對平面光柵攝譜儀測定鎢制品中微量鋯研究

王家榕

摘 要：鎢制品是生產各類產品所需的基本原料，其種類有許多種，通過在生產中添加鎢有助于提高制品的性能。經過相關研究發現，在鎢制品中添加適量的鋯能夠引起6%的相變體積變化。由此可見，微量鋯對鎢制品的質量有較大的影響。本篇文章基于此，探討采用平面光柵攝譜儀測定鎢制品中的微量鋯，首先簡要分析測定鎢制品中微量鋯的意義，然后提出試驗準備，最后分析測定結果。希望本文的研究能夠為讀者提供有益參考。

關鍵詞：鎢制品;微量高;平面光柵攝譜儀

前言：平面光柵攝譜儀是利用平面光柵作為色散元件的攝譜儀，相比起棱鏡攝譜儀，前者的分辨能力更高，確保觀測過程保持均勻色散，通過光柵閃耀，可以將輻射集中在某一光譜區內，正是這一優勢在測定領域得到廣泛應用。

1測定鎢制品中微量鋯的意義

將鎢制品（鎢粉末、鎢酸鹽類）摻入產品生產中，能夠提高該產品的熔點、密度和硬度，從而呈現較好的抗中子輻射能力，具有極強的耐腐蝕性。正是這一特性，使得鎢制品廣泛應用于航空航天、原子能等高精尖領域。根據相關研究發現，在鎢制品中摻入二氧化鋯，因相變造成體積變化為6%左右，繼而讓鎢制品呈現裂紋、空隙，嚴重影響產品的加工性能和質量。當前針對鎢制品中微量鋯的測定方法，主要為二甲酚橙分光光度法，這一測定方法流程過于繁瑣冗長，并且要求試驗人員掌握一定的操作技能。為了解決測定效率，要求人們找尋更高效率的方法。

攝譜法是廣泛應用于合金、機械、化工領域的檢測方式，優點是操作簡便、分析效率高，因此采用平面光柵攝譜儀測定鎢制品的微量鋯，為測定鎢制品中微量鋯提供更高效率的方法[1]。

2試驗操作

2.1試驗儀器、試劑準備

本次試驗所采用的平面光柵攝譜儀型號為WPP-2，上、下電極分別是錐形和杯形（3.5mm×8mm），投影儀與微光測度計分別為8W、9W，采用紫外Ⅱ型感光板。

緩沖液由氧化鎵、碳酸鋰、碳粉按照相應比例調配而成。顯影液按照52g的無水亞硫酸鈉、2g的米吐爾加水溶解，獲取1L的液體，此為A液;將40g的無水碳酸鈉、2g的溴化鉀，采用A液的制作方式和配置劑量，獲得B液;最后將A、B液以相同體積混勻。定影液，一共制取1L的計量，硫酸鈉、無水亞硫酸鈉、冰乙酸、硼酸、鉀明礬分別取250g、15g、15ml、7.5g、15g，將以上材料倒入1L的水內稀釋，搖勻后使用。

采用三氧化鎢作為測試樣品的基本基體，滴加100mg？L-1二氧化鋯溶液混勻，從而得到相應的鋯質量分數。在將此溶液烘干，放入馬弗爐灼燒加熱，溫度達到750℃，保持1h的操作實踐。上述環節完成后，在將三氧化鎢倒入瑪瑙缽研磨，最后填入試劑瓶封存。

2.2測定儀器的運行條件

首先是平面光柵攝譜儀，將鋯分析線設置為327.3nm，采用三透鏡照明系統，保留6μm的，中間光欄設置為3.2mm。采用陽極作為激發光源，高頻引弧、直流電弧作為主要工作光源。設備的開路電壓設置為350V，保持3mm的極距。曝光時間應保持7s的預燃時間，起弧電流為6A，當提升至13.5A的起弧電流后，曝光時間要提升至12s。為了保證良好的顯影效果，要求A、B液的工作溫度保持在18～25℃之間，顯影時間3～6min，停影1min。當定影操作至干板透明后，再利用30min進行水洗，最后晾干。測微光度計的試驗條件，要求狹縫和高度分別為20mm×0.01mm、12mm×2mm[2]。

2.3試驗操作

將鎢粉、APT等原料倒入馬弗爐，設置250～750℃的灼燒溫度，最終形成三氧化鎢。再將其倒入瑪瑙缽研磨，要求達到相近品粒級，以2：1的比例將三氧化鎢和緩沖劑混勻。將得到的樣品裝入炭電極小孔激發，按照同樣條件，將鋯試樣也裝入三氧化鎢的樣品中，然后滴加適量乙醇，以80℃的溫度進行烘干。最后按照上述光柵平面攝譜儀的運行條件，進行攝譜、顯影等操作，以此得到測量數據。

3微量鋯測定結果分析

3.1樣品預處理以及攝譜條件選擇

為了保證樣品轉化效果，由低溫向高溫進行處理，以此避免直接高溫處理造成APT中的氨揮發，由此盡可能降低樣品的逸出速率。同時要關注樣品的品粒級，若是粒徑明顯偏大，那么在攝譜操作時樣品容易濺出，顯影有許多雜線。

攝譜條件選擇，需要注意試驗過程的電流大小，偏大或偏小都影響樣品中微量鋯的激發。因此要確保曝光電流維持在13.5A的條件，同時保證鋯分析線高強度、高靈敏度。

3.2分析線選擇以及工作曲線分析

通過選取的3條分析線339.19nm、327.3nm、235.74nm，前兩條分析線的靈敏度為0.001%，第三條分析線靈敏度為0.1%，綜合分析三條分析線都沒有發現明顯干擾現象，綜合各種試驗條件考慮，最終選出327.3nm的分析線。

按照上述條件對鎢樣品進行測定，其線性范圍在5～1000ug？g-1之間變化。

3.3試驗方法精密度分析

按照設定的試驗方法，針對鎢樣品進行10次平行測定，RSD偏差平均小于6%，所采用的鎢制品有鎢粉、APT、鎢條、鎢酸，因種類不同RSD偏差也不同，偏差最小的鎢樣品種類為鎢酸，RSD偏差為0.59%;RSD偏差最高樣品種類為APT，達到5.2%。

在樣品回收試驗中，采用平面光柵攝譜儀進行測定，與二甲酚橙光度法的測定結果一致，在回收率方面有突出的表現，達到95%以上。

結論：綜合上述，采用光柵平面攝譜儀測定鎢制品中的微量鋯，其測定結果與傳統方法保持一致，經過10次的平行測定，RSD偏差平均小于6%。同時這種測定方法的成本較小、效率更高，有較大的應用價值。

參考文獻：

[1]鄭艷秋. ICP-MS、石墨爐原子吸收和攝譜儀測定金元素含量的對比研究[D].吉林大學，2017.

[2]羅六保，張冬梅.平面光柵攝譜儀測定鎢制品中微量鋯[J].理化檢驗（化學分冊），2017，53（08）：965-967.