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■■■質問スレッド@化学板46■■■

431 :あるケミストさん:2006/01/20(金) 01:42:17
刃物板から質問に来ました。

ダマスカスとか積層鋼と言って、鋼を赤め、何度も重ねて鍛えたものがあるんです。
で、その鋼材でナイフを作ると表面に美しい模様が出るんです。
ただ、表面を磨いた後にエッチングして浮き出させないと見えないようなものですが・・・

それで、エッチングに塩化第二鉄の溶液をつかうと聞いたのですが、一体どんな化学反応が起きているのでしょうか。
反応した後の生成物は何なのか教えていただけないでしょうか。


あと、醤油でエッチングが出来るらしいと聞いたのですが・・・・
そんなこと出来るんでしょうか?

432 :あるケミストさん:2006/01/20(金) 01:42:29
>>430
アンモニアを冷やして液体にしただけの話
液体窒素とかと一緒

433 :あるケミストさん:2006/01/20(金) 01:46:00
銅のエッチングなら分かるが・・鉄を鉄液でエッチングできるのか?

434 :あるケミストさん:2006/01/20(金) 02:44:18
>>431
>ダマスカスとか積層鋼と言って、鋼を赤め、何度も重ねて鍛えたものがあるんです。

それはちょっと違う.
確かに現在ダマスク鋼として生産されているものは(日本刀と同じように)炭素含有量の
多い層と少ない層をパイ生地のように多層にすることであの紋様を作っているが,
もともとの古式ゆかしきダマスク鋼は違う製法であったと伝えられる.
#つまり現在のものはレプリカといえる.

まあ一種のロストテクノロジーなんで正確なところはわからんが,現存する古代の
ダマスク鋼の研究(大砲周りの性能向上などから冶金技術の向上が図られたころから
盛んに研究され始めた)に基づけば,あれは不純物としてNiやCrを多量に含む鉄鉱石
を炭素炎で長時間高温で加熱し(この過程で非常に高い炭素含有量が達成される),
その後徐冷することで純度の比較的高い鉄が木目状に析出(再結晶と一緒),一方他の
部分には排除された不純物が析出することで,低炭素・低不純物の領域と,高炭素・
高不純物の領域に分離する.この両者で微妙に色が異なり独特の紋様となっている.
(主にX線蛍光分析や回折像による構造解析などからのこう推測されている)

近代の人間が再現しようと思ってもなかなか再現できなかったのは,適切な不純物を
適量含んだ原料が得られる土地が限られていた(鉄鉱石なら何でもいいわけではない)
ことと,徐冷の仕方(どの程度の速度でどの温度まで下げるか)の知識が失われていた
ため.

435 :434:2006/01/20(金) 02:46:16
このとき生じる紋様は別にエッチングなんぞせんでも見えないことはない.まあ希酸
でエッチングすれば不純物濃度の少ない部分(鉄)が早く溶け出し,不純物の多い部分
(要はステンレスに近い)が溶けにくいため両者の削れ方が異なり,微妙な凹凸を生じ
紋様が見えやすくなる気はする.

余談として,ダマスク鋼の製作法は不完全な言い伝えとしていくつか残っており,
例えば熱した鉄を奴隷に突き刺し冷却するとその魂により強くなるとか,少年の尿の
中に浸すことで強くなるとか言われていた.これらは実は高温->急冷の焼入れに
相当し,これを適度な濃度の塩水で行うことで実際に強度が増すらしい,という研究
結果もある.
#胡散臭い言い伝えも,経験則による正しい手法であった可能性は否定できない.

余談その2
ダマスク鋼を何とか再現しようという試みの中から,鉄合金の科学が急速に
発達した.

余談その3
ダマスク鋼と似たような紋様が隕鉄にも見受けられる.
隕鉄は非常に長い期間のゆっくりとした冷却(場合によっては数百万年)によって
金属が析出するため,独特な網目模様が存在する場合がある.
cf. ギベオン隕石におけるウィドマン=シュテッテン構造
このような隕鉄はNiを多量に含む部分から鉄が再結晶された形となっており,
酸処理すると溶けやすい鉄が若干早く溶けるため,溶けにくいNi含有Feの部分が
網目状にうっすらと浮かび上がる.多分ギベオン隕石で検索すると画像がぽろぽろ
出てくるかと.

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