一种X射线荧光分析硅锰球合金中硅元素和磷元素含量的熔融制样方法与流程

本发明涉及分析检测
技术领域：
，尤其涉及一种X射线荧光分析硅锰球合金中硅元素和磷元素含量的熔融制样方法。
背景技术：
：硅锰合金是炼钢过程中的重要合金，目前检验方法主要是国标方法，即湿法分析，该分析结果稳定，但其操作步骤复杂繁琐，且各元素为独立分析，分析周期长达8小时。为了缩短检验周期，已有企业开发出压片-荧光分析，但是此方法受粒度效应和矿物效应影响，致使检验结果不稳定。随着冶金行业的发展，出现新型合金：复合硅锰球。由于各合金生产厂家原料配比不同，复合硅锰球无法实现压片-荧光分析。刘伟、曹吉祥等人报道的《熔融制样-X射线荧光光谱法测定硅锰合金中硅锰磷》，对合金先进行了预氧化流程，制备出玻璃熔片，然后进行X射线荧光光谱法测量，但是该方法前期预氧化过程复杂，时间长达1.5小时，且对于加热设备要求较高。技术实现要素：鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种X射线荧光分析硅锰球合金中硅元素和磷元素含量的熔融制样方法，克服现有技术中存在的检验方法操作复杂、周期长等问题。为了实现上述目的或者其他目的，本发明是通过以下技术方案实现的：一种X射线荧光分析硅锰球合金中硅元素和磷元素含量的熔融制样方法，包括如下步骤：(1)称取混合熔剂，置于铂黄坩埚中，铺平；(2)称取氧化剂助熔剂，集中置于步骤(1)中的铂黄坩埚内混合熔剂的表面中间位置；(3)称取硅锰球试样，置于步骤(2)所得铂黄坩埚内氧化剂助熔剂上方；(4)将步骤(3)中铂黄坩埚内中间位置的硅锰球试样和氧化剂助熔剂及混合熔剂搅拌混匀，搅拌过程中应避免硅锰球试样和氧化剂助熔剂与铂黄坩埚的侧壁和底部接触；(5)向步骤(4)所得样品中沿铂黄坩埚侧壁滴入脱模剂，然后将铂黄坩埚及样品放入熔样炉中熔融后取出，待熔片充分冷却后，即得到硅锰球合金的玻璃熔片。进一步地，步骤(1)中混合熔剂用量为6.0000g～8.000g；步骤(2)中氧化剂助熔剂的用量为0.5000g～2.0000g；步骤(3)中硅锰球试样的用量为0.1000g～0.5000g；步骤(5)中脱模剂用量为0.3ml～0.5ml。优选地，步骤(1)中混合熔剂用量为8.000g；步骤(2)中氧化剂助熔剂的用量为1.0000g；步骤(3)中硅锰球试样的用量为0.2000g；步骤(5)中脱模剂用量为0.5ml。进一步地，步骤(1)所述混合熔剂可以是四硼酸钠、四硼酸锂、碳酸锂和偏硼酸锂等以单独使用或者按不同比例混合使用。优选地，本发明所述混合熔剂为Li2B4O7和LiBO2的混合物，Li2B4O7和LiBO2的质量百分比分别为67％和33％。由于硅锰球合金是以复杂化合物的形式存在，因此，加入混合熔剂和氧化剂后可以把被测元素氧化成稳定的单一硼酸盐化合物，便于检测。进一步地，步骤(2)中所述氧化剂助熔剂为硝酸钾。进一步地，由于硅锰球中单质类如硅、铝、碳和铁等在高温时可以和铂形成共融物，严重腐蚀铂金坩埚，因此，步骤(4)中搅拌过程中应避免硅锰球试样与铂黄坩埚底部和侧壁接触。进一步地，由于熔融的玻璃体有粘附或侵润铂金坩埚的倾向，使熔片粘在铂金坩埚上，导致熔片破裂，因此加入脱模剂能够调节熔融体表面张力，使熔融体与铂金坩埚顺利脱离，使玻璃片表面更光洁，脱模剂加入的量应在本发明所述范围之内，超出范围会出现脱模效果差，裂片现象。优选地，步骤(5)中脱模剂为溴化铵饱和溶液。进一步地，步骤(5)中熔样炉的熔融温度为950℃～1100℃，熔融时间为10min～20min。优选地，所述熔融时间的前静置时间为2min，炉体摆动时间12min，后静置时间1min。步骤(5)熔融结束后取出，将熔片放置在室温20℃～28℃的环境中冷却。进一步地，铂黄坩埚中铂和金的质量比为95:5，内部底面直径30mm，为保证熔融体的分析表面平整度，其底部厚度应大于1mm。本发明中所述硅锰球试样使用前按GB/T4010规定进行处理，经过处理后的硅锰球试样应通过200目(孔径为0.075mm)的筛孔，使所述硅锰球试样粒径小于0.075mm。本发明经上述方法制得的熔片可使用X-射线荧光光谱法进行检测硅和磷元素的含量。本发明所提供的方法，硅锰球试样粒度减小，且无需预氧化处理，熔融制成熔片后进行荧光分析时硅元素的检验时间由原来的8小时缩短至2小时，并且可以同时检测硅元素和磷元素，减少了单独检测磷元素的操作，简化了操作方法，降低分析成本，减少劳动强度，提高检验效率；且解决了压片-荧光分析方法粒度效应和矿物效应而导致的检验结果不稳定。附图说明图1为硅元素的标准曲线图；图2为磷元素的标准曲线；图3为制样步骤(1)操作方法的示意图；图4为制样步骤(2)操作方法的示意图；图5为制样步骤(3)操作方法的示意图；图6为制样步骤(4)操作方法的示意图。元件标号说明1铂黄坩埚2混合熔剂3氧化剂助熔剂4硅锰球合金试样具体实施方式以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。请参阅图1至图6。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。本发明所采用的步骤(1)中混合熔剂用量为6.0000g～8.000g；步骤(2)中氧化剂助熔剂的用量为0.5000g～2.0000g；步骤(3)中硅锰球试样的用量为0.1000g～0.5000g；步骤(5)中脱模剂用量为0.3ml～0.5ml。在此范围内进行任何组合得到的制样熔片均属于本发明的保护范围。所采用的自动熔样炉为洛阳特耐实验设备有限公司的RYL-05型自动熔样炉。所采用的熔剂均为分析纯。硅锰球合金熔片的制备在本发明实施例中，步骤(1)中混合熔剂用量为8.000g；步骤(2)中氧化剂助熔剂的用量为1.0000g；步骤(3)中硅锰球试样的用量为0.2000g；步骤(5)中脱模剂用量为0.5ml。具体制样步骤为：(1)称取8.0000gLi2B4O7和LiBO2的混合熔剂，置于铂黄坩埚中，铺平，其中Li2B4O7和LiBO2的质量百分比分别为67％和33％；(2)称取1.0000gKNO3集中置于步骤(1)中的铂黄坩埚内助熔剂的表面中间位置；(3)称取0.2000g硅锰球试样，置于步骤(2)所得铂黄坩埚内氧化剂助熔剂上方；(4)将步骤(3)中中间位置的硅锰球试样和氧化剂助熔剂及混合熔剂搅拌混匀，搅拌过程中避免试样与铂黄坩埚底部和侧壁接触，混匀；(5)向步骤(4)所得样品中沿铂黄坩埚侧壁滴入0.5mlNH4Br饱和溶液，放入熔样炉中熔融15min取出，其中，熔融温度为1000℃，熔融的前静置时间为2min，炉体摆动时间12min，后静置时间1min，将熔片放置在室温20℃的环境中冷却，即得到硅锰球合金的玻璃熔片。X-射线荧光光谱仪的分析使用X-射线荧光光谱仪进行硅元素、磷元素含量检测。其中，所采用的X-射线荧光光谱仪为日本理学株式会社的Simultix14型X-射线荧光光谱仪，分析过程中仪器设定条件见表1。表1X-射线荧光光谱仪设定条件元素光管电压光管电流晶体2θ角度PHA范围Si5060RX4144.78100-300P5060GE141.19100-3001、标准曲线的绘制为：本发明中所使用的标准样品均按照与试样的制样要求加以处理，即经过处理后的硅锰标准样品应通过200目(孔径为0.075mm)的筛孔，使所述硅锰标准样品粒径小于0.075mm。分别以不同含量的硅锰标准样品和经湿法分析定值的硅锰球试样若干个，与试样相同的荧光分析条件下进行测试，然后分别以测量强度为纵坐标，磷元素、硅元素的百分含量为横坐标，绘制标准曲线，其中，图1为硅元素的标准曲线，其相关系数见表2；图2为磷元素的标准曲线，相关系数见表3。表2硅元素的标准曲线相关系数表3磷元素的标准曲线相关系数2、试样中硅、磷含量的测定：分别称取10个硅锰球合金试样，按照硅锰球合金熔片的制备方法进行制样，制得熔片后，在上述X-射线荧光光谱仪设定条件下进行测试，测出强度后，从标准曲线中得到硅和磷的百分含量，结果见表4。3、比较试验：分别取上述10个试样，采用常规的湿法分析进行硅、磷含量的测定，测定结果见表4。表4采用本发明实施例方法测试的试样1-10的硅、磷元素含量和湿法分析结果对照以上数据可以看出，本发明实施例采用的测定方法测定硅锰球合金中硅、磷含量与湿法分析相比误差较小，说明本发明方法准确可靠。而且，本发明方法稳定性好。而且本发明所采用的制样方法制成的熔片，在进行荧光分析时，硅元素的检测时间为2小时，与湿法分析的8小时相比，有效缩短了时间，提高了工作效率；同时本发明可以同时检测硅、磷元素，比常规方法中单独检测磷元素的操作简化了操作方法，降低分析成本，减少劳动强度。上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属
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中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。当前第1页1 2 3