直读光谱法测定7050铝合金中锌的不确定度评定

覃金珠，陆科呈，兰标景

(广西南南铝加工有限公司，广西 南宁 530031)

直读光谱仪由于操作简单、分析速度快、精度高、检出限低，在冶金、化工、机械等领域都有其重要的地位。测量不确定度是现代误差理论的重要内容，用不确定度表示测量结果的质量有着重要意义 。JJF1059-2012《测量不确定度的评定与表示》明确指出以不确定度作为量的准确程度的判断，广义来讲测量不确定度即测量结果正确性的可疑程度或不肯定程度，因此测量的水平和质量可以用“测量不确定度”来评价，不确定度较相对误差更能客观体现结果的准确性，测量不确定度也是实验室检测能力最直接的体现，本文以7050铝合金中锌的直读光谱法测定为例，对其锌含量进行了不确定度评定。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

ARL3460火花直读光谱仪，赛默飞世尔科技有限公司；

CDS6132卧式车床，大连机床集团有限公司；

SS7050铝合金光谱标样，美国铝业公司；

无水乙醇，分析纯。

1.2 实验方法

试验前使用车床分别将SS7050铝合金光谱标样和

7050铝合金样品表面车去一定厚度，加工过程使用无水乙醇进行冷却润滑，以获得光滑表面。依据GB/T 7999-2015《铝及铝合金光电直读发射光谱分析方法》进行类型校准和样品检测。

2 数学模型

按下式计算检测结果：

y=x+b

x—被测样品Zn含量的平均值

y—被测样品Zn含量的测定结果

b—校正值

3 不确定分量及其来源

直读光谱分析法测定7050铝合金中锌的不确定度来源主要有：测量过程随机性、类型校准、分析方法本身、环境的温度，湿度以及氩气的纯度和流量的稳定性、光谱标样定值、数值修约等。

4 不确定度评定

4.1 不确定度A类评定

本实验不确定度A类评定为对测量过程随机性产生的不确定度进行评定。按照上述方法对同一样品同一铣面不同位置连续激发11次测得结果见表。

表17050铝合金样品锌检测值

测量过程随机性引起的标准不确定度为

故A类标准不确定度uA=0.00958%。

4.2 不确定度B类评定

（1）类型校准引起的不确定度u2

在实际工作中，由于分析试样和标样化学成分、冶金过程和某些物理状态的差异，常使分析结果存在一定的偏差，测定样品前，还须选择适当的控制样品进行类型标准化，工作曲线带来的不确定度可以相互抵消，不予考虑，故对控制样品的不确定度即类型标准化的不确定度分析成为评估的关键。

选择与待测试样成分相近，冶金过程和物理状态相一致的标准样品SS7050进行类型校准，对同一标准样品同一铣面不同位置激发11次后得到的数据见表2。

表2 S S 7050铝合金光谱标样锌含量检测值

通常以三次测量的算术平均值为测量结果，测量结果的不确定度为

（2）分析方法本身引入的不确定度u3

元素不确定度与其元素含量范围有关，直读光谱仪锌元素不同质量分数的精密度见表3。从表3可看出直读光谱仪锌元素的质量分数为5%以上时，仪器的保证精度为0.03%。按均匀分布处理，进行B类评定，因此仪器的分析方法引入的标准不确定度u3为：

表3 ARL 3460直读光谱仪精密度

（3）环境的温度、湿度以及氩气的纯度和流量的稳定性等引入的不确定度u4由于试验采用自动化设备进行测量工作，环境稳定，

通过氩气净化机保证氩气纯度，这些因素对测量不确定度影响甚小，在此予以忽略。故u4=0。

（4）光谱标样定值所产生的不确定度u5

由标样证书可知，SS7050铝合金光谱标样的扩展标准不确定度为U5=0.09%， k=2。标准不确定度为u5=0.09%/2=0.045%

（5）数值修约引入的不确定度u6

考虑到数值修约原则，报告结果保留至0.01，按均匀分布处理，故修约引入的不确定度为：

（6） B类合成标准不确定度uB：

4.3 合成不确定度u（x）

当测量结果是由若干个其它量的值求得的，根据不确定度传播规律，合成不确定度是按其它各量的方差或协方差算出，因此：

合成不确定度计算如下：

4.4 扩展不确定度

取置信概率P=95%，包含因子k=2，则扩展不确定度为：U95=k.u(x) =2*0.0518%=0.10%

5 测量不确定度报告

直读光谱法测定7050铝合金中锌含量的测量不确定度为0.10%，其测定结果可表示为：（6.53±0.10）%，置信概率P=95%。

通过以上不确定度评价可以看出，影响锌不确定度的因素主要来源于B类，其中又以标样定值产生的不确定度对总不确定度贡献最大。

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