X射线荧光光谱法测定WC-TiC中钨、钛的质量分数

张俊峰

(宁夏东方钽业股份有限公司,宁夏石嘴山 753000)

X射线荧光光谱法测定WC-TiC中钨、钛的质量分数

张俊峰

(宁夏东方钽业股份有限公司,宁夏石嘴山 753000)

采用X射线荧光光谱(XRF)法对WC-TiC中钨、钛的质量分数进行了测定。根据WCTiC中钨、钛元素的荧光强度和含量所具有的对应关系,经过校正拟合出钨、钛元素的实际工作曲线。对WC-TiC中钨、钛元素的测定结果与化学结果吻合,相对标准偏差(RSD,n=10)均在0.07%以下,完全能够满足生产的需要。

X射线荧光光谱法;WC-TiC;钨;钛

难熔金属碳化物如TiC、NbC、TaC和WC等,最明显的特点就是它们都具有极高的硬度、熔点和弹性模量。尤其是硬度,明显高于构成碳化物金属的硬度,是制取超硬材料的优质原料。难熔金属的间隙相碳化物还可以相互作用,生成无限固溶体或有限固溶体,能进一步改善单一难熔金属碳化物的某种性能。如利用TiC、WC、NbC、TaC等采用粉末冶金方法制备的硬质合金,就是一种性能优异的现代工具材料、耐磨材料、耐高温和耐腐蚀材料。由于WC-TiC固溶体保持了碳化钛固有的高强度及高耐磨性,因此被广泛应用于硬质合金生产中。实践证明,当WC-Co合金中加入TiC后,大大提高了刀具的抗月牙坑能力,使刀具使用寿命大大提高[1,2]。在生产WC-TiC-Co硬质合金时,通常直接加入制备好的WC-TiC固溶体,而其主体元素一般采用化学方法测定[3～9],分析流程长,过程繁杂,劳动强度大。X射线荧光光谱法(XRF)具有制样简便、分析速度快、分析范围宽、重现性好、准确度高等优点,应用领域越来越广[10～13]。笔者建立了 XRF法测定CK料中钨、钛质量分数,结果表明,该方法操作简单、快速准确,完全能够满足生产的要求。

1 试验部分

1.1 仪器及测量条件

XRF—1700顺序型X-射线荧光光谱仪(日本岛津公司);YYL—40型压片机(长春光学精密机械研究所);BL—F30系列冷却水装置(北京汉威公司);仪器端窗铑靶X射线管,各元素工作电压40 kV,电流60 mA,Ar-CH4混合气体流量7.5 mL/min,衰减器1/20,X射线光阑Φ30 mm,滤光片无标准狭缝,其他WC-TiC测量条件列于表1。

表1 分析元素的测量条件

1.2 主要试剂

WO3,纯度 ＞99.99%;TiO2,纯度 ＞99.99%; H3BO4(优级纯)。

1.3 标准样品和试样的制备

1.3.1 标准样品的制备与测定

用高纯WO3粉、TiO2粉按一定比例配制成9个标准点,研磨均匀后,用H3BO4作底衬压片成型,压制成Φ30 mm的块状样品待用。将各标准点的W、Ti含量值输入微机,以含量适中的校准样做试验,确定各元素峰值、2θ值和PHD值,确保各测定元素具有完整的峰形,且不受其他元素谱峰的干扰等必要参数后,测定并登录所有校准样的荧光强度(强度值以不扣背景为佳)。该系列标准样品含量范围及强度列于表2。

表2 标准样品含量范围及强度

1.3.2 试样的制备

取约5 g样品置于瓷坩埚中,放入高温炉中,升温至900℃灼烧,使之完全氧化,冷却至室温,放入玛瑙研钵中磨细磨匀。然后用H3BO4作衬底,压制成Φ30 mm的块状样品待用。

2 结果与讨论

2.1 工作曲线拟合

W、Ti元素的校准与校准曲线按公式(1)拟合。根据标准样品的分析结果计算回归方程。其结果列于表3。

式中ωi为分析元素的标准值/%;Ii为需定量元素强度/kcps;b为斜率;c为截距。

表3 WC-TiC中W、Ti的工作曲线

2.2 精密度实验

将WC-TiC样品按表1中的分析条件重复测量10次,将所得结果进行统计,结果列于表4。由表4可知,该仪器的稳定性、重复性都很好,完全能够满足生产要求。

表4 精密度实验(n=10)

2.3 准确度实验

采用本法对WC-TiC样品进行测定,其分析结果对照列于表5。由表5可知,本法与对照值符合较好,说明本方法无论是元素谱线的选择,还是标样的选择、校正公式的选取都是正确的,完全符合WCTiC生产工艺的要求,可用于指导生产。

表5 分析结果对照 %

3 结 语

WC-TiC的成分较为稳定、简单,在保证实际样品和校准样品粒度一致的情况下,工作曲线有很高的准确度和可靠性。采用样品压片成型方法,取样量比化学方法取样量大,可以很好地避免由于样品不均匀而造成的分析误差。通过条件试验和样品的实际检测,表明采用X射线荧光光谱法测定WC -TiC中W和Ti的质量分数是可行的,并且具有操作简单、快速、准确的特点,完全满足WC-TiC生产的质量控制。

[1] 裘立奋.现代难熔金属和稀散金属分析[M].北京:化学工业出版社,2006.

[2] 中国材料工程大典编委会.中国材料工程大典(第五卷)[M].北京:化学工业出版社,2005.

[3] 邱如斌,何立芳.分光光度法测定钨渣中WO3的含量[J].光谱实验室,2005,22(4):827-830.

[4] 郑灵芝,奉冬文,谭朝晖.钨铜复合材料中钨的分析[J].冶金分析,2006,26(4):72-73.

[5] 甘家耕.人造白钨中三氧化钨的测定[J].中国钨业,2004,19 (6):42-43.

[6] 刘东,张嫦,周小菊,等.沉淀-络合滴定法快速测定陶瓷钛酸钡纳米粉中钡钛的含量[J].西南民族大学学报·自然科学版, 2007,33(5):1 109-1 112.

[7] 靖振海.差示比色法测定钛铁合金中钛[J].理化检验-化学分册,2002,38(9):475.

[8] 王丽.变色酸光度法测定钛铁中钛[J].冶金分析,2001,21 (4):63-64.

[9] 宋新艳.过氧化氢光度法测定钒钛磁铁矿中二氧化钛[J].冶金分析,2006,26(5):102-103.

[10]张志刚,李芳军,蔡萍,等.X射线荧光光谱法测定不锈钢中15种元素[J].冶金分析,2009,29(7):19-23.

[11]甄洪香,徐增芹,葛镧.能量色散偏振X射线荧光光谱法测定生铁中锰和钛[J].理化检验-化学分册,2008,44(2):164-165.

[12]张建波,朱丽辉,林力.X-射线荧光光谱法测定钛白粉中磷铁锆铌[J].冶金分析,2009,29(1):40-43.

[13]刑华宝,胡正阳,史厚义,等.X-射线荧光光谱熔融法测定凹精中铝钒钛[J].冶金分析,2004,24(增刊):198-199.

Determination of W and Ti in WC-TiC by X-ray Fluorescence Spectrometry

ZHANGJun-feng
(Ningxia Orient Tantalum Industry Co.,Ltd,Shizuishan753000,China)

The method for determining mass fraction of W and Ti in WC-TiC sample by X-ray fluorescence spectrometry was introduced.Based on the correlations between XRF intensity and element concentration in W and Ti of WC-TiC sample,the matrix correction method was used to eliminate the influence of absorption and strengthening effects.The results obtained were in good agreement with chemical method.The relative standard deviation is less than 0.07%(n=10).The method meets the production needs very well.

X-ray fluorescence spectrometry;WC-TiC;W;Ti

O434.1

A

1003-5540(2011)01-0064-03

张俊峰(1972-),男,高级工程师,主要从事钽铌的分析工作。

2010-10-11