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元素含量的方法，確定了被測元素的光譜分析線，佳分析條件，分析樣品的制備要求，校準曲線的擬合情況。本方法制樣方法簡單且無污染，結果重現性好，準確度高。

關鍵詞：直讀光譜    高鋁稀土鋅合金

       隨著鍍鋅板行業的迅速發展，我國熱鍍鋅合金的需求量大大增加，同時用戶需求的合金品種更加多元化。為滿足客戶需求，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，同時存在鉛，銅，鎘，鐵等雜質元素。目前，采用返滴定法分析鋁和利用ICP-AES發分析稀土和雜質元素含量能得到準確的結果，但樣品處理時間長，需使用酸，操作繁瑣和易造成環境污染。本文利用直讀光譜儀同時測定該合金中主要控制元素及雜質元素，制樣簡單，分析速度快，結果精密度和準確度均滿足分析要求，具有良好的經濟效益和社會效益。

1 實驗部分

1.1 儀器和材料

 SPECTROLAB   M型光電直讀光譜儀（德國SPECTRO公司）;

CMO420/2型精密儀表車床（上海儀表機床廠）;

液氬（純度>=99.999%）；

自制高鋁稀土鋅合金標準樣品

1.2 實驗條件

氬氣壓力：0.5-0.6Mpa； 

流量：300L/h;     

鎢電極：Φ4mm；

頂角：900；

極距：3.4mm

2 結果與討論

2.1 光源分析條件的選擇

       氬氣沖洗時間由樣品激發室容積的大小，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。通過選用自制標準樣品進行試驗得知，預燃時間再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對痕量的精密度和準確度，所以確定預燃時間為8s。通過一系列試驗，本光譜法測定的佳光源分析條件見表1.

  2.2 對樣品分析要求的確定

       將合金溶液注入專用模具中，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放電有嚴重的影響。分析面不平整會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床對樣品上下表面進行車切拋光和平整，以下表面為分析面。經過試驗，對樣品進行加工處理擱置在5小時內，樣品中各元素含量無明顯變化；10小時后，主要控制元素鋁含量明顯變高，其他元素無明顯變化。本方法選定在加工后3小時內測定。

2.3  各個元素通道的設定和工作曲線的變化

       選擇各元素通道時遵循“背景低，干擾少“的原則，同時需考慮譜線光強穩定，重現性好。適合的參比線可以消除儀器漂移，環境變化，光源條件不同等引起譜線強度變化的影響，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，根據每個工作曲線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線性好壞等因素，確定各元素的分析條件見表2.

2.4工作曲線的擬合

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

3樣品分析

3.1 精密度實驗

      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; " >       將合金溶液注入專用模具中，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放電有嚴重的影響。分析面不平整會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床對樣品上下表面進行車切拋光和平整，以下表面為分析面。經過試驗，對樣品進行加工處理擱置在5小時內，樣品中各元素含量無明顯變化；10小時后，主要控制元素鋁含量明顯變高，其他元素無明顯變化。本方法選定在加工后3小時內測定。

2.3  各個元素通道的設定和工作曲線的變化

       選擇各元素通道時遵循“背景低，干擾少“的原則，同時需考慮譜線光強穩定，重現性好。適合的參比線可以消除儀器漂移，環境變化，光源條件不同等引起譜線強度變化的影響，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，根據每個工作曲線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線性好壞等因素，確定各元素的分析條件見表2.

3.2準確度實驗

 隨機選取3個生產樣品，分別進行本方法分析和其他方法測定，結果見表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，滿足生產要求。

3.3日常生產分析

     經過長時間的生產實踐證明，我們采用監控樣對Pb,Cu,Cd,Fe,La,Ce等元素進行日常監控，發現各元素漂移時進行兩點標準化校正；同時針對A1元素每批次進行類型標準化，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元素含量的方法具有制樣簡單且無污染，分析結果精密度高，快速準確等特點，滿足生產要求，具有良好的經濟效益和社會效益。