張俊峰

(寧夏東方鉭業(yè)股份有限公司,寧夏石嘴山 753000)

X射線熒光光譜法測定WC-TiC中鎢、鈦的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

張俊峰

(寧夏東方鉭業(yè)股份有限公司,寧夏石嘴山 753000)

采用X射線熒光光譜(XRF)法對WC-TiC中鎢、鈦的質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行了測定。根據(jù)WCTiC中鎢、鈦元素的熒光強(qiáng)度和含量所具有的對應(yīng)關(guān)系,經(jīng)過校正擬合出鎢、鈦元素的實(shí)際工作曲線。對WC-TiC中鎢、鈦元素的測定結(jié)果與化學(xué)結(jié)果吻合,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD,n=10)均在0.07%以下,完全能夠滿足生產(chǎn)的需要。

X射線熒光光譜法;WC-TiC;鎢;鈦

難熔金屬碳化物如TiC、NbC、TaC和WC等,最明顯的特點(diǎn)就是它們都具有極高的硬度、熔點(diǎn)和彈性模量。尤其是硬度,明顯高于構(gòu)成碳化物金屬的硬度,是制取超硬材料的優(yōu)質(zhì)原料。難熔金屬的間隙相碳化物還可以相互作用,生成無限固溶體或有限固溶體,能進(jìn)一步改善單一難熔金屬碳化物的某種性能。如利用TiC、WC、NbC、TaC等采用粉末冶金方法制備的硬質(zhì)合金,就是一種性能優(yōu)異的現(xiàn)代工具材料、耐磨材料、耐高溫和耐腐蝕材料。由于WC-TiC固溶體保持了碳化鈦固有的高強(qiáng)度及高耐磨性,因此被廣泛應(yīng)用于硬質(zhì)合金生產(chǎn)中。實(shí)踐證明,當(dāng)WC-Co合金中加入TiC后,大大提高了刀具的抗月牙坑能力,使刀具使用壽命大大提高[1,2]。在生產(chǎn)WC-TiC-Co硬質(zhì)合金時,通常直接加入制備好的WC-TiC固溶體,而其主體元素一般采用化學(xué)方法測定[3～9],分析流程長,過程繁雜,勞動強(qiáng)度大。X射線熒光光譜法(XRF)具有制樣簡便、分析速度快、分析范圍寬、重現(xiàn)性好、準(zhǔn)確度高等優(yōu)點(diǎn),應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣[10～13]。筆者建立了 XRF法測定CK料中鎢、鈦質(zhì)量分?jǐn)?shù),結(jié)果表明,該方法操作簡單、快速準(zhǔn)確,完全能夠滿足生產(chǎn)的要求。

1 試驗(yàn)部分

1.1 儀器及測量條件

XRF—1700順序型X-射線熒光光譜儀(日本島津公司);YYL—40型壓片機(jī)(長春光學(xué)精密機(jī)械研究所);BL—F30系列冷卻水裝置(北京漢威公司);儀器端窗銠靶X射線管,各元素工作電壓40 kV,電流60 mA,Ar-CH4混合氣體流量7.5 mL/min,衰減器1/20,X射線光闌Φ30 mm,濾光片無標(biāo)準(zhǔn)狹縫,其他WC-TiC測量條件列于表1。

表1 分析元素的測量條件

1.2 主要試劑

WO3,純度 ＞99.99%;TiO2,純度 ＞99.99%; H3BO4(優(yōu)級純)。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)樣品和試樣的制備

1.3.1 標(biāo)準(zhǔn)樣品的制備與測定

用高純WO3粉、TiO2粉按一定比例配制成9個標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn),研磨均勻后,用H3BO4作底襯壓片成型,壓制成Φ30 mm的塊狀樣品待用。將各標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)的W、Ti含量值輸入微機(jī),以含量適中的校準(zhǔn)樣做試驗(yàn),確定各元素峰值、2θ值和PHD值,確保各測定元素具有完整的峰形,且不受其他元素譜峰的干擾等必要參數(shù)后,測定并登錄所有校準(zhǔn)樣的熒光強(qiáng)度(強(qiáng)度值以不扣背景為佳)。該系列標(biāo)準(zhǔn)樣品含量范圍及強(qiáng)度列于表2。

表2 標(biāo)準(zhǔn)樣品含量范圍及強(qiáng)度

1.3.2 試樣的制備

取約5 g樣品置于瓷坩堝中,放入高溫爐中,升溫至900℃灼燒,使之完全氧化,冷卻至室溫,放入瑪瑙研缽中磨細(xì)磨勻。然后用H3BO4作襯底,壓制成Φ30 mm的塊狀樣品待用。

2 結(jié)果與討論

2.1 工作曲線擬合

W、Ti元素的校準(zhǔn)與校準(zhǔn)曲線按公式(1)擬合。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)樣品的分析結(jié)果計(jì)算回歸方程。其結(jié)果列于表3。

式中ωi為分析元素的標(biāo)準(zhǔn)值/%;Ii為需定量元素強(qiáng)度/kcps;b為斜率;c為截距。

表3 WC-TiC中W、Ti的工作曲線

2.2 精密度實(shí)驗(yàn)

將WC-TiC樣品按表1中的分析條件重復(fù)測量10次,將所得結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì),結(jié)果列于表4。由表4可知,該儀器的穩(wěn)定性、重復(fù)性都很好,完全能夠滿足生產(chǎn)要求。

表4 精密度實(shí)驗(yàn)(n=10)

2.3 準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)

采用本法對WC-TiC樣品進(jìn)行測定,其分析結(jié)果對照列于表5。由表5可知,本法與對照值符合較好,說明本方法無論是元素譜線的選擇,還是標(biāo)樣的選擇、校正公式的選取都是正確的,完全符合WCTiC生產(chǎn)工藝的要求,可用于指導(dǎo)生產(chǎn)。

表5 分析結(jié)果對照 %

3 結(jié) 語

WC-TiC的成分較為穩(wěn)定、簡單,在保證實(shí)際樣品和校準(zhǔn)樣品粒度一致的情況下,工作曲線有很高的準(zhǔn)確度和可靠性。采用樣品壓片成型方法,取樣量比化學(xué)方法取樣量大,可以很好地避免由于樣品不均勻而造成的分析誤差。通過條件試驗(yàn)和樣品的實(shí)際檢測,表明采用X射線熒光光譜法測定WC -TiC中W和Ti的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是可行的,并且具有操作簡單、快速、準(zhǔn)確的特點(diǎn),完全滿足WC-TiC生產(chǎn)的質(zhì)量控制。

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Determination of W and Ti in WC-TiC by X-ray Fluorescence Spectrometry

ZHANGJun-feng
(Ningxia Orient Tantalum Industry Co.,Ltd,Shizuishan753000,China)

The method for determining mass fraction of W and Ti in WC-TiC sample by X-ray fluorescence spectrometry was introduced.Based on the correlations between XRF intensity and element concentration in W and Ti of WC-TiC sample,the matrix correction method was used to eliminate the influence of absorption and strengthening effects.The results obtained were in good agreement with chemical method.The relative standard deviation is less than 0.07%(n=10).The method meets the production needs very well.

X-ray fluorescence spectrometry;WC-TiC;W;Ti

O434.1

A

1003-5540(2011)01-0064-03

張俊峰(1972-),男,高級工程師,主要從事鉭鈮的分析工作。

2010-10-11