| 研究課題/領域番号 |
03555143
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| 研究種目 |
試験研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
金属製錬・金属化学
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
永田 和宏 東京工業大学, 工学部, 教授 (70114882)
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| 研究分担者 |
松岡 正雄 山里エレクトロナイト(株), 専務取締役研究所長
丸山 俊夫 東京工業大学, 工学部, 助教授 (20114895)
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| 研究期間 (年度) |
1991 – 1992
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| キーワード | リン酸カルシウム / 固体電解質 / Caセンサ / 溶融スラグ / 活量 / 塩基度センサ / 酸化カルシウム / 酸化アルミニウム |
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| 研究概要 |
初年度では4CaO・P_2O_5を固体電解質に用いた塩基度センサの可能性を調べた結果、溶鋼温度で精度良くスラグ中の活量を測定できることが分った。一方、溶鋼中のCaのポテンシャルと酸素分圧を測定する方が熱伝達が早く、実用性が高いので、2年度では合金中のCaポテンシャルを測定する研究を行った。すなわち、Caイオン伝導体である4CaO・P_2O_5を固体電解質に用いたCaセンサの作製、と応答性の良いZrO_2系固体電解質を用いた塩基度センサの作製を行った。
4CaO・P_2O_5を固体電解質に用いてガルバニ電池を構成し、CaO-Al_2O_3系溶融スラグのCaOの活量を測定した。固体電解質は直径約10mm、厚さ約3mmの円盤状の焼結体である。起電力の測定温度は共晶温度の1573Kから1873Kの範囲で、空気中で行った。スラグの組成はCaOのモル分率で0.55から0.73の範囲である。
得られた起電力は昇温時、降温時共によく一致し再現性は非常に良かった。起電力の変化する温度は状態図と非常に良く一致した。起電力から得られたCaOの活量はラウール規準より負に偏寄しており、Gibbs-Duhemの積分からCaOの活量を用いて計算したAl_2O_3の活量も負に偏寄している。
Ag-Ca溶融合金を用い、4CaO・P_2O_5を固体電解質に用いたCaセンサを作製した。Ca濃度の異なるAg-Ca溶融合金を4CaO・P_2O_5固体電解質の両極に置きガルバニ電池を構成したところ、非常に安定した起電力が得られた。
CaO-Al_2O_3系スラグと平衡する溶鉄について、Ca、Al、Oのポテンシャルの内2つが分っていれば、そのスラグ中のCaOの活量は決定できる。酸素センサであるZrO_2系固体電解質の表面にAl_2O_3をコーティングすることによりAlセンサとして作動する原理を用い、Alのポテンシャルを測定した。
ZrO_2系固体電解質を用いた塩基度センサの平衡関係を調べるため、CaO-Al_2O_3-ZrO_2系平衡状態図を作成した。
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