光电直读光谱法测定铅锑合金中 Sb 、As 、Sn 、Se 和 Cu

光电直读光谱法测定铅锑合金中Sb、As、Sn、Se和Cu

卫锋1*曾晓哲1王洪栋1张爱芸2

(1.河南豫光金铅股份有限公司，济源 459000；2.河南理工大学物理化学学院，焦作 454000)

摘要：介绍了用光电直读分析仪测定铅锑合金的方法，考察了方法的精密度和准确度。结果表明，通过标样来控制分析试样的分析结果，可获得良好的分析结果。方法的精密度为RSD(N=11)1.1%～3.0%。该方法用于铅锑合金中的Sb、As、Sn、Se和Cu的分析，并将直读光谱法分析结果与化学分析结果相比较，结果一致，能满足铅锑合金中Sb、As、Sn、Se和Cu的检测需要，克服了纯化学分析方法检测速度慢的缺点，特别适合炉前快速分析，给铅锑合金的生产带来了方便，具有一定的指导意义。

关键词：光电直读光谱仪；铅锑合金

作者简介：卫锋，男，1981年生，助理工程师，从事合金质量管理和化验工作。

DOI:10.3936/j.issn.1001-232x.2015.01.009

收稿日期：2014-06-24

Determination of Sb,As, Sn,Se,Cu in lead-antimony alloy by photoelectric direct reading spectrometry.WeiFeng1*,ZengXiaozhe1,WangHongdong1,ZhangAiyun2(1.HenanYuguangGoldandLeadCo.,Ltd.,Jiyuan459000,China;2.DepartmentofPhysicsandChemistry,HenanPolytechnicUniversity,Jiaozuo454000,China)

Abstract:A method for determination of the lead-antimony by photoelectric direct reading spectrometry was introduced. The precision (RSD) was 1.1%-3.0%. It has been used to analyze the elements of Sb, As, Sn, Se, Cu in the lead-antimony alloy. It is especially suitable for rapid analysis at the front of stove.

Key words：photoelectric direct reading spectrometer; the lead-antimony alloy

1前言

铅基合金作为蓄电池板栅的主要制作材料，在蓄电池行业得到越来越广泛的应用。铅锑合金作为铅基合金的一种，目前的研究重点在于向铅锑二元合金中添加砷、锡、硒，以提高板栅的耐腐蚀性，机械性能，增加蓄电池的使用循环寿命[1-6]。在铅锑合金的工业化生产过程中，面临着样品检测较多、传统的化学分析方法耗时长、生产效率低下的缺点。而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。无需熔样，采用固体进样检测，避免二次污染，选择铅锑合金中待分析元素的分析曲线对试样进行分析。本实验采用的光电直读检测法用标样绘制曲线，然后分析样品，用控样对对曲线进行校准。该方法用于铅锑合金产品检验，既提高了工业化生产效率，又保证了产品质量。

2实验部分

2.1　实验仪器

SPECTROLAB M10型直读光谱仪(德国斯派克分析仪器公司 )；CWY系列交流参数稳压器(罗定市无线电科技有限公司 )；临沂金星机床有限公司CQ6128A台式车床；沈阳沈分电机厂250mm台式砂轮机；高纯氩气(≥99.999%)，技术指标见表1。

表1　SPECTROLAB M10型直读光谱仪技术数据

2.2　分析线对与分析范围

本仪器所检测铅锑合金的分析线对及各元素的分析范围见表2。

表2　分析线波长及分析范围

2.3　标样、试样与控样

(1)用设备自带的SUS标准样品作设备状态下的标准化，建立工作曲线，作分析使用,标样成份见表3。

表3　铅-锑合金光谱SUS标样标准值及不确定度　%

(2)试样需用铅锭熔融后，在自制的模具中浇铸成直径40cm、高30cm的圆柱形样品，冷却后，将样品在车床上固定好，以1000r/min的转速将端面车成光洁的平面，平面要求无刀痕、无气孔夹渣、无油污、无氧化层。要保证其组织均匀细密，以减少系统误差，保证分析结果的准确。

(3)由于标样制备过程中的物理状态和试样不同，冶炼过程也不尽一致，所以在测试试样过程中会出现系统误差。为了消除这种因物理状态、化学冶炼过程、环境温度、湿度等差异所带来的测量误差，本方法选择与试样成份尽可能接近，有相同的物理浇铸状态和化学冶炼工艺过程的样品作为控样，以校正成份含量以外诸因素的影响。

铅锑合金工业化生产任务繁重，试样测试频繁，控样使用损耗过快，而传统的铅锑国际控样价格高昂，本公司采用自制铅锑合金圆柱形控样(直径25cm，高30cm)，控样的含量应准确可靠，成份分布均匀，外观无纱眼、气孔、裂纹、无物理缺陷。精密度试验检查合格后，经权威机构测试标定其准确值见表4。

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表4　控样中各元素含量

2.4　分析方法

2.4.1分析参数与工作条件

无论是在分析再校准样品还是试样，每一个样品的测量都要经过一个完整的时序，这个时序就是由不同的光源条件来组成的。测量过程中经过冲洗，预燃，爆光。其中预燃是重要参数，预燃的目的是为了得到一个良好的分析面，使样品表面达到熔融状态，若预燃时间太短，则分析面达不到理想状态，若时间太长则造成氩气浪费,SPECTROLAB M10在铅锑分析程序中的分析参数与工作条件见表5。

表5　分析参数与工作条件

2.4.2校准曲线的绘制

采用光谱仪铅锑合金的工作曲线进行试验。无论是何种类型的光谱分析仪，日常的标准化工作都是非常重要的操作环节，标准化的正确与否是直接影响分析结果精确度的关键。另外，仪器外部的一些条件例如温度、湿度、电压、氩气质量等变化，以及仪器在使用过程中透镜是否受到的污染都会导致仪器工作曲线的漂移。因此，要用仪器自带的SUS样品对仪器进行标准化，其目的相当于在当前条件下对工作曲线进行重新绘制。依次激发标准样品，以相对光强为自变量，百分含量为因变量，作出各元素的校准曲线，并通过加权最小二乘法拟合，从而得到各元素的相关系数，结果见表6。

表6　铅锑合金各元素相关系数

2.4.3样品分析

选择铅锑合金的工作曲线，用自制的类型标准样品作类型标准化，用车床将控样车一个光洁的平面，在直读光谱仪上激发3次，取其平均值为分析结果。

3结果与讨论

3.1　控样的作用

(1)绘制校准曲线，可消除系统测量误差。

表7　控样前后的测定值与化学分析值的对照表

3.2　方法的精密度和准确度试验

1.选择铅锑分析程序，用同一块均匀的样品连续进行11次平行测定，结果见表8。从表中可看出,所测元素的RSD<5%，说明方法的精密度高，能满足要求。

表8　精密度试验

2.用标准控样做未知样，并将分析结果与标准值比较，结果见表9。从表中可看出，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。

表9　本法与化学法结果对照

3.3　讨论

(1))该法操作简捷、快速，无需熔样、无二次污染，且准确度和精密度均能满足生产需要，解决了铅锑合金中杂质元素的分析测定。

(2)控样在测试中用来校准曲线，不仅能提高分析准确度，而且在样品分析过程中也节约了经济成本，使控样的应用价值得到提高。

(3)该法特别适用于铅锑合金规模化生产过程中的控制，如炉前样品分析，能快速高效地服务生产，节省时间，保证质量。

参考文献

[1] 李党国, 周根树, 郑茂盛.铅酸蓄电池板栅材料的研究进展[J]. 电池,2004,34(2):132-134.

[2]覃祚明. 光电直读光谱法测定锡锭中杂质元素的应用研究[J]. 湖南有色金属, 2012, 28(4): 62-64.

[3] 王丽艳. 光电直读光谱法测定铝合金[J]. 光谱实验室, 2002, 19(2): 273-275.

[4] 王波. PDA 5500Ⅱ直读光谱仪分析含钴高速钢[J]. 分析仪器, 2012, (5): 55-58.

[5] 李四红. 纯金的光电直读法测定[J]. 湖南有色金属,2004, 20 (2): 40-41.

[6] 李鹤. WLD-4C型光电直读光谱仪测定碳钢中硅含量的不确定度评定[J]. 分析仪器, 2008, (5): 49-53.