である。
前記鉄鋼材料を前記電解溶液中に浸漬した状態で、前記電解溶液に対して、超音波を印加して前記鉄鋼材料の表面から金属化合物微粒子を脱離させて、前記電解溶液中に前記金属化合物微粒子を分散させる分散工程と、を含み、
前記電解溶液が、分散回収対象の金属化合物微粒子の全てとのハンセン溶解度パラメータ距離Ｒａ（（１）式）が、８．０（Ｊ／ｃｍ３）１／２以下となる溶媒を含む、鉄鋼材料中の金属化合物微粒子の分散回収方法。
Ｒａ＝［４（δｄ１－δｄ２）２＋（δｐ１－δｐ２）２＋（δｈ１－δｈ２）２］１／２ …（１）
ただし、式（１）におけるδｄ１は前記金属化合物微粒子のロンドン分散力、δｐ１は前記金属化合物微粒子の双極子間力、δｈ１は前記金属化合物微粒子の水素結合力、δｄ２は前記溶媒のロンドン分散力、δｐ２は前記溶媒の双極子間力、δｈ２は前記溶媒の水素結合力である。
【請求項5】
前記電解溶液は、鉄と錯体を形成する錯化剤を含む、請求項１または請求項４に記載の鉄鋼材料中の金属化合物微粒子の分散回収方法。
【請求項6】
請求項１または請求項４に記載の鉄鋼材料中の金属化合物微粒子の分散回収方法によって得られた前記金属化合物微粒子を含む前記電解溶液を分析する分析工程を有する、鉄鋼材料中の金属化合物微粒子の分析方法。
【請求項7】
前記分析工程は、前記金属化合物微粒子を分散させた前記電解溶液に対して、フィールドフローフラクショネーション法を行うことにより、前記金属化合物微粒子を粒子サイズ毎に分別する工程と、
粒子サイズ毎に分別された前記金属化合物微粒子の成分を分析する工程と、を有する請求項６に記載の鉄鋼材料中の金属化合物微粒子の分析方法。
粒子サイズ毎に分別された前記金属化合物微粒子の成分を分析する工程と、を有する請求項６に記載の鉄鋼材料中の金属化合物微粒子の分析方法。
【請求項8】
前記分析工程は、前記金属化合物微粒子を分散させた前記電解溶液に対して、前記電解溶液中の前記金属化合物微粒子を残しつつ液相成分を除去することにより、前記金属化合物微粒子を含む電子顕微鏡観察用の試料を作製する工程と、
前記試料を電子顕微鏡で観察する工程と、を有する請求項６に記載の鉄鋼材料中の金属化合物微粒子の分析方法。
前記試料を電子顕微鏡で観察する工程と、を有する請求項６に記載の鉄鋼材料中の金属化合物微粒子の分析方法。
【請求項9】
鉄鋼材料を含む電極と対極とを浸漬し、前記鉄鋼材料を電解して前記鉄鋼材料に含まれる金属化合物微粒子を抽出して前記金属化合物微粒子を分散させるための電解溶液であり、
前記電解溶液は、分散回収対象の金属化合物微粒子の全てとのハンセン溶解度パラメータ距離Ｒａ（（１）式）が、８．０（Ｊ／ｃｍ３）１／２未満となる溶媒を含む鉄鋼材料の電解抽出用の電解溶液。
Ｒａ＝［４（δｄ１－δｄ２）２＋（δｐ１－δｐ２）２＋（δｈ１－δｈ２）２］１／２ …（１）
ただし、式（１）におけるδｄ１は前記金属化合物微粒子のロンドン分散力、δｐ１は前記金属化合物微粒子の双極子間力、δｈ１は前記金属化合物微粒子の水素結合力、δｄ２は前記溶媒のロンドン分散力、δｐ２は前記溶媒の双極子間力、δｈ２は前記溶媒の水素結合力である。
前記電解溶液は、分散回収対象の金属化合物微粒子の全てとのハンセン溶解度パラメータ距離Ｒａ（（１）式）が、８．０（Ｊ／ｃｍ３）１／２未満となる溶媒を含む鉄鋼材料の電解抽出用の電解溶液。
Ｒａ＝［４（δｄ１－δｄ２）２＋（δｐ１－δｐ２）２＋（δｈ１－δｈ２）２］１／２ …（１）
ただし、式（１）におけるδｄ１は前記金属化合物微粒子のロンドン分散力、δｐ１は前記金属化合物微粒子の双極子間力、δｈ１は前記金属化合物微粒子の水素結合力、δｄ２は前記溶媒のロンドン分散力、δｐ２は前記溶媒の双極子間力、δｈ２は前記溶媒の水素結合力である。
【請求項10】
２５℃における比誘電率が３０以上である、請求項９に記載の鉄鋼材料の電解抽出用の電解溶液。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、鉄鋼材料中の金属化合物微粒子の分散回収方法、鉄鋼材料中の金属化合物微粒子の分析方法および鉄鋼材料の電解抽出用の電解溶液に関する。
【背景技術】
【0002】
鉄鋼材料中に含まれる介在物や析出物（以下、金属化合物微粒子という）は、その大きさや数量、化学組成などが鉄鋼材料の特性に大きな影響を及ぼす。例えば、粒径が数十マイクロメートルオーダーの比較的大きな金属化合物微粒子は、鉄鋼材料の特性を劣化させる有害なものとして扱われている。その一方で、近年、マイクロメートルオーダーあるいはそれ以下の大きさの金属化合物微粒子を積極的に利用して鋼の組織を制御することにより、鉄鋼材料の各種の特性を向上させる技術が発展している。これに伴い、鉄鋼材料中の微小な金属化合物微粒子の定量分析や粒度分布測定等を適切に行うニーズが高まっている。
【0003】
こうしたニーズを実現するには、金属化合物微粒子が溶媒中に安定して分散する溶液を調製する必要がある。そこで、従来から、鉄鋼材料から金属化合物微粒子を抽出分離する段階と、抽出分離された金属化合物微粒子を液中に分散させる段階とを経ることにより、金属化合物微粒子を分散させた分散液の調製が試みられている。
【0004】
鋼中の金属化合物微粒子の抽出分離法としては、非水電解液を用いた電解抽出法が知られている。電解抽出法は、鉄鋼材料を陽極とし、白金電極を陰極とし、これら陽極及び陰極を非水電解液に浸漬させた上で、電気分解を行うことによって、鉄鋼材料のマトリックスである鉄を溶解させて、金属化合物微粒子を抽出させる方法である。
【0005】
非水電解液を用いた鉄鋼材料の電解抽出法では、抽出対象の物質に応じた溶媒と電位を選ぶことにより、金属化合物微粒子を選択的に抽出できるという特長がある。例えば、非特許文献１には、鉄鋼材料の電解抽出方法に使用する電解溶液として、鉄のキレート剤として１０％アセチルアセトン（ＡＡ）や４％サリチル酸メチル－１％サリチル酸（ＭＳ）等を含み、支持電解質として１％塩化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＣ）を含む非水溶媒電解溶液が記載されている。これらの電解溶液中では、抽出された金属化合物微粒子が電解溶液中で凝集する場合があるので、金属化合物微粒子のサイズの測定を行うために、別途、適当な分散溶液中に鋼材試料を浸漬してから超音波印加するなどして、金属化合物微粒子を分散溶液中に分散させる必要がある。
【0006】
しかし、従来、電解抽出直後の鉄鋼材料の表面には、ほとんどの金属化合物微粒子が付着した状態にあり、そのままの状態で分散溶液中にて回収されていたと考えられていたが、最近になって、電解抽出工程において一部の金属化合物微粒子が鉄鋼材料の表面から脱落して電解溶液に残存してしまい、全量が分散溶液に回収されず、その結果、その後の分析段階において定量分析値が低値になるという問題が顕在化した。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0007】
【非特許文献1】“試料分析講座 鉄鋼分析”，社団法人日本分析化学会編，丸善出版株式会社，平成２３年９月１５日発行，ｐ．９１，ｐ．１０１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、電解抽出によって抽出された鉄鋼材料中の金属化合物微粒子を、損失させることなく安定して分散回収することが可能な、鉄鋼材料中の金属化合物微粒子の分散回収方法、鉄鋼材料中の金属化合物微粒子の分析方法および鉄鋼材料の電解抽出用の電解溶液を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を採用する。
［１］ 鉄鋼材料を含む電極と対極とを電解溶液中に浸漬し、前記鉄鋼材料を電解する電解工程と、
前記鉄鋼材料を前記電解溶液中に浸漬した状態で、前記電解溶液に対して、超音波を印加して前記鉄鋼材料の表面から金属化合物微粒子を脱離させて、前記電解溶液中に前記金属化合物微粒子を分散させる分散工程と、を含む、鉄鋼材料中の金属化合物微粒子の分散回収方法。
［２］ 前記電解溶液が、前記金属化合物微粒子を分散させる機能を有する［１］に記載の鉄鋼材料中の金属化合物微粒子の分散回収方法。
［３］ 前記電解工程に引き続き、前記電解溶液に対して、分散回収対象の金属化合物微粒子の全てとのハンセン溶解度パラメータ距離Ｒａ（（１）式）が、８．０（Ｊ／ｃｍ３）１／２以下となるように、任意の溶媒を添加する分散液調製工程を有する［１］に記載の鉄鋼材料中の金属化合物微粒子の分散回収方法。
Ｒａ＝［４（δｄ１－δｄ２）２＋（δｐ１－δｐ２）２＋（δｈ１－δｈ２）２］１／２ …（１）
ただし、式（１）におけるδｄ１は前記金属化合物微粒子のロンドン分散力、δｐ１は前記金属化合物微粒子の双極子間力、δｈ１は前記金属化合物微粒子の水素結合力、δｄ２は前記溶媒のロンドン分散力、δｐ２は前記溶媒の双極子間力、δｈ２は前記溶媒の水素結合力である。
［４］ 鉄鋼材料を含む電極と対極とを電解溶液中に浸漬し、前記鉄鋼材料を電解する電解工程と、
前記鉄鋼材料を前記電解溶液中に浸漬した状態で、前記電解溶液に対して、超音波を印加して前記鉄鋼材料の表面から金属化合物微粒子を脱離させて、前記電解溶液中に前記金属化合物微粒子を分散させる分散工程と、を含み、
前記電解溶液が、分散回収対象の金属化合物微粒子の全てとのハンセン溶解度パラメータ距離Ｒａ（（１）式）が、８．０（Ｊ／ｃｍ３）１／２以下となる溶媒を含む、鉄鋼材料中の金属化合物微粒子の分散回収方法。
Ｒａ＝［４（δｄ１－δｄ２）２＋（δｐ１－δｐ２）２＋（δｈ１－δｈ２）２］１／２ …（１）
ただし、式（１）におけるδｄ１は前記金属化合物微粒子のロンドン分散力、δｐ１は前記金属化合物微粒子の双極子間力、δｈ１は前記金属化合物微粒子の水素結合力、δｄ２は前記溶媒のロンドン分散力、δｐ２は前記溶媒の双極子間力、δｈ２は前記溶媒の水素結合力である。
［５］ 前記電解溶液は、鉄と錯体を形成する錯化剤を含む、［１］または［４］に記載の鉄鋼材料中の金属化合物微粒子の分散回収方法。
［６］ ［１］または［４］に記載の鉄鋼材料中の金属化合物微粒子の分散回収方法によって得られた前記金属化合物微粒子を含む前記電解溶液を分析する分析工程を有する、鉄鋼材料中の金属化合物微粒子の分析方法。
［７］ 前記分析工程は、前記金属化合物微粒子を分散させた前記電解溶液に対して、フィールドフローフラクショネーション法を行うことにより、前記金属化合物微粒子を粒子サイズ毎に分別する工程と、
粒子サイズ毎に分別された前記金属化合物微粒子の成分を分析する工程と、を有する［６］に記載の鉄鋼材料中の金属化合物微粒子の分析方法。
［８］ 前記分析工程は、前記金属化合物微粒子を分散させた前記電解溶液に対して、前記電解溶液中の前記金属化合物微粒子を残しつつ液相成分を除去することにより、前記金属化合物微粒子を含む電子顕微鏡観察用の試料を作製する工程と、
前記試料を電子顕微鏡で観察する工程と、を有する［６］に記載の鉄鋼材料中の金属化合物微粒子の分析方法。
［９］ 鉄鋼材料を含む電極と対極とを浸漬し、前記鉄鋼材料を電解して前記鉄鋼材料に含まれる金属化合物微粒子を抽出して前記金属化合物微粒子を分散させるための電解溶液であり、
前記電解溶液は、分散回収対象の金属化合物微粒子の全てとのハンセン溶解度パラメータ距離Ｒａ（（１）式）が、８．０（Ｊ／ｃｍ３）１／２未満となる溶媒を含む鉄鋼材料の電解抽出用の電解溶液。
Ｒａ＝［４（δｄ１－δｄ２）２＋（δｐ１－δｐ２）２＋（δｈ１－δｈ２）２］１／２ …（１）
ただし、式（１）におけるδｄ１は前記金属化合物微粒子のロンドン分散力、δｐ１は前記金属化合物微粒子の双極子間力、δｈ１は前記金属化合物微粒子の水素結合力、δｄ２は前記溶媒のロンドン分散力、δｐ２は前記溶媒の双極子間力、δｈ２は前記溶媒の水素結合力である。
［１０］ ２５℃における比誘電率が３０以上である、［９］に記載の鉄鋼材料の電解抽出用の電解溶液。
［１］ 鉄鋼材料を含む電極と対極とを電解溶液中に浸漬し、前記鉄鋼材料を電解する電解工程と、
前記鉄鋼材料を前記電解溶液中に浸漬した状態で、前記電解溶液に対して、超音波を印加して前記鉄鋼材料の表面から金属化合物微粒子を脱離させて、前記電解溶液中に前記金属化合物微粒子を分散させる分散工程と、を含む、鉄鋼材料中の金属化合物微粒子の分散回収方法。
［２］ 前記電解溶液が、前記金属化合物微粒子を分散させる機能を有する［１］に記載の鉄鋼材料中の金属化合物微粒子の分散回収方法。
［３］ 前記電解工程に引き続き、前記電解溶液に対して、分散回収対象の金属化合物微粒子の全てとのハンセン溶解度パラメータ距離Ｒａ（（１）式）が、８．０（Ｊ／ｃｍ３）１／２以下となるように、任意の溶媒を添加する分散液調製工程を有する［１］に記載の鉄鋼材料中の金属化合物微粒子の分散回収方法。
Ｒａ＝［４（δｄ１－δｄ２）２＋（δｐ１－δｐ２）２＋（δｈ１－δｈ２）２］１／２ …（１）
ただし、式（１）におけるδｄ１は前記金属化合物微粒子のロンドン分散力、δｐ１は前記金属化合物微粒子の双極子間力、δｈ１は前記金属化合物微粒子の水素結合力、δｄ２は前記溶媒のロンドン分散力、δｐ２は前記溶媒の双極子間力、δｈ２は前記溶媒の水素結合力である。
［４］ 鉄鋼材料を含む電極と対極とを電解溶液中に浸漬し、前記鉄鋼材料を電解する電解工程と、
前記鉄鋼材料を前記電解溶液中に浸漬した状態で、前記電解溶液に対して、超音波を印加して前記鉄鋼材料の表面から金属化合物微粒子を脱離させて、前記電解溶液中に前記金属化合物微粒子を分散させる分散工程と、を含み、
前記電解溶液が、分散回収対象の金属化合物微粒子の全てとのハンセン溶解度パラメータ距離Ｒａ（（１）式）が、８．０（Ｊ／ｃｍ３）１／２以下となる溶媒を含む、鉄鋼材料中の金属化合物微粒子の分散回収方法。
Ｒａ＝［４（δｄ１－δｄ２）２＋（δｐ１－δｐ２）２＋（δｈ１－δｈ２）２］１／２ …（１）
ただし、式（１）におけるδｄ１は前記金属化合物微粒子のロンドン分散力、δｐ１は前記金属化合物微粒子の双極子間力、δｈ１は前記金属化合物微粒子の水素結合力、δｄ２は前記溶媒のロンドン分散力、δｐ２は前記溶媒の双極子間力、δｈ２は前記溶媒の水素結合力である。
［５］ 前記電解溶液は、鉄と錯体を形成する錯化剤を含む、［１］または［４］に記載の鉄鋼材料中の金属化合物微粒子の分散回収方法。
［６］ ［１］または［４］に記載の鉄鋼材料中の金属化合物微粒子の分散回収方法によって得られた前記金属化合物微粒子を含む前記電解溶液を分析する分析工程を有する、鉄鋼材料中の金属化合物微粒子の分析方法。
［７］ 前記分析工程は、前記金属化合物微粒子を分散させた前記電解溶液に対して、フィールドフローフラクショネーション法を行うことにより、前記金属化合物微粒子を粒子サイズ毎に分別する工程と、
粒子サイズ毎に分別された前記金属化合物微粒子の成分を分析する工程と、を有する［６］に記載の鉄鋼材料中の金属化合物微粒子の分析方法。
［８］ 前記分析工程は、前記金属化合物微粒子を分散させた前記電解溶液に対して、前記電解溶液中の前記金属化合物微粒子を残しつつ液相成分を除去することにより、前記金属化合物微粒子を含む電子顕微鏡観察用の試料を作製する工程と、
前記試料を電子顕微鏡で観察する工程と、を有する［６］に記載の鉄鋼材料中の金属化合物微粒子の分析方法。
［９］ 鉄鋼材料を含む電極と対極とを浸漬し、前記鉄鋼材料を電解して前記鉄鋼材料に含まれる金属化合物微粒子を抽出して前記金属化合物微粒子を分散させるための電解溶液であり、
前記電解溶液は、分散回収対象の金属化合物微粒子の全てとのハンセン溶解度パラメータ距離Ｒａ（（１）式）が、８．０（Ｊ／ｃｍ３）１／２未満となる溶媒を含む鉄鋼材料の電解抽出用の電解溶液。
Ｒａ＝［４（δｄ１－δｄ２）２＋（δｐ１－δｐ２）２＋（δｈ１－δｈ２）２］１／２ …（１）
ただし、式（１）におけるδｄ１は前記金属化合物微粒子のロンドン分散力、δｐ１は前記金属化合物微粒子の双極子間力、δｈ１は前記金属化合物微粒子の水素結合力、δｄ２は前記溶媒のロンドン分散力、δｐ２は前記溶媒の双極子間力、δｈ２は前記溶媒の水素結合力である。
［１０］ ２５℃における比誘電率が３０以上である、［９］に記載の鉄鋼材料の電解抽出用の電解溶液。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、電解抽出によって抽出された鉄鋼材料中の金属化合物微粒子を、損失させることなく安定して分散回収することが可能な、鉄鋼材料中の金属化合物微粒子の分散回収方法、鉄鋼材料中の金属化合物微粒子の分析方法および鉄鋼材料の電解抽出用の電解溶液を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【発明を実施するための形態】
【0012】
本発明者らは、鉄鋼材料中に含まれる金属化合物微粒子を、電解抽出するとともに、抽出後の金属化合物微粒子を凝集させることなく安定して分散させることが可能な電解溶液を検討する中で、ハンセン溶解度パラメータに着目した。ハンセン溶解度パラメータδｔは、物質の溶解性の予測に用いられる指標であり、Ｈｉｌｄｅｂｒａｎｄが定義した溶解度パラメータ（凝集エネルギー密度）をさらに三成分に分解したものであり、以下の式（Ａ）で示すことができる。
【0013】
δｔ＝（δｄ
２＋δｐ
２＋δｈ
２）１／２ …（Ａ）
【0014】
式（Ａ）において、δｄは分子間のロンドン分散力、δｐは分子間の双極子間力、δｈは分子間の水素結合力である。
【0015】
一般に、溶解度パラメータは、溶液中での分子間力を溶解力のパラメータとみなして定義され、２種類の成分混合に要するエネルギーΔＥＭは、『成分１および成分２がそれぞれ純物質として存在する場合の凝集エネルギーと、成分１と成分２との混合物である場合の凝集エネルギーの差』として表現できる。つまり、二種類の物質に対して溶解度パラメータがそれぞれ分かっている場合、この値が近ければ近いほど混じり合うのに要するエネルギーが小さくなり、溶解しやすくなる。
【0016】
式（Ａ）における３種のパラメータは、三次元空間（ハンセン空間）における座標とみなせる。そして２種の物質のハンセン溶解度パラメータをそれぞれハンセン空間内に置いたとき、２点間の距離が近ければ近いほど互いに溶解しやすいことが示唆される。２点間の距離は、下記式（Ｂ）に示すハンセン溶解度パラメータ距離Ｒａで表すことができる。
【0017】
Ｒａ＝［４（δｄ１－δｄ２）２＋（δｐ１－δｐ２）２＋（δｈ１－δｈ２）２］１／２ …（Ｂ）
【0018】
式（Ｂ）におけるδｄ１は成分１のロンドン分散力、δｐ１は成分１の双極子間力、δｈ１は成分１の水素結合力、δｄ２は成分２のロンドン分散力、δｐ２は成分２の双極子間力、δｈ２は成分２の水素結合力である。
【0019】
ハンセン溶解度パラメータ距離Ｒａは、上述のように、物質の溶解性の予測に用いられ、特に有機材料同士の相溶性の評価に用いられるが、本発明者らは、鉄鋼材料に含まれる金属化合物微粒子の凝集性を評価するパラメータとして利用することを検討した。その結果、対象とする金属化合物微粒子と、選定候補の電解溶液の溶媒とのハンセン溶解度パラメータ距離Ｒａが所定の範囲内にある場合に、金属化合物微粒子が当該溶媒中で凝集せずに分散することを見出した。
【0020】
ハンセン溶解度パラメータ距離Ｒａが所定の範囲内にある溶媒を含む電解溶液は、鉄鋼材料の電解抽出が可能であるとともに、電解抽出された金属化合物微粒子をそのまま電解溶液に分散させることが可能になる。そして、金属化合物微粒子が分散された電解溶液は、そのまま、様々な分析方法の試料として使用可能になる。すなわち、従来の電解溶液は、電解抽出が可能であったが金属化合物微粒子を凝集させてしまうために、電解抽出後の鉄鋼材料を電解溶液から別の分散溶媒に移した上で、当該分散溶媒中において金属化合物微粒子を分散させる必要があったところ、本発明では電解溶液中において金属化合物微粒子を凝集させず分散させることが可能であるため、こうした操作が不要になり、金属化合物微粒子が分散された電解溶液を、各種の分析手法の試料として、例えば、フィールドフローフラクショネーション法の試験液として、また、透過型電子顕微鏡の支持膜法による試料作成時の試料として、更には金属化合物微粒子の成分分析の試料として、使用することができる。これにより、電解工程において一部の金属化合物微粒子が鉄鋼材料の表面から脱落して電解溶液に残存した場合であっても、電解抽出した金属化合物微粒子の全量を分散回収することができ、その後の分析段階において定量分析値が低値になることがなく、金属化合物微粒子のサイズ測定の精度や個数密度分布評価の定量性の精度を改善できる。
【0021】
以下、本発明の実施形態である、鉄鋼材料中の金属化合物微粒子の分散回収方法（以下、分散回収方法という場合がある）、鉄鋼材料中の金属化合物微粒子の分析方法（以下、分析方法という場合がある）および鉄鋼材料の電解抽出用の電解溶液について説明する。
【0022】
本実施形態の分散回収方法は、鉄鋼材料を含む電極と対極とを電解溶液中に浸漬し、鉄鋼材料を電解する電解工程と、鉄鋼材料を電解溶液中に浸漬した状態で、電解溶液に対して、超音波を印加して鉄鋼材料の表面から金属化合物微粒子を脱離させて、電解溶液中に前記金属化合物微粒子を分散させる分散工程と、を含む。
【0023】
電解工程におよび分散工程に用いられる電解溶液は、分散回収対象の金属化合物微粒子を分散させる溶媒を含む必要がある。より具体的に、電解溶液は、下記（１）式に示す、分散回収対象の金属化合物微粒子の全てとのハンセン溶解度パラメータ距離Ｒａが、８．０（Ｊ／ｃｍ３）１／２以下となる溶媒を含むことが好ましい。
【0024】
Ｒａ＝［４（δｄ１－δｄ２）２＋（δｐ１－δｐ２）２＋（δｈ１－δｈ２）２］１／２ …（１）
【0025】
ただし、式（１）におけるδｄ１は金属化合物微粒子のロンドン分散力、δｐ１は金属化合物微粒子の双極子間力、δｈ１は金属化合物微粒子の水素結合力、δｄ２は溶媒のロンドン分散力、δｐ２は溶媒の双極子間力、δｈ２は溶媒の水素結合力である。
【0026】
より具体的には、金属化合物微粒子毎に、金属化合物微粒子と選定候補の溶媒との間のハンセン溶解度パラメータ距離Ｒａを求め、金属化合物微粒子毎のハンセン溶解度パラメータ距離Ｒａの全てが８．０（Ｊ／ｃｍ３）１／２以下となる場合に、選定候補の溶媒を、電解溶液に利用可能な溶媒とすることが好ましい。
【0027】
その前提として、金属化合物微粒子および溶媒のハンセン溶解度パラメータを把握する。
【0028】
溶媒のハンセン溶解度パラメータは、公知のものを使うことができる。表１に、その一例を示す。
【0029】
【表1】
【0030】
また、２種以上の溶媒を混合した混合溶媒のハンセン溶解度パラメータは、以下の計算式によって求めることができる。
【0031】
例えば、ａ体積％の溶媒Ａとｂ体積％（ａ＋ｂ＝１００％）の溶媒Ｂからなる２成分系の混合溶媒について、混合溶媒のロンドン分散力δｄＭ、双極子間力δｐＭ、水素結合力δｈＭはそれぞれ、次の式（Ｃ）～式（Ｅ）によって求める。３成分系の混合溶媒の場合も同様に、体積分率を乗じたものとする。
【0032】
δｄＭ＝（ａ×δｄＡ＋ｂ×δｄＢ）／（ａ＋ｂ） …（Ｃ）
δｐＭ＝（ａ×δｐＡ＋ｂ×δｐＢ）／（ａ＋ｂ） …（Ｄ）
δｈＭ＝（ａ×δｈＡ＋ｂ×δｈＢ）／（ａ＋ｂ） …（Ｅ）
δｐＭ＝（ａ×δｐＡ＋ｂ×δｐＢ）／（ａ＋ｂ） …（Ｄ）
δｈＭ＝（ａ×δｈＡ＋ｂ×δｈＢ）／（ａ＋ｂ） …（Ｅ）
【0033】
式（Ｃ）～式（Ｅ）において、δｄＡは溶媒Ａのロンドン分散力、δｐＡは溶媒Ａの双極子間力、δｈＡは溶媒Ａの水素結合力であり、δｄＢは溶媒Ｂのロンドン分散力、δｐＢは溶媒Ｂの双極子間力、δｈＢは溶媒Ｂの水素結合力である。
【0034】
金属化合物微粒子のハンセン溶解度パラメータは、公知のものを利用してもよく、実験で求めてもよい。表２に、その一例を示す。なお、表２における数値の単位は（Ｊ／ｃｍ３）１／２である。
【0035】
【表2】
【0036】
金属化合物微粒子のハンセン溶解度パラメータを実験によって測定する場合は、公知の方法によって行えばよい。具体的には、例えば、ハンセン溶解度パラメータが既知である表１に示される２８種類の溶媒にそれぞれ、あらかじめ一次粒子径が既知である金属化合物微粒子を添加し、超音波処理を施す。一定時間（例えば１時間）の静置後に、各粒子の分散性、すなわち、分散しているか凝集しているかを評価する。分散性の評価には、沈降法または動的光散乱法(例えば、Malvern製、Zetasizer NanoS装置)を用いる。
【0037】
沈降法による場合の分散性の判断は、各種溶媒中での重力または遠心力による粒子の沈降速度からストークス径を測定し、既知の一次粒子径と近似する場合に、分散していると評価する。また、動的光散乱法による場合の判断は、動的光散乱装置によって測定された流体力学的径と、既知の一次粒子径とが近似する場合に、分散していると評価する。
金属化合物微粒子の分散性を評価する溶媒としては、上記の手順で分散していると評価される溶媒が少なくとも４種以上であり、分散していると評価される溶媒と分散していると評価されない溶媒とを合わせて２０種以上であれば、金属化合物微粒子のハンセン溶解度パラメータを再現性良く決定することができる。
金属化合物微粒子の分散性を評価する溶媒としては、上記の手順で分散していると評価される溶媒が少なくとも４種以上であり、分散していると評価される溶媒と分散していると評価されない溶媒とを合わせて２０種以上であれば、金属化合物微粒子のハンセン溶解度パラメータを再現性良く決定することができる。
【0038】
次いで、２８種類の溶媒のハンセン溶解度パラメータを、ハンセン空間にプロットする。このとき、ハンセン空間上で、金属化合物微粒子が分散した溶媒と、金属化合物微粒子が凝集した溶媒とを区別できるようにしておく。そして、金属化合物微粒子が分散した溶媒のプロットを全て内部に包含するような、ハンセン溶解球を、最小二乗法により計算して求める。そして、ハンセン空間におけるハンセン溶解球の重心の位置を、金属化合物微粒子のハンセン溶解度パラメータとする。ハンセン空間を利用した上記の計算は、市販のソフトウエア（ソフトウエア名：HSPiP、提供元：Pirika.com）を利用して計算することができる。表２に記載の金属化合物微粒子のハンセン溶解度パラメータは、上記の方法によって求められたものである。
【0039】
選定対象の溶媒および金属化合物微粒子のハンセン溶解度パラメータが確定したら、鉄鋼材料から電解抽出され得る金属化合物微粒子毎に、金属化合物微粒子と選定候補の溶媒との間のハンセン溶解度パラメータ距離Ｒａを、上記の（１）式により求める。
【0040】
次に、算出した金属化合物微粒子毎のハンセン溶解度パラメータ距離Ｒａが全て８．０（Ｊ／ｃｍ３）１／２以下となるかどうかを判断する。そして、全部のハンセン溶解度パラメータ距離Ｒａが８．０（Ｊ／ｃｍ３）１／２以下の場合に、選定候補の溶媒を、利用可能な電解溶液の溶媒として選定する。
【0041】
溶媒の選定基準となるハンセン溶解度パラメータ距離Ｒａの上限（８．０（Ｊ／ｃｍ３）１／２以下）は、実験によって決定した値である。具体的には、種々の溶媒に各種の金属化合物微粒子を添加し、超音波振動を付与して分散させ、その後１２時間程度静置して、分散するか沈降するかを観察し、分散評価結果を得る。このようにして得られた分散評価結果と、溶媒と金属化合物微粒子とのそれぞれの組合せについて、ハンセン溶解度パラメータ距離Ｒａとを比較照合すると、ハンセン溶解度パラメータ距離Ｒａが８．０（Ｊ／ｃｍ３）１／２以下の組合せでは、金属化合物微粒子は溶媒中で分散し、８．０（Ｊ／ｃｍ３）１／２超の組合せでは、金属化合物微粒子は溶媒中で沈降する（すなわち分散しない）ということがわかった。従って、ハンセン溶解度パラメータ距離Ｒａの上限値（８．０（Ｊ／ｃｍ３）１／２以下）は、鉄鋼材料に含まれうる金属化合物微粒子が溶媒中で分散するか否かを判別するための閾値として利用可能である。
【0042】
ハンセン溶解度パラメータ距離Ｒａが小さいほど、溶媒に対する金属化合物微粒子の分散性が良好になる。ハンセン溶解度パラメータ距離Ｒａの上限値は、より好ましくは５．０（Ｊ／ｃｍ３）１／２以下であり、さらにより好ましくは、３．０（Ｊ／ｃｍ３）１／２以下である。しかし、ハンセン溶解度パラメータ距離Ｒａが過剰に小さいと、金属化合物微粒子が溶媒に溶解する可能性がある。このため、ハンセン溶解度パラメータ距離Ｒａは１．０（Ｊ／ｃｍ３）１／２以上としてもよい。
【0043】
本実施形態では、利用可能な溶媒として、複数の溶媒が選定される可能性がある。その場合、更なる絞り込みの選定基準としては、ハンセン溶解度パラメータ距離Ｒａがより小さくなるものを選定することが好ましい。また、その他の絞り込みの選定基準として、電解工程及び分散回収工程後の分析工程において、例えば、フィールドフローフラクショネーション法や電子顕微鏡観察において、取り扱いに支障のないものを選定してもよい。また、人体や環境に悪影響を及ぼさない溶媒を選定してもよい。
【0044】
また、本実施形態の電解溶液の溶媒として、比誘電率が適当なものを選択することが、電解工程の効率を向上できる点で好ましい。具体的には、２５℃における比誘電率εｒが３０以上、より好ましくは３２．７以上である溶媒を選択するとよい。これにより、電解溶液中に支持電解質を十分に溶解させることができ、電解抽出の効率を向上することが可能になる。２５℃における比誘電率εｒが３０未満の場合でも電解工程を行うことが可能だが、電解処理に長時間を要する可能性がある。比誘電率の上限は特に規定する必要はないが、水の比誘電率が７８．５４程度であることから、比誘電率の条件が７８．５４以下とする。なお、選定候補の溶媒が混合溶媒である場合は、混合溶媒を構成する各溶媒の比誘電率の体積分率で重み付けした加重平均値を、混合溶媒の比誘電率とすればよい。
【0045】
更に、本実施形態の電解溶液には、鉄と錯体を形成する錯化剤を含むことが好ましい。鉄との錯体を形成する錯化剤としては、アセチルアセトン、サリチル酸、無水マレイン酸、クエン酸、フタル酸など、公知のものを用いることができる。なお、ハンセン溶解度パラメータ距離Ｒａが８．０（Ｊ／ｃｍ３）１／２以下となる溶媒に、鉄と錯体を形成する錯化剤が含まれるのであれば、それをそのまま用いることができる。
【0046】
更に、本実施形態の電解溶液には、電解質が含有されることが好ましい。電解質として、塩化リチウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、塩化ストロンチウム、塩化テトラメチルアンモニウム、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化ストロンチウム、水酸化テトラメチルアンモニウム、塩化テトラエチルアンモニウム、塩化テトラブチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボラート、テトラブチルアンモニウムヘキサフルオロホスファートのうちいずれか１種または２種以上を含有することが好ましい。これらの電解質を含有することで、電解溶液に電気伝導度を付与することができ、電解抽出用の電解溶液として利用できる。
【0047】
電解溶液における電解質の配合率は、０．００１～５．０質量％の範囲が好ましく、０．１～１．０質量％の範囲がより好ましい。電解質の配合率が０．００１質量％以上であれば、電解に必要十分な電流を流すことができる。また、５．０質量％以下であれば、電解速度が速くなりすぎることがない。
【0048】
また、鉄鋼材料に含まれうる金属化合物微粒子の全てを、一度の電解工程によって抽出させることが困難な場合がある。そのため、通常、電解条件は、金属化合物微粒子毎に最適な条件に設定する。従って、本実施形態の選定方法では、実際の分析対象である鉄鋼材料に含まれうる金属化合物微粒子のうち、一度の電解によって同時に抽出可能な１種または２種以上の金属化合物微粒子を対象として、電解溶液用の溶媒を選定してもよい。
【0049】
更に、電解溶液の溶媒として、鉄鋼材料中の分析対象の金属化合物微粒子と溶媒とのハンセン溶解度パラメータ距離Ｒａ（Ｊ／ｃｍ３）１／２が８．０以下となり、かつ、鉄鋼材料中の分析対象外の金属化合物微粒子と当該溶媒とのハンセン溶解度パラメータ距離Ｒａが８．０超となる溶媒を選定してもよい。ここで、溶媒とのハンセン溶解度パラメータ距離Ｒａが８．０以下となる金属化合物微粒子は、例えば、粒径測定を目的とする対象であってもよく、ハンセン溶解度パラメータ距離Ｒａが８．０超となる金属化合物微粒子は、粒径測定の必要がない粒子であってもよい。
【0050】
分析対象外の金属化合物微粒子は、溶媒とのハンセン溶解度パラメータ距離Ｒａ（Ｊ／ｃｍ３）１／２が８．０超であるため、電解溶液中で分散せずに凝集沈降するようになる。一方、分析対象の金属化合物微粒子は、電解溶液中で分散状態のままとなるので、適当な大きさの孔径を有するフィルターによるろ過を行うことで、分析対象の金属化合物微粒子と、分析対象外の金属化合物微粒子とを分別することが可能になる。
【0051】
すなわち、溶媒とのハンセン溶解度パラメータ距離Ｒａ（Ｊ／ｃｍ３）１／２が８．０超である分析対象外の金属化合物微粒子は、電解溶液中で凝集し、ろ過工程でフィルター上に残存するので、ろ液への混入が少なくなり、粒径測定を目的とする金属化合物微粒子の粒径測定や元素分析が正確かつ容易に実施可能となる。
【0052】
本実施形態の選定方法に適用可能な鉄鋼材料は、特に制限はない。また、対象とする金属化合物微粒子についても特に制限はないが、炭化物または／および窒化物であることが好ましい。
【0053】
（電解工程）
電解工程は、鉄鋼材料を電解して鉄鋼材料中の金属化合物微粒子を抽出する工程である。本実施形態に係る電解工程は、電解液を用いた一般的な鉄鋼材料の電解抽出法を適用できる。すなわち、本実施形態の電解工程では、選定した溶媒を含む電解溶液に、鉄鋼材料を含む陽極と、陰極とを浸漬させ、電解溶液中で鉄鋼材料を電解する。陰極としては例えば白金電極を用いるとよい。
電解工程は、鉄鋼材料を電解して鉄鋼材料中の金属化合物微粒子を抽出する工程である。本実施形態に係る電解工程は、電解液を用いた一般的な鉄鋼材料の電解抽出法を適用できる。すなわち、本実施形態の電解工程では、選定した溶媒を含む電解溶液に、鉄鋼材料を含む陽極と、陰極とを浸漬させ、電解溶液中で鉄鋼材料を電解する。陰極としては例えば白金電極を用いるとよい。
【0054】
電解条件は、定電位条件、定電流条件のいずれでもよい。電解の際に、所定の電位、電流を採用することで、対象とする金属化合物微粒子は溶解させずに鉄マトリックスのみを選択的に溶解させることが可能である。
【0055】
電解工程後の鉄鋼材料の表面には、マトリックスである鉄が除かれた結果、金属化合物微粒子が表面に付着した状態で抽出されている。また、一部の金属化合物微粒子は、鉄鋼材料の表面から脱落して電解溶液中に分散している場合もある。
【0056】
（分散回収工程）
電解工程の終了後に分散回収工程を行う。分散回収工程では、鉄鋼材料が電解溶液中に浸漬されたままの状態で、電解溶液に対して、超音波を印加して鉄鋼材料の表面から金属化合物微粒子を脱離させ、電解溶液中に金属化合物微粒子を分散させる。すなわち、電解溶液をそのまま分散液として用いる。超音波を印加することで、鉄鋼材料から金属化合物微粒子の解離が促進される。超音波の印加時間は、例えば２分以内がよく、１分以内がより好ましい。
電解工程の終了後に分散回収工程を行う。分散回収工程では、鉄鋼材料が電解溶液中に浸漬されたままの状態で、電解溶液に対して、超音波を印加して鉄鋼材料の表面から金属化合物微粒子を脱離させ、電解溶液中に金属化合物微粒子を分散させる。すなわち、電解溶液をそのまま分散液として用いる。超音波を印加することで、鉄鋼材料から金属化合物微粒子の解離が促進される。超音波の印加時間は、例えば２分以内がよく、１分以内がより好ましい。
【0057】
電解工程によって鉄鋼材料の表面に現れた金属化合物微粒子は、分散回収工程を経ることによって、電解溶液中に分散される。電解溶液の溶媒は、鉄鋼材料に含まれうる金属化合物微粒子の全て、または実際の分析対象である鉄鋼材料に含まれうる金属化合物微粒子とのハンセン溶解度パラメータ距離Ｒａが８．０（Ｊ／ｃｍ３）１／２以下であるので、金属化合物微粒子を長時間に渡り安定して分散させた状態に保つことができ、金属化合物微粒子の凝集を防止できる。
【0058】
なお、分散回収工程の段階で、電解溶液に分散剤を添加してもよい。分散剤は例えば、ドデシル硫酸ナトリウム（以下、ＳＤＳという。）、コール酸ナトリウム（以下、ＳＣという。）などを例示できる。分散剤の濃度は、５０～３０００ｐｐｍ程度でよい。なお、分散剤はＳＤＳ、ＳＣに限定されるものではない。これらの分散剤を電解溶液に添加することにより、長時間にわたる分散安定性が向上し、１日以上にわたって、安定した分散状態を維持できる。
【0059】
（分析工程）
次に、本実施形態の分析方法を説明する。本実施形態の分析方法では、分散回収工程によって得られた金属化合物微粒子を含む電解溶液を分析する分析工程を行う。以下、分析工程の具体例を説明する。
次に、本実施形態の分析方法を説明する。本実施形態の分析方法では、分散回収工程によって得られた金属化合物微粒子を含む電解溶液を分析する分析工程を行う。以下、分析工程の具体例を説明する。
【0060】
（第１の例）
分析工程の第１の例として、フィールドフローフラクショネーション法（以下、ＦＦＦ法という）への適用を挙げることができる。第１の例では、上述の分散回収工程によって得られた電解溶液に対して、フィールドフローフラクショネーション法を行うことにより、金属化合物微粒子を粒子サイズ毎に分別する分別工程と、粒子サイズ毎に分別された金属化合物微粒子の成分を分析する分析工程とを行う。
分析工程の第１の例として、フィールドフローフラクショネーション法（以下、ＦＦＦ法という）への適用を挙げることができる。第１の例では、上述の分散回収工程によって得られた電解溶液に対して、フィールドフローフラクショネーション法を行うことにより、金属化合物微粒子を粒子サイズ毎に分別する分別工程と、粒子サイズ毎に分別された金属化合物微粒子の成分を分析する分析工程とを行う。
【0061】
図１に、本例に適用可能なＦＦＦ装置の一例を示す。このＦＦＦ装置は、展開溶液が流通する分離セル１６、分離セル１６内に配置された透過性膜２１、クロスフロー１４を分離セル１６に導入する図示略のクロスフロー導入部、試験液１５（分散回収工程後の電解溶液）を分離セル１６に導入する図示略のサンプル導入部、分離セル１６内での展開溶液やクロスフロー１４の流れを制御する図示略の制御手段と、が備えられる。クロスフロー１４とは展開溶液による図１の上から下に向かう流れである。
【0062】
分離セル１６は、所定の間隔を空けて配置された上部筐体１６ａ及び下部筐体１６ｂから構成される。分離セル１６の内部空間は、展開溶液が流通するチャネル部１６ｃである。下部筐体１６ｂはメッシュ状の部材から構成される。下部筐体１６ｂのチャネル部１６ｃ側には透過性膜２１が積層されている。透過性膜２１は、電解溶液の溶媒や展開溶液などの液体成分は透過させるが、金属化合物微粒子は透過させないものである。
更に、分離セル１６の図中右側には、図示略のＩＣＰ質量分析装置が接続されている。
更に、分離セル１６の図中右側には、図示略のＩＣＰ質量分析装置が接続されている。
【0063】
次に、分別工程及び分析工程を行う。
分別工程では、ＦＦＦ法の試験液として、上述の分散回収方法によって得られた電解溶液を用いる。電解溶液には、分散剤を含んでいてもよい。分散剤は、例えば、ＳＤＳ、ＳＣを例示できる。分散剤の濃度は、５０～３０００ｐｐｍ程度でよい。
分別工程では、ＦＦＦ法の試験液として、上述の分散回収方法によって得られた電解溶液を用いる。電解溶液には、分散剤を含んでいてもよい。分散剤は、例えば、ＳＤＳ、ＳＣを例示できる。分散剤の濃度は、５０～３０００ｐｐｍ程度でよい。
【0064】
分別工程では、まず、ＦＦＦ装置において、クロスフロー１４と呼ばれる展開溶液の流れを生じさせる。更に、分離セル１６の左側と右側からも展開溶液を流す。これにより、左右両側から相対するように流れる展開液の流れが、クロスフロー１４の流れに導かれて、透過性膜２１に向かう流れを形成させる。この流れが安定した後、金属化合物微粒子を含む試験液１５（電解溶液）を展開液に添加する。
【0065】
すると、展開溶液の流れに乗って、金属化合物微粒子は透過性膜２１の近傍に局所的に濃縮される。展開溶液の流れを所定の時間に渡って保持すると、金属化合物微粒子が次第にブラウン運動を伴い拡散する。透過性膜２１には大きなサイズの大粒子２０がクロスフロー１４の流れによって押し付けられるが、その一方で、比較的サイズが小さな中粒子１９及び小粒子１８は、ブラウン運動により分離セル１６中に浮遊した状態になる。小粒子１８ほど上方に浮遊しやすくなる。この操作をフォーカシングと呼ぶ。この状態にすることで、分離セル１６の中で金属化合物微粒子がサイズ毎に並び替えられることとなる。
【0066】
その後、クロスフロー１４を維持したまま、分離セル１６の左右から押し付けていた展開溶液の流れを変えて、展開溶液からなるチャネルフロー１７を形成させる。チャネルフロー１７は層流であり、図１に示すような流速分布を有している。すなわち、チャネル部１６ｃの厚さ方向中心での流速が最も速く、中心から離れるに従って流速が遅くなる。すなわち、小粒子１８の存在領域では流速が大きく、大粒子２０の存在領域では流速が小さくなる。
【0067】
このとき、透過性膜２１近傍に金属化合物微粒子を留める役割のクロスフロー１４の圧力を徐々に低下させると、分離膜２１近傍に留められていた金属化合物微粒子が、チャネルフロー１７の層流の流れに乗って、徐々に小さな粒子から大きな粒子の順で右側に排出される。
【0068】
なお、ＦＦＦの分離原理としては、クロスフロー液による押さえつけ力とブラウン運動との組み合わせの他に、重力、電場、磁場、温度勾配等を利用してもよい。
【0069】
次に、分析工程について説明する。ＦＦＦ法によってサイズ毎に分離された金属化合物微粒子は、チャネルフロー１７によって、ＦＦＦ装置の外部に設置されているＩＣＰ質量分析装置に導かれる。ＩＣＰ質量分析装置には、粒径の小さい順に金属化合物微粒子が到達する。到達した金属化合物微粒子は、プラズマの熱エネルギーにより原子レベルまで分解、その後イオン化されて、質量分析計に導入される。質量分析計によって、各金属化合物微粒子に特有な質量スペクトルを得る。また、各イオンの検出量を縦軸とし、検出時間を横軸とする各イオンの時間変化量のチャートも得られる。
【0070】
また、ＦＦＦ装置とＩＣＰ質量分析装置の間に、レーザ光照射検出装置を配置してもよい。レーザ光照射検出装置において複数角度に設置された光検出器より、レーザ光散乱された光強度を得る。小さな粒子の場合は、角度依存性が非常に少なく全方位散乱現象を示す。一方、粗大な粒子になるにつれて、前方散乱現象が強くなるため、この角度依存性の傾きを取ることにより金属化合物微粒子のサイズを一義的に決定できる。
【0071】
金属化合物微粒子は、電解溶液中において凝集沈降せずに分散されているので、ＦＦＦ装置に対して適切な量の金属化合物微粒子を導入することができる。これにより、ＦＦＦ装置の後段に設置したＩＣＰ質量分析装置やレーザ光検出装置において、金属化合物微粒子を確実に検出することができる。
【0072】
また、電解溶液がＦＦＦ装置に導入された後も、金属化合物微粒子は凝集せずに分散された状態が維持される。これにより、ＦＦＦ法において、分離セル１６内にて金属化合物微粒子のサイズ毎の並び替えが適切に行われて、小さな粒子から大きな粒子の順に導出させることが可能になり、粒子サイズ毎にＩＣＰ質量分析装置などによる分析を行うことができる。この他、電解溶液をレーザ回折粒度分布測定装置で粒度分布を測定してもよい。また、ＩＣＰ質量分析装置に電解溶液を直接導入して、シングルパーティクル法によって、粒度と元素組成を分析してもよい。
【0073】
尚、分析工程の前に、電解溶液をフィルターでろ過して、ろ液を分析に用いてもよい。フィルターの孔径は適宜選択することができる。
一例として、フィルターの孔径は、所定の値ｄｍ（μｍ）として、２．０×ｄｍ以上２．５ｄｍ以下であることが望ましい。所定の値ｄｍ（μｍ）は、例えば、この後の粒径測定や元素分析において、粒径ｄｍ（μｍ）以上の粒子が存在すると支障をきたすものとして決めてもよい。粒径測定や元素分析において支障をきたす例としては、粒子を搬送するための配管の詰まりやＩＣＰ質量分析装置のネブライザーの詰まりが挙げられる。フィルターの孔径が２．０×ｄｍ（μｍ）未満の場合、粒径がｄｍ（μｍ）未満の粒子もフィルター上に残留する割合が多くなり、粒径測定を目的とする対象の金属化合物微粒子の粒径を正確に測定できない。フィルターの孔径が２．５×ｄｍ（μｍ）を超えると、粒径がｄｍ（μｍ）以上の粒子がろ液に混入する割合が多くなり、粒径測定や元素分析に支障をきたす。ｄｍは例えば、１～５μｍの範囲で適宜選択されうる。
一例として、フィルターの孔径は、所定の値ｄｍ（μｍ）として、２．０×ｄｍ以上２．５ｄｍ以下であることが望ましい。所定の値ｄｍ（μｍ）は、例えば、この後の粒径測定や元素分析において、粒径ｄｍ（μｍ）以上の粒子が存在すると支障をきたすものとして決めてもよい。粒径測定や元素分析において支障をきたす例としては、粒子を搬送するための配管の詰まりやＩＣＰ質量分析装置のネブライザーの詰まりが挙げられる。フィルターの孔径が２．０×ｄｍ（μｍ）未満の場合、粒径がｄｍ（μｍ）未満の粒子もフィルター上に残留する割合が多くなり、粒径測定を目的とする対象の金属化合物微粒子の粒径を正確に測定できない。フィルターの孔径が２．５×ｄｍ（μｍ）を超えると、粒径がｄｍ（μｍ）以上の粒子がろ液に混入する割合が多くなり、粒径測定や元素分析に支障をきたす。ｄｍは例えば、１～５μｍの範囲で適宜選択されうる。
【0074】
（第２の例）
次に、分析工程の第２の例を説明する。第２の例では、上述の分散回収工程によって得られた電解溶液に対して、電解溶液中の金属化合物微粒子を残しつつ液相成分を除去することにより、金属化合物微粒子を含む電子顕微鏡観察用の試料を作製する試料作成工程と、試料を電子顕微鏡で観察する観察工程と、を行う。
次に、分析工程の第２の例を説明する。第２の例では、上述の分散回収工程によって得られた電解溶液に対して、電解溶液中の金属化合物微粒子を残しつつ液相成分を除去することにより、金属化合物微粒子を含む電子顕微鏡観察用の試料を作製する試料作成工程と、試料を電子顕微鏡で観察する観察工程と、を行う。
【0075】
試料作成工程では、例えば、透過型電子顕微鏡の観察用の支持膜上において、電解溶液中の金属化合物微粒子を残しつつ液体成分を除去する。電解溶液には、固体成分である金属化合物微粒子の他に、液体成分である溶媒や錯化剤が含まれる。試験観察工程では、電解溶液を加熱または減圧して液体成分を蒸発させるか、あるいは電解溶液を２５℃程度の室温のまま保持して液体成分を揮発させる。液体成分が除去されたことにより、観察用の支持膜上に、金属化合物微粒子が分散した状態で残存する。
【0076】
次に、観察工程では、金属化合物微粒子を支持膜ごと透過型電子顕微鏡に導入して、金属化合物微粒子の形態観察、粒子サイズ測定等を行う。また、透過型電子顕微鏡に付属するＥＤＳ等の元素分析装置によって、金属化合物微粒子の定性分析または組成分析を行ってもよい。
【0077】
金属化合物微粒子は、電解溶液中において分散されていたので、試料作成工程において液体成分が除去された後も、分散されたままの状態が維持される。これにより、支持膜上の金属化合物微粒子同士は互いに凝集するおそれがない。これにより、透過型電子顕微鏡で金属化合物微粒子を観察した場合に、金属化合物微粒子が相互に離間した状態のまま観察できるので、金属化合物微粒子の形状の把握が容易になり、また、粒径測定を正確に行えるなど、金属化合物微粒子の形態観察を適切に行うことができる。
【0078】
本実施形態の金属化合物微粒子の分散回収方法は、上記の実施形態に限定されるものではなく、以下の変更を行ってもよい。
すなわち、電解工程における電解溶液として、金属化合物微粒子を分散させる機能を有しない電解溶液を用いて電解工程を行う。次いで、電解工程後の当該電解液に対して別の溶媒を添加する（分散液調整工程）。これにより、分散回収対象の金属化合物微粒子の全てとのハンセン溶解度パラメータ距離Ｒａ（（１）式）が、８．０（Ｊ／ｃｍ３）１／２以下となる分散液とする。なお、別の溶媒を添加する際は、電解工程後の鉄鋼材料を電解溶液に浸漬させたままとすることが好ましい。そして、この分散液に対して超音波を印加することによって、鉄鋼材料の表面から金属化合物微粒子を脱離させ、分散液中に金属化合物微粒子を分散させる分散工程を行う。
すなわち、電解工程における電解溶液として、金属化合物微粒子を分散させる機能を有しない電解溶液を用いて電解工程を行う。次いで、電解工程後の当該電解液に対して別の溶媒を添加する（分散液調整工程）。これにより、分散回収対象の金属化合物微粒子の全てとのハンセン溶解度パラメータ距離Ｒａ（（１）式）が、８．０（Ｊ／ｃｍ３）１／２以下となる分散液とする。なお、別の溶媒を添加する際は、電解工程後の鉄鋼材料を電解溶液に浸漬させたままとすることが好ましい。そして、この分散液に対して超音波を印加することによって、鉄鋼材料の表面から金属化合物微粒子を脱離させ、分散液中に金属化合物微粒子を分散させる分散工程を行う。
【0079】
金属化合物微粒子を分散させる機能を有しない電解溶液は、電解抽出は可能であるが（例えば、２５℃における比誘電率が３０以上のもの）、分散回収対象の金属化合物微粒子の全てとのハンセン溶解度パラメータ距離Ｒａ（（１）式）が８．０（Ｊ／ｃｍ３）１／２超となる電解液を例示できる。
【0080】
以上の操作を行うことによっても、電解抽出によって抽出された鉄鋼材料中の金属化合物微粒子を、損失させることなく安定して分散回収することが可能になる。
【実施例0081】
（準備および確認実験）
ハンセン溶解度パラメータが既知である表１に示される２８種類の溶媒にそれぞれ、あらかじめ一次粒子径が既知である金属化合物微粒子を添加し、超音波処理を施した。金属化合物微粒子としては、ＡｌＮ粒子（Ｓｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ製、一次粒径：１００ｎｍ以下）と、ＴｉＮ粒子（富士フィルム和光純薬製、一次粒径：１．２～１．８μｍ）を用いた。
ハンセン溶解度パラメータが既知である表１に示される２８種類の溶媒にそれぞれ、あらかじめ一次粒子径が既知である金属化合物微粒子を添加し、超音波処理を施した。金属化合物微粒子としては、ＡｌＮ粒子（Ｓｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ製、一次粒径：１００ｎｍ以下）と、ＴｉＮ粒子（富士フィルム和光純薬製、一次粒径：１．２～１．８μｍ）を用いた。
【0082】
超音波処理後、一定時間（例えば１時間）の静置後に、各粒子の分散性、すなわち、分散しているか凝集しているかを評価した。分散性の評価には、動的光散乱（ＤＬＳ）装置（Ｍａｌｖｅｒｎ製、Ｚｅｔａｓｉｚｅｒ ＮａｎｏＳ）を用いた。
【0083】
次いで、２８種類の溶媒のハンセン溶解度パラメータを、ハンセン空間にプロットした。このとき、ハンセン空間上で、金属化合物微粒子が分散した溶媒と、金属化合物微粒子が凝集した溶媒とを区別できるようにしておいた。そして、金属化合物微粒子が分散した溶媒のプロットを全て内部に包含するような、ハンセン溶解球を、最小二乗法により計算して求めた。そして、ハンセン空間におけるハンセン溶解球の重心の位置を、金属化合物微粒子のハンセン溶解度パラメータとした。ハンセン空間を利用した上記の計算は、市販のソフトウエア（ソフトウエア名：HSPiP、提供元：Pirika.com）を利用して計算した。
【0084】
ハンセン溶解球を用いた解析法によって評価した結果を、図２Ａおよび図２Ｂに示す。図２Ａは、ＡｌＮのハンセン溶解度パラメータを求める際に作成したハンセン空間およびハンセン溶解球を示す図であり、図２Ｂは、ＴｉＮについてのハンセン空間およびハンセン溶解球を示す図である。図２Ａ、図２Ｂ中の球形のプロットは、ＡｌＮまたはＴｉＮが分散したままの溶媒を示し、直方体形のプロットは、ＡｌＮまたはＴｉＮが凝集した溶媒を示す。そして、球形のプロットが全て内部に含まれ、かつ半径が最小となるような球体（ハンセン溶解球）を作成している。ハンセン溶解球の内部には分散性が良好となる溶媒が含まれている。ＡｌＮ、ＴｉＮのそれぞれについて求められたハンセン溶解球の中心点の座標を、ＡｌＮ、ＴｉＮのハンセン溶解度パラメータとした。
【0085】
その結果、ＡｌＮのハンセン溶解度パラメータは、δｄ１＝１４．６３、δｐ１＝１６．２６、δｈ１＝１６．８３であった。また、ＴｉＮのハンセン溶解度パラメータは、δｄ１＝１９．３１、δｐ１＝１６．８２、δｈ１＝２０．４７であった。
【0086】
次に、これらＡｌＮ、ＴｉＮのハンセン溶解度パラメータと距離が最小となる溶媒を探索した。加えて２５℃における比誘電率が３０以上、双極子モーメントが１．５Ｄ以上となるものを探索した。その結果、５体積％アセチルアセトン（ＡＡ）－１質量％塩化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＣ）－７９体積％Ｎ，Ｎ’－ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）－１６体積％Ｗａｔｅｒ（水）なる組成の電解溶液を選定した。ＡｌＮと当該電解溶液、ＴｉＮと当該電解溶液とのハンセン溶解度パラメータ距離Ｒａはそれぞれ、８．０（Ｊ／ｃｍ３）１／２以下であった。
【0087】
次に、選定した電解溶液によってＡｌＮおよびＴｉＮの電解抽出が可能となる条件の確認を行った。
【0088】
作用極（ＷＥ）、対極（ＣＥ）、参照極（ＲＥ）および電解液を備えた電気分解セルを構築した。電気分解セルに北斗電工製のポテンショスタット装置（ＨＡ－７０００）を接続し電解電位－電流（Ｌｉｎｅａｒ Ｓｗｅｅｐ Ｖｏｌｔａｍｍｅｔｒｙ； ＬＳＶ）測定試験を行なった。
【0089】
作用極（ＷＥ）は、鉄鋼試料として炭素鋼のほか、各種の窒化物、炭化物および硫化物を含むペレット試料とした。ペレット試料は、各種の窒化物、炭化物および硫化物の試薬品を、グラファイト粉末と重量比１：１の割合で混合して加圧成型することによって得た。窒化物、炭化物および硫化物として、ＴｉＮ、ＡｌＮ、ＮｂＮ、ＮｂＣ、ＴｉＣ、ＭｎＳを用いた。
【0090】
参照電極（ＲＥ）には銀－塩化銀（Ａｇ／ＡｇＣｌ）電極を用い、対極（ＣＥ）にはＰｔ板（ニラコ製、９９．９９９９％）を用いた。
【0091】
電解液は、５体積％アセチルアセトン（ＡＡ）－１質量％塩化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＣ）－７９体積％Ｎ，Ｎ’－ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）－１６体積％Ｗａｔｅｒ（水）なる組成の先に選定した電解溶液を用いた。２５℃における比誘電率εｒは４４．２９であった。
【0092】
作用極（ＷＥ）に用いる鉄鋼試料に対する予備電解処理は、次に示す条件で行なった。ＬＳＶ測定前に、１０％ＡＡ系電解液（（１０％アセチルアセトン－１％塩化テトラメチルアンモニウム－メタノール溶液））を用いて、５００ｍＡで４５０Ｃの定電流電解を行ない、その後、表面をメタノールで洗浄することで、鉄鋼試料表面の酸化層や汚染物を除去した。
【0093】
そして、ＬＳＶ測定の前に、電解溶液中にＡｒガスを２０分間吹き込んで、電解液中にＡｒガスを飽和させて系内を不活性雰囲気にした。測定中は各電極が振動しない程度に流量を減らした状態でＡｒガスを導入し続けることで、不活性雰囲気を維持した。加えて、測定中の電解溶液の組成の均一性を保つためにスターラーによる撹拌を電極が振動しない程度で実施した。なお、電極の振動を回避する理由は、ＬＳＶ測定中の電極間距離を一定にして、得られるデータの再現性を確保するためである。
【0094】
電位の走査範囲を－１０００～＋１５００ｍＶ（ｖｓ．Ａｇ／ＡｇＣｌ）とし、１００ｍＶ毎にステップワイズで電位を上昇させながらＬＳＶ測定を行なった。なお、各電位の保持時間は５分間とし、そのうち電流が最も安定した最後の１０秒間の電流値の平均値を各電位における電流値として計測した。
【0095】
【0096】
図３に示すように、鉄は－６００ｍＶ（ｖｓ．Ａｇ／ＡｇＣｌ）、ＡｌＮ、ＴｉＮをはじめとする窒化物および炭化物は、概ね、＋４００ｍＶ（ｖｓ． Ａｇ／ＡｇＣｌ）で電気分解することが明らかとなった。よって、選定した電解溶液により、鉄鋼試料中からＡｌＮ、ＴｉＮを溶解させずに抽出し、かつそのまま電解液中に分散可能であることが予想された。
【0097】
（実施例１）
供試材として、熱延鋼板（Ｃ：０．１５質量％、Ｓｉ：０．２２質量％、Ｍｎ：１．２質量％、Ａｌ：０．０１５質量％、Ｓ：０．００９質量％、Ｎｂ：０．０６質量％、残部：Ｆｅおよび不純物）を用意した。この熱延鋼板には、微細なＡｌＮおよびＮｂＮが析出していることが、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）による観察結果から確認されている。
供試材として、熱延鋼板（Ｃ：０．１５質量％、Ｓｉ：０．２２質量％、Ｍｎ：１．２質量％、Ａｌ：０．０１５質量％、Ｓ：０．００９質量％、Ｎｂ：０．０６質量％、残部：Ｆｅおよび不純物）を用意した。この熱延鋼板には、微細なＡｌＮおよびＮｂＮが析出していることが、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）による観察結果から確認されている。
【0098】
上記鋼板に対して、電解工程を行った。上記鋼板から切出した鉄鋼材料を陽極とし、白金電極を陰極として、電解溶液に浸漬した。電解溶液は、５体積％アセチルアセトン（ＡＡ）－１質量％塩化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＣ）－７９体積％Ｎ，Ｎ’－ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）－１６体積％Ｗａｔｅｒ（水）なる組成の、先に選定した電解溶液である。電解条件は定電流条件とし、５００ｍＡで通電量を３６００クーロンとした。
【0099】
次いで、分散回収工程として、電解工程後の鉄鋼材料が浸漬された電解溶液に、超音波を印加して、鋼板表面に付着している微粒子を電解溶液中に分散させた。更に、分散後の電解溶液に対して回転数１０００ｒｐｍ、１分間の条件で遠心分離を行い、粗大な析出物を沈降除去した。このようにして、実施例１の試験液を調製した。
【0100】
実施例１において用いた電解溶液は、ＡｌＮとのハンセン溶解度パラメータ距離Ｒａが６．１（Ｊ／ｃｍ３）１／２であり、ＮｂＮとのハンセン溶解度パラメータ距離Ｒａが６．７（Ｊ／ｃｍ３）１／２であり、いずれも８．０（Ｊ／ｃｍ３）１／２以下になるものであった。
【0101】
（比較例１）
電解溶液として、１０％ＡＡ系電解液（（１０％アセチルアセトン－１％塩化テトラメチルアンモニウム－メタノール溶液））を用いたこと以外は、上記実施例１と同様にして、電解工程を行った。
電解溶液として、１０％ＡＡ系電解液（（１０％アセチルアセトン－１％塩化テトラメチルアンモニウム－メタノール溶液））を用いたこと以外は、上記実施例１と同様にして、電解工程を行った。
【0102】
その後、分散回収工程として、電解抽出後の鉄鋼試料を、分散回収液（４５％ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）－４５％エチレングリコール（ＥＧ）―１０％メタノール液）に浸漬し、超音波を印加することにより、鉄鋼試料表面に露出した微粒子を分散回収液中に分散させた。更に、分散後の分散回収液に対して回転数１０００ｒｐｍ、１分間の条件で遠心分離を行い、粗大な析出物を沈降除去した。このようにして、比較例１の試験液を調製した。
【0103】
比較例１において用いた電解溶液は、ＮｂＮとのハンセン溶解度パラメータ距離Ｒａが１０．４（Ｊ／ｃｍ３）１／２、ＡｌＮとのとのハンセン溶解度パラメータ距離Ｒａが６．０（Ｊ／ｃｍ３）１／２になるものであった。なお、比較例１において用いた分散回収液とＡｌＮ、ＮｂＮとのハンセン溶解度パラメータ距離Ｒａは、分散回収液とＡｌＮについてのＲａは７．２（Ｊ／ｃｍ３）１／２であり、分散回収液とＮｂＮについてのＲａは５．５（Ｊ／ｃｍ３）１／２であり、いずれも８．０（Ｊ／ｃｍ３）１／２以下であって、分散性は良好と考えられた。
【0104】
次に、１時間静置後の実施例１及び比較例１の試験液に対して、ＦＦＦ－ＩＣＰ質量分析を行なった。ＦＦＦ法によって粒子サイズ毎に分別し、質量分析によってｍ／ｚ＝２７およびｍ／ｚ＝９３のイオンを検出した。ｍ／ｚ＝２７のイオンはアルミニウム、ｍ／ｚ＝９３のイオンはニオブに由来する。結果を図４に示す。
【0105】
図４および図５に示すように、比較例１は、ｍ／ｚ＝２７およびｍ／ｚ＝９３のイオンの検出量が少なかったのに比べて、実施例１の場合はｍ／ｚ＝２７およびｍ／ｚ＝９３のイオンの検出量が比較例に比べて明らかに多くなった。これは、実施例１において、電解工程によって電解した鉄鋼試料を、他の分散液に移し替えることなく、電解溶液に浸漬させたまま分散回収工程を行ったため、ＡｌＮ、ＮｂＮの損失が大幅に低減されたためと考えられる。
【0106】
また、比較例１においては、電解溶液におけるＡｌＮの分散性は良好である一方、電解溶液におけるＮｂＮの分散性は不良であり、ＡｌＮとＮｂＮとの間で電解溶液に対する分散性に違いがあったものの、比較例１では電解溶液から分散溶液への移し替えの操作を行ったために、電解溶液にＮｂＮおよびＡｌＮの一部が残存してしまい、このため、分析値が低値になったと考えられた。
【0107】
この点を検証するため、比較例１で使用した電解工程後の１０％ＡＡ系電解液を０．２μｍのフィルターで吸引ろ過したところ、図６に示した通り、多量のＡｌＮ粒子およびＮｂＮ粒子が電解液中に脱落していることが分かった。
【0108】
以上の結果から、実施例１の電解溶液を用いることにより、ＦＦＦ－ＩＣＰ－ＭＳによる鉄鋼材料中の微粒子の評価の定量性が大幅に改善されることが判明した。
【符号の説明】
【0109】
１４…クロスフロー、１５…試験液、１６…分離セル、１６ａ…上部筐体、１６ｂ…下部筐体、１６ｃ…チャネル部、１７…チャネルフロー、１８…小粒子、１９…中粒子、２０…大粒子、２１…透過性膜。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
