小断面试样光电光谱分析

1、小断面试样光电光谱分析翁之望粟智摘要介绍了将制备好的工业纯铁、中低合金钢、微量元素碳钢等标准样品用选好的仪器,以铁元素为内标,在BAIRD SPECTROVAC 2000(DV5,HR400高重复率火花光源)光电光谱仪的氩气气氛中激发绘制校准曲线,然后按照自编的校正程序进行H08A焊条钢及打包铁丝(6)的定量分析。实验结果表明,所得分析结果与化学值基本一致。关键词焊条钢打包铁丝光电光谱法定量分析DETERMINATION OF PHOTOELECTRIC SPECTROMETRYIN SMALL SECTION SAMPLEWeng ZhiwangSu ZhiXinjiang Normal U

2、niversitySynopsisThe present paper described the method of drawing and checking curves by exciting the samples of well prepared pure industrial iron, medium and low alloy steel and micro alloy carbon steel in the selected apparatus using ferrite as internal standard in the atmosphere of argon with h

3、igh repitition rate spark source and then quantitatively analyzing the H08A welding rod steel and packing iron wire with the self developed program.Experimental results indicate that the analytical results are identical with the chemical values.Keywordswelding rod steelpacking iron wirephoto electro

4、metryquantitative analysis1前言在光电发射光谱分析中,一般用光谱分析标准物质编制永久工作曲线,用控样来校正试样同标样之间因组织状态不同而引起的偏差,以提高分析准确度。由于其分析准确、快速,在冶金分析中得到了广泛应用。但在对小断面试样分析时存在一些困难,这主要有三方面原因:(1)无法购到与分析样品面积相同,组织结构相似的标准样品;(2)在实际分析中很难找准具有代表性的控制样品;(3)是小断面试样需有特制的小夹具。对于小夹具制作目前已得到了解决,但小断面的标准样品国内尚无生产。当进行小断面试样的光谱测定时,通常的方法是将大块标样加工成与小断面试样面积相同的标准样品制作工作

5、曲线,或对原工作曲线用制作的小断面标样进行控样校正,这样标样浪费,分析效率低,故作者对小断面试样H08A焊条钢及打包铁丝(6)的光电光谱测定进行了一些探讨,得出了小断面试样的光电光谱定量分析方法。2实验2.1实验条件分析仪器及基本测试条件如下。分析仪器:BAIRD SPECTROVAC 2000(DV5)型光电直读光谱仪激发光源:HR400高重复率火花光源工作电压:950V刻划光栅:1440条/mm放电频率:400Hz对电极:钨电极电极间距:5mm激发方式:高能预燃,高能爆光载气及流量:载气为纯度大于99.99%的氩气;待机流量为0.5l/min;激发流量为6l/min分析软件:MSDOS 6

6、.22V,Bairdas 6.41V分析参数:冲洗时间为2s;预燃时间为8s;曝光时间为6s2.2元素分析线元素分析线见表1。表1元素分析线/nm元素分析线元素分析线C193.09Mn263.81S180.73P178.28Cr265.89Fe187.74(内标)Cu200.03Si212.41Ni227.02(1%)Ni218.54Fe273.07(内标)注:当分析线波长大于200nm时,采用Fe 273.07nm作内标线,否则采用Fe 187.74nm作内标线。 2.3实验步骤(1)制作工艺曲线,工作曲线选用国家一级标钢,包括工业纯铁、微量元素碳钢、中低合金钢等多种标钢混合制作,标样中元素

7、为:Si(0.0013%0.73%)、Mn(0.014%1.10%)、P(0.001%0.51%)、S(0.0005%0.038%)、C(0.0013%0.35%)、Cr(0.011%1.10%)、Ni(0.0022%0.72%)、Cu(0.0039%0.46%)。校正曲线的数学模型为1:式中CR样品中元素的质量浓度IR元素谱线的相对光强值A、B、C、D校正曲线系数各元素的校正曲线系数及相关系数见表2。表2分析元素校准曲线元素B(10-8)C(10-4)DRSi0.0320.369-0.02550.9976C0.4110.350-0.02340.9958Mn-0.7833.09-0.3250.

8、9985Cr0.0391.52-0.02140.9964P00.12-0.01920.9990Ni0.0060.171-0.0440.9971S00.143-0.01060.9991Cu0.0780.579-0.07610.9963(2)收集有代表性试样若干,利用校好的工作曲线测定试样中各元素的含量,用化学分析法(国标)定出试样中成分的准确含量,利用自编的计算机程序选取试样的光谱值和化学值的最佳关系模型,并将模型拟合到标准样品(大块标样)的成分含量中。考虑到化学分析值和光谱分析值都存在误差以及分析方法间的系统误差,因而校准模型采用了戴明回归法进行拟合2,3:设已知x和y有以下关系:y=a+bx

9、,且等精度化系数则 其中式中a、校正系数r 相关系数测定数组个数表3列出了各成分的校正模型及相关系数。表3各成分的校正模型及相关系数(N=60)元素校正模型rSiC标=1.3612C校-0.00180.99750.65MnC标=0.9943C校+0.0120.99920.95PC标=0.9500C校-0.00250.99570.85SC标=1.5001C校-0.0030.99630.50CC标=1.1640C校+0.00220.99900.75CrC标=1.6402C校-0.00300.99580.85NiC标=0.7579C校-0.00200.99671.0CuC标=0.9815C校+0.0

10、1200.99950.95(3)在进行日常标准化后,利用拟合好的标准样品(大块标样)进行控样校正,对分析试样重新测定,如果分析结果不超出允许差,则可认为拟合的样品成分含量可靠,若仍有超差,再进行重新拟合,直到结果不超出规定的允许误差为止4。控样校正后元素含量C与标准值C间的关系为: C=a+bC表4是通过实验对其中一个控样进行数据修正的情况。表4控样修正前后结果对照/%元素标准值校正值元素标准值校正值Si0.0700.053C0.150.11Mn0.360.35Cr0.120.075P0.0070.010Ni0.0700.095S0.0150.012Cu0.110.10(4)将拟合好的控制样品

11、输入到标准化数据管理库中,并设定控样校正操作程序。 3结果与讨论3.1样品分析在进行通常标准化操作后,然后用拟合好的控制样品对曲线进行控样校正,取分析试样测定,其分析结果见表5。结果表明方法的准确度和精密度较好。表5试样测定结果/%(n=10)样号SiMnPSCCrNiCuH08A-1号化学值光谱值RSD0.00490.004815.60.420.447.900.0100.01110.50.0130.01510.80.0740.0688.50.00650.0083.80.0250.0227.80.0760.0747.8H08A2号化学值光谱值RSD0.00320.003415.80.410.4

12、36.500.0270.0258.50.0220.0218.50.0070.0088.20.0070.0064.20.0080.00910.00.0370.0396.5打包铁丝1号化学值光谱值RSD0.00380.00363.50.310.330.750.0180.0187.80.0190.0208.50.0930.0899.00.0070.0070.790.0100.0140.80.0340.0351.5打包铁丝2号化学值光谱值RSD0.00430.00425.50.460.470.550.0120.0127.80.0180.0189.70.0950.119.50.0180.0200.50.0080.0097.80.0700.0724.53.2讨论(1)在日常分析中,在选取绘制曲线的标准样品时,应考虑标准样品与被测材质的基体相同,主要元素含量基本接近,拟合的关系模型要求保证至少有50个代表性试样,且模型不能任一推广。对于直径在10mm以上的试样,可按通常的分析方法进行;对于直径小于10mm的试样,应分别求出不同直径下的拟合模型。(2)日常标准化后必须采用拟合的控样进行曲线校正。(3)在进行线材试样分析时,使用竖直夹具应磨平线材顶端,使用平卧夹具应将线材表面用砂纸打磨处理,同时用专用夹具罩放在试样及夹具上部以免空气进入激发台,以保证得到理想的分析结果5