高鋁稀土鋅合金的直讀光譜儀

摘要：本文研究了直讀光譜儀分析高鋁稀土鋅合金中合金元素和雜質(zhì)元素含量的方法，確定了被測元素的光譜分析線(xiàn)，佳分析條件，分析樣品的制備要求，校準曲線(xiàn)的擬合情況。本方法制樣方法簡(jiǎn)單且無(wú)污染，結果重現性好，準確度高。

關(guān)鍵詞：直讀光譜    高鋁稀土鋅合金

隨著(zhù)鍍鋅板行業(yè)的迅速發(fā)展，我國熱鍍鋅合金的需求量大大增加，同時(shí)用戶(hù)需求的合金品種更加多元化。為滿(mǎn)足客戶(hù)需求，我公司新研制了高鋁稀土鋅合金，其中鋁含量在4%-10%之間，稀土總量（La+Ce）在0.002%-0.03%之間，同時(shí)存在鉛，銅，鎘，鐵等雜質(zhì)元素。目前，采用返滴定法分析鋁和利用ICP-AES發(fā)分析稀土和雜質(zhì)元素含量能得到準確的結果，但樣品處理時(shí)間長(cháng)，需使用酸，操作繁瑣和易造成環(huán)境污染。本文利用直讀光譜儀同時(shí)測定該合金中主要控制元素及雜質(zhì)元素，制樣簡(jiǎn)單，分析速度快，結果精密度和準確度均滿(mǎn)足分析要求，具有良好的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。

1 實(shí)驗部分

1.1 儀器和材料

 SPECTROLAB   M型光電直讀光譜儀（德國SPECTRO公司）;

CMO420/2型精密儀表車(chē)床（上海儀表機床廠(chǎng)）;

液氬（純度>=99.999%）；

自制高鋁稀土鋅合金標準樣品

1.2 實(shí)驗條件

氬氣壓力：0.5-0.6Mpa； 

流量：300L/h;     

鎢電：Φ4mm；

頂角：900；

距：3.4mm

2 結果與討論

2.1 光源分析條件的選擇

氬氣沖洗時(shí)間由樣品激發(fā)室容積的大小，氬氣流量及純度，待測樣品對氧和水分的均吸引量等因素決定。通過(guò)選用自制標準樣品進(jìn)行試驗得知，預燃時(shí)間再8s左右，所測元素的光強度在高范圍。既考慮到應有足夠的預燃時(shí)間使樣品的被分析區域具有良好的重熔，又考慮保證所采光源技術(shù)對痕量的精密度和準確度，所以確定預燃時(shí)間為8s。通過(guò)一系列試驗，本光譜法測定的佳光源分析條件見(jiàn)表1.

  2.2 對樣品分析要求的確定

       將合金溶液注入模具中，冷卻后倒出成為外徑70mm，內徑20mm的樣塊，此樣塊即可作為分析樣品。由于氧和水等對樣品的激發(fā)放電有嚴重的影響。分析面不平整會(huì )造成漏光而對光源有傷害且對結果有影響，因此要求樣品分析面平整，不得有水漬，氣孔，油污，夾渣和氧化物等物理缺陷，本方法利用精密儀表車(chē)床對樣品上下表面進(jìn)行車(chē)切拋光和平整，以下表面為分析面。經(jīng)過(guò)試驗，對樣品進(jìn)行加工處理擱置在5小時(shí)內，樣品中各元素含量無(wú)明顯變化；10小時(shí)后，主要控制元素鋁含量明顯變高，其他元素無(wú)明顯變化。本方法選定在加工后3小時(shí)內測定。

2.3  各個(gè)元素通道的設定和工作曲線(xiàn)的變化

       選擇各元素通道時(shí)遵循“背景低，干擾少“的原則，同時(shí)需考慮譜線(xiàn)光強穩定，重現性好。適合的參比線(xiàn)可以消除儀器漂移，環(huán)境變化，光源條件不同等引起譜線(xiàn)強度變化的影響，提高測定的準確度。本方法分別選擇火花，電弧和SAFT光源對所測元素分別繪制工作曲線(xiàn)，根據每個(gè)工作曲線(xiàn)的回歸計算顯示出的背景對分析影響程度大小及工作曲線(xiàn)線(xiàn)性好壞等因素，確定各元素的分析條件見(jiàn)表2.

2.4工作曲線(xiàn)的擬合

      在選定分析條件下，分別對自制標準樣品進(jìn)行三次以上激發(fā)，得到對應標準化強度的比值，剔除離群值，對各個(gè)元素有限標準化強度比值進(jìn)行平均及保存。用小二乘法對標樣數據進(jìn)行回歸擬合，可得到擬合方程Q=A*I3+B*12+C*I+D中的相關(guān)參數（A,B,C,D為工作曲線(xiàn)系數，I為相對光強，Q為計算出的被測元素的百分含量）。分別對各個(gè)元素工作曲線(xiàn)選擇合適的干擾元素進(jìn)行校正后重擬合曲，通過(guò)對各個(gè)元素工作曲線(xiàn)的相關(guān)系數判定曲線(xiàn)滿(mǎn)意度如表2所示。

3樣品分析

3.1 精密度實(shí)驗

      根據設定的分析條件，隨機選取自制校準樣品1#連續測定11次，所測定結果見(jiàn)表3

s'; font-family:微軟雅黑; mso-ascii-font-family:Tahoma; mso-hansi-font-family:Tahoma; color:rgb(0,0,0); font-size:15px; " >       將合金溶液注入模具中，冷卻后倒出成為外徑70mm，內徑20mm的樣塊，此樣塊即可作為分析樣品。由于氧和水等對樣品的激發(fā)放電有嚴重的影響。分析面不平整會(huì )造成漏光而對光源有傷害且對結果有影響，因此要求樣品分析面平整，不得有水漬，氣孔，油污，夾渣和氧化物等物理缺陷，本方法利用精密儀表車(chē)床對樣品上下表面進(jìn)行車(chē)切拋光和平整，以下表面為分析面。經(jīng)過(guò)試驗，對樣品進(jìn)行加工處理擱置在5小時(shí)內，樣品中各元素含量無(wú)明顯變化；10小時(shí)后，主要控制元素鋁含量明顯變高，其他元素無(wú)明顯變化。本方法選定在加工后3小時(shí)內測定。

2.3  各個(gè)元素通道的設定和工作曲線(xiàn)的變化

       選擇各元素通道時(shí)遵循“背景低，干擾少“的原則，同時(shí)需考慮譜線(xiàn)光強穩定，重現性好。適合的參比線(xiàn)可以消除儀器漂移，環(huán)境變化，光源條件不同等引起譜線(xiàn)強度變化的影響，提高測定的準確度。本方法分別選擇火花，電弧和SAFT光源對所測元素分別繪制工作曲線(xiàn)，根據每個(gè)工作曲線(xiàn)的回歸計算顯示出的背景對分析影響程度大小及工作曲線(xiàn)線(xiàn)性好壞等因素，確定各元素的分析條件見(jiàn)表2.

3.2準確度實(shí)驗

 隨機選取3個(gè)生產(chǎn)樣品，分別進(jìn)行本方法分析和其他方法測定，結果見(jiàn)表4.

從表4可以看出，各樣品采用不同方法分析的結果對照較好，*生產(chǎn)要求。

3.3日常生產(chǎn)分析

     經(jīng)過(guò)長(cháng)時(shí)間的生產(chǎn)實(shí)踐證明，我們采用監控樣對Pb,Cu,Cd,Fe,La,Ce等元素進(jìn)行日常監控，發(fā)現各元素漂移時(shí)進(jìn)行兩點(diǎn)標準化校正；同時(shí)針對A1元素每批次進(jìn)行類(lèi)型標準化，從而大程度確保了結果的準確性。

4結論

利用直讀光譜儀分析高鋁稀土鋅合金中合金控制元素和雜質(zhì)元素含量的方法具有制樣簡(jiǎn)單且無(wú)污染，分析結果精密度高，快速準確等特點(diǎn)，*生產(chǎn)要求，具有良好的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。