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        高頻感應(yīng)燃燒紅外吸收法測定中銅合金中硫含量的不確定度評定

        2019-04-27 07:39:16陳彩霞孫海峰
        山東化工 2019年7期
        關(guān)鍵詞:銅合金硫含量示值

        陳彩霞,孫海峰

        (1.國合通用測試評價(jià)認(rèn)證股份公司,北京 100088;2.國標(biāo)(北京)檢驗(yàn)認(rèn)證有限公司,北京 100088)

        硫在銅中以化合物的形式存在,生成脆性化合物Cu2S,致使純銅在冷加工時(shí)產(chǎn)生冷脆,因此硫在銅中屬于有害元素,所以要控制硫在銅中的含量。紅外吸收法測定銅合金中的硫含量是較為普遍的分析方法。能否根據(jù)現(xiàn)有的條件給出一個(gè)測定結(jié)果準(zhǔn)確度,將對科研和生產(chǎn)有著重大的指導(dǎo)作用。測量不確定度就是對測量結(jié)果的“可疑程度”的定量表征[1]。本文根據(jù)實(shí)際情況及JJF1059-1999《測量不確定度的評定與表示》[2]的有關(guān)規(guī)定,尤其是在文獻(xiàn)[3-9]的基礎(chǔ)上,建立了紅外吸收法測定銅合金中硫含量 的不確定度評估方法,不僅為銅合金中硫含量測定結(jié)果的準(zhǔn)確度評定提供了依據(jù),而且通過對不確定度來源的分析,可以找到影響測定不確定度的主要原因,盡力避免并加以改正,使測量結(jié)果更加準(zhǔn)確可靠。

        1 實(shí)驗(yàn)部分

        1.1 儀器與材料

        高頻紅外碳硫分析儀:CS-844 型,美國LECO 公司;電子天平Sartorius 德國 BSA124S賽多利斯集團(tuán);鎢助熔劑(C<0.0008%,S<0.0005%):河北故城新星金屬助溶劑材料有限公司;碳硫?qū)S锰沾邵釄?25 mm×25 mm),醴陵市茶山萬財(cái)坩堝瓷業(yè)有限公司,使用前于馬弗爐內(nèi)1200 ℃灼燒8~12 h,冷卻至室溫,放入干燥器中備用;TS-9 S:(0.0053);沈陽信標(biāo)科技有限公司。

        1.2 實(shí)驗(yàn)方法

        稱取0.4~1.1 g樣品于坩堝中,添加助熔劑,放入儀器進(jìn)行高頻燃燒,儀器通過紅外線吸收狀況自動得出分析結(jié)果。

        1.3 數(shù)學(xué)模型

        2 不確定度的來源

        (1)重復(fù)測量引入的不確定度u(r);

        (2)稱量引起的不確定度值u(m)

        (3)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)引入的不確定度u(f);

        (4)紅外碳硫分析儀示值引入的不確定度u(y);

        (5)空白值引入的不確定度%u(a)。

        3 測量不確定度的評定

        3.1 重復(fù)測量引入的不確定度u(r)

        銅中硫含量一般進(jìn)行10次重復(fù)測定,其硫檢測結(jié)果為:0.0052%、0.0051%、0.0052%、0.0050%、0.0052%、0.0051%、0.0049%、0.0052%、0.0050%、0.0049%,平均值為0.0051%,標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.00013%。計(jì)算由重復(fù)性測量引入的硫的不確定度為:

        3.2 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)引入的不確定度u(f)

        標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的不確定度主要來源于兩個(gè)方面:

        1)由不均勻性和變動性引起的不確定度。假設(shè)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)是均勻的、穩(wěn)定的,即由此引起的不確定度可以忽略;2)由標(biāo)樣定值引起的不確定度。標(biāo)樣定值由5個(gè)實(shí)驗(yàn)室共同完成,證書給出標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的S含量為0.0053%。S的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.0004%,因此,S的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為urel(f)=0.0004%/0.0053%=7.6×10-2。

        3.3 稱量引起的不確定度值u(m)

        包括了樣品和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)稱量的不確定度分量。稱量過程中包含了二個(gè)影響因素,即稱量的重復(fù)性和天平的誤差。

        2)對于標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測量,其稱量的不確定度同樣品測量,

        urel(mb)=0.082/500=1.7×10-4

        3.4 紅外碳硫分析儀示值引入的不確定度u(y)

        1)紅外碳硫分析儀示值分辨率δx為0.00001,則由此帶來的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:u(y1)=0.29δx=2.9×10-6

        由以上兩項(xiàng)合成得出紅外碳硫分析儀示值的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

        3.5 空白值引入的不確定度%u(a)

        4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

        硫的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(s)分別為:

        5 擴(kuò)展不確定度

        結(jié)果服從正態(tài)分布,取置信概率p=95%,k=2,則擴(kuò)展不確定度為:U(s)=ku(s)=2×4.0×10-4%=8.0×10-4%

        6 結(jié)論

        本次的測定結(jié)果可表示為:硫:(0.0051±0.0008)%;即有95%的可能性在0.0043%~0.0059%之間。該不確定度的計(jì)算,對測定結(jié)果給出一個(gè)較準(zhǔn)確的波動范圍,對試驗(yàn)室利用CS844紅外碳硫儀測定銅合金中硫含量有一定的指導(dǎo)意義。

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