曹 蕓

(上海梅山鋼鐵股份有限公司,南京 210039)

鍍鋁鋅板特殊的鍍層結(jié)構(gòu)使其具有優(yōu)良的耐腐蝕性(正常使用壽命可達25 a)和耐熱性(可用于315 ℃的高溫環(huán)境)。通常采用連續(xù)熔融鍍層工藝生產(chǎn)鍍鋁鋅板,生產(chǎn)過程中需要快速、準確地檢測預配成分是否合格,以便進行調(diào)整,從而高效地完成生產(chǎn)。采用GB/T 20975.25-2020《鋁及鋁合金化學分析方法 第25部分:元素含量的測定 電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法》檢測熱鍍鋁鋅板鍍液的測定時間較長(約3～4 h),難以滿足機組生產(chǎn)要求;X射線熒光光譜法[1]具有分析快速、操作簡便、分析元素多的特點。鑒于此,本工作提出了X 射線熒光光譜法測定熱鍍鋁鋅板鍍液中鋅、鐵、硅、鋁、鈰、鎳、鈦、鈣、鎂等9種主、次量元素。

1 試驗部分

1.1 儀器與試劑

C0630型臺式車床;ZSX primus型全自動單道掃描型X 射線熒光光譜儀。

無水乙醇為分析純。

選用MBH 合金標準樣品系列以及執(zhí)行國家標準方法進行定值[2-3]的生產(chǎn)樣品系列繪制工作曲線,各元素認定值見表1。

表1 各元素認定值Tab.1 Certified value of each element %

表1 (續(xù)) %

1.2 儀器工作條件

儀器工作條件見表2,其中PHA 為脈沖高度分析器,SC、PC分別為閃爍計數(shù)器和正比計數(shù)器。

表2 儀器工作條件Tab.2 Working conditions of the instrument

1.3 試驗方法

用取樣勺從機組主鋅鍋中取出混勻好的鍍液,冷卻成形后脫模,鑄成直徑50 mm 的柱狀樣品[4]。用車床削去表面1～2 mm[5],然后用180＃氧化鋯砂紙打磨,用無水乙醇擦拭干凈表面,按照儀器工作條件進行分析。以鋁為平衡元素,采用經(jīng)驗系數(shù)法校正基體效應[6],根據(jù)建立的工作曲線計算鋅、鐵、硅、鈰、鎳、鈦、鈣、鎂等8種元素含量,鋁元素含量由其他元素的余量計算獲得。

2 結(jié)果與討論

2.1 前處理方式的選擇

金屬樣品表面光潔度會影響目標元素的信號強度,因此試驗考察了不同前處理方式[①用車床削去1～2 mm 厚度的樣品;②將經(jīng)過①處理的樣品用180＃碳化硅砂紙(粒度78μm)打磨;③將經(jīng)過②處理的樣品用600＃碳化硅砂紙(粒度26μm)打磨;④將經(jīng)過③處理的樣品用拋光布拋光;⑤將經(jīng)過①處理的樣品用180＃氧化鋯砂紙打磨]對8種元素信號強度的影響,結(jié)果見表3。

由表3可知,不同前處理方式對鋅、鎳、鐵、鈦、鈰、鈣、鎂元素信號強度沒有較大影響,但采用碳化硅砂紙打磨樣品時,硅元素信號強度變化較大,影響硅測定的準確度[7]。180＃氧化鋯砂紙中含有質(zhì)量分數(shù)為29.3%的氧化鋁,可能對鋁的測定產(chǎn)生影響,但試驗以鋁為平衡元素,不直接測定鋁元素的含量,因此選用180＃氧化鋯砂紙打磨,此時不干擾樣品中其他8種目標元素的測定。

表3 不同前處理方式對分析結(jié)果的影響Tab.3 Effect of different pretreatment methods on the analysis results

2.2 工作曲線和檢出限

按照試驗方法分析標準樣品系列和生產(chǎn)樣品系列,以各元素質(zhì)量分數(shù)為橫坐標,其對應的信號強度為縱坐標繪制工作曲線,線性參數(shù)見表4。

按照公式(1)計算各元素的檢出限LD[8],結(jié)果見表4。

表4 線性參數(shù)和檢出限Tab.4 Linearity parameters and detection limits

式中:m為單位含量的計數(shù)率;Ib為背景計數(shù)率;T為峰值及背景的總測量時間。

2.3 精密度和重復性試驗

按照試驗方法分析實際樣品11次,計算測定值的相對標準偏差(RSD)。結(jié)果顯示:鋅、鐵、硅、鋁、鈰等5種主量元素測定值的RSD 均不大于1.1%,鎳、鈦、鈣、鎂等4 個次量元素測定值的RSD 為0.98%～22%。接著,對同一樣品表面分別進行5次打磨并測定,結(jié)果顯示9種元素測定值的RSD均不大于0.20%。以上結(jié)果說明該方法精密度較好。

隨機取一個生產(chǎn)樣品,重復分析5次,按照GB/T 20975.25-2020 要求計算各元素重復性限。結(jié)果表明:鋅、鎳、鐵、鈦、鈰、鈣、硅、鋁、鎂的重復性限依次為0.070%,0.000 10%,0,0.000 20%,0.001 0%,0.000 10%,0.020%,0.040%,0.000 10%,符合GB/T 20975.25-2020給 出的 重復性限要求。

2.4 方法比對

按照本法和電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法(GB/T 20975.25-2020)[2]對6個實際樣品進行分析,結(jié)果見表5。

表5 方法比對結(jié)果Tab.5 Comparison results of the methods

表5 (續(xù))

結(jié)果表明:本法更適合測定微量元素,并且精密度和重復性符合要求。

本工作提出了X 射線熒光光譜法測定熱鍍鋁鋅板鍍液中9種元素含量的方法,該方法操作簡單、分析快速、安全環(huán)保、準確可靠,不需要使用有毒試劑和高溫加熱設備,滿足冷軋熱鍍鋁鋅板生產(chǎn)的分析需求。