X荧光光谱仪在电瓷生产中的应用

高国玲

(唐山高压电瓷有限公司 河北 唐山 063000)

随着我国电力事业的发展，电站的输电等级不断提高，500 kV的超高压，750 kV、1 100 kV及以上的特高压，发展迅速，这就要求作为电力市场重要元件之一的电瓷产品，也要随着市场的发展不断通过技术改进，提高产品档次，提高产品质量，以适应快速发展的电力市场的需要。而我公司产品所用的主要原材料是矿物原料，质量波动较大，因此我公司化验室引进了德国布鲁克AXS有限公司的S4 PIONEER X荧光光谱仪，加大进厂原料的质量检验。将检验频次由原来的几车一批，改为每车一批，根据每批原料的质量波动情况适时调整配比，以保证产品化学成分的稳定。同时增加每周一次对磨浆和混浆泥浆的化学成分的检测；每月一次对干坯和瓷件的化学成分的检测。原料更换批次后都要留磨浆检测，严格控制每批原料的使用前和使用后情况，以保证产品质量性能稳定。

1 分析的样品和需要检测的化学成分

1)矿物原料。钾长石,特级铝矾土，左云土，宽城土，岳家庄，法库土，腐植酸钠，釉用原料，球石，磨衬等。

2)磨浆。将各种矿物原料按配比放入球磨机，加水研磨成为具有一定细度的泥浆。

3)混浆。磨浆与成形过程中产生的废料制成的旧浆按比例混合后的泥浆。

4)干坯。干坯为成形干燥后的半成品。

5)瓷件。经高温烧成后的产品。

6)将每种样品中的SiO2,Al2O3,Fe2O3,TiO2,CaO,MgO,K2O,Na2O作为检测的成分。

2 制样方法

根据样品性能和我厂对数据的准确度的要求，节合X荧光光谱仪性能，通过大量实际对比测量，最终选择氧化物和腐植酸钠用压片法检测(因检测量很少暂不介绍)，其它物质用熔片法检测(主要检测方法)。

1)溶剂。所用溶剂为无水四硼酸锂(67%)和偏硼酸锂(34%)的混合物。

2)样品。溶剂=0.7 g∶7 g。

3)脱模剂。使用NH4I作为脱模剂。

4)制样模具。采用95%铂金+5%黄金制成的坩埚和模具。

5)熔片规格。直径3.5 cm，厚度为3 mm。

3 检验过程

3.1 样品处理

1)所检测样品要先烘干，磨细，使其全部通过200目筛或用手摸没有颗粒感为止。

2)放入105～110 ℃烘箱烘干2 h后，放入干燥器冷却至室温。

3)用精度为十万分之一的天平称量1.000 00 g样品于瓷坩埚中，入高温电炉逐渐升温，在950～1 000 ℃保温1 h，然后放入干燥器冷却至室温，测定烧失量。

3.2 制熔片

1)用精度为十万分之一的天平称取溶剂(7.000 00±0.000 30) g ，称取样品(0.7±0.000 30) g放入铂金坩埚中，搅拌均匀后加入NH4I约50 mg。

2)将坩埚放在熔样机的工作线圈内的陶瓷支架上，选择熔融制样模式：按“自动”，选“1模式”(预热180 s，熔融420 s，熔融温度1 050 ℃，自冷60 s，风冷180 s)，按开始按钮，自动完成制样的全过程。

3)将熔片从坩埚倒出，检查熔片质量。熔片透明，测量表面无气泡，无黑块时说明熔片质量合格。将熔好的熔片最好立刻放进荧光仪测量或放进干燥器内保存以待测量。

3.3 化学成分分析

1)取合格的熔片，放进样品杯中，将样品杯放入X荧光仪的样品室，盖好分析仪上盖，从电脑中输入样品信息后，选择“发送样品”。每个样片测量需8 min左右，当测量结果显示“Sum”为99.5%～100.5%时，说明测量进行良好，若不在此范围内，则需重新熔片。

2)数据折算。显示结果中每种样品含量为m，烧失量为LOI%，则样品中每种元素折算后含量为n=m×(1-LOI%)。将该样品数折算后数值取小数点后两位，保存到相应样品文件中，填写化验报告。

4 注意事项

日常操作中重点注意以下事项：

1)溶剂对测量结果的影响。我公司用不同批次的溶剂做对比测量，使用新购买的溶剂测出来的数值普遍偏高，经与供应商咨询，是溶剂加工用的窑炉改变。

2)保证氩甲烷气体(P10气体)纯度，不要随便更换厂家。

3)随时观察水冷机显示数据，温度异常时，首先考虑清洗室外机，定期清洗室外机。

4)分析结果合量偏高或偏低时的处理方法：①重新制作熔片，样品研磨要充分，细度越细越好；②检查铂金模具的底面是否光滑，如果不光滑，需抛光或重新熔铸；③和标样做对比测量；④用不同批次溶剂做对比测量；⑤仪器做漂移校正。

5 荧光光谱仪的校准

为了保证测量数据的稳定和准确，结合我公司的测量需要，选定了两种校准方法。

5.1 漂移校正

5.1.1 频次

1)更换P10气体后，需进行漂移校正。

2)开关机操作，荧光仪稳定后，合量不太理想，需做漂移校正。

3)对测量结果怀疑时，进行定量分析的漂移校正。

5.1.2 方法

选择28 mm面罩，在测量界面点击漂移校正，选择电瓷材料曲线，导入标准样片(SQ1、SQ2、SQ3)，按照电脑指定位置放置，点击发送测量样品，进行校正，校正结果以强度形式自动保存在电脑中。校正完毕，取出标准样片放入标样盒于干燥器中保存。校正结果超差仪器自动报警，需咨询厂家解决问题。

5.2 标样校准

5.2.1 需要测试的标样

钾长石 GBW03116；矾土 GBW03133；粘土 GBW03103；硅质砂岩 GBW03114。

5.2.2 频次

1)正常情况下，钾长石(GBW03116)、矾土(GBW03133)每1个月检测1次;粘土(GBW03103)、硅质砂岩(GBW03114)每3个月检测1次。

2)对测定结果质疑时，及时测定相应的标样。

5.2.3 方法

标样校准方法与原料检验方法相同。按后实测值与给定标准值对比。

6 结论

通过实践探索，X射线荧光光谱仪在使用中性能稳定，不但可满足对等静压产品生产工艺过程的控制，还对产品质量、性能的升级做出了积极的贡献；同时缩短了化验周期，简化了操作过程，减少了人为误差。