光电直读光谱法测定锡锭中杂质元素的应用研究

覃祚明

(广西华锡集团股份有限公司,广西柳州 545006)

·分 析·

光电直读光谱法测定锡锭中杂质元素的应用研究

覃祚明

(广西华锡集团股份有限公司,广西柳州 545006)

采用光电直读光谱法直接分析锡锭中的杂质元素,考察了方法的精密度和准确度。实验结果表明,通过使用控制试样来控制分析试样的分析结果,可获得良好的分析结果。方法的精密度RSD(n=11)为0.73%～15.79%。方法用于锡锭中杂质元素的分析,并将分析结果与化学法分析结果和光谱标样值进行比较,结果一致,能满足锡锭产品的检测要求。

光电直读光谱仪;标准化;类型标准化;锡锭

锡锭主要用作涂层材料,在食品、机械、电器、汽车、航天、浮法玻璃和其它工业部门中有着极广泛的用途。

锡锭中的杂质元素含量不仅影响产品的质量与性能,同时也是决定锡锭品牌号的重要依据。目前锡锭中杂质元素的测定采用国家标准方法(多为化学分析方法),即铋、锑、砷、铁、铝的测定采用分光光度法,铅、铜、镉和锌的测定采用火焰原子吸收光谱法等。光电直读光谱法是近年来发展起来的一种快速、准确、重现性好、精密度高的分析方法,无需样品消解,直接采用固体进样方法,减少由于处理样品带来的二次污染,用随机的Sn工作曲线,选择合适的类型标准样品,就可满足锡锭中多种杂质元素同时测定的需要,目前光电直读光谱法分析各种合金中杂质元素的报道不少,如光电直读光谱法分析锌及合金中的杂质元素,但用光电直读光谱法分析锡锭中的杂质元素的分析方法尚未见报道。

本文在直读光谱仪上对锡锭的杂质元素进行实验,用随机的Sn工作曲线,用自制的锡锭类型标准样品做类型标准化,然后分析样品。方法用于产品检验,保证了产品质量。

1 实验部分

1.1 仪 器

SPECTROLAB M10型直读光谱仪;C2-300普通台式车床;光谱仪用磨样机TM-400;高纯氩气(≥99.999%)

1.2 样品的制备

锡锭熔融后,在自制的模具中浇铸成直径20 cm、高30 cm的圆柱形样品,冷却后,将样品在车床上固定好,以800 r/min的转速将端面车成光洁度较好的平面,平面要求无刀痕、无气孔夹渣、无油污、无氧化膜。

1.3 工作曲线的选择及标准化

选择光谱仪的随机Sn工作曲线进行实验。环境因素如温度、湿度、电压、氩气质量等的变化,以及仪器在使用过程中可能会受到的轻度污染都会导致仪器工作曲线的漂移,因此,要用随机的再校准国际标样定期对仪器进行标准化,其目的相当于在当前条件下对工作曲线进行重现绘制。标准化的频率依赖于样品处理量和系统本身,可视仪器的运行情况而定,但在维修和服务工作后必须进行标准化。

1.4 使用控制试样(类型标准化)校准曲线

光电直读光谱仪的检测手段是控样比较分析法。国家锡标样价格昂贵,通常为锻造和轧制状态,而国内公司的分析试样一般为浇铸状态,冶炼工艺过程也不一致,存在系统误差。为避免分析试样与标样的冶炼过程和某些物理状态的差异所带来的影响,用一个与分析试样的冶炼过程和物理状态相一致的控制试样来控制分析试样的分析结果,即使用类型标准样品校准曲线。试验中,选择了1#锡锭做控制试样,由于1#锡锭中的铅较低(ωPb=0.004 2%),在实际样品分析时,导致锡锭(含铅较高)中铅的分析结果偏低。因此,在本次实验中,选择了含铅较高的2#锡锭(ωPb=0.008 3%)做控制试样,对样品进行了分析,满足了标准曲线的要求。

1.5 类型标准样品的选择

控制试样实际上是一个标准样品,应满足控制试样含量位于校准曲线含量范围之内,并且尽可能与分析试样的含量接近;控制试样应与分析试样有相同的冶炼工艺过程和物理状态;控制试样的含量应准确可靠,成分分布均匀,外观无气孔、砂眼、裂纹,无物理缺陷。

实验中选择公司生产的锡锭,多次用化学法定值后,在自制的模具中浇铸成直径20 cm、高30 cm的圆柱形作为类型标准样品。

1.6 分析方法

选择Sn工作曲线,用自制的锡锭类型标准样品做类型标准化,待经车床制备好的试样冷至室温,将试样在直读光谱仪上激发3次,取其平均值为分析结果。

2 结果与讨论

2.1 精密度实验

在选定的实验条件下,用同一块均匀的样品连续激发11点,结果见表1。

表1 精密度实验%

从表1可看出:除了Cd由于含量低而导致精密度稍差外,其余的元素的RSD均＜5%,说明方法的精密度高,满足要求。

2.2 准确度实验

1.用标准试样做未知样,并将分析结果与标准值作比较,结果见表2。

从表2中可看出,被测元素的分析误差在允许的误差范围内,符合标准分析的要求。

2.在选定的实验条件下,在直读光谱仪上对17批样品进行了3次测定,取其平均值,并将分析结果与化学法分析结果对照,结果见表3。

3 结 论

光电直读光谱仪测定锡锭中杂质元素分析方法操作简便,分析速度快。单个样品从制样到报出结果不超过10 min,更有利于产品的炉前控制分析和定级分析。样品制备和预处理简单,无须任何化学试剂,克服了化学分析手续繁杂,操作时间长,消耗试剂多及给试样带来二次污染等缺点,最大限度地节省了人力、物力,无环境污染。通过使用合适的类型标准化样品进行类型标准化,选择光谱仪随机工作曲线,对锡锭中的杂质元素进行分析,可获得良好的结果,其分析精密度和准确度能满足质量分析和质量保证要求。

表2 锡标样分析结果对照%

表3 与化学法测定结果对照%

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[2] 金德龙,陆晓明,张志颖,等.光电直读光谱法测定碳素线材成分的应用研究[J].宝钢技术,2000,(5):86-89.

[3] 徐增芹,高良豪,王斌.SPECTRO M8光谱仪测定中低合金钢中酸溶铝[J].光谱实验室,2004,(1):68-70.

Abstract:The impurity elements in the tin ingots are determined directly by photoelectric direct reading spectrometry.The precision and accuracy of this method is investigated.The experimental results indicate that the fine analysis results can be acquired by controlling samples to control the analysis results of samples.The precision (RSD)of this method is 0.73%～15.79%.It has been used to analyze the impurity elements in the tin ingots.By comparison,its results is consistent with the chemical analysis results and spectrum prototype value,which can meet the inspection requirements of ingots products.

Key words:photoelectric direct reading spectrometer;standardization;type standardization;tin ingots

The Application Research for the Determination of Impurities in Tin Ingots by the Photoelectric Direct Reading Spectrometry

QIN Zuo-ming
(China Tin Group Co.Ltd.,Liuzhou545006,China)

O657.3

A

1003-5540(2012)04-0062-03

2012-06-05

覃祚明(1971-),男,高级工程师,主要从事质量管理和质量检验工作。