アルミニウム合金の材質判定方法と材質判定装置
【課題】高品位のアルミニウム合金展伸材をそのまま展伸材として水平リサイクルし、省エネルギー化・省資源化に役立てることができるアルミニウム合金の材質判定技術を提供する。
【解決手段】下記材質判定のうち、少なくとも一方を有することを特徴とするアルミニウム合金の材質判定方法。
（Ａ）測定対象であるアルミニウム合金に強度の異なる２以上のＸ線を別々に照射し、透過Ｘ線強度を測定し、その測定値から減弱係数の比の値を求め、求めた比の値に基づきアルミニウム合金の材質を判定すること、
（Ｂ）測定対象であるアルミニウム合金に渦電流プローブを用いて渦電流を形成させ、形成された渦電流を検出し、その検出結果から渦電流によるアルミニウム合金のインピーダンスを求め、求めたインピーダンスの値に基づきアルミニウム合金の材質を判定すること。
【解決手段】下記材質判定のうち、少なくとも一方を有することを特徴とするアルミニウム合金の材質判定方法。
（Ａ）測定対象であるアルミニウム合金に強度の異なる２以上のＸ線を別々に照射し、透過Ｘ線強度を測定し、その測定値から減弱係数の比の値を求め、求めた比の値に基づきアルミニウム合金の材質を判定すること、
（Ｂ）測定対象であるアルミニウム合金に渦電流プローブを用いて渦電流を形成させ、形成された渦電流を検出し、その検出結果から渦電流によるアルミニウム合金のインピーダンスを求め、求めたインピーダンスの値に基づきアルミニウム合金の材質を判定すること。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム合金の材質判定方法と材質判定装置に関し、詳しくはアルミニウム合金のリサイクルにおいてアルミニウム合金のグループ分けを行う場合に適用して好適なアルミニウム合金の材質判定方法と材質判定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム合金を判定する方法として、特許文献１には、２以上の異なるエネルギーレベルのＸ線を照射し、センサーで透過Ｘ線強度を測定し、厚みと組成を決める方法が提案されている。
【０００３】
また、特許文献２には、２つの異なるエネルギーレベルのＸ線を排金属に照射し、センサーで透過Ｘ線強度を測定し、平均原子番号の大小により排金属のグループ分けを行っている。例えば、平均原子番号の大きなものとしては真鍮、銅、亜鉛、ステンレス等があり、平均原子番号の小さいものとしては、アルミニウム合金、アルミニウム等がある。ここでは、空気によるイジェクターを備え、両者を別々の収容容器にグループ分けして収容するようになっている。
【０００４】
一方、アルミニウム合金はスクラップの価値が高く、リサイクル原料として有効に活用する取り組みが行われている。アルミニウム合金は４桁の数字からなる国際アルミニウム合金名が使用されており、１０００番台、２０００番台、３０００番台・・・等でそれぞれ添加成分が異なり、適用される対象物品等も異なっている。
【０００５】
アルミニウム合金のリサイクルでは、再溶解により少量・微量成分が規定量を超えるため、順次低品位アルミ用途へと適用される、いわゆるカスケードリサイクルが行われている。
【０００６】
そして、従来のアルミニウム合金の判定方法では、特許文献１や特許文献２に示すように、他の金属等の中からアルミニウム合金を判定しているにすぎず、アルミニウム合金の系列ごと詳細な判別は行われていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】ＵＳ２００４／００６６８９０ Ａ１
【特許文献２】ＵＳ２００９／０２６１０２４ Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、高品位のアルミニウム合金展伸材をそのまま展伸材として水平リサイクルし、省エネルギー化・省資源化に役立てることができるアルミニウム合金の材質判定方法及び材質判定装置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】
本発明は、上記課題を解決するため、第１には、下記材質判定のうち、少なくとも一方を有することを特徴とするアルミニウム合金の材質判定方法を提供する。
【００１０】
（Ａ）測定対象であるアルミニウム合金に強度の異なる２以上のＸ線を別々に照射し、透過Ｘ線強度を測定し、その測定値から減弱係数の比の値を求め、求めた比の値に基づきアルミニウム合金の材質を判定すること、
（Ｂ）測定対象であるアルミニウム合金に渦電流プローブを用いて渦電流を形成させ、形成された渦電流を検出し、その検出結果から渦電流によるアルミニウム合金のインピーダンスを求め、求めたインピーダンスの値に基づきアルミニウム合金の材質を判定すること。
【００１１】
また、第２には、上記第１の発明において、測定対象であるアルミニウム合金に強度の異なる２以上のＸ線を別々に照射し、透過Ｘ線強度を測定し、その測定値から減弱係数の比の値を求め、求めた比の値に基づきアルミニウム合金の材質を判定するとともに、測定対象であるアルミニウム合金に渦電流プローブを用いて渦電流を形成させ、形成された渦電流を検出し、その検出結果から渦電流によるアルミニウム合金のインピーダンスを求め、求めたインピーダンスの値に基づきアルミニウム合金の材質を判定し、両方の判定の結果に基づいて最終的なアルミニウム合金の材質を判定することを特徴とするアルミニウム合金の材質判定方法を提供する。
【００１２】
また、第３には、上記第１又は第２の発明において、測定対象であるアルミニウム合金に強度の異なる２種類のＸ線を別々に照射し、低い方のＸ線照射エネルギーが６０〜１００ｋｅＶであり、高い方のＸ線照射エネルギーが１２０〜３００ｋｅＶであることを特徴とするアルミニウム合金の材質判定方法を提供する。
【００１３】
また、第４には、下記材質判定機構のうち、少なくとも一方を有することを特徴とするアルミニウム合金の材質判定装置を提供する。
【００１４】
（Ａ）測定対象であるアルミニウム合金に強度の異なる２以上のＸ線を別々に照射するＸ線照射部と、アルミニウム合金を透過した透過Ｘ線強度を測定するＸ線強度測定部と、このＸ線強度測定部で測定した２以上の透過Ｘ線強度からそれぞれ減弱係数を求め、減弱係数の比を算出する減弱係数比算出部と、この減弱係数比算出部で算出した減弱係数の比を、予め求めておいたアルミニウム合金の種類に応じた減弱係数の比と比較することにより、アルミニウム合金の材質を判定する材質判定部を備える材質判定機構、
（Ｂ）測定対象であるアルミニウム合金に渦電流を形成させ、形成された渦電流を検出する渦電流プローブと、この渦電流プローブによる検出結果から渦電流によるアルミニウム合金のインピーダンスを算出するインピーダンス算出部と、このインピーダンス算出部により算出したインピーダンスの値を、予め求めておいたアルミニウム合金の種類に応じたインピーダンスの値と比較することにより、アルミニウム合金の材質を判定する材質判定部を備える材質判定機構。
【００１５】
また、第５には、上記第４の発明において、測定対象であるアルミニウム合金に強度の異なる２以上のＸ線を別々に照射するＸ線照射部と、アルミニウム合金を透過した透過Ｘ線強度を測定するＸ線強度測定部と、このＸ線強度測定部で測定した２以上の透過Ｘ線強度からそれぞれ減弱係数を求め、減弱係数の比を算出する減弱係数比算出部と、この減弱係数比算出部で算出した減弱係数の比を、予め求めておいたアルミニウム合金の種類に応じた減弱係数の比と比較することにより、アルミニウム合金の材質を判定する材質判定機構、及び、測定対象であるアルミニウム合金に渦電流を形成させ、形成された渦電流を検出する渦電流プローブと、この渦電流プローブによる検出結果から渦電流によるアルミニウム合金のインピーダンスを算出するインピーダンス算出部と、このインピーダンス算出部により算出したインピーダンスの値を、予め求めておいたアルミニウム合金の種類に応じたインピーダンスの値と比較することにより、アルミニウム合金の材質を判定する材質判定部を備える材質判定機構からなり、上記２つの材質判定機構の判定結果を基にアルミニウム合金の最終的な材質判定を行うことを特徴とすることを特徴とするアルミニウ合金の材質判定装置を提供する。
【００１６】
さらに、第６には、上記第４又は第５の発明において、測定対象であるアルミニウム合金に強度の異なる２種類のＸ線を別々に照射し、低い方のＸ線照射エネルギーが６０〜１００ｋｅＶであり、高い方のＸ線照射エネルギーが１２０〜３００ｋｅＶであることを特徴とするアルミニウム合金の材質判定装置を提供する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、アルミニウム合金の中から、さらに合金種を判定することができ、高品位のアルミニウム合金展伸材をそのまま展伸材として水平リサイクルし、省エネルギー化・省資源化に資することが可能となる。
【００１８】
また、本発明において、Ｘ線透過強度のデータと渦電流によるインピーダンスのデータの両方を用いて材質判定を行うと、より精度が高く、詳細な材質判定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態のアルミニウム合金の材質判定の概略図である。
【図２】図１の材質判定装置のＸ線透過強度のデータを用いた材質判定機構のブロック図である。
【図３】図１の材質判定装置の渦電流によるインピーダンスのデータを用いた材質判定機構のブロック図である。
【図４】Ｘ線透過強度のデータに基づいて算出した各アルミニウム合金の減弱定数比の分布を示す図である。
【図５】渦電流プローブにより測定した各アルミニウム合金のインピーダンス分布を示す図である。
【図６】Ｘ線透過強度のデータと渦電流によるインピーダンスのデータの両方を用いたアルミニウム合金の材質判定例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００２１】
図１は、本実施形態のアルミニウム合金の材質判定の概略図である。
【００２２】
図１において、１は測定対象物であるアルミニウム合金である。このアルミニウム合金１は、例えばリサイクルの対象のものであり、プレート状やバルク状等の形状のものであってよい。本実施形態では、測定対象物であるアルミニウム合金１は、再溶解させずにそのまま展伸材として水平リサイクルすることを意識している。
【００２３】
本実施形態では、アルミニウム合金１に対してＸ線測定２と渦電流によるインピーダンス測定３を行い、それぞれ材質判定４、５を行い、これらの両材質判定４、５を組み合わせて、最終判定６を行う。もちろん、ケースによっては、材質判定４あるいは材質判定５単独で材質判定を行ってもよい。
【００２４】
図２は、本実施形態のアルミニウム合金の材質判定装置においてＸ線測定２により材質判定を行う場合の材質判定機構の構成を模式的に示すブロック図である。このＸ線測定２による材質判定機構は、アルミニウム合金１に強度の異なる２種のＸ線を別々に照射するＸ線照射部１１と、アルミニウム合金１を透過した透過Ｘ線強度を測定するＸ線強度測定部１２と、このＸ線強度測定部１２で測定した２つの透過Ｘ線強度のデータからそれぞれ減弱係数を求め、減弱係数の比を算出する減弱係数比算出部１３と、この減弱係数比算出部１３で算出した減弱係数の比を、予め求めておいたアルミニウム合金の種類に応じた減弱係数の比と比較することにより、アルミニウム合金の材質を判定する材質判定部１４を有する。また、材質判定部１４は、予め求めておいたアルミニウム合金の種類に応じた減弱係数の比を記憶しているデータベース１５にアクセス可能となっている。Ｘ線強度測定部１２で測定した透過Ｘ線強度のデータの処理、減弱係数比算出部１３の処理、材質判定部１４での判定は、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）を用いて行うことができる。なお、ここでは２種類の強度の異なるＸ線を用いたが３種類以上とすることもできる。
【００２５】
Ｘ線照射部１１は強度（エネルギーＡとＢ：Ａ＞Ｂ）の異なる２種のＸ線をアルミニウム合金１に照射する。高い方のエネルギーＡのＸ線照射条件は、１２０〜３００ｋｅＶが好ましく、１４０〜２６０ｋｅＶがより好ましく、１６０〜２４０ｋｅＶがさらに好ましく、１８０〜２２０ｋｅＶが特に好ましい。低い方のエネルギーＢのＸ線照射条件は、６０〜１００ＫｅＶが好ましく、７０〜９０ｋｅＶがより好ましい。このようなエネルギー照射条件の範囲は、アルミニウム合金のグループ化をより正確に行うために選定されるものである。
【００２６】
Ｘ線強度測定部１２は、正確にはアルミニウム合金（以下、試料とも称する）１を透過したＸ線の強度と、試料１がない状態でのＸ線強度を測定する。Ｘ線強度測定部１２には半導体検出器等の公知のディテクターを用いることができる。
【００２７】
Ｉを試料のない状態でのＸ線透過値、Ｉ’を試料透過後のＸ線透過値とすると次の関係式が適用される。
【００２８】
Ｉ’＝Ｉexp−μｄ ・・・（１）
μ＝｛ln（Ｉ／Ｉ’）}／ｄ ・・・（２）
ここで、ｄは試料の厚さ、μは試料の減弱係数である。
【００２９】
さらにエネルギーＡとエネルギーＢのＸ線を試料１に照射した場合、減弱係数μＡ及びμＢで比をとると、次式となる。
【００３０】
μＡ／μＢ＝｛ln（ＩＡ／Ｉ’Ａ）}／｛ln（ＩＢ／Ｉ’Ｂ）} ・・・（３）
ここで比μＡ／μＢは厚さｄに依存しなくなるため、Ｘ線の透過強度の値を測定するだけでの評価が可能になる。
【００３１】
アルミニウム合金は合金系列ごとに添加元素がきまっているため、これらの特徴（原子番号が大きい程、Ｘ線を強く遮断する・透過しにくくなる。エネルギーが大きくなると線質が硬くなる{物質を透過する傾向が強くなる｝・小さくなると線質が柔らかくなる{物質を透過する傾向が弱くなる}特長がある）をμＡ／μＢにて算出し、グループ分けすることで、アルミニウム合金の材質判定を行うことができる。減弱係数μＡ、μＢとその比μＡ／μＢは減弱係数比算出部１３で算出する。材質判定部１４は、減弱係数比算出部１３で算出した比の値を、データベース１５に記憶されている、予め測定しておいたアルミニウム合金の比と比較し、材質の判定を行う。
【００３２】
図３は、本実施形態のアルミニウム合金の材質判定装置において渦電流によるインピーダンス測定３により材質判定を行う場合の材質判定機構の構成を模式的に示すブロック図である。渦電流によるインピーダンス測定では、非鉄金属の場合、電気伝導率の差により材質判定を行う。この渦電流によるインピーダンス測定３による材質判定機構は、アルミニウム合金１に渦電流を形成させ、形成された渦電流を検出する渦電流プローブ２１と、検出した渦電流からアルミニウム合金１のインピーダンスを求めるインピーダンス算出部２２と、このインピーダンス算出部２２で算出したインピーダンスの値を、予め求めておいたアルミニウム合金の種類に応じたインピーダンスの値と比較することにより、アルミニウム合金の材質を判定する材質判定部２３を有する。また、材質判定部２３は、予め求めておいたアルミニウム合金の種類に応じたインピーダンスの値を記憶しているデータベース２４にアクセス可能となっている。インピーダンス算出部２２におけるインピーダンスの算出、材質判定部２３における材質判定は、上記と同様、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）で行うことができる。
【００３３】
渦電流プローブ２１は、例えば、磁性体からなるコアと、このコアに巻回され、高周波電圧を印加するコイルと、試料１内に形成された渦電流を検出する検出コイルを基本要素として、電気伝導率を測定する。渦電流プローブ２１としては、インピーダンス測定を可能にするものであれば、各種のものを用いることができる。
【００３４】
以上のようにして材質判定部１４と２３で材質判定した結果を組み合わせて最終的な材質判定を行う。この最終的な材質判定は、上記のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）を用いて行うことができる。
【実施例】
【００３５】
次に、本発明を実施例により具体的に説明する。
Ｘ線透過
発光分析用アルミニウム合金標準試料（日本軽金属株式会社製、ディスク状径６０ｍｍ、厚さ２４．８ｍｍ、幅２８．４ｍｍ）を７種類用いた。それぞれのアルミニウム合金標準試料について表１に示す。
【００３６】
【表１】
【００３７】
照射Ｘ線のエネルギーＡを２００ｋｅＶ、エネルギーＢを８０ｋｅＶとして、それぞれのアルミニウム合金について減弱定数の比μＡ／μＢを求めた。ｎ＝６の平均値および標準偏差を計算し分布としたものを図４に示す。次の３つのグループに判定可能であった。
【００３８】
グループａ：６０６１、３００４、５０５２及び１２００
グループｂ：２０２４及び８０００
グループｃ：７０７５
渦電流によるインピーダンスについて
Ｘ線透過で用いたものと同じ試料を使用した。５０５２合金を基準とし、各アルミニウム合金のインピーダンスを測定した。図５に分布を示す。次の３つのグループに判定可能であった。
【００３９】
グループｄ：１２００
グループｅ：５０５２、６０６１及び８０００
グループｆ：２０２４、３００４及び７０７５
Ｘ線透過及び渦電流によるインピーダンス
Ｘ線透過及び渦電流によるインピーダンスによりアルミニウム合金の判定を組み合わせた結果を図６に示す。７種のアルミニウム合金中、６グループに判定可能であった。
【００４０】
グループ１：１２００
グループ２：５０５２及び６０６１
グループ３：３００４
グループ４：８０００
グループ５：２０２４
グループ６：７０７５
【符号の説明】
【００４１】
１ 測定対象物（アルミニウム合金）
２ Ｘ線測定
３ 渦電流によるインピーダンス測定
４、５ 材質判定
６ 最終判定
１１ Ｘ線照射部
１２ Ｘ線強度測定部
１３ 減弱係数比算出部
１４ 材質判定部
１５ データベース
２１ 渦電流プローブ
２２ インピーダンス算出部
２３ 材質判定部
２４ データベース
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム合金の材質判定方法と材質判定装置に関し、詳しくはアルミニウム合金のリサイクルにおいてアルミニウム合金のグループ分けを行う場合に適用して好適なアルミニウム合金の材質判定方法と材質判定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム合金を判定する方法として、特許文献１には、２以上の異なるエネルギーレベルのＸ線を照射し、センサーで透過Ｘ線強度を測定し、厚みと組成を決める方法が提案されている。
【０００３】
また、特許文献２には、２つの異なるエネルギーレベルのＸ線を排金属に照射し、センサーで透過Ｘ線強度を測定し、平均原子番号の大小により排金属のグループ分けを行っている。例えば、平均原子番号の大きなものとしては真鍮、銅、亜鉛、ステンレス等があり、平均原子番号の小さいものとしては、アルミニウム合金、アルミニウム等がある。ここでは、空気によるイジェクターを備え、両者を別々の収容容器にグループ分けして収容するようになっている。
【０００４】
一方、アルミニウム合金はスクラップの価値が高く、リサイクル原料として有効に活用する取り組みが行われている。アルミニウム合金は４桁の数字からなる国際アルミニウム合金名が使用されており、１０００番台、２０００番台、３０００番台・・・等でそれぞれ添加成分が異なり、適用される対象物品等も異なっている。
【０００５】
アルミニウム合金のリサイクルでは、再溶解により少量・微量成分が規定量を超えるため、順次低品位アルミ用途へと適用される、いわゆるカスケードリサイクルが行われている。
【０００６】
そして、従来のアルミニウム合金の判定方法では、特許文献１や特許文献２に示すように、他の金属等の中からアルミニウム合金を判定しているにすぎず、アルミニウム合金の系列ごと詳細な判別は行われていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】ＵＳ２００４／００６６８９０ Ａ１
【特許文献２】ＵＳ２００９／０２６１０２４ Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、高品位のアルミニウム合金展伸材をそのまま展伸材として水平リサイクルし、省エネルギー化・省資源化に役立てることができるアルミニウム合金の材質判定方法及び材質判定装置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】
本発明は、上記課題を解決するため、第１には、下記材質判定のうち、少なくとも一方を有することを特徴とするアルミニウム合金の材質判定方法を提供する。
【００１０】
（Ａ）測定対象であるアルミニウム合金に強度の異なる２以上のＸ線を別々に照射し、透過Ｘ線強度を測定し、その測定値から減弱係数の比の値を求め、求めた比の値に基づきアルミニウム合金の材質を判定すること、
（Ｂ）測定対象であるアルミニウム合金に渦電流プローブを用いて渦電流を形成させ、形成された渦電流を検出し、その検出結果から渦電流によるアルミニウム合金のインピーダンスを求め、求めたインピーダンスの値に基づきアルミニウム合金の材質を判定すること。
【００１１】
また、第２には、上記第１の発明において、測定対象であるアルミニウム合金に強度の異なる２以上のＸ線を別々に照射し、透過Ｘ線強度を測定し、その測定値から減弱係数の比の値を求め、求めた比の値に基づきアルミニウム合金の材質を判定するとともに、測定対象であるアルミニウム合金に渦電流プローブを用いて渦電流を形成させ、形成された渦電流を検出し、その検出結果から渦電流によるアルミニウム合金のインピーダンスを求め、求めたインピーダンスの値に基づきアルミニウム合金の材質を判定し、両方の判定の結果に基づいて最終的なアルミニウム合金の材質を判定することを特徴とするアルミニウム合金の材質判定方法を提供する。
【００１２】
また、第３には、上記第１又は第２の発明において、測定対象であるアルミニウム合金に強度の異なる２種類のＸ線を別々に照射し、低い方のＸ線照射エネルギーが６０〜１００ｋｅＶであり、高い方のＸ線照射エネルギーが１２０〜３００ｋｅＶであることを特徴とするアルミニウム合金の材質判定方法を提供する。
【００１３】
また、第４には、下記材質判定機構のうち、少なくとも一方を有することを特徴とするアルミニウム合金の材質判定装置を提供する。
【００１４】
（Ａ）測定対象であるアルミニウム合金に強度の異なる２以上のＸ線を別々に照射するＸ線照射部と、アルミニウム合金を透過した透過Ｘ線強度を測定するＸ線強度測定部と、このＸ線強度測定部で測定した２以上の透過Ｘ線強度からそれぞれ減弱係数を求め、減弱係数の比を算出する減弱係数比算出部と、この減弱係数比算出部で算出した減弱係数の比を、予め求めておいたアルミニウム合金の種類に応じた減弱係数の比と比較することにより、アルミニウム合金の材質を判定する材質判定部を備える材質判定機構、
（Ｂ）測定対象であるアルミニウム合金に渦電流を形成させ、形成された渦電流を検出する渦電流プローブと、この渦電流プローブによる検出結果から渦電流によるアルミニウム合金のインピーダンスを算出するインピーダンス算出部と、このインピーダンス算出部により算出したインピーダンスの値を、予め求めておいたアルミニウム合金の種類に応じたインピーダンスの値と比較することにより、アルミニウム合金の材質を判定する材質判定部を備える材質判定機構。
【００１５】
また、第５には、上記第４の発明において、測定対象であるアルミニウム合金に強度の異なる２以上のＸ線を別々に照射するＸ線照射部と、アルミニウム合金を透過した透過Ｘ線強度を測定するＸ線強度測定部と、このＸ線強度測定部で測定した２以上の透過Ｘ線強度からそれぞれ減弱係数を求め、減弱係数の比を算出する減弱係数比算出部と、この減弱係数比算出部で算出した減弱係数の比を、予め求めておいたアルミニウム合金の種類に応じた減弱係数の比と比較することにより、アルミニウム合金の材質を判定する材質判定機構、及び、測定対象であるアルミニウム合金に渦電流を形成させ、形成された渦電流を検出する渦電流プローブと、この渦電流プローブによる検出結果から渦電流によるアルミニウム合金のインピーダンスを算出するインピーダンス算出部と、このインピーダンス算出部により算出したインピーダンスの値を、予め求めておいたアルミニウム合金の種類に応じたインピーダンスの値と比較することにより、アルミニウム合金の材質を判定する材質判定部を備える材質判定機構からなり、上記２つの材質判定機構の判定結果を基にアルミニウム合金の最終的な材質判定を行うことを特徴とすることを特徴とするアルミニウ合金の材質判定装置を提供する。
【００１６】
さらに、第６には、上記第４又は第５の発明において、測定対象であるアルミニウム合金に強度の異なる２種類のＸ線を別々に照射し、低い方のＸ線照射エネルギーが６０〜１００ｋｅＶであり、高い方のＸ線照射エネルギーが１２０〜３００ｋｅＶであることを特徴とするアルミニウム合金の材質判定装置を提供する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、アルミニウム合金の中から、さらに合金種を判定することができ、高品位のアルミニウム合金展伸材をそのまま展伸材として水平リサイクルし、省エネルギー化・省資源化に資することが可能となる。
【００１８】
また、本発明において、Ｘ線透過強度のデータと渦電流によるインピーダンスのデータの両方を用いて材質判定を行うと、より精度が高く、詳細な材質判定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態のアルミニウム合金の材質判定の概略図である。
【図２】図１の材質判定装置のＸ線透過強度のデータを用いた材質判定機構のブロック図である。
【図３】図１の材質判定装置の渦電流によるインピーダンスのデータを用いた材質判定機構のブロック図である。
【図４】Ｘ線透過強度のデータに基づいて算出した各アルミニウム合金の減弱定数比の分布を示す図である。
【図５】渦電流プローブにより測定した各アルミニウム合金のインピーダンス分布を示す図である。
【図６】Ｘ線透過強度のデータと渦電流によるインピーダンスのデータの両方を用いたアルミニウム合金の材質判定例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００２１】
図１は、本実施形態のアルミニウム合金の材質判定の概略図である。
【００２２】
図１において、１は測定対象物であるアルミニウム合金である。このアルミニウム合金１は、例えばリサイクルの対象のものであり、プレート状やバルク状等の形状のものであってよい。本実施形態では、測定対象物であるアルミニウム合金１は、再溶解させずにそのまま展伸材として水平リサイクルすることを意識している。
【００２３】
本実施形態では、アルミニウム合金１に対してＸ線測定２と渦電流によるインピーダンス測定３を行い、それぞれ材質判定４、５を行い、これらの両材質判定４、５を組み合わせて、最終判定６を行う。もちろん、ケースによっては、材質判定４あるいは材質判定５単独で材質判定を行ってもよい。
【００２４】
図２は、本実施形態のアルミニウム合金の材質判定装置においてＸ線測定２により材質判定を行う場合の材質判定機構の構成を模式的に示すブロック図である。このＸ線測定２による材質判定機構は、アルミニウム合金１に強度の異なる２種のＸ線を別々に照射するＸ線照射部１１と、アルミニウム合金１を透過した透過Ｘ線強度を測定するＸ線強度測定部１２と、このＸ線強度測定部１２で測定した２つの透過Ｘ線強度のデータからそれぞれ減弱係数を求め、減弱係数の比を算出する減弱係数比算出部１３と、この減弱係数比算出部１３で算出した減弱係数の比を、予め求めておいたアルミニウム合金の種類に応じた減弱係数の比と比較することにより、アルミニウム合金の材質を判定する材質判定部１４を有する。また、材質判定部１４は、予め求めておいたアルミニウム合金の種類に応じた減弱係数の比を記憶しているデータベース１５にアクセス可能となっている。Ｘ線強度測定部１２で測定した透過Ｘ線強度のデータの処理、減弱係数比算出部１３の処理、材質判定部１４での判定は、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）を用いて行うことができる。なお、ここでは２種類の強度の異なるＸ線を用いたが３種類以上とすることもできる。
【００２５】
Ｘ線照射部１１は強度（エネルギーＡとＢ：Ａ＞Ｂ）の異なる２種のＸ線をアルミニウム合金１に照射する。高い方のエネルギーＡのＸ線照射条件は、１２０〜３００ｋｅＶが好ましく、１４０〜２６０ｋｅＶがより好ましく、１６０〜２４０ｋｅＶがさらに好ましく、１８０〜２２０ｋｅＶが特に好ましい。低い方のエネルギーＢのＸ線照射条件は、６０〜１００ＫｅＶが好ましく、７０〜９０ｋｅＶがより好ましい。このようなエネルギー照射条件の範囲は、アルミニウム合金のグループ化をより正確に行うために選定されるものである。
【００２６】
Ｘ線強度測定部１２は、正確にはアルミニウム合金（以下、試料とも称する）１を透過したＸ線の強度と、試料１がない状態でのＸ線強度を測定する。Ｘ線強度測定部１２には半導体検出器等の公知のディテクターを用いることができる。
【００２７】
Ｉを試料のない状態でのＸ線透過値、Ｉ’を試料透過後のＸ線透過値とすると次の関係式が適用される。
【００２８】
Ｉ’＝Ｉexp−μｄ ・・・（１）
μ＝｛ln（Ｉ／Ｉ’）}／ｄ ・・・（２）
ここで、ｄは試料の厚さ、μは試料の減弱係数である。
【００２９】
さらにエネルギーＡとエネルギーＢのＸ線を試料１に照射した場合、減弱係数μＡ及びμＢで比をとると、次式となる。
【００３０】
μＡ／μＢ＝｛ln（ＩＡ／Ｉ’Ａ）}／｛ln（ＩＢ／Ｉ’Ｂ）} ・・・（３）
ここで比μＡ／μＢは厚さｄに依存しなくなるため、Ｘ線の透過強度の値を測定するだけでの評価が可能になる。
【００３１】
アルミニウム合金は合金系列ごとに添加元素がきまっているため、これらの特徴（原子番号が大きい程、Ｘ線を強く遮断する・透過しにくくなる。エネルギーが大きくなると線質が硬くなる{物質を透過する傾向が強くなる｝・小さくなると線質が柔らかくなる{物質を透過する傾向が弱くなる}特長がある）をμＡ／μＢにて算出し、グループ分けすることで、アルミニウム合金の材質判定を行うことができる。減弱係数μＡ、μＢとその比μＡ／μＢは減弱係数比算出部１３で算出する。材質判定部１４は、減弱係数比算出部１３で算出した比の値を、データベース１５に記憶されている、予め測定しておいたアルミニウム合金の比と比較し、材質の判定を行う。
【００３２】
図３は、本実施形態のアルミニウム合金の材質判定装置において渦電流によるインピーダンス測定３により材質判定を行う場合の材質判定機構の構成を模式的に示すブロック図である。渦電流によるインピーダンス測定では、非鉄金属の場合、電気伝導率の差により材質判定を行う。この渦電流によるインピーダンス測定３による材質判定機構は、アルミニウム合金１に渦電流を形成させ、形成された渦電流を検出する渦電流プローブ２１と、検出した渦電流からアルミニウム合金１のインピーダンスを求めるインピーダンス算出部２２と、このインピーダンス算出部２２で算出したインピーダンスの値を、予め求めておいたアルミニウム合金の種類に応じたインピーダンスの値と比較することにより、アルミニウム合金の材質を判定する材質判定部２３を有する。また、材質判定部２３は、予め求めておいたアルミニウム合金の種類に応じたインピーダンスの値を記憶しているデータベース２４にアクセス可能となっている。インピーダンス算出部２２におけるインピーダンスの算出、材質判定部２３における材質判定は、上記と同様、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）で行うことができる。
【００３３】
渦電流プローブ２１は、例えば、磁性体からなるコアと、このコアに巻回され、高周波電圧を印加するコイルと、試料１内に形成された渦電流を検出する検出コイルを基本要素として、電気伝導率を測定する。渦電流プローブ２１としては、インピーダンス測定を可能にするものであれば、各種のものを用いることができる。
【００３４】
以上のようにして材質判定部１４と２３で材質判定した結果を組み合わせて最終的な材質判定を行う。この最終的な材質判定は、上記のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）を用いて行うことができる。
【実施例】
【００３５】
次に、本発明を実施例により具体的に説明する。
Ｘ線透過
発光分析用アルミニウム合金標準試料（日本軽金属株式会社製、ディスク状径６０ｍｍ、厚さ２４．８ｍｍ、幅２８．４ｍｍ）を７種類用いた。それぞれのアルミニウム合金標準試料について表１に示す。
【００３６】
【表１】
【００３７】
照射Ｘ線のエネルギーＡを２００ｋｅＶ、エネルギーＢを８０ｋｅＶとして、それぞれのアルミニウム合金について減弱定数の比μＡ／μＢを求めた。ｎ＝６の平均値および標準偏差を計算し分布としたものを図４に示す。次の３つのグループに判定可能であった。
【００３８】
グループａ：６０６１、３００４、５０５２及び１２００
グループｂ：２０２４及び８０００
グループｃ：７０７５
渦電流によるインピーダンスについて
Ｘ線透過で用いたものと同じ試料を使用した。５０５２合金を基準とし、各アルミニウム合金のインピーダンスを測定した。図５に分布を示す。次の３つのグループに判定可能であった。
【００３９】
グループｄ：１２００
グループｅ：５０５２、６０６１及び８０００
グループｆ：２０２４、３００４及び７０７５
Ｘ線透過及び渦電流によるインピーダンス
Ｘ線透過及び渦電流によるインピーダンスによりアルミニウム合金の判定を組み合わせた結果を図６に示す。７種のアルミニウム合金中、６グループに判定可能であった。
【００４０】
グループ１：１２００
グループ２：５０５２及び６０６１
グループ３：３００４
グループ４：８０００
グループ５：２０２４
グループ６：７０７５
【符号の説明】
【００４１】
１ 測定対象物（アルミニウム合金）
２ Ｘ線測定
３ 渦電流によるインピーダンス測定
４、５ 材質判定
６ 最終判定
１１ Ｘ線照射部
１２ Ｘ線強度測定部
１３ 減弱係数比算出部
１４ 材質判定部
１５ データベース
２１ 渦電流プローブ
２２ インピーダンス算出部
２３ 材質判定部
２４ データベース
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記材質判定のうち、少なくとも一方を有することを特徴とするアルミニウム合金の材質判定方法。
（Ａ）測定対象であるアルミニウム合金に強度の異なる２以上のＸ線を別々に照射し、透過Ｘ線強度を測定し、その測定値から減弱係数の比の値を求め、求めた比の値に基づきアルミニウム合金の材質を判定すること、
（Ｂ）測定対象であるアルミニウム合金に渦電流プローブを用いて渦電流を形成させ、形成された渦電流を検出し、その検出結果から渦電流によるアルミニウム合金のインピーダンスを求め、求めたインピーダンスの値に基づきアルミニウム合金の材質を判定すること。
【請求項２】
測定対象であるアルミニウム合金に強度の異なる２以上のＸ線を別々に照射し、透過Ｘ線強度を測定し、その測定値から減弱係数の比の値を求め、求めた比の値に基づきアルミニウム合金の材質を判定するとともに、測定対象であるアルミニウム合金に渦電流プローブを用いて渦電流を形成させ、形成された渦電流を検出し、その検出結果から渦電流によるアルミニウム合金のインピーダンスを求め、求めたインピーダンスの値に基づきアルミニウム合金の材質を判定し、両方の判定の結果に基づいて最終的なアルミニウム合金の材質を判定することを特徴とする請求項１に記載のアルミニウム合金の材質判定方法。
【請求項３】
測定対象であるアルミニウム合金に強度の異なる２種類のＸ線を別々に照射し、低い方のＸ線照射エネルギーが６０〜１００ｋｅＶであり、高い方のＸ線照射エネルギーが１２０〜３００ｋｅＶであることを特徴とする請求項１又は２に記載のアルミニウム合金の材質判定方法。
【請求項４】
下記材質判定機構のうち、少なくとも一方を有することを特徴とするアルミニウム合金の材質判定装置。
（Ａ）測定対象であるアルミニウム合金に強度の異なる２以上のＸ線を別々に照射するＸ線照射部と、アルミニウム合金を透過した透過Ｘ線強度を測定するＸ線強度測定部と、このＸ線強度測定部で測定した２以上の透過Ｘ線強度からそれぞれ減弱係数を求め、減弱係数の比を算出する減弱係数比算出部と、この減弱係数比算出部で算出した減弱係数の比を、予め求めておいたアルミニウム合金の種類に応じた減弱係数の比と比較することにより、アルミニウム合金の材質を判定する材質判定部を備える材質判定機構、
（Ｂ）測定対象であるアルミニウム合金に渦電流を形成させ、形成された渦電流を検出する渦電流プローブと、この渦電流プローブによる検出結果から渦電流によるアルミニウム合金のインピーダンスを算出するインピーダンス算出部と、このインピーダンス算出部により算出したインピーダンスの値を、予め求めておいたアルミニウム合金の種類に応じたインピーダンスの値と比較することにより、アルミニウム合金の材質を判定する材質判定部を備える材質判定機構。
【請求項５】
測定対象であるアルミニウム合金に強度の異なる２以上のＸ線を別々に照射するＸ線照射部と、アルミニウム合金を透過した透過Ｘ線強度を測定するＸ線強度測定部と、このＸ線強度測定部で測定した２以上の透過Ｘ線強度からそれぞれ減弱係数を求め、減弱係数の比を算出する減弱係数比算出部と、この減弱係数比算出部で算出した減弱係数の比を、予め求めておいたアルミニウム合金の種類に応じた減弱係数の比と比較することにより、アルミニウム合金の材質を判定する材質判定部を備える材質判定機構、及び、測定対象であるアルミニウム合金に渦電流を形成させ、形成された渦電流を検出する渦電流プローブと、この渦電流プローブによる検出結果から渦電流によるアルミニウム合金のインピーダンスを算出するインピーダンス算出部と、このインピーダンス算出部により算出したインピーダンスの値を、予め求めておいたアルミニウム合金の種類に応じたインピーダンスの値と比較することにより、アルミニウム合金の材質を判定する材質判定部を備える材質判定機構からなり、上記２つの材質判定機構の判定結果を基にアルミニウム合金の最終的な材質判定を行うことを特徴とすることを特徴とする請求項４に記載のアルミニウム合金の材質判定装置。
【請求項６】
測定対象であるアルミニウム合金に強度の異なる２種類のＸ線を別々に照射し、低い方のＸ線照射エネルギーが６０〜１００ｋｅＶであり、高い方のＸ線照射エネルギーが１２０〜３００ｋｅＶであることを特徴とする請求項４又は５に記載のアルミニウム合金の材質判定装置。
【請求項１】
下記材質判定のうち、少なくとも一方を有することを特徴とするアルミニウム合金の材質判定方法。
（Ａ）測定対象であるアルミニウム合金に強度の異なる２以上のＸ線を別々に照射し、透過Ｘ線強度を測定し、その測定値から減弱係数の比の値を求め、求めた比の値に基づきアルミニウム合金の材質を判定すること、
（Ｂ）測定対象であるアルミニウム合金に渦電流プローブを用いて渦電流を形成させ、形成された渦電流を検出し、その検出結果から渦電流によるアルミニウム合金のインピーダンスを求め、求めたインピーダンスの値に基づきアルミニウム合金の材質を判定すること。
【請求項２】
測定対象であるアルミニウム合金に強度の異なる２以上のＸ線を別々に照射し、透過Ｘ線強度を測定し、その測定値から減弱係数の比の値を求め、求めた比の値に基づきアルミニウム合金の材質を判定するとともに、測定対象であるアルミニウム合金に渦電流プローブを用いて渦電流を形成させ、形成された渦電流を検出し、その検出結果から渦電流によるアルミニウム合金のインピーダンスを求め、求めたインピーダンスの値に基づきアルミニウム合金の材質を判定し、両方の判定の結果に基づいて最終的なアルミニウム合金の材質を判定することを特徴とする請求項１に記載のアルミニウム合金の材質判定方法。
【請求項３】
測定対象であるアルミニウム合金に強度の異なる２種類のＸ線を別々に照射し、低い方のＸ線照射エネルギーが６０〜１００ｋｅＶであり、高い方のＸ線照射エネルギーが１２０〜３００ｋｅＶであることを特徴とする請求項１又は２に記載のアルミニウム合金の材質判定方法。
【請求項４】
下記材質判定機構のうち、少なくとも一方を有することを特徴とするアルミニウム合金の材質判定装置。
（Ａ）測定対象であるアルミニウム合金に強度の異なる２以上のＸ線を別々に照射するＸ線照射部と、アルミニウム合金を透過した透過Ｘ線強度を測定するＸ線強度測定部と、このＸ線強度測定部で測定した２以上の透過Ｘ線強度からそれぞれ減弱係数を求め、減弱係数の比を算出する減弱係数比算出部と、この減弱係数比算出部で算出した減弱係数の比を、予め求めておいたアルミニウム合金の種類に応じた減弱係数の比と比較することにより、アルミニウム合金の材質を判定する材質判定部を備える材質判定機構、
（Ｂ）測定対象であるアルミニウム合金に渦電流を形成させ、形成された渦電流を検出する渦電流プローブと、この渦電流プローブによる検出結果から渦電流によるアルミニウム合金のインピーダンスを算出するインピーダンス算出部と、このインピーダンス算出部により算出したインピーダンスの値を、予め求めておいたアルミニウム合金の種類に応じたインピーダンスの値と比較することにより、アルミニウム合金の材質を判定する材質判定部を備える材質判定機構。
【請求項５】
測定対象であるアルミニウム合金に強度の異なる２以上のＸ線を別々に照射するＸ線照射部と、アルミニウム合金を透過した透過Ｘ線強度を測定するＸ線強度測定部と、このＸ線強度測定部で測定した２以上の透過Ｘ線強度からそれぞれ減弱係数を求め、減弱係数の比を算出する減弱係数比算出部と、この減弱係数比算出部で算出した減弱係数の比を、予め求めておいたアルミニウム合金の種類に応じた減弱係数の比と比較することにより、アルミニウム合金の材質を判定する材質判定部を備える材質判定機構、及び、測定対象であるアルミニウム合金に渦電流を形成させ、形成された渦電流を検出する渦電流プローブと、この渦電流プローブによる検出結果から渦電流によるアルミニウム合金のインピーダンスを算出するインピーダンス算出部と、このインピーダンス算出部により算出したインピーダンスの値を、予め求めておいたアルミニウム合金の種類に応じたインピーダンスの値と比較することにより、アルミニウム合金の材質を判定する材質判定部を備える材質判定機構からなり、上記２つの材質判定機構の判定結果を基にアルミニウム合金の最終的な材質判定を行うことを特徴とすることを特徴とする請求項４に記載のアルミニウム合金の材質判定装置。
【請求項６】
測定対象であるアルミニウム合金に強度の異なる２種類のＸ線を別々に照射し、低い方のＸ線照射エネルギーが６０〜１００ｋｅＶであり、高い方のＸ線照射エネルギーが１２０〜３００ｋｅＶであることを特徴とする請求項４又は５に記載のアルミニウム合金の材質判定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−７３１８５（Ｐ２０１２−７３１８５Ａ）
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１９７０７（Ｐ２０１０−２１９７０７）
【出願日】平成２２年９月２９日（２０１０．９．２９）
【出願人】（５０６２０９４２２）地方独立行政法人 東京都立産業技術研究センター (134)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２９日（２０１０．９．２９）
【出願人】（５０６２０９４２２）地方独立行政法人 東京都立産業技術研究センター (134)
【Ｆターム（参考）】
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