[發明專利]測定鐵合金中元素含量的方法及其樣品的預處理方法

有效

• 申請號: 201510035647.2
• 申請日: 2015-01-23
• 公開（公告）號: CN104502169B
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發明（設計）人: 成勇
• 申請（專利權）人: 攀鋼集團研究院有限公司
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28;G01N23/223
• 代理公司: 成都希盛知識產權代理有限公司 51226
• 代理人: 柯海軍;武森濤

本發明涉及測定鐵合金中元素含量的方法及其樣品的預處理方法，屬于元素檢測分析領域。本發明要解決的第一個技術問題是提供一種測定鐵合金中元素含量的樣品預處理方法。本發明測定鐵合金中元素含量的樣品預處理方法，包括如下步驟：a、熔融反應：將鐵合金樣品用堿性混合熔劑進行熔融反應，得到熔球或熔塊；其中，所述堿性混合熔劑由無水碳酸鈉和無水硼酸組成；b、研磨：將a步驟得到的熔球或熔塊破碎、研磨、過篩，得到粉末；c、壓片：以堿性混合熔劑為襯底，將b步驟得到的粉末壓制成片狀，即得鐵合金樣品的預處理樣品。本發明方法具有簡單快捷、易于操作、基體干擾因素少、定量測定準確度和精密度高等特點。

技術領域

本發明涉及測定鐵合金中元素含量的方法及其樣品的預處理方法，屬于元素檢測分析領域。

背景技術

鐵合金是由鐵元素與一種或多種其它元素組成的中間合金，主要用于在鋼鐵冶煉過程中脫除鋼水中氧、硫、氮等，或按照鋼種成分要求添加合金元素到鋼內用以改善鋼的結構性能，以及在鑄鐵澆鑄之前加入到鐵水中用以改善鑄件的結晶組織，或者作為鈦合金基礎原料等用途。鐵合金產品種類繁多，常用的包括有釩鐵、鈮鐵、硅鐵、硅錳、錳鐵、鉬鐵、鈦鐵等。鐵合金產品的生產制造以及在冶金等領域的應用均要求分析測定其元素成分的含量，目前除傳統滴定法、重量法等化學分析方法以外，常用X射線熒光光譜法(XRF)測定鐵合金中基體、合金以及雜質元素成分的含量。

最常適用的X射線熒光光譜分析方法(XRF)的樣品制備方式包括粉末壓片法和熔融玻璃片法兩種。粉末壓片法是直接采用適宜的粘接劑將粉末狀樣品在一定壓力下壓制成片狀；熔融玻璃片法則是主要采用四硼酸鋰、四硼酸鈉或偏硼酸鋰等作為樣品消解熔劑和玻璃化試劑，或者輔助以硝酸鋰、硝酸鈉或硝酸銨等作為保護劑，并且配以碘化銨、磺化鉀或溴水等作為脫模劑，在1000℃左右的高溫條件下對待測樣品進行熔融消解反應并且結晶脫模制備成為玻璃晶體狀的樣片。粉末壓片法由于是直接將樣品壓制成溥片狀，樣品的化學形態并沒有發生任何變化，不同工藝或原料生產制造的待測樣品與校準標準樣品之間所存在的粒徑大小、礦物結構或共存組分等差異均導致XRF測定受到粒度效應、礦物效應等樣品基體的干擾影響，檢測結果的精度和準確度較差，因此多用于半定量或對結果要求不高的分析測定。熔融玻璃片法則由于樣品經過化學消解反應后有效地消除了基體效應影響，檢測結果的準確和精密度較高，因此多用于定量分析測定。

目前XRF準確測定鐵合金中元素成分采用熔融制備玻璃片的方法，但是由于鐵合金樣品中元素組分均以金屬單質或合金組分等形態存在，在高溫熔融反應過程中金屬組分將與鉑坩堝或鉑黃坩堝發生合金化反應而嚴重腐蝕坩堝，影響樣品消解制備效果；故此，必須首先在瓷坩堝中于400～600℃高溫下將鐵合金樣品進行灼燒預氧化，在高溫富氧狀態下預先促使鐵合金樣品中金屬單質或合金組分被充分氧化反應轉化為金屬氧化物的形態，或者采用化學濕法消解方式先以酸性試劑低溫溶解樣品再重新緩慢蒸發干燥成固體鹽類狀態等方式進行樣品的氧化或鹽化預處理，然后才能采用四硼酸鋰等堿性熔劑在高溫下熔融制備成為玻璃樣片。因此，相對于礦物類原本就以氧化物或鹽類形態存在的樣品，XRF準確定量測定鐵合金中元素成分的含量必需經過預先氧化或鹽化處理，然后才能進行熔融反應制備玻璃樣片，操作繁瑣復雜，檢驗流程長，對人員技能素質要求高。

總之，現行XRF測定釩鐵、鈮鐵、硅鐵、硅錳、錳鐵、鉬鐵，鈦鐵等各類鐵合金樣品中元素成分的檢測分析方法，無論是粉末壓片法或熔融玻璃法兩種樣品制備方法均存在一定缺陷。XRF采用粉末壓片法不能滿足準確定量測定鐵合金元素含量的要求，采用熔融制備玻璃片法又必須進行火法或濕法預處理將鐵合金轉化成為氧化物或固體鹽類，然后再高溫熔融消解反應，樣品制備操作繁雜，步驟增多，流程延長，誤差增大，而且熔融操作復雜要求高，所用化學試劑成本高種類多，樣品必須被熔融消解并被有效脫模和結晶形成表面平整無裂紋的玻璃狀晶體。