X-射線熒光光譜測(cè)定焊劑中硫、磷的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種對(duì)焊劑中硫、磷元素的快速檢測(cè)方法，尤其涉及一種X-射線熒光 光譜測(cè)定焊劑中硫、磷的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 硫和磷是埋弧焊劑中的有害元素，焊劑中硫的存在可降低鋼的機(jī)械性和耐蝕性， 磷的含量過(guò)高會(huì)使焊縫產(chǎn)生裂紋等?，F(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T5293《埋弧用碳鋼焊絲和焊劑》中 分別引用JB/T 7948. 11-1999《熔煉焊劑化學(xué)分析方法燃燒一碘量法測(cè)定硫量》和JB/T 7948. 8-1999《熔煉焊劑化學(xué)分析方法鉬藍(lán)光度法測(cè)定磷量》測(cè)定焊劑中的硫、磷含量。這 兩項(xiàng)國(guó)家方法標(biāo)準(zhǔn)具有較強(qiáng)的適用性和較高的準(zhǔn)確度。然而，其操作步驟繁瑣，檢測(cè)周期 長(zhǎng)，而且需要用到大量的化學(xué)試劑，對(duì)檢測(cè)人員的要求也較高，難以滿足現(xiàn)代企業(yè)對(duì)檢測(cè)簡(jiǎn) 便、快速、準(zhǔn)確、環(huán)保的要求。目前，除了國(guó)標(biāo)方法外，檢測(cè)硫的方法主要為紅外碳硫法(張 虔，付吉義，楊春梅.高頻燃燒紅外碳硫分析儀測(cè)定焊劑中的硫[J]，鍋爐制造，2010,01 : 34-39)和管式爐燃燒-離子色譜法(熊文明，李擁軍，吳凌濤，張志軍.管式爐燃燒-離子色 譜法測(cè)定熔煉焊劑中硫[J]，理化檢驗(yàn)(化學(xué)分冊(cè))2011，12 :1472-1473)，檢測(cè)磷的方法主要 為電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法(曹瑞，何丼.電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè) 定埋弧焊劑中磷含量[J]，金屬制品，2012, 38 (5) :74-75)。至今尚無(wú)一種方法可同時(shí)檢測(cè) 焊劑中這兩種有害元素。
[0003] X射線熒光光譜（XRF)分析技術(shù)是一種快速、定量的檢測(cè)技術(shù)?；赬RF光譜的 快速檢測(cè)技術(shù)，在冶金、食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，如：武映梅，羅惠君，林麗芳， 戴清明.X射線熒光光譜法測(cè)定冶金爐渣中9種成分[J]，冶金分析，2010，30(8) : 7-11;王冬圻，姜瞻梅，田然，田波.能量色散X射線熒光光譜法測(cè)定奶粉中的鈣元素[J]， 食品科學(xué)，2013，34 (24)254-257;王文靜，關(guān)穎，朱艷英.阿膠真?zhèn)纹返腦射線熒光光譜 的鑒別研宄[J]，光譜學(xué)與光譜分析，2007,27 (9):1866-1868。然而，目前還沒(méi)有用XRF光 譜分析技術(shù)檢測(cè)焊劑中有害元素的報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種精度和準(zhǔn)確度高，且快速的X-射線熒 光光譜測(cè)定焊劑中硫、磷的方法。
[0005] 本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的： 一種X-射線熒光光譜測(cè)定焊劑中硫、磷的方法，所述方法包括如下步驟： 一、 試樣的制備： 將待測(cè)定焊劑粉碎，過(guò)篩、烘干、冷卻后，取5g測(cè)定焊劑粉末，在不加粘合劑的情況下， 制成壓片，制備壓片的保壓時(shí)間為25s ; 二、 X-射線焚光分析條件： 對(duì)PKa和SKa的2Θ角進(jìn)行掃描，排除可能存在的干擾元素，確定分析線PKa和 SKa 的2Θ 角分別為 14L 043,110.688; 三、 繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線并確認(rèn)： 選取幾種性質(zhì)穩(wěn)定的焊劑，使其含量既能涵蓋焊劑試樣的濃度范圍又有適當(dāng)?shù)奶荻茸?化，按儀器工作條件對(duì)自制內(nèi)控樣進(jìn)行測(cè)定，分別以熒光強(qiáng)度為橫坐標(biāo)，硫、磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 為縱坐標(biāo)，進(jìn)行線性回歸，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線； 四、 未知樣品分析： 設(shè)置分析條件，選定分析曲線，用X射線熒光光譜儀測(cè)硫、磷的強(qiáng)度，計(jì)算出含量，每個(gè) 樣品應(yīng)至少平行測(cè)定二次，結(jié)果取平均值。
[0006] 步驟一中過(guò)篩時(shí)選用74 μ m篩網(wǎng)，然后在105°C烘干lh，置于干燥器中冷至室溫。
[0007] 步驟二試驗(yàn)中使用氬甲烷氣壓力為0.025MPa，氣體流量為6 mL/min，樣品盒直徑 29mm，分析時(shí)間為60s，X光管工作電壓為40KV，工作電流為60mA，Gelll晶體，準(zhǔn)直器 0.40, PFC探測(cè)器。
[0008] 所述步驟三中，用燃燒一碘量法定值硫含量，其值分別為質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.017%、 0· 020%、0· 030% 和 0· 070% ; 用鉬藍(lán)光度法測(cè)定值磷含量，其值分別為質(zhì)量分?jǐn)?shù)〇. 0207%、0. 0267%和0. 0317% ;再 稱取三份磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為〇. 026%的焊劑各10g，分別加入lmg/mL磷標(biāo)準(zhǔn)溶液2mL、4 mL和 5. 6mL，用瑪瑙研缽研磨均勻后放入105°C烘箱中烘干，此三種焊劑中磷含量分別為質(zhì)量分 數(shù) 0· 046%、0· 066% 和 0· 082% ; 使用國(guó)標(biāo)方法測(cè)得硫、磷值作為參考值，用t方法檢測(cè)與熒光所測(cè)值無(wú)明顯差異； 定期校正曲線。
[0009] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是： 本方法是X射線熒光光譜對(duì)焊劑中硫、磷元素的快速檢測(cè)方法。樣品只需簡(jiǎn)單粉碎，直 接壓片進(jìn)行測(cè)量，每個(gè)樣品的測(cè)量時(shí)間短，僅為140s。試樣中硫、磷含量測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo) 準(zhǔn)偏差分別為0.78%和1.8% (n=6)，方法的準(zhǔn)確度較好。用現(xiàn)有的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)分析方法進(jìn)行 對(duì)比試驗(yàn)，測(cè)量結(jié)果基本吻合。本法同其他檢測(cè)方法相比，可對(duì)焊劑同時(shí)直接測(cè)定硫、磷兩 種元素，分析時(shí)間短，分析步驟少，結(jié)果穩(wěn)定。
[0010]
【附圖說(shuō)明】
[0011] 圖1為SKa在109. 3~112. 3范圍內(nèi)的掃描圖。
[0012]
【具體實(shí)施方式】
[0013] 一、試驗(yàn)儀器 ARL Perform ' X型熒光光譜儀(美國(guó)熱電公司），Rh靶X線管； GPY- II型壓樣機(jī)(上海立潤(rùn)）；GPX- II振磨機(jī)(上海立潤(rùn)）； AL104型電子天平(梅特勒一托利多）；202-0型數(shù)顯恒溫干燥箱(上海浦東榮豐科學(xué)儀 器有限公司）。
[0014] 二、試劑 PlO氬甲烷氣（90%氬氣，純度99. 998% ; 10%甲烷氣，純度99. 95%); 優(yōu)級(jí)純硼酸（99. 98%); 磷標(biāo)準(zhǔn)溶液(上海材料研宄所，GSB04-1741-2004(a)，lmg/mL) 三、試驗(yàn)材料 選擇三種類型的焊劑作為研宄對(duì)象，分別為氟堿型燒結(jié)焊劑SJlOlq、熔煉型中錳中硅 中氟焊劑HJ350和高錳高硅低氟型焊劑HJ431。
[0015] 四、試驗(yàn)方法 將焊劑用振磨機(jī)粉碎，使樣品通過(guò)74 μ m篩網(wǎng)，然后在105°C烘Ih后，置于干燥器中冷 至室溫。取5g樣品，在保壓25s，下降5s，取樣5s，返回9s的條件下壓片，取出試樣后，在儀 器工作條件下進(jìn)行測(cè)定。
[0016] 4. 1試樣制備 焊劑的處理方法：研宄表明，粉末樣品中分析元素的熒光強(qiáng)度和樣品的粒度有關(guān)，粒度 越小，熒光強(qiáng)度越高，原子序數(shù)越小，對(duì)粒度越敏感。為了使樣品的測(cè)試條件保持一致，試驗(yàn) 中先將焊劑用振磨機(jī)粉碎2min，使其通過(guò)74 μ m篩網(wǎng)，然后在105°C烘干lh，置于干燥器中 冷至室溫。
[0017] 樣品的制備方法：試驗(yàn)中采用三種方法對(duì)樣品壓片，壓片條件見(jiàn)表1。
[0018] 試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，使用條件1制備的壓片樣品松散、表面不緊湊、不平整，不符合熒光光 譜法分析樣品要求。使用條件2,即加入Ig硼酸作為粘合劑壓片制樣，樣品表面雖然緊湊平 整，但通過(guò)對(duì)硼酸中硫、磷含量的空白分析發(fā)現(xiàn)(試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2)，使用硼酸作為粘合劑，目 標(biāo)元素硫的背景強(qiáng)度大，對(duì)試驗(yàn)造成很大干擾。使用條件3獲得的壓片樣品表面緊湊平整， 符合熒光光譜的分析要求，而且未加入粘合劑，不會(huì)引入背景及雜質(zhì)元素。
[0019] 表1焊劑樣品的壓片條件
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種X-射線熒光光譜測(cè)定焊劑中硫、磷的方法，其特征在于：所述方法包括如下步 驟： 一、 試樣的制備： 將待測(cè)定焊劑粉碎，過(guò)篩、烘干、冷卻后，取5g測(cè)定焊劑粉末，在不加粘合劑的情況下， 制成壓片，制備壓片的保壓時(shí)間為25s ; 二、 X-射線焚光分析條件： 對(duì)PKa和SKa的2 0角進(jìn)行掃描，確定分析線PKa和SKa的2 0角分別為141. 043，110.688 ； 三、 繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線： 選取幾種性質(zhì)穩(wěn)定的焊劑，使其含量既能涵蓋焊劑試樣的濃度范圍又有適當(dāng)?shù)奶荻茸?化，按儀器工作條件對(duì)內(nèi)控樣進(jìn)行測(cè)定，分別以熒光強(qiáng)度為橫坐標(biāo)，硫、磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為縱 坐標(biāo)，進(jìn)行線性回歸，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線； 四、 未知樣品分析： 設(shè)置分析條件，選定分析曲線，用X射線熒光光譜儀測(cè)硫、磷的強(qiáng)度，計(jì)算出含量，每個(gè) 樣品應(yīng)至少平行測(cè)定二次，結(jié)果取平均值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種X-射線熒光光譜測(cè)定焊劑中硫、磷的方法，其特征在于， 步驟一中過(guò)篩時(shí)選用74 ym篩網(wǎng)，然后在105°C烘干lh，置于干燥器中冷至室溫。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種X-射線熒光光譜測(cè)定焊劑中硫、磷的方法，其特征在 于，所述步驟二中，試驗(yàn)中使用氬甲烷氣壓力為〇. 〇25MPa，氣體流量為6 mL/min，樣品盒直 徑29mm，分析時(shí)間為60s，X光管工作電壓為40KV，工作電流為60mA，Gelll晶體，準(zhǔn)直器 0.40, PFC探測(cè)器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種X-射線熒光光譜測(cè)定焊劑中硫、磷的方法，其特征在于， 所述步驟三中，用燃燒一碘量法定值硫含量，其值分別為質(zhì)量分?jǐn)?shù)〇. 017%、0. 020%、0. 030% 和 0. 070% ; 用鉬藍(lán)光度法測(cè)定值磷含量，其值分別為質(zhì)量分?jǐn)?shù)〇. 0207%、0. 0267%和0. 0317% ;再 稱取三份磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為〇. 026%的焊劑各10g，分別加入lmg/mL磷標(biāo)準(zhǔn)溶液2mL、4 mL和 5. 6mL，用瑪瑙研缽研磨均勻后放入105°C烘箱中烘干，此三種焊劑中磷含量分別為質(zhì)量分 數(shù) 0? 046%、0. 066% 和 0? 082% ; 使用國(guó)標(biāo)方法測(cè)得硫、磷值作為參考值，用t方法檢測(cè)與熒光所測(cè)值無(wú)明顯差異。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的一種X-射線熒光光譜測(cè)定焊劑中硫、磷的方法，其特 征在于，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行定期校正。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種X-射線熒光光譜測(cè)定焊劑中硫、磷的方法。所述方法包括如下步驟：一、試樣的制備：將待測(cè)定焊劑粉碎，過(guò)篩、烘干、冷卻后，取5g測(cè)定焊劑粉末，在不加粘合劑的情況下，制成壓片，制備壓片的保壓時(shí)間為25s；二、X-射線熒光分析條件：確定分析線PKα和SKα的2θ角分別為141.043，110.688；三、繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線：按儀器工作條件對(duì)內(nèi)控樣進(jìn)行測(cè)定，分別以熒光強(qiáng)度為橫坐標(biāo)，硫、磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為縱坐標(biāo)，進(jìn)行線性回歸，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線；四、未知樣品分析：設(shè)置分析條件，選定分析曲線，用X射線熒光光譜儀測(cè)硫、磷的強(qiáng)度，計(jì)算出含量，每個(gè)樣品應(yīng)至少平行測(cè)定二次，結(jié)果取平均值。該方法精度和準(zhǔn)確度高，且速度快。
【IPC分類】G01N23-223
【公開(kāi)號(hào)】CN104807843
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510171745
【發(fā)明人】李穎, 馮秀梅, 陸筱彬, 陳連芳, 陳君
【申請(qǐng)人】江陰市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所
【公開(kāi)日】2015年7月29日
【申請(qǐng)日】2015年4月13日