离心浇铸制样X射线荧光光谱测定铬铁中铬硅磷.doc

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《冶金分析》2005年第1期 “METALLURGICALANALYSIS”VOL.25NO.1,2005

离心浇铸制样X射线荧光光谱分析铬铁中的Cr、Si、P

陆晓明金德龙林国强孙福民

上海宝钢股份有限公司技术中心，201900上海申佳铁合金厂，200431

摘要本文介绍采用离心浇铸制样X荧光光谱分析铬铁中Cr、Si、P，离心浇铸制样能克服铁合金存在的矿物效应和颗粒效应，该方法简单、快速、精度高、准确。

当浓度为Cr：

66.04%、Si：

0.64%、P：

0.016%其相对标准偏差分别为0.18%、3.12%、6.25%。

关键词：

X射线荧光光谱；离心浇铸；铬铁

DETERMINATIONOFCR,SI,PINFERROCHROMEBYX-RAYFLUORESCENCESPECTROMETRYUSINGREMELTINGTECHNIQUE

LUXiao-ming,JINDe-long

ShanghaiBaoshanIron&SteelCo.,Ltd.TechnicalCenter,Shanghai,China,201900

LINGuo-qian,SHENFu-ming

ShanghaiShenjiaFerroalloyCo.,Ltd.Shanghai,China,200431

Abstract:

RemeltingtestofferrochromeforXRFSanalysisisdescribedinthispaper.themineraleffectandparticle-sizeeffectofferrochromecanbeeliminated,WhentheaveragecontentsofCr,Si,Parerespectively65.04%,0.64%,0.016%,therelativestandarddeviationsarerespectively0.18%,3.12%,6.25%,theprecisionisgood.

Keywords:

X-RayfluorescencespectrometryRemeltingFerrochrome

X荧光光谱分析铬铁合金通常采用粉末压片法制样，由于铁合金存在严重的矿物效应和颗粒效应，分析来之于不同的产地和不同的生产工艺的未知样品，往往得不到准确的分析结果。

采用玻璃珠熔融法对铁合金制样，虽然精度和准确度较高，但由于其制作工艺要求高、时间长、有侵蚀铂金坩埚的危险，因此实用性差。

离心浇铸制样是将以一定比例的铁合金样品与纯铁放入坩锅中，再把坩锅放入高频离心浇铸机进行熔融，熔融后通过离心力把熔融物从特制的坩锅口注入预先放置的铜模中，冷却后块状样品铜模中取出，此方法制取块状样品，能有效克服铁合金样品矿物效应和颗粒效应，制作工艺相对简单、制作时间短，精度和准确度高，制备好的标准样品又可长期保存使用。

通过与化学分析结果比对，可看出此方法完全能满足常规分析的要求。

1实验部分

1.1仪器和试剂

ARL9800X射线荧光光谱仪，Lifumat3.3VAC离心浇铸机，砂带研磨机，工业纯铁。

1.2仪器测量条件见表1

表1仪器测量条件

Tab1.Analyticalparametersofmethod

谱线

Line

峰2θ

Peak

晶体

Crystal

电压/电流

Volt/Current

测定时间（s）

Time（s）

SiKα1,2

109.030

PET

50kV/50mA

40

CrKα1,2

69.381

LiF200

50kV/50mA

40

PKα1,2

141.030

Ge111

30kV/80mA

40

1.3制样条件的选择

经试验确定最佳制样条件见表2。

预抽真空和加保护气是为了防止熔融过程中氧化。

熔化物既要保持一定的流动性又要有合适的温度，才能保证熔化物完全浇入铜模而且不侵蚀铜模。

表2制样条件

Tab.2Preparingparametersofsample

样品/纯铁

Sample/pureiron

功率

power

熔融时间

fusiontime

离心力

Torque

坩埚

Crucible

模

mould

真空

Vacuum

氩气

Ar.

延时

Soakingtime

5/40（g）

2

75（s）

75（%）

陶瓷

铜模

5（Mbar）

3.5L/min

15（s）

1.4标样制备

依据1.3制样条件，用2个标准样品和经化学分析准确定值的7个样品，熔制9个标准样品块。

2结果和讨论

2.1离心浇铸制样

2.1.1块样表面不同部位分析结果

将一制好的块样经用砂带研磨机研磨后在直读光谱仪上取五个不同的部位测定，测定结果见表3。

表3块样表面五个不同的部位测定结果（%）

Tab.3Analyticalresultsoffivedifferentpositiononthesamplesurface

元素

Element

Cr

Si

P

1

5.832

0.718

0.0228

2

5.832

0.720

0.0236

3

5.810

0.721

0.0242

4

5.823

0.724

0.0233

5

5.805

0.722

0.0238

Avg

5.820

0.721

0.0235

Sd

0.012

0.002

0.0005

Rsd%

0.21

0.28

2.13

从数据中可看出各元素在块样表面分布均匀。

2.1.2块样不同深度分析结果

为了确认块样不同的深度元素分布情况，对同一块样在砂带研磨一次测定一次，共研磨十一次，其直读光谱测定结果结果列于表4，从数据中可看出元素在不同的深度分布也是均匀的。

表4块样不同深度分析结果（%）

Tab.4Analyticalresultsofdifferentdepthinsample

元素

Elements

Cr

Si

P

1

5.820

0.723

0.0223

2

5.827

0.718

0.0228

3

5.829

0.725

0.0235

4

5.813

0.721

0.0227

5

5.821

0.717

0.0226

6

5.824

0.722

0.0219

7

5.833

0.726

0.0221

8

5.827

0.724

0.0234

9

5.819

0.719

0.0238

10

5.818

0.721

0.0223

11

5.827

0.725

0.0228

Avg

5.823

0.722

0.0228

Sd

0.006

0.003

0.0006

Rsd

0.10

0.42

2.63

2.1.3熔融重复性

为了验证此制样方法的重复性，取一铁合金样品在相同的熔融条件下熔制5个块样，采用直读光谱测定，数据列于表5，从数据中可看出熔融重复性较好。

表5重复性（%）

Tab.5Repeatabilityofthesamplepreparation（%）

元素

Element

Cr

Si

P

1

5.830

0.720

0.0225

2

5.812

0.725

0.0243

3

5.800

0.728

0.0231

4

5.835

0.716

0.0233

5

5.839

0.730

0.0220

Avg

5.823

0.724

0.0230

Sd

0.017

0.006

0.0009

Rsd

0.29

0.83

3.91

2.2工作曲线

以浓度和X荧光光谱仪上测定的强度直接回归建立工作曲线其回归结果见表6，表7列出Cr的回归结果对照值。

表6工作曲线回归结果

Tab.6Regressionresultsofcalibrationcurve

元素

Elements

Cr

P

Si

曲线浓度范围

60.07~68.75

0.013~0.073

0.24~5.75

斜率（E）

0.66695

0.36647

1.93174

截距（D）

-11.67984

-0.10829

-0.13676

回归精度（SEE）

0.21

0.0037

0.053

表7标样测定中Cr回归计算结果（%）

Tab.7Regressionresult（Cr）ofstandardsamples（%）

样品号

Sample

强度

Int.（kcps）

标准值

Standardvalue

回归值

Regressionvalue

差值

Error

BH0310-3

105.1301

58.37

58.44

0.07

GBW01424

120.7952

68.75

68.88

0.13

C-CR1

108.3520

60.71

60.59

-0.12

C-CR2

112.9085

63.56

63.62

0.06

C-CR3

109.6615

61.25

61.46

0.21

C-CR5

111.7894

62.65

62.88

0.23

C-CR6

115.1258

65.21

65.10

-0.11

C-CR7

113.9947

64.73

64.35

-0.38

C-CR8

107.4499

60.07

59.98

-0.09

从表6和表7中的数据可看出工作曲线回归精度较佳，Cr的回归精度达到0.21，回归值与标准值的最大极差为0.38％。

2.3方法精度

为了确认方法精度，取一试样在相同的熔融条件下熔制七个块样，分别测定其浓度，结果见表8。

从数据中看出此方法的精度较高，当Cr：

66.04%，其相对偏差仅为0.18%。

表8分析精度（%）

Tab.8Precisionofmethod（%）

元素

Elements

Cr

Si

P

1

66.15

0.63

0.018

2

65.99

0.65

0.015

3

65.88

0.63

0.015

4

66.05

0.65

0.016

5

66.25

0.63

0.017

6

65.98

0.67

0.018

7

66.00

0.65

0.016

Avg.

66.04

0.64

0.016

SD

0.12

0.02

0.001

RSD

0.18

3.12

6.25

min

65.88

0.63

0.015

max

66.25

0.67

0.018

2.4准确度

用来之于不同产地和不同生产工艺的未知样品熔制成样品块，经用砂带研磨机研磨后在X荧光光谱仪上测定，其测定结果与化学值及压片法制样X荧光测定结果比较，见表9。

表9离心浇铸制样和压片法制样X荧光测定结果与化学分析值比较（%）

Tab.9ComparisonbetweentheXRFvaluesandthechemicalvalues（%）

样品

Sample

Cr

Si

P

X荧光

离心浇铸

Remelting

化学值

C.V

X荧光

压片法

Press

X荧光

离心浇铸

Remelting

化学值

C.V

X荧光

压片法

Press

X荧光

离心浇铸

Remelting

化学值C.V

X荧光

压片法

Press

54-60T

62.13

61.72

62.30

2.17

2.28

2.45

0.030

0.028

0.025

01X-33

62.44

62.26

62.90

2.05

1.92

1.73

0.022

0.021

0.022

湖南

64.26

63.88

65.02

0.20

0.17

0.21

0.024

0.028

0.024

303-115

63.27

63.10

62.11

1.90

1.89

1.41

0.020

0.024

0.021

6-20-9

62.45

62.49

61.90

0.58

0.64

0.80

0.026

0.025

0.027

403

61.15

60.81

58.93

/

/

0.020

0.025

0.023

405

61.54

61.81

61.30

/

/

0.022

0.021

0.025

27-11

63.62

63.56

64.20

1.54

1.62

1.30

0.021

0.024

0.021

从结果中可看出，离心浇铸制样X荧光测定值与化学值相比一致性较好，能满足常规分析要求，而粉末压片法制样X荧光测定，有些样品的分析结果（Cr,Si）与化学值相差很大，无法满足常规分析的要求。

3结论

从以上的试验结果可得出，离心浇铸技术制样能有效克服铁合金的矿物效应和颗粒效应，使不同的生产厂和生产工艺制造的铁合金能在相同的分析方法下测定，解决了用粉末压片制样带来测定结果误差大的问题。

当浓度为Cr：

66.04%、Si：

0.64%、P：

0.016%,其相对标准偏差分别为0.18%、3.12%、6.25%。

本方法简便、快速、准确。

4参考文献

[1]Aurao.G,MariaDorado,CarlosJ.RiveroandIsabelG.X—RAYFluorescenceAnalysisofFerroallys:

DevelopofMethodsforthePreparationofTestandCalibrationSamples.,Analyst,1994.119,421-426

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