ホーム > 特許ランキング > ＪＦＥスチール株式会社
知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-10-21
(45)【発行日】2024-10-29
(54)【発明の名称】析出物および／または介在物の抽出方法
(51)【国際特許分類】
G01N 1/32 20060101AFI20241022BHJP
C25F 3/02 20060101ALI20241022BHJP
G01N 1/28 20060101ALI20241022BHJP
G01N 33/202 20190101ALI20241022BHJP
【ＦＩ】
G01N1/32 B
C25F3/02 B
G01N1/28 F
G01N33/202
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2024544876
(86)(22)【出願日】2024-05-27
(86)【国際出願番号】 JP2024019344
【審査請求日】2024-07-26
(31)【優先権主張番号】P 2023140684
(32)【優先日】2023-08-31
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000001258
【氏名又は名称】ＪＦＥスチール株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100152984
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 秀明
(74)【代理人】
【識別番号】100168985
【弁理士】
【氏名又は名称】蜂谷 浩久
(72)【発明者】
【氏名】菅原 誠也
【審査官】外川 敬之
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０２１／１０６７０５（ＷＯ，Ａ１）
【文献】実開平０１－１５２２３８（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開昭６１－０７９１３５（ＪＰ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１１３４４７５０９（ＣＮ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｎ １／３２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
金属材料中の析出物および／または介在物を抽出する方法であって、電解液を流動させながら前記金属材料を電解する、析出物および／または介在物の抽出方法。
【請求項2】
前記電解液を前記金属材料の前記電解液と接する面である電解面の少なくとも一部に沿って流動させながら、前記電解を実施する、請求項１に記載の析出物および／または介在物の抽出方法。【請求項3】
前記電解面に沿って流動する前記電解液の流動速度が、０．４８ｍｍ／ｓ以上である、請求項２に記載の析出物および／または介在物の抽出方法。【請求項4】
前記金属材料および前記電解液が電解槽に収容され、前記電解液を、前記電解槽に対して注入および排出することにより、前記電解液を流動させる、請求項１～３のいずれか１項に記載の析出物および／または介在物の抽出方法。
【請求項5】
前記電解の後、前記金属材料の表面に露出した前記析出物および／または前記介在物を抽出する、請求項１～３のいずれか１項に記載の析出物および／または介在物の抽出方法。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、析出物および／または介在物の抽出方法に関する。
【背景技術】
【0002】
鉄鋼材料などの金属材料中に存在する析出物および／または介在物（以下、「析出物等」とも呼ぶ）は、その存在量や形態によって、金属材料の特性に影響を与える。このため、金属材料の特性を制御するうえで、析出物等の分析は重要である。
【0003】
従来、金属材料中の析出物等を分析する場合は、金属材料を、電解液を用いて電解する（特許文献１）。すなわち、金属材料のマトリックス元素（金属材料が鉄鋼材料である場合はＦｅ）を溶解させることにより、析出物等を金属材料の電解面（電解液と接する面）に露出させ、露出した析出物等を観察したり、捕集したりする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】国際公開第２０１７／１４２０８４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明者は、金属材料として、数質量％のＮｉおよびＭｏを含有する鉄鋼材料を用い、この金属材料を電解し、析出物等を抽出した。
その結果、Ｆｅ、ＮｉおよびＭｏが、抽出対象である析出物等の表面上で、何らかの化合物（「電解生成物」とも称する）を形成する場合があることが分かった。
この場合、析出物等は、正確に（本来の状態のまま）抽出されない。
析出物等の表面上に形成された電解生成物は、その析出物等の分析に影響を及ぼすため、電解生成物の形成を抑制する必要がある。
その結果、Ｆｅ、ＮｉおよびＭｏが、抽出対象である析出物等の表面上で、何らかの化合物（「電解生成物」とも称する）を形成する場合があることが分かった。
この場合、析出物等は、正確に（本来の状態のまま）抽出されない。
析出物等の表面上に形成された電解生成物は、その析出物等の分析に影響を及ぼすため、電解生成物の形成を抑制する必要がある。
【0006】
ところで、特許文献１には、同様の問題に対処するため、析出物等を正確に抽出することを妨げる元素（以下、「妨害元素」とも呼ぶ）と錯体を形成する薬剤を電解液に添加する技術が開示されている。
【0007】
しかし、特許文献１に記載された技術を採用する場合、妨害元素（例えば、Ｆｅ、ＮｉおよびＭｏ）ごとに、適切な薬剤を準備する必要があり、非常に煩雑である。また、妨害元素によっては、適切な薬剤を準備できない場合もある。
このため、妨害元素に応じた薬剤を準備することなく（すなわち、簡便に）、析出物等を抽出できる方法が望まれる。
このため、妨害元素に応じた薬剤を準備することなく（すなわち、簡便に）、析出物等を抽出できる方法が望まれる。
【0008】
本発明は、以上の点を鑑みてなされたものであり、金属材料中の析出物等を正確に、かつ、簡便に抽出できる方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】
【0009】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した。
その結果、
ａ）電解生成物は、金属材料を電解する際に、金属材料を構成する元素（妨害元素）が電解液に溶出し、何らかの反応により、析出物等の表面上に形成されると推察されること、
ｂ）上記反応の発生を回避するためには、金属材料を電解する際に、電解液に溶出した妨害元素を、金属材料の電解面に露出した析出物等から遠ざければよいこと、
を見出し、本発明を完成させた。
その結果、
ａ）電解生成物は、金属材料を電解する際に、金属材料を構成する元素（妨害元素）が電解液に溶出し、何らかの反応により、析出物等の表面上に形成されると推察されること、
ｂ）上記反応の発生を回避するためには、金属材料を電解する際に、電解液に溶出した妨害元素を、金属材料の電解面に露出した析出物等から遠ざければよいこと、
を見出し、本発明を完成させた。
【0010】
すなわち、本発明は、以下の［１］～［５］を提供する。
［１］金属材料中の析出物および／または介在物を抽出する方法であって、電解液を流動させながら上記金属材料を電解する、析出物および／または介在物の抽出方法。
［２］上記電解液を上記金属材料の上記電解液と接する面である電解面の少なくとも一部に沿って流動させながら、上記電解を実施する、上記［１］に記載の析出物および／または介在物の抽出方法。
［３］上記電解面に沿って流動する上記電解液の流動速度が、０．４８ｍｍ／ｓ以上である、上記［２］に記載の析出物および／または介在物の抽出方法。
［４］上記金属材料および上記電解液が電解槽に収容され、上記電解液を、上記電解槽に対して注入および排出することにより、上記電解液を流動させる、上記［１］～［３］のいずれかに記載の析出物および／または介在物の抽出方法。
［５］上記電解の後、上記金属材料の表面に露出した上記析出物および／または上記介在物を抽出する、上記［１］～［３］のいずれかに記載の析出物および／または介在物の抽出方法。
［１］金属材料中の析出物および／または介在物を抽出する方法であって、電解液を流動させながら上記金属材料を電解する、析出物および／または介在物の抽出方法。
［２］上記電解液を上記金属材料の上記電解液と接する面である電解面の少なくとも一部に沿って流動させながら、上記電解を実施する、上記［１］に記載の析出物および／または介在物の抽出方法。
［３］上記電解面に沿って流動する上記電解液の流動速度が、０．４８ｍｍ／ｓ以上である、上記［２］に記載の析出物および／または介在物の抽出方法。
［４］上記金属材料および上記電解液が電解槽に収容され、上記電解液を、上記電解槽に対して注入および排出することにより、上記電解液を流動させる、上記［１］～［３］のいずれかに記載の析出物および／または介在物の抽出方法。
［５］上記電解の後、上記金属材料の表面に露出した上記析出物および／または上記介在物を抽出する、上記［１］～［３］のいずれかに記載の析出物および／または介在物の抽出方法。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、金属材料中の析出物等を正確に、かつ、簡便に抽出できる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】金属材料の電解に用いる電解システムを示す模式図である。
【図2A】電解システムの別の一例を示す模式図である。
【図2B】電解システムの別の一例を示す模式図である。
【図2C】電解システムの別の一例を示す模式図である。
【図2D】電解システムの別の一例を示す模式図である。
【図2E】電解システムの別の一例を示す模式図である。
【図2F】電解システムの別の一例を示す模式図である。
【図3】発明例１の残渣を示すＳＥＭ像である。
【図4】比較例１の残渣を示すＳＥＭ像である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下に、本実施形態について説明する。
まず、図１に基づいて、本実施形態において、金属材料１３の電解に用いる電解システム１を説明する。
まず、図１に基づいて、本実施形態において、金属材料１３の電解に用いる電解システム１を説明する。
【0014】
〈電解システムの概要〉
図１は、金属材料１３の電解に用いる電解システム１を示す模式図である。
電解システム１は、概略的には、電解装置１０、電解液タンク２０、ポンプ３０、チューブ３５、および、電気化学測定装置４０を備える。
図１は、金属材料１３の電解に用いる電解システム１を示す模式図である。
電解システム１は、概略的には、電解装置１０、電解液タンク２０、ポンプ３０、チューブ３５、および、電気化学測定装置４０を備える。
【0015】
電解装置１０は、開口部１１ａを有する電解槽１１を備え、更に、陰極１２と、金属材料１３により構成される陽極１４とを備える。
電解槽１１の内部は、電解液５で満たされており、陰極１２および陽極１４（金属材料１３）は、電解液５に浸漬している。
なお、図１に示す金属材料１３は、その全体が電解液５に浸漬しているが、これに限定されず、金属材料１３は、その一部が電解液５に浸漬していればよい。
電解槽１１の内部は、電解液５で満たされており、陰極１２および陽極１４（金属材料１３）は、電解液５に浸漬している。
なお、図１に示す金属材料１３は、その全体が電解液５に浸漬しているが、これに限定されず、金属材料１３は、その一部が電解液５に浸漬していればよい。
【0016】
以下、電解システム１が備える各部を、より詳細に説明する。
【0017】
〈金属材料および陽極〉
金属材料１３としては、析出物および／または介在物（析出物等）を含有する金属材料であれば特に限定されないが、鉄鋼材料が好ましい。
鉄鋼分野では、鉄鋼材料中に存在する析出物等の量および形態を緻密に制御することにより、鉄鋼材料に新規な特性を付与したり、従来の特性を向上させたりしている。このため、鉄鋼材料中の析出物等を精度良く分析することが重要である。
金属材料１３としては、析出物および／または介在物（析出物等）を含有する金属材料であれば特に限定されないが、鉄鋼材料が好ましい。
鉄鋼分野では、鉄鋼材料中に存在する析出物等の量および形態を緻密に制御することにより、鉄鋼材料に新規な特性を付与したり、従来の特性を向上させたりしている。このため、鉄鋼材料中の析出物等を精度良く分析することが重要である。
【0018】
鉄鋼材料としては、例えば、数質量％のＮｉおよびＭｏを含有する鉄鋼材料が挙げられる。この鉄鋼材料を電解する場合、鉄鋼材料のマトリックス金属である鉄（Ｆｅ）のほかに、ニッケル（Ｎｉ）およびモリブデン（Ｍｏ）も、電解液５に溶出する。
このような鉄鋼材料は、析出物等として、例えば、ＭｎＳ、Ｃｒ化合物を含有する。
このような鉄鋼材料は、析出物等として、例えば、ＭｎＳ、Ｃｒ化合物を含有する。
【0019】
金属材料１３の形状は、特に限定されないが、後述するように、金属材料１３の電解面に沿って電解液５を流動させる観点からは、電解液５の流動を妨げない形状（例えば、円柱状、直方体形状など）が好ましい。
【0020】
陽極１４は、金属材料１３と、金属材料１３に巻き付けられたリード線２５とによって構成される。リード線２５の素材としては、プラチナ（Ｐｔ）などの不活性な金属が好適に挙げられる。リード線２５を金属材料１３に巻き付けることにより、金属材料１３の導通を取ると共に、金属材料１３を固定する。
【0021】
なお、金属材料１３の位置を固定する方法は、これに限定されず、例えば、金属材料１３の特定面（例えば、電解後にＳＥＭを用いて観察する面）を電解する場合は、この特定面以外の面にリード線２５をはんだ付けしてもよい。
また、リード線２５が接続されたワニ口クリップ（図示せず）を用いて、金属材料１３を挟んでもよい。
また、リード線２５が接続されたワニ口クリップ（図示せず）を用いて、金属材料１３を挟んでもよい。
【0022】
金属材料１３が磁性を有する場合は、リード線２５に代えて、リード線２５と同じ素材で作られた筒状部材（図示せず）を用いてもよい。
筒状部材は、一方の端面が底板で塞がれており、底板を下側に向けて、電解槽１１の内部に配置される。そのうえで、底板の上面側（筒状部材の内側）に、ネオジム磁石などの磁石を置き、磁石の磁力によって、底板の下面側（筒状部材の外側）に、金属材料１３を密着させる。こうして、金属材料１３を吊り下げた状態で位置固定できる。
筒状部材は、一方の端面が底板で塞がれており、底板を下側に向けて、電解槽１１の内部に配置される。そのうえで、底板の上面側（筒状部材の内側）に、ネオジム磁石などの磁石を置き、磁石の磁力によって、底板の下面側（筒状部材の外側）に、金属材料１３を密着させる。こうして、金属材料１３を吊り下げた状態で位置固定できる。
【0023】
なお、図１においては、金属材料１３の全体が電解液５に浸漬しているから、金属材料１３の表面のうち、リード線２５が巻かれていない領域（巻かれたリード線２５と接していない領域）は、全て、電解液５と接する電解面と言える。
金属材料１３の表面のうち、電解が不要な面を、絶縁性の樹脂などを用いて被覆してもよい。
金属材料１３の表面のうち、電解が不要な面を、絶縁性の樹脂などを用いて被覆してもよい。
【0024】
陽極１４（より詳細には、陽極１４を構成するリード線２５）は、導線１５を用いて、電気化学測定装置４０に接続している。
【0025】
〈陰極〉
陰極１２としては、現在実用化されている各種の対極を適宜使用できる。
なかでも、電解液５に対して安定性が高く、電解液５を汚染する可能性が低いという理由から、プラチナ（Ｐｔ）が好ましい。
陰極１２は、導線１６を用いて、電気化学測定装置４０に接続している。
陰極１２としては、現在実用化されている各種の対極を適宜使用できる。
なかでも、電解液５に対して安定性が高く、電解液５を汚染する可能性が低いという理由から、プラチナ（Ｐｔ）が好ましい。
陰極１２は、導線１６を用いて、電気化学測定装置４０に接続している。
【0026】
〈電気化学測定装置〉
電気化学測定装置４０としては、例えば、金属材料１３の電位を制御して金属材料１３を電解する場合には定電位電解装置を用い、金属材料１３の電流を制御して金属材料１３を電解する場合には定電流電解装置を用いればよい。どちらの機能も兼ね備えるポテンショ・ガルバノスタットを用いてもよい。
電気化学測定装置４０としては、例えば、金属材料１３の電位を制御して金属材料１３を電解する場合には定電位電解装置を用い、金属材料１３の電流を制御して金属材料１３を電解する場合には定電流電解装置を用いればよい。どちらの機能も兼ね備えるポテンショ・ガルバノスタットを用いてもよい。
【0027】
電気化学測定装置４０を駆動させることによって、金属材料１３の電位または電流が制御されて、金属材料１３に対する電解が実施される。電解条件は、特に限定されないが、抽出される析出物等が分解されない電位または電流が好ましい。
【0028】
なお、図１に示す電解システム１は、２電極法を採用しているが、参照電極を使用する３電極法を用いてもよい。３電極法の方が、制御の観点で好ましい。
【0029】
〈電解液タンク、チューブおよびポンプ〉
電解システム１においては、電解槽１１だけでなく、電解液タンク２０にも、電解液５が収容されている。
電解液タンク２０には、チューブ３５の一端が接続している。チューブ３５は、シリコンなどの軟質な素材によって形成されている。チューブ３５の他端（注入口１９）は、電解槽１１の開口部１１ａに配置されている。すなわち、電解液タンク２０と電解槽１１とは、チューブ３５によって接続されている。
電解システム１においては、電解槽１１だけでなく、電解液タンク２０にも、電解液５が収容されている。
電解液タンク２０には、チューブ３５の一端が接続している。チューブ３５は、シリコンなどの軟質な素材によって形成されている。チューブ３５の他端（注入口１９）は、電解槽１１の開口部１１ａに配置されている。すなわち、電解液タンク２０と電解槽１１とは、チューブ３５によって接続されている。
【0030】
チューブ３５の途中には、ポンプ３０が配置されている。ポンプ３０としては、電解液５に接触せずに汚染が少ないという理由から、ペリスタポンプが好適に用いられる。
ポンプ３０が駆動することによって、電解液タンク２０から電解液５が吸い上げられる。吸い上げられた電解液５は、チューブ３５の内部を通り、チューブ３５の端部である注入口１９から、電解槽１１の内部に注入される。
ポンプ３０が駆動することによって、電解液タンク２０から電解液５が吸い上げられる。吸い上げられた電解液５は、チューブ３５の内部を通り、チューブ３５の端部である注入口１９から、電解槽１１の内部に注入される。
【0031】
〈電解槽〉
電解槽１１は、上述したように、開口部１１ａを有する。
電解槽１１が開口部１１ａを有しない密閉系である場合、金属材料１３の電解によって生成するガスが溜まることで、電解槽１１の内部が陽圧となり、電解液５の注入が阻害される可能性がある。このため、電解槽１１は、開口部１１ａを有する開放系であることが好ましい。
電解槽１１は、上述したように、開口部１１ａを有する。
電解槽１１が開口部１１ａを有しない密閉系である場合、金属材料１３の電解によって生成するガスが溜まることで、電解槽１１の内部が陽圧となり、電解液５の注入が阻害される可能性がある。このため、電解槽１１は、開口部１１ａを有する開放系であることが好ましい。
【0032】
電解槽１１における開口部１１ａとは反対側であって、注入口１９と対面する位置には、管状の排出口１７が設けられている。排出口１７の途中には、開閉自在なコック１８が配置されている。コック１８を開いた状態にすることで、電解槽１１の内部から、電解液５が排出される。
【0033】
〈電解液〉
電解液５としては、特に限定されず、従来公知の組成を有する電解液を適宜使用できる。もっとも、金属材料１３の析出物等が溶解しない組成を有する電解液が好ましい。具体的には、例えば、ＡＡ電解液（アセチルアセトン－塩化テトラメチルアンモニウム－メタノール）、ＭＳ電解液（４体積％サリチル酸メチル－１質量％サリチル酸－メタノール）、クエン酸電解液（１０質量％クエン酸ナトリウム－１質量％臭化カリウム－純水－クエン酸（ｐＨ調整用））等が好適に挙げられる。
なお、例えば、金属材料１３が鉄鋼材料である場合、電解液５に溶出したＦｅが水酸化鉄などを形成し、排出口１７が詰まる可能性があるため、その場合、Ｆｅを錯体化する薬剤を電解液５に添加してもよい。
電解液５としては、特に限定されず、従来公知の組成を有する電解液を適宜使用できる。もっとも、金属材料１３の析出物等が溶解しない組成を有する電解液が好ましい。具体的には、例えば、ＡＡ電解液（アセチルアセトン－塩化テトラメチルアンモニウム－メタノール）、ＭＳ電解液（４体積％サリチル酸メチル－１質量％サリチル酸－メタノール）、クエン酸電解液（１０質量％クエン酸ナトリウム－１質量％臭化カリウム－純水－クエン酸（ｐＨ調整用））等が好適に挙げられる。
なお、例えば、金属材料１３が鉄鋼材料である場合、電解液５に溶出したＦｅが水酸化鉄などを形成し、排出口１７が詰まる可能性があるため、その場合、Ｆｅを錯体化する薬剤を電解液５に添加してもよい。
【0034】
〈電解〉
このような構成において、電気化学測定装置４０を駆動させることにより、金属材料１３の電解面（電解液５と接する面）が電解されて、析出物等が露出する。
ここで、金属材料１３として、数質量％のＮｉおよびＭｏを含有する鉄鋼材料を用いる場合、これを構成するＦｅ、ＮｉおよびＭｏが妨害元素として電解液５に溶出し、露出した析出物等の表面上で電解生成物を形成し得る。
このような構成において、電気化学測定装置４０を駆動させることにより、金属材料１３の電解面（電解液５と接する面）が電解されて、析出物等が露出する。
ここで、金属材料１３として、数質量％のＮｉおよびＭｏを含有する鉄鋼材料を用いる場合、これを構成するＦｅ、ＮｉおよびＭｏが妨害元素として電解液５に溶出し、露出した析出物等の表面上で電解生成物を形成し得る。
【0035】
そこで、本実施形態においては、金属材料１３の電解中、コック１８を開いた状態にしたうえで、ポンプ３０を駆動させる。これにより、電解液５が、注入口１９から電解槽１１に注入されつつ排出口１７から排出される。すなわち、電解液５を流動させながら、金属材料１３の電解が実施される。
【0036】
電解液５が流動することにより、たとえ電解液５に妨害元素が溶出しても、溶出した妨害元素は、金属材料１３の電解面に露出した析出物等から遠ざかる。
こうして、妨害元素に応じた薬剤を用いたりすることなく、簡便に、析出物等の表面上での電解生成物の形成を抑制できる。
こうして、妨害元素に応じた薬剤を用いたりすることなく、簡便に、析出物等の表面上での電解生成物の形成を抑制できる。
【0037】
本実施形態において、電解液５は、金属材料１３の電解面の少なくとも一部（例えば、電解後に、ＳＥＭを用いて観察する面）に沿って流動させることが好ましい。
換言すれば、金属材料１３、注入口１９および排出口１７などの各部は、それぞれ、金属材料１３の電解面の少なくとも一部に沿って電解液５が流動するように、配置することが好ましい。
例えば、図１に示す電解システム１においては、電解液５は、少なくとも、円柱状である金属材料１３の側面に沿って流動する。
換言すれば、金属材料１３、注入口１９および排出口１７などの各部は、それぞれ、金属材料１３の電解面の少なくとも一部に沿って電解液５が流動するように、配置することが好ましい。
例えば、図１に示す電解システム１においては、電解液５は、少なくとも、円柱状である金属材料１３の側面に沿って流動する。
【0038】
電解液５の流動速度は、例えば、電解生成物が生成する反応（電解液５に溶出した妨害元素の反応）によって決定されるため、金属材料の組成などに応じて、適宜設定される。
反応時間が増加すると、電解生成物の生成量も増加する。
一方、金属材料１３の電解面（例えば、円柱状である金属材料１３の側面）に沿って流動する電解液５の流動速度を速くすることにより、この電解面において、妨害元素が留まる時間が短くなり、反応時間は減少する。
また、そもそも、電解液５の流動速度が速い場合は、金属材料１３の電解面に露出した析出物等から妨害元素を遠ざける効果がより優れる。
このため、金属材料として、例えば、上述したＮｉおよびＭｏを含有する鉄鋼材料を用いる場合、電解面に沿って流動する電解液５の流動速度は、０．４８ｍｍ／ｓ以上が好ましく、０．６５ｍｍ／ｓ以上がより好ましく、０．７５ｍｍ／ｓ以上が更に好ましく、１．３３ｍｍ／ｓ以上が特に好ましい。上限は特に限定されず、例えば、２．００ｍｍ／ｓである。
電解液５の流動速度を測定する方法については、後述する（［実施例］を参照）。
反応時間が増加すると、電解生成物の生成量も増加する。
一方、金属材料１３の電解面（例えば、円柱状である金属材料１３の側面）に沿って流動する電解液５の流動速度を速くすることにより、この電解面において、妨害元素が留まる時間が短くなり、反応時間は減少する。
また、そもそも、電解液５の流動速度が速い場合は、金属材料１３の電解面に露出した析出物等から妨害元素を遠ざける効果がより優れる。
このため、金属材料として、例えば、上述したＮｉおよびＭｏを含有する鉄鋼材料を用いる場合、電解面に沿って流動する電解液５の流動速度は、０．４８ｍｍ／ｓ以上が好ましく、０．６５ｍｍ／ｓ以上がより好ましく、０．７５ｍｍ／ｓ以上が更に好ましく、１．３３ｍｍ／ｓ以上が特に好ましい。上限は特に限定されず、例えば、２．００ｍｍ／ｓである。
電解液５の流動速度を測定する方法については、後述する（［実施例］を参照）。
【0039】
排出口１７から電解槽１１の外に排出された電解液５については、電解液タンク２０に戻し、再び注入口１９から電解槽１１に注入してもよい。すなわち、電解液５は、循環させてもよい。
もっとも、排出口１７から排出される電解液５には、金属材料１３から溶出した妨害元素が含まれている。このため、妨害元素を金属材料１３の電解面から遠ざける観点からは、電解液５は、循環させないことが好ましい。循環させる場合は、イオン交換樹脂などを用いて、電解液５から妨害元素を除去することが好ましい。
もっとも、排出口１７から排出される電解液５には、金属材料１３から溶出した妨害元素が含まれている。このため、妨害元素を金属材料１３の電解面から遠ざける観点からは、電解液５は、循環させないことが好ましい。循環させる場合は、イオン交換樹脂などを用いて、電解液５から妨害元素を除去することが好ましい。
【0040】
〈抽出〉
その後、金属材料１３の表面に露出した析出物等を、公知の方法により抽出する。
例えば、電解後の金属材料１３を、メタノールなどのアルコール中に浸漬させ、超音波振動を付与することにより、露出した析出物等をアルコール中に剥離させる。次いで、このアルコールを、フィルタ（ろ紙）を用いてろ過することにより、析出物等を捕集する。
その後、金属材料１３の表面に露出した析出物等を、公知の方法により抽出する。
例えば、電解後の金属材料１３を、メタノールなどのアルコール中に浸漬させ、超音波振動を付与することにより、露出した析出物等をアルコール中に剥離させる。次いで、このアルコールを、フィルタ（ろ紙）を用いてろ過することにより、析出物等を捕集する。
【0041】
なお、析出物等を、金属材料１３から剥離させて捕集することなく、金属材料１３の表面に露出した状態のまま、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）等を用いて観察することも、「抽出」として扱う。
【0042】
抽出された析出物等は、その表面上での電解生成物の形成が抑制されている。すなわち、析出物等を正確に（本来の状態のまま）抽出できるから、精度良く分析できる。
【0043】
〈電解システムの別の構成例〉
図２Ａ～図２Ｆは、それぞれ、電解システム１の別の一例を示す模式図である。
なお、図２Ａ～図２Ｆでは、電解槽１１、注入口１９、排出口１７、金属材料１３およびリード線２５の一部のみを図示しており、それ以外の各部については、図示を省略している。
図２Ａ～図２Ｆは、それぞれ、電解システム１の別の一例を示す模式図である。
なお、図２Ａ～図２Ｆでは、電解槽１１、注入口１９、排出口１７、金属材料１３およびリード線２５の一部のみを図示しており、それ以外の各部については、図示を省略している。
【0044】
本実施形態に用いる電解システム１の構成としては、電解液５を流動させながら金属材料１３を電解できれば、図１に基づいて説明した構成に限定されない。
【0045】
例えば、図１に基づいて説明した電解システム１では、排出口１７と対面する位置に注入口１９を配置したが、これに限定されず、図２Ａに示すように、注入口１９の位置は、排出口１７と対面しない位置であってもよい。
【0046】
【0047】
また、図１に基づいて説明した電解システム１では、注入口１９を電解槽１１の開口部１１ａに配置したが、これに限定されず、例えば、図２Ｃおよび図２Ｄに示すように、電解槽１１の側面に穴を開け、これに注入口１９を接続してもよい。
更には、例えば、図２Ｅおよび図２Ｆに示すように、電解槽１１の底面に穴を開け、これに注入口１９を接続してもよい。
更には、例えば、図２Ｅおよび図２Ｆに示すように、電解槽１１の底面に穴を開け、これに注入口１９を接続してもよい。
【0048】
なお、図１および図２Ａ～図２Ｆでは、電解液５を注入口１９から電解槽１１に注入しつつ排出口１７から排出する方法（方法Ａ）を説明した。
もっとも、電解液５を流動させる方法としては、この方法Ａに限定されず、例えば、電解槽１１の内部に注入された電解液５を、排出口１７から排出することなく、スターラー等を用いて高速回転させる方法（方法Ｂ）を用いてもよい。
例えば、析出物等を金属材料１３の表面に露出した状態のままＳＥＭを用いて観察する場合は、通常、金属材料１３の電解量は少なくてよいため、電解液５に溶出する妨害元素の量も少ない。この場合、方法Ｂであっても、上述した効果が期待できる。
もっとも、金属材料１３の表面に露出した析出物等を捕集して、定量分析する場合は、金属材料１３の電解量は相対的に多いことから、電解液５を流動させる方法としては、上述した効果を十分に得る観点からは、方法Ａが好ましい。
もっとも、電解液５を流動させる方法としては、この方法Ａに限定されず、例えば、電解槽１１の内部に注入された電解液５を、排出口１７から排出することなく、スターラー等を用いて高速回転させる方法（方法Ｂ）を用いてもよい。
例えば、析出物等を金属材料１３の表面に露出した状態のままＳＥＭを用いて観察する場合は、通常、金属材料１３の電解量は少なくてよいため、電解液５に溶出する妨害元素の量も少ない。この場合、方法Ｂであっても、上述した効果が期待できる。
もっとも、金属材料１３の表面に露出した析出物等を捕集して、定量分析する場合は、金属材料１３の電解量は相対的に多いことから、電解液５を流動させる方法としては、上述した効果を十分に得る観点からは、方法Ａが好ましい。
【実施例】
【0049】
以下に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。ただし、本発明は、以下に説明する実施例に限定されない。
【0050】
〈発明例１〉
図１に基づいて説明した電解システム１を用いて、以下に説明するように、金属材料１３を電解し、その後、析出物等を抽出した。
図１に基づいて説明した電解システム１を用いて、以下に説明するように、金属材料１３を電解し、その後、析出物等を抽出した。
【0051】
陰極１２としては、Ｐｔ板を用いた。
陽極１４を構成する金属材料１３として、２．１質量％のＮｉおよび１．１質量％のＭｏを含有する円柱状（直径：３．８ｍｍ、長さ：３３．６ｍｍ）の鉄鋼材料を用いた。円柱状の金属材料１３の側面に、Ｐｔ製のリード線２５を巻き付けることにより、陽極１４を作製した。
陽極１４を構成する金属材料１３として、２．１質量％のＮｉおよび１．１質量％のＭｏを含有する円柱状（直径：３．８ｍｍ、長さ：３３．６ｍｍ）の鉄鋼材料を用いた。円柱状の金属材料１３の側面に、Ｐｔ製のリード線２５を巻き付けることにより、陽極１４を作製した。
【0052】
電解液５としては、ＡＡ電解液（アセチルアセトン－塩化テトラメチルアンモニウム－メタノール）を用いた。アセチルアセトンの含有量は、１０体積％であった。また、電解液１００ｍＬ中の塩化テトラメチルアンモニウムの含有量は、１ｇであった。
【0053】
電解槽１１としては、一面側に開口部１１ａを有する円柱状の容器を用いた。容器の開口部１１ａとは反対側の面に穴を開け、コック１８が付いたホースを取り付けることにより、排出口１７を形成した。
シリコン製のチューブ３５の一端を電解液タンク２０に接続し、他端を注入口１９として、電解槽１１の開口部１１ａに配置した。より詳細には、注入口１９は、排出口１７と対向する位置に配置した。チューブ３５の途中には、ペリスタポンプであるポンプ３０を配置した。
電解槽１１の内部に、陰極１２および陽極１４（金属材料１３）を配置し、ポテンショ・ガルバノスタットである電気化学測定装置４０を接続した。
このとき、注入口１９と排出口１７とを結ぶ直線と、陽極１４を構成する円柱状の金属材料１３の側面とを平行にした。更に、注入口１９の真下に、円柱状の金属材料１３の上面を配置した。
シリコン製のチューブ３５の一端を電解液タンク２０に接続し、他端を注入口１９として、電解槽１１の開口部１１ａに配置した。より詳細には、注入口１９は、排出口１７と対向する位置に配置した。チューブ３５の途中には、ペリスタポンプであるポンプ３０を配置した。
電解槽１１の内部に、陰極１２および陽極１４（金属材料１３）を配置し、ポテンショ・ガルバノスタットである電気化学測定装置４０を接続した。
このとき、注入口１９と排出口１７とを結ぶ直線と、陽極１４を構成する円柱状の金属材料１３の側面とを平行にした。更に、注入口１９の真下に、円柱状の金属材料１３の上面を配置した。
【0054】
排出口１７のコック１８を開けた状態で、ポンプ３０を駆動させた。
これにより、電解液５を、注入口１９から電解槽１１の内部に注入しつつ、排出口１７から排出した。このように、電解液５の注入および排出を実施することにより、電解液５を円柱状の金属材料１３の側面に沿って流動させた。
このとき、電解液５の流動速度を０．７５ｍｍ／ｓとした。流動速度は、排出口１７から排出される電解液５の単位時間あたりの体積（単位：ｍｍ３／ｓ）を計測し、これを電解槽１１の底面の面積（単位：ｍｍ２）で除することにより求めた。
これにより、電解液５を、注入口１９から電解槽１１の内部に注入しつつ、排出口１７から排出した。このように、電解液５の注入および排出を実施することにより、電解液５を円柱状の金属材料１３の側面に沿って流動させた。
このとき、電解液５の流動速度を０．７５ｍｍ／ｓとした。流動速度は、排出口１７から排出される電解液５の単位時間あたりの体積（単位：ｍｍ３／ｓ）を計測し、これを電解槽１１の底面の面積（単位：ｍｍ２）で除することにより求めた。
【0055】
なお、別途、電解槽１１の中に、浮きを入れて、金属材料１３の側面に沿って流動する電解液５の流動速度を求めたところ、上記と変わらない結果が得られた。
【0056】
この状態において、電気化学測定装置４０を駆動させた。こうして、電解液５を流動させながら、金属材料１３の電解面を電解した。電解による金属材料１３の溶解量（電解量）は、０．０２ｇ程度とした。
【0057】
電解後の金属材料１３をメタノール中に浸漬させて超音波振動を付与し、その後、このメタノールを、ろ紙を用いてろ過した。ろ紙としては、グローバルライフサイエンステクノロジーズジャパン社製の「ニュークリポアメンブレン」（孔径：０．２μｍ）を用いた。ろ紙上の残渣を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて観察した。
【0058】
図３は、発明例１の残渣を示すＳＥＭ像である。
図３中に矢印で示すように、ＳＥＭ像においては、球体状の析出物等が明瞭に確認できた。更に、ＳＥＭに搭載されたエネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＥＤＳ）を用いて分析したところ、球体状の析出物等は、ＭｎＳであることが分かった。
このとき、球体状の析出物等の表面上には、Ｆｅ、ＮｉおよびＭｏを含有する電解生成物は観察されなかった。
図３中に矢印で示すように、ＳＥＭ像においては、球体状の析出物等が明瞭に確認できた。更に、ＳＥＭに搭載されたエネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＥＤＳ）を用いて分析したところ、球体状の析出物等は、ＭｎＳであることが分かった。
このとき、球体状の析出物等の表面上には、Ｆｅ、ＮｉおよびＭｏを含有する電解生成物は観察されなかった。
【0059】
〈比較例１〉
比較例１では、電解槽１１として市販のビーカーを用いることにより電解液５を流動させなかったこと以外は、発明例１と同様にして、金属材料１３を電解し、その後、ろ紙を用いてろ過を実施した。
比較例１では、電解槽１１として市販のビーカーを用いることにより電解液５を流動させなかったこと以外は、発明例１と同様にして、金属材料１３を電解し、その後、ろ紙を用いてろ過を実施した。
【0060】
図４は、比較例１の残渣を示すＳＥＭ像である。
図４中に矢印で示すように、ＳＥＭ像においては、球体状の析出物等のほかに、その表面を覆う被覆物が確認された。
ＳＥＭに搭載されたＥＤＳを用いて分析したところ、球体状の析出物等はＭｎＳであること、および、被覆物はＦｅ、ＮｉおよびＭｏを含有する化合物であることが分かった。
この化合物は、電解を実施する前の金属材料１３の表面を観察したＳＥＭ像（図示せず）においては確認されなかったことから、電解により生成した化合物（電解生成物）であると推測できる。
図４中に矢印で示すように、ＳＥＭ像においては、球体状の析出物等のほかに、その表面を覆う被覆物が確認された。
ＳＥＭに搭載されたＥＤＳを用いて分析したところ、球体状の析出物等はＭｎＳであること、および、被覆物はＦｅ、ＮｉおよびＭｏを含有する化合物であることが分かった。
この化合物は、電解を実施する前の金属材料１３の表面を観察したＳＥＭ像（図示せず）においては確認されなかったことから、電解により生成した化合物（電解生成物）であると推測できる。
【0061】
以上のことから、電解液５を流動させながら金属材料１３を電解した発明例１においては、析出物等の表面上に電解生成物が形成されることを抑制できたと言える。
【0062】
〈発明例２～５〉
発明例２～５では、電解液５の流動速度を、１．３３ｍｍ／ｓ（発明例２）、０．４８ｍｍ／ｓ（発明例３）、０．３７ｍｍ／ｓ（発明例４）または０．１２ｍｍ／ｓ（発明例５）に変更した。それ以外は、発明例１と同様にして、金属材料１３を電解し、その後、ろ紙を用いてろ過を実施した。
ＳＥＭを用いて、ろ紙上の残渣を観察した。その結果、発明例４～５のＳＥＭ像（図示せず）においては、析出物等の表面上に、微量の電解生成物が観察される場合があった。これに対して、発明例２～３のＳＥＭ像（図示せず）においては、発明例１と同様に、析出物等の表面上に電解生成物は観察されなかった。
発明例２～５では、電解液５の流動速度を、１．３３ｍｍ／ｓ（発明例２）、０．４８ｍｍ／ｓ（発明例３）、０．３７ｍｍ／ｓ（発明例４）または０．１２ｍｍ／ｓ（発明例５）に変更した。それ以外は、発明例１と同様にして、金属材料１３を電解し、その後、ろ紙を用いてろ過を実施した。
ＳＥＭを用いて、ろ紙上の残渣を観察した。その結果、発明例４～５のＳＥＭ像（図示せず）においては、析出物等の表面上に、微量の電解生成物が観察される場合があった。これに対して、発明例２～３のＳＥＭ像（図示せず）においては、発明例１と同様に、析出物等の表面上に電解生成物は観察されなかった。
【符号の説明】
【0063】
１：電解システム
５：電解液
１０：電解装置
１１：電解槽
１１ａ：開口部
１２：陰極
１３：金属材料
１４：陽極
１５：導線
１６：導線
１７：排出口
１８：コック
１９：注入口
２０：電解液タンク
２５：リード線
３０：ポンプ
３５：チューブ
４０：電気化学測定装置
５：電解液
１０：電解装置
１１：電解槽
１１ａ：開口部
１２：陰極
１３：金属材料
１４：陽極
１５：導線
１６：導線
１７：排出口
１８：コック
１９：注入口
２０：電解液タンク
２５：リード線
３０：ポンプ
３５：チューブ
４０：電気化学測定装置
【要約】
電解液を流動させながら金属材料を電解する。これにより、金属材料中の析出物および／または介在物（析出物等）を正確に、かつ、簡便に抽出できる。上記電解液を上記金属材料の上記電解液と接する面である電解面の少なくとも一部に沿って流動させながら、上記電解を実施することが好ましい。上記電解面に沿って流動する上記電解液の流動速度が、０．４８ｍｍ／ｓ以上であることが好ましい。上記金属材料および上記電解液が電解槽に収容され、上記電解液を、上記電解槽に対して注入および排出することにより、上記電解液を流動させることが好ましい。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【図2E】
【図2F】
【図3】
【図4】