王 瑶 李艳萍冯圣雅 李健靓
(安泰科技股份有限公司,北京100081)
X射线荧光光谱法快速测定FeSiB非晶合金薄带中硅、硼、铁
王 瑶 李艳萍*冯圣雅 李健靓
(安泰科技股份有限公司,北京100081)
提出了以自制的标准样品,采用单点法绘制校准曲线,利用X射线荧光光谱仪测定FeSiB非晶薄带样品中硅、硼和铁的含量。对于4个FeSiB非晶合金薄带样品中硅、硼和铁进行了10次测定,其分析结果的相对标准偏差分别为0.4%~0.5%、1.3%~4.2%和0.2%~0.4%。方法的分析结果与火花源原子发射光谱法、化学重量法和电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法的测定值吻合较好。方法快速、简便,薄带样品无需制样,适用于FeSiB非晶合金薄带的快速成分分析。
X射线荧光光谱法(XRF);FeSiB非晶合金薄带;FeSiB合金;单点法
喷制FeSiB非晶合金薄带是FeSiB非晶合金生产过程的最后一道工序。为了保证FeSiB非晶合金带材的质量和性能,快速准确地测定FeSiB非晶合金薄带中硅、硼和铁的含量具有重要意义。
采用化学分析法(CAM)和电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)测定FeSiB非晶合金薄带中硅、硼和铁的含量,分析过程繁杂,分析时间太长,不能满足快速、简便的要求。火花源原子发射光谱法(SSAES)配合FeSiB非晶合金的冶炼工艺过程,已被用于快速、准确地分析熔融的FeSiB合金中各种合金元素成分的含量。然而,因为FeSiB非晶合金薄带的厚度仅几十微米,采用火花源原子发射光谱法在火花激发过程中会击穿FeSiB非晶合金薄带,从而使分析工作无法正常进行。X射线荧光光谱法(XRF)具有制样简便、分析速度快、含量范围宽、分析精度好、准确度高等优点,已广泛应用于钢铁、有色金属、地矿、环境等各个领域[1-9]。本文以自制的FeSiB非晶合金薄带标准样品,采用单点法绘制校准曲线,建立了X射线荧光光谱法测定FeSiB非晶合金薄带中硅、硼和铁含量的方法。
1.1 仪器和工作条件
S4Pioneer X射线荧光光谱仪(德国布鲁克公司):端窗Rh靶X射线光管;样品盒面罩孔径Φ18mm,其它测定条件见表1。
表1 分析元素测量条件Table 1 Measuring conditions of analytical elements
1.2 样品
FeSiB非晶合金薄带标准样品;FeSiB合金块状分析样品;FeSiB非晶合金薄带分析样品(包括No.090512、No.090513、No.071219-5、No.090131-1、No.090203-4、No.090203-6)。
2.1 分析样品的分取及其处理方法
FeSiB合金块状样品是在喷制FeSiB非晶合金薄带之前,用石墨取样模从熔炼的FeSiB合金中取出的。样品表面处理方法:在圆盘式磨样机上用46#Al2O3砂纸打磨块状样品分析表面。样品的分析表面应平整、光滑、无孔洞、砂眼等缺陷。该块状样品用于火花源原子发射光谱法测定。
FeSiB非晶合金薄带样品是从喷制成的FeSiB非晶合金薄带上取出的。样品表面处理方法:在FeSiB非晶合金薄带上用剪刀剪取面积为25mm× 25mm薄片作为分析样品,用无水乙醇擦拭分析样品的表面。样品的分析表面应平整、光滑,无孔洞、划痕等缺陷。该薄带样品用于X射线荧光光谱法测定。
2.2 FeSiB非晶合金薄带标准样品的制作
因FeSiB非晶合金薄带标准样品来源于FeSiB非晶合金薄带生产样,所以两者的材质相同而且元素含量基本上一致或相近。
FeSiB非晶合金薄带标准样品的制作方法:从喷制的长条FeSiB非晶合金薄带上用剪刀剪取宽100mm,长500mm的FeSiB非晶合金薄带作为制作FeSiB非晶合金薄带标准样品的原材料。该薄带应厚薄均匀,其分析表面应平整、光滑、无孔洞、划痕等缺陷。在该薄带上用剪刀剪取数个面积为25mm×25mm薄片作为FeSiB非晶合金薄带标准样品。与此同时,在该薄带上分取分析样品,将其表面用无水乙醇擦拭并切成碎屑(约重10g),采用化学分析法测定其中的硅、硼和铁的含量作为上述标准样品的硅、硼和铁的标准值。
2.3 校准曲线的绘制
采用2.2的方法自制FeSiB非晶合金薄带标准样品,使用前用无水乙醇擦拭其表面,在X射线荧光光谱仪上用单点法制作硅、硼和铁的校准曲线,见图1。
2.4 精密度实验
用本方法对No.071219-5、No.090131-1、No.090203-4和No.090203-6FeSiB非晶合金薄带样品中硅、硼和铁分别进行了10次测定并做了统计,其结果见表2。从表2可以看出(1)硅、硼和铁测定结果的相对标准偏差(RSD)分别为0.4%~0.5%、1.3%~4.2%和0.2%~0.4%。(2)采用本方法测定FeSiB非晶合金薄带样品结果稳定,数据偏差均在允许范围内。硼的分析结果相对标准偏差较硅和铁的分析结果相对标准偏差大,这是由于硼是原子序数小于11的轻元素,硼的荧光产额比较低,所以用X射线荧光光谱仪测定硼本身就存在一定难度,相比而言硼的分析结果相对标准偏差会稍大一些。
图1 Si(a),B(b)和Fe(c)的校准曲线Figure 1 Calibration curves for Si(a),B(b)and Fe(c).
表2 FeSiB非晶合金薄带样品分析结果Table 2 Analytical results for FeSiB amorphous alloy film samples(n=10)/%
2.5 方法对比
根据2.1叙述的分析样品的分取方法,在同一炉号冶炼FeSiB合金的生产过程中,(1)在喷带前,用石墨取样模从熔炼的FeSiB合金中取出FeSiB合金块状样品,用磨样机研磨其分析表面后,送火花源原子发射光谱仪进行测定;(2)在喷制成的FeSiB非晶合金薄带上取出FeSiB非晶合金薄带样品,剪取面积为25mm×25mm薄片,用无水乙醇擦拭其分析表面后,送X射线荧光光谱仪进行测定;(3)同时在同一FeSiB非晶合金薄带样品上分取分析样品,用无水乙醇擦拭其表面并切成碎屑后,送化学重量法测定硅,电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICPAES)测定硼。其分析结果见表3和表4。
表3 No.090513FeSiB非晶合金薄带和FeSiB合金分析结果比较Table 3 Comparison of analytical results for No.090513FeSiB alloy block and FeSiB amorphous alloy film with different analysis methods /%
表4 No.090512FeSiB非晶合金薄带和FeSiB合金分析结果比较Table 4 Comparison of analytical results for No.090512FeSiB alloy block and FeSiB amorphous alloy film with different analysis methods /%
由表3、表4可见,方法的测定值与化学分析法和火花源原子发射光谱法的测定值一致。
采用自制的FeSiB非晶合金薄带标准样品,在X射线荧光光谱仪上用单点法制作硅、硼和铁的校准曲线,通过实验选择最佳的分析条件,从而建立了X射线荧光光谱法快速测定FeSiB非晶合金薄带中硅、硼和铁的分析方法。本方法与用化学分析法和ICP-AES法测定FeSiB非晶合金薄带中硅、硼和铁相比,大大缩短了分析时间和降低了分析成本,同时圆满地解决了用火花源原子发射光谱法无法进行测定的问题。
本方法已用于FeSiB非晶合金生产过程中FeSiB非晶合金薄带中硅、硼和铁含量的快速测定。
[1]赵雅卿,曹云霞 .粉末压片-X射线荧光光谱法测定铜冶炼炉前各种炉渣、冰铜中5种组分[J].中国无机分析化学(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2015,5(2):56-58.
[2]陆晓明,金德龙,胡莹.X射线荧光光谱法测定镍铬合金中15种元素[J].冶金分析(MetallurgicalAnalysis),2013,33(10):49-55.
[3]杨明坤.X射线荧光光谱法测定金红石中主次组分[J].中国无机分析化学(ChineseJournalofInorganic AnalyticalChemistry),2015,5(2):73-75.
[4]吉昂,陶光仪,卓尚军,等.X射线荧光光谱分析[M].北京:科学出版社,2003:156.
[5]LI Yan-ping,FENG Sheng-ya,GAO Guang-jie-zi,et al.Determination of TFe,CaO,MgO,SiO2,Al2O3,MnO and TiO2in slag of FeSiB amorphous alloy by X-ray fluorescence spectrometryal[J].Metallurgical Analysis,2012,32(suppl):716-721.
[6]李艳萍,高光洁子,李红,等.X射线荧光光谱法测定Fe-CuNbSiB纳米晶合金炉渣中9种组分[J].冶金分析(MetallurgicalAnalysis),2012,3(4):41-45.
[7]姚强,王燕,朱宇宏,等.X射线荧光光谱法测定稀土镁合金中镧、铈和镨含量[J].理化检验:化学分册(PhysicalTestingandChemicalAnalysisPartB:ChemicalA-nalysis),2013,49(12):1515-1516.
[8]朱忠平,李国会 .熔融制样-X射线荧光光谱法测定钛铁矿中主次组分[J].冶金分析(MetallurgicalAnalysis),2013,33(6):32-36.
[9]冯秀梅,李颖,陆筱彬,等.X射线荧光光谱法测定锌合金中铜和铁[J].冶金分析(MetallurgicalAnalysis),2015,35(5):63-66.
Rapid Determination of Silicon,Boron and Iron in FeSiB Amorphous Alloy Film by X-ray Fluorescence Spectrometry
WANG Yao,LI Yanping,FENG Shengya,LI Jianliang
(AdvancedTechnology&MaterialsCo.,Ltd.,Beijing100081,China)
With self-made standard samples and single point method for drawing calibration curves,a method for the determination of silicon,boron and iron in FeSiB amorphous alloy film by X-ray fluorescence spectrometry was proposed.Under the optimum analytical conditions,the contents of silicon,boron and iron in four FeSiB amorphous alloy film samples were determined.The relative standard deviations(RSDs,n=10)for silicon,boron and iron were 0.4%~0.5%,1.3%~4.2%and 0.2%~0.4%,respectively.The analytical results obtained by the proposed method were in good accordance with those obtained by spark source atomic emission spectormetry,chemical gravimetric method and ICP-AES.The method is rapid,simple without film sample preparation.Therefore,it can be used for the component analysis in FeSiB amorphous alloy film samples.
X-ray fluorescence spectrometry(XRF);FeSiB amorphous alloy film;single point method;FeSiB alloy
O657.34;TH744.15
A
2095-1035(2015)04-0056-04
2015-06-02
2015-09-06
北京市科委技术研究项目(2012HW06H-PT)资助
王瑶,女,工程师,主要从事金属材料化学分析研究。E-mail:wangyao@atmcn.com
*通信作者:李艳萍,女,高级工程师。E-mail:liyanping@atmcn.com
10.3969/j.issn.2095-1035.2015.04.013