加工中の製品を动画のように连続测定、その场で解析
「放射光を用いた金属材料热処理过程のその场解析」
解析技术研究センター
徳田 一弥
铜线やアルミ线などに代表される金属製品は、製造时の加工や热処理によって强度の特性を制御します。この太さの铜线であれば、何℃で何分间の热処理を行えば、必要な强度が得られるか――金属製品の特性を引き出すためのベストな条件を见つけ出すために、これまではサンプルをいくつも用意し、异なる温度で热処理した后、电子顕微镜や齿线回析装置など、実験室の装置で必要な値を测定していました。
「その场测定」は、製品を热処理しながら测定を行う手法で、放射光と呼ばれる极めて强力な齿线を用いて製造工程にある製品を数秒おきに连続して测定することができます。従来の测定が加工后の静止画だとすると、その场测定では加工中の製品の様子を原子レベルで动画のように见ることができるようになりました。
抜本的なブレイクスルーで时间もコストも飞跃的に削减
これまでも放射光を用いたその场测定は行われてきましたが、测定施设の顺番待ちが长く、実施事例は限られていました。兵库県には厂笔谤颈苍驳-8という世界最大级の放射光施设がありますが、このような大型の共用施设を使用するには、数か月にわたって顺番を待たなくてはなりません。その课题を乗り越えるために、当社は、2016年11月、九州シンクロトロン光センターに当社専用の実験设备であるビームラインを设置し、いつでもその场测定ができる环境を整えました。
一方で、解析に要する时间も课题の一つでした。测定结果が静止画から动画になったということは、得られるデータが従来の1000倍ほどに増えたということです。施设を备えてすぐに测定ができる环境を手に入れても、データの解析が追いつかないのでは意味がありません。そのため、测定と并行してデータを自动解析するプログラムを开発しました。こうして、以前は数週间かかっていたデータ処理をわずか5分程度で完了できるようになりました。こうした取り组みによって、製造条件の最适化だけではなく材料の开発や原理の解明においても、时间とコストを飞跃的に削减することができるようになりました。
社内外の期待にゾクゾクしています
自社専用のビームラインの立ち上げは、投資額も社内外の注目度も高く、市販の分析装置の導入とは比較にならないほどスケールの大きな仕事でした。SPring-8と比較するとその直径は1/20程度ではありますが、その場測定を含むさまざまな実験を行うことができます。住友電工ビームラインでは、長い波長をカバーする軟Ｘ線と、短い波長をカバーする硬Ｘ線の2本のビームラインが並走しており、ほぼすべての元素の状態を分析することが可能です。 施設の立ち上げに成功し、幅広い実験が高精度に行えるようになった今、当社製品に磨きをかけるためにこの施設をどれだけ役立てることができるか、この大きな課題に引き続き取り組んでいきたいと思っています。
関连情报
?摆プレスリリース闭 2016/12/15 当社グループ専用の放射光ビームラインが稼働开始
?[プロジェクト id]
?摆受赏闭 第15回厂辫谤颈苍驳-8产业利用报告会最优秀発表赏「『レドックスフロー』型电池电解液の金属イオン状态解析」
?[受賞] 第18回ひょうごSPring-8賞「高機能フッ素樹脂コーティングの普及に寄与した原子レベル界面解析技术の開発」（解析技术研究センター 久保優吾）
