国家标准锆及锆合金化学分析方法 第22部分：氧量、氮量的测定 惰性气体熔融红外吸收法-热导法试验报告.doc

锆及锆合金化学分析方法氧量和氮量的测定（国标起草试验报告）（西北有色金属研究院材料分析中心，710016）摘要应用美国LECO公司TC600氧氮分析仪测定锆及锆合金中氧量、氮量。对分析功率，称样量，等试验条件做了较详细的试验，进行了试验条件优化分析功率为50005500W,称样量为005011G，氧分析时间为40秒,氮分析时间为60秒。并与其他实验室数据进行了数据比对。对锆样品进行了氧、氮含量的精密度试验。关键词脉冲加热红外吸收法热导法锆及锆合金氧氮1前言本文利用脉冲加热红外吸收热导法氧氮仪测定锆及锆合金中氧氮含量，通过试验确定了锆及锆合金试样中氧氮含量测定的条件，并制定相应的方法，方法简单，快速，准确，适合作为国标分析方法。2试验部分21实验原理将试料与助熔剂加入石墨坩埚，在惰性气体（HE气）保护下加热熔融，其中氧与坩埚碳结合形成CO，氮以N2形式释放。CO大部分氧化成CO2，CO2和剩余的CO随载气流进入红外检测器，检测器输出信号，计算系统根据样品重量计算氧含量，结果以百分含量显示。气路中的CO、CO2分别被吸收分离，剩余氮气随载气（HE气）进入热导检测器，检测器输出信号，计算系统根据样品重量计算氮含量，结果以百分含量显示。我们根据惰性熔融脉冲加热红外吸收/热导法建立了锆及锆合金中氧/氮的检测方法。22仪器与试剂TC600氧氮检测仪器（LECO公司，美国）；石墨套坩埚，光谱纯；镍助熔剂（镍篮或镍囊）（WO00005，WN00001）丙酮或者其它有机试剂。无水高氯酸镁。碱石棉。稀土氧化铜。纯铜丝。标样AR640（O0140500084，N0005000012）；BCR276（O01540008，N0004100009）23实验方法231助熔剂镍篮先用混酸（75ML冰乙酸25ML硝酸2ML盐酸）洗后，然后用大量水冲洗，最后用丙酮浸泡，取出，冷风吹干，放密封瓶中备用。表1为镍篮的空白数据，可以看出镍篮中氧的空白值氧为47PPM，氮1PPM，镍篮中氧氮空白含量低，且很稳定，所以适合用于锆中氧氮的检测。表1镍篮的空白编号氧含量（）氮含量（）10000450000072000067000009300005800000540000610000085000049000010232分析功率分别选择分析功率为3500W,4000W,4500W,5000W,5500W下进行试验。表2为功率不同，所得的检测值。由表2可知，对于锆及锆合金中氧氮联测，分析功率选择5000W至5500W，试样熔融物平展，能够满足锆中氧氮的分析要求。本实验分析功率设定为5000W。表2分析功率分析功率（W）氧含量（）氮含量（）熔融情况35000077700055熔融物不平展40000079300057熔融物不平展45000084800057熔融物不平展50000083700062熔融物平展55000082500064熔融物平展232样品称样量试样的称样量与材料性质，熔化难易程度等因素有关。称样太多，在有限的镍篮空间内很难容纳下试样，极易造势分析过程中进样器卡样或者熔融体溢出坩埚，对结果的精密度和准确度有一定的影响。表3为称样量不同，所得的检测值。由表3可知，当样品称样量005015G时，试样中氧氮测定结果稳定，试样熔融物平展，能够满足锆中氧氮分析要求。表3称样量称样量（G）镍篮质量（G）氧含量（）氮含量（）熔融情况0050070103500099熔融物平展0070090101400092熔融物平展0090110100500093熔融物平展0110141G0099100082熔融物不平展01101515G0101600093熔融物平展233积分时间图1为锆中氧测定的积分曲线。由图1可知，积分曲线在分析10秒后开始形成，分析到35秒后结束，因此我们选择积分时间为40秒，能够满足分析要求。图1氧积分曲线图2为锆中氮测定的积分曲线。由图2可知，氮积分曲线在分析20秒后开始形成，分析到55秒后结束，因此我们选择积分时间为60秒，能够满足分析要求。图2氮积分曲线234标样的选择标准物质/样品的材质应与未知样品相同或相近。一般选用国家标准物质/样品或有证标准物质。本实验选用美国和比利时产的锆标样。25精密度实验表4方法精密度实验数据试样编号测定元素测得值/平均值/SD/RSD/O01035,01009,01007,00999,00996,01035,01002,01001,00999,01014,01035010120001561560815009N00085，00083，00094，00084，00085，00099，00105，00087，00090，00091，000860009100006976O00463,00475,00489,00471,00446,00466,00450，00465,00461,00479,004720046700012427H140215N00012,00015,00014,00020,00016,00017,00020，00019,00016,00019,000140001700002615326标准物质的测定用建立分析曲线对两种锆标样进行5次测定，以验证校正曲线的线性和方法的准确度,其测定结果见表5。表5标准物质的测定标样名称/编号测定元素标准值（）测定结果（）平均值（）标准偏差（）RSD（）O0140500008401390，01401,01431，01352，01434014010003352387AR640N0005000001200046，00052，00045，00054，00049000490000377517O015400008001541，01572，01537，01579，01511015480002771789BCR276N000410000900041，00047，00038，00043，000460004300003786053结论实验结果表明，用脉冲加热熔融法同时测定锆及锆合金中的氧量和氮量的方法简单、快速。方法准确度和精密度能够达到分析的要求。该方法适用于锆及锆合金中氧氮含量的测定。锆及锆合金化学分析方法第22部分氧量和氮量的测定惰气熔融红外吸收法热导法验证情况1验证情况（一验）西部金属材料股份有限公司1前言对西北有色金属研究院起草的中华人民共和国国家标准锆及锆合金化学分析方法第22部分氧量、氮量的测定惰气熔融红外吸收热导法，西部金属材料股份有限公司组织分析人员进行验证。该分析方法操作简便，适用于锆及锆合金中氧量、氮量的测定。测定范围氧量0010050，氮量00010020。2实验部分21试验原理将试料与助熔剂加入石墨坩埚中，在惰性气体（氦气）保护下加热熔融，其中氧与坩埚中碳生成CO，经氧化剂氧化为CO2，随载气（氦气）进入红外检测器，测定氧含量；氮以N2形式释放，随载气（氦气）进入热导检测器，测定氮含量。22仪器和试剂221LECOON736氧氮分析仪222石墨坩埚套坩埚223镍篮WO0001，WN00001224标准物质钛标准物质LECO501657WO000970005，WN0014000223试验方法231试样将试样加工为005G011G的小块样品，丙酮清洗，冷风吹干。232仪器预热至稳定状态，用标准物质224校准仪器。233称取01G试样，精确至01MG，将试样投入落样装置，进行分析。234分析参数2341分析功率分别选择分析功率为3500W，4000W，4500W，5000W，5500W进行验证。表1为功率不同，所得检测值。由表1可知，分析功率选择5000W5500W，试样熔融物平展，能够满足锆中氧氮的分析要求。表1分析功率分析功率（W）氧含量（）氮含量（）熔融情况35000083500051不平展40000086200067不平展45000097600098平展50000096200096平展55000098100099平展2342积分时间图1为锆中氧测定的积分曲线，由图1可知积分曲线在分析开始后5S开始形成，分析到25S结束，本试验方法选择积分时间40S，满足分析要求。图1氧积分曲线图2为锆中氧测定的积分曲线，由图1可知积分曲线在分析开始后5S开始形成，分析到35S结束，本试验方法选择积分时间60S，满足分析要求。235方法精密度验证对西北有色金属研究院提高的锆试样，进行11次连续测定，测定结果见表2表2精密度测定试样元素测定结果平均值RSDO00976，00965，0099，0102，0101，00958，00981，00972，0101，00967，0100009921ZR1N00099，00096，00101，00093，00103，00105，00101，00098，00097，00096，001030009937O00431，00405，00423，00435，00453，00415，00426，00411，00431，00431，00415004331ZR2N00015，00017，00016，00018，00019，00021，00016，00014，00013，00016,00019000171423结论依据西北有色金属研究院起草的锆及锆合金化学分析方法第22部分氧量、氮量的测定惰气熔融红外吸收热导法测定锆及锆合金中氧量、氮量，测定结果精密度良好，该标准适用于锆及锆合金中氧量0010050氮量00010020的测定。2验证情况（二验）根据有色金属标准委员会的安排，西部新锆核材料科技有限公司、北京有色金属研究总院、宝钛股份有限公司、广州有色金属研究院、金堆城钼业公司、国核宝钛锆业股份公司等6家单位负责第二验证。各单位按照起草单位的研究报告、标准预审稿，对锆及锆合金验证样品进行了精密度试验，验证结果见表2。表2二验单位精密度试验验证结果水平1氧水平1氮水平2氧水平2氮水平1氧水平1氮水平2氧水平2氮01054000980046600016009510008000477000160105800106004420001400948000800053100016广州院00994001050040000018金钼0094500070004780001601010001070044600022009560008000512000150100300097004250001400964000800050800016010490009500428000130094400080004760001601002000980040100016009460007000484000150099700110004600002100936000800047500017010220010900426000160095200070004850001701020001150043900015009630007000477000150100700098004400001300958000900049300016平均值01020001030043400016平均值00951000800049300016SD00024000070002100003SD00009000070002100001RSD2356414842000RSD090813426438水平1氧水平1氮水平2氧水平2氮水平1氧水平1氮水平2氧水平2氮0104100086004760002201053001080049600018010090009500443000170106900103004910001100997000910046200016010560010600464000150095200106004590001901079001070048800016009660009400485000150103500094004600001301032001090047300014010620010400478000140105100087004510001801074001010049600016009730009500457000160103400098005030001400963000890043900021010320010300504000160100700113004610001301050001010050100019西部新锆00951000850046300014宝钛01082001020047400014平均值00995000950043000017平均值01057001030048700015SD00036000100001400003SD00018000040001600002RSD36410143191740RSD1703883221400水平1氧水平1氮水平2氧水平2氮0103000