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シンジンチャオ
Thermo Fisher Scientific (China) Co., Ltd
ステンレスはなぜ「さびない」のか
日付：2025-10-28読み：1
はじめに
ステンレス鋼は溶接性が良好で、耐化学腐食、耐高温、力学性能が優れた特性を備えているため、製造業、建築、食品加工、医療機器などの分野で広く応用されている。ステンレス鋼が錆びない核心的な原因は、その表面に緻密な酸化クロム不動態化膜が形成されており、この膜は酸素、水分などの腐食媒体と内部金属基体との接触を効果的に遮断し、酸化反応の発生を阻止することができる。この機構はステンレス鋼中のクロム元素の含有量（通常≧12.5%が必要）とニッケルなどの元素の相乗作用に依存する。一部の劣悪なステンレス鋼はコストを下げるため、クロム、ニッケル含有量を下げ、マンガンを増加させ、不動態化膜が不完全または失効しやすくなり、錆びる。人々は長期にわたってマンガンを過剰摂取すると、「マンガン」中毒現象を引き起こす可能性があるため、食品接触材料に用いられるステンレス鋼中のマンガン含有量は通常2%未満であり、また国の基準では食品接触用ステンレス鋼材料のマンガン移動量は2 mg/kg未満でなければならないと規定している。
小tips：
もしあなたの家で買ったステンレス食器がしばらく錆びていたら、これは品質の悪い不合格ステンレス食器であり、その中のクロムの含有量が基準を満たしていないことを証明するのに十分です。消費者にとって、201の材質を避けるために、304、316食品級ステンレス鋼材質の保温カップ/水筒/食器を優先的に選択しなければならない。
ステンレス鋼中の元素組成はステンレス鋼材料の性能と安全に極めて重要な影響を与える。これらの元素の正確な測定はステンレス鋼材料の生産と研究開発に重要な指導作用を持っている。
検出の難点：
•主含有量元素（クロムニッケル）の精度は極めて高く、設備の優れた安定性が要求される、
•主含有量元素含有量が20%に達し、設備に高い線形範囲を持つことが要求される、
•鉄ニッケル基体のスペクトル干渉は深刻であり、不純物元素の検出には装置の優れた光学分解能が必要である、
•リンのような不純物元素は、リン213.6 nmに強いスペクトル干渉が存在するため、遠紫外領域波長リン178.2 nmを使用する必要があり、装置の遠紫外領域スペクトル線感度が高いことが要求されている。
NISTライブラリにおけるリン元素スペクトル線（クリックして大図を見る）
セマー飛iCAP PROシリーズ誘導結合プラズマ発光分光計によるステンレス鋼中の主量と不純物元素の検出は簡単で迅速な測定を実現することができる。
方案のハイライト：
•iCAP PROシリーズICPOESは高感度と広い線形範囲を持ち、ステンレス鋼固体標準物質を用いて標準曲線を作成し、簡単で迅速で、ステンレス鋼中の高低含有量元素の同時測定を実現することができる、
•検出器は0.002 nmの画素分解能に達し、鉄ニッケル基体のスペクトル干渉をよりよく減らすことができ、
•遠紫外域の優れた感度、リン元素178.2 nmスペクトル線計器の検出限界はμg/L級に達することができる、
•精密恒温光路システム、全三路精密質量流量計設計、垂直トーチの双方向観測注入システムと空気動力学に合わせて二層トーチ室を設計し、計器の長時間安定性が優れている（4時間長安定RSD<1%）、
•すべての元素濃度範囲内で線形関係が良好で（r²>0.999）、固体標準物質試験値は証明書値範囲にあり、主含有元素クロムニッケル2時間RSDは0.3%未満である。
方案詳細展示
► 標準液調製とサンプル前処理
標準液の調製：基体干渉を減らすために、5種類の異なる含有量の固体標準物質を用いて溶解した後、標準曲線を作製した。
試料の調製：正確に約0.1000グラムの試料を石英ビーカーに秤量し、少量の水で湿らせた後、4 ml（1＋1）王水（1体積硝酸、3体積塩酸、4体積水たまり）を加え、電熱板上で試料がすべて清澄状態に溶解するまで低温加熱し、試料が冷却された後、100 ml容量ボトルに移し、定容する。
► けいきパラメータ
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► 波長選択と相関係数R
ステンレス鋼は合金元素種類の多基体が複雑で、スペクトル干渉が深刻で、できるだけ干渉の小さいスペクトル線を選択しなければならない。下図のように、リンは優先的に178.284 nmを選択すべきである。
ステンレス鋼マトリックス中のリン元素スペクトル（213.618 nm）
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ステンレス鋼マトリックス中のリン元素スペクトル（178.284 nm）
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波長推薦と対応相関係数：
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► 国家固体標準物質検査結果
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► あんていせいじっけん
実験では、ステンレス鋼の標準物質（単位：%）を選択し、2時間測定し、20分ごとに1回測定し、合計7回測定し、相対標準偏差を計算した。高含有量クロムニッケルの相対標準偏差<0.3%。
（クリックしてグラフを見る）
まとめ
サイマー飛iCAP PROシリーズ誘導結合プラズマ発光分光計は、単一のサンプルを1.5分以内に試料注入とデータ収集を完了することができ、サンプル試験の安定性がよく、精度が高く、ステンレス鋼材料の「さびない」と安全を正確に保障する。