光電直讀光譜法測(cè)定錫錠中雜質(zhì)元素的應(yīng)用研究

覃祚明

(廣西華錫集團(tuán)股份有限公司,廣西柳州 545006)

·分 析·

光電直讀光譜法測(cè)定錫錠中雜質(zhì)元素的應(yīng)用研究

覃祚明

(廣西華錫集團(tuán)股份有限公司,廣西柳州 545006)

采用光電直讀光譜法直接分析錫錠中的雜質(zhì)元素,考察了方法的精密度和準(zhǔn)確度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,通過(guò)使用控制試樣來(lái)控制分析試樣的分析結(jié)果,可獲得良好的分析結(jié)果。方法的精密度RSD(n=11)為0.73%～15.79%。方法用于錫錠中雜質(zhì)元素的分析,并將分析結(jié)果與化學(xué)法分析結(jié)果和光譜標(biāo)樣值進(jìn)行比較,結(jié)果一致,能滿足錫錠產(chǎn)品的檢測(cè)要求。

光電直讀光譜儀;標(biāo)準(zhǔn)化;類型標(biāo)準(zhǔn)化;錫錠

錫錠主要用作涂層材料,在食品、機(jī)械、電器、汽車、航天、浮法玻璃和其它工業(yè)部門中有著極廣泛的用途。

錫錠中的雜質(zhì)元素含量不僅影響產(chǎn)品的質(zhì)量與性能,同時(shí)也是決定錫錠品牌號(hào)的重要依據(jù)。目前錫錠中雜質(zhì)元素的測(cè)定采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法(多為化學(xué)分析方法),即鉍、銻、砷、鐵、鋁的測(cè)定采用分光光度法,鉛、銅、鎘和鋅的測(cè)定采用火焰原子吸收光譜法等。光電直讀光譜法是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種快速、準(zhǔn)確、重現(xiàn)性好、精密度高的分析方法,無(wú)需樣品消解,直接采用固體進(jìn)樣方法,減少由于處理樣品帶來(lái)的二次污染,用隨機(jī)的Sn工作曲線,選擇合適的類型標(biāo)準(zhǔn)樣品,就可滿足錫錠中多種雜質(zhì)元素同時(shí)測(cè)定的需要,目前光電直讀光譜法分析各種合金中雜質(zhì)元素的報(bào)道不少,如光電直讀光譜法分析鋅及合金中的雜質(zhì)元素,但用光電直讀光譜法分析錫錠中的雜質(zhì)元素的分析方法尚未見(jiàn)報(bào)道。

本文在直讀光譜儀上對(duì)錫錠的雜質(zhì)元素進(jìn)行實(shí)驗(yàn),用隨機(jī)的Sn工作曲線,用自制的錫錠類型標(biāo)準(zhǔn)樣品做類型標(biāo)準(zhǔn)化,然后分析樣品。方法用于產(chǎn)品檢驗(yàn),保證了產(chǎn)品質(zhì)量。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀 器

SPECTROLAB M10型直讀光譜儀;C2-300普通臺(tái)式車床;光譜儀用磨樣機(jī)TM-400;高純氬氣(≥99.999%)

1.2 樣品的制備

錫錠熔融后,在自制的模具中澆鑄成直徑20 cm、高30 cm的圓柱形樣品,冷卻后,將樣品在車床上固定好,以800 r/min的轉(zhuǎn)速將端面車成光潔度較好的平面,平面要求無(wú)刀痕、無(wú)氣孔夾渣、無(wú)油污、無(wú)氧化膜。

1.3 工作曲線的選擇及標(biāo)準(zhǔn)化

選擇光譜儀的隨機(jī)Sn工作曲線進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。環(huán)境因素如溫度、濕度、電壓、氬氣質(zhì)量等的變化,以及儀器在使用過(guò)程中可能會(huì)受到的輕度污染都會(huì)導(dǎo)致儀器工作曲線的漂移,因此,要用隨機(jī)的再校準(zhǔn)國(guó)際標(biāo)樣定期對(duì)儀器進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化,其目的相當(dāng)于在當(dāng)前條件下對(duì)工作曲線進(jìn)行重現(xiàn)繪制。標(biāo)準(zhǔn)化的頻率依賴于樣品處理量和系統(tǒng)本身,可視儀器的運(yùn)行情況而定,但在維修和服務(wù)工作后必須進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。

1.4 使用控制試樣(類型標(biāo)準(zhǔn)化)校準(zhǔn)曲線

光電直讀光譜儀的檢測(cè)手段是控樣比較分析法。國(guó)家錫標(biāo)樣價(jià)格昂貴,通常為鍛造和軋制狀態(tài),而國(guó)內(nèi)公司的分析試樣一般為澆鑄狀態(tài),冶煉工藝過(guò)程也不一致,存在系統(tǒng)誤差。為避免分析試樣與標(biāo)樣的冶煉過(guò)程和某些物理狀態(tài)的差異所帶來(lái)的影響,用一個(gè)與分析試樣的冶煉過(guò)程和物理狀態(tài)相一致的控制試樣來(lái)控制分析試樣的分析結(jié)果,即使用類型標(biāo)準(zhǔn)樣品校準(zhǔn)曲線。試驗(yàn)中,選擇了1#錫錠做控制試樣,由于1#錫錠中的鉛較低(ωPb=0.004 2%),在實(shí)際樣品分析時(shí),導(dǎo)致錫錠(含鉛較高)中鉛的分析結(jié)果偏低。因此,在本次實(shí)驗(yàn)中,選擇了含鉛較高的2#錫錠(ωPb=0.008 3%)做控制試樣,對(duì)樣品進(jìn)行了分析,滿足了標(biāo)準(zhǔn)曲線的要求。

1.5 類型標(biāo)準(zhǔn)樣品的選擇

控制試樣實(shí)際上是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣品,應(yīng)滿足控制試樣含量位于校準(zhǔn)曲線含量范圍之內(nèi),并且盡可能與分析試樣的含量接近;控制試樣應(yīng)與分析試樣有相同的冶煉工藝過(guò)程和物理狀態(tài);控制試樣的含量應(yīng)準(zhǔn)確可靠,成分分布均勻,外觀無(wú)氣孔、砂眼、裂紋,無(wú)物理缺陷。

實(shí)驗(yàn)中選擇公司生產(chǎn)的錫錠,多次用化學(xué)法定值后,在自制的模具中澆鑄成直徑20 cm、高30 cm的圓柱形作為類型標(biāo)準(zhǔn)樣品。

1.6 分析方法

選擇Sn工作曲線,用自制的錫錠類型標(biāo)準(zhǔn)樣品做類型標(biāo)準(zhǔn)化,待經(jīng)車床制備好的試樣冷至室溫,將試樣在直讀光譜儀上激發(fā)3次,取其平均值為分析結(jié)果。

2 結(jié)果與討論

2.1 精密度實(shí)驗(yàn)

在選定的實(shí)驗(yàn)條件下,用同一塊均勻的樣品連續(xù)激發(fā)11點(diǎn),結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 精密度實(shí)驗(yàn)%

從表1可看出:除了Cd由于含量低而導(dǎo)致精密度稍差外,其余的元素的RSD均＜5%,說(shuō)明方法的精密度高,滿足要求。

2.2 準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)

1.用標(biāo)準(zhǔn)試樣做未知樣,并將分析結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值作比較,結(jié)果見(jiàn)表2。

從表2中可看出,被測(cè)元素的分析誤差在允許的誤差范圍內(nèi),符合標(biāo)準(zhǔn)分析的要求。

2.在選定的實(shí)驗(yàn)條件下,在直讀光譜儀上對(duì)17批樣品進(jìn)行了3次測(cè)定,取其平均值,并將分析結(jié)果與化學(xué)法分析結(jié)果對(duì)照,結(jié)果見(jiàn)表3。

3 結(jié) 論

光電直讀光譜儀測(cè)定錫錠中雜質(zhì)元素分析方法操作簡(jiǎn)便,分析速度快。單個(gè)樣品從制樣到報(bào)出結(jié)果不超過(guò)10 min,更有利于產(chǎn)品的爐前控制分析和定級(jí)分析。樣品制備和預(yù)處理簡(jiǎn)單,無(wú)須任何化學(xué)試劑,克服了化學(xué)分析手續(xù)繁雜,操作時(shí)間長(zhǎng),消耗試劑多及給試樣帶來(lái)二次污染等缺點(diǎn),最大限度地節(jié)省了人力、物力,無(wú)環(huán)境污染。通過(guò)使用合適的類型標(biāo)準(zhǔn)化樣品進(jìn)行類型標(biāo)準(zhǔn)化,選擇光譜儀隨機(jī)工作曲線,對(duì)錫錠中的雜質(zhì)元素進(jìn)行分析,可獲得良好的結(jié)果,其分析精密度和準(zhǔn)確度能滿足質(zhì)量分析和質(zhì)量保證要求。

表2 錫標(biāo)樣分析結(jié)果對(duì)照%

表3 與化學(xué)法測(cè)定結(jié)果對(duì)照%

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Abstract:The impurity elements in the tin ingots are determined directly by photoelectric direct reading spectrometry.The precision and accuracy of this method is investigated.The experimental results indicate that the fine analysis results can be acquired by controlling samples to control the analysis results of samples.The precision (RSD)of this method is 0.73%～15.79%.It has been used to analyze the impurity elements in the tin ingots.By comparison,its results is consistent with the chemical analysis results and spectrum prototype value,which can meet the inspection requirements of ingots products.

Key words:photoelectric direct reading spectrometer;standardization;type standardization;tin ingots

The Application Research for the Determination of Impurities in Tin Ingots by the Photoelectric Direct Reading Spectrometry

QIN Zuo-ming
(China Tin Group Co.Ltd.,Liuzhou545006,China)

O657.3

A

1003-5540(2012)04-0062-03

2012-06-05

覃祚明(1971-),男,高級(jí)工程師,主要從事質(zhì)量管理和質(zhì)量檢驗(yàn)工作。