分享：平面光柵攝譜儀測定鎢制品中微量鋯

    鎢制品是以鎢礦為基本原料而生產(chǎn)的各級各類產(chǎn)品，其種類主要有鎢酸鹽類、鎢粉末、純鎢制品、鎢合金、硬質(zhì)合金及鎢的其他衍生制品。因?yàn)殒u制品具有高熔點(diǎn)、高密度、高硬度、高溫強(qiáng)度好、熱膨脹系數(shù)小、熱導(dǎo)率高、抗中子輻射能力強(qiáng)、耐腐蝕性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，目前已成為武器裝備、航空航天、原子能等國防工業(yè)領(lǐng)域和微電子信息、電氣工程、機(jī)械加工等尖端技術(shù)領(lǐng)域不可替代的關(guān)鍵材料［１２］。

    如果在鎢制品（如純鎢或三氧化鎢）中摻入二氧化鋯或鎢制品本身含有二氧化鋯，二氧化鋯相變引起體積變化約６％，所以在二氧化鋯質(zhì)點(diǎn)周圍會形成空隙或裂紋，這會嚴(yán)重影響鎢鋯合金的加工性能，造成加工難或不能加工［３］。因此，越來越多的客戶對鎢制品中鋯的含量提出了更高的要求。目前，各種合金或其他樣品中鋯的測定一般采用二甲酚橙分光光度法［４６］和電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ＩＣＰＡＥＳ）［７］等，鎢制品中微量鋯的測定也是參照二甲酚橙分光光度法進(jìn)行［８１０］。但由于二甲酚橙分光光度法分析流程較長、操作難度大，所以有必要尋找一種新的更簡便的測定鎢制品中微量鋯的方法。攝譜法是發(fā)射光譜分析法的一種，由于其具有檢出限低、分析速率快、操作簡便等特點(diǎn)，已在地質(zhì)、冶金、機(jī) 械、化 工 等 方 面 得 到 了 極 為 廣 泛 的 應(yīng)用［１１１２］。但尚未見攝譜法用于測定鎢制品中微量鋯的報道。本工作采用平面光柵攝譜儀測定鎢制品中微量鋯。

１ 試驗(yàn)部分

１．１ 儀器與試劑

    ＷＰＰ-２型平面光柵攝譜儀，上電極為錐形，端面直徑２ｍｍ；下電極為３．５ｍｍ×８ｍｍ（杯形）；８Ｗ型投影儀；９Ｗ 型測微光度計；紫外Ⅱ型感光板。

緩沖 劑：將 氧 化 鎵、碳 酸 鋰、碳 粉 按 質(zhì) 量 比０．０３∶３．０∶９６．７，充分混勻后制作。

顯影液：稱取對甲氨基酚硫酸鹽（米吐爾）２ｇ，無水亞硫酸鈉５２ｇ，加水溶解后，以水稀釋至１Ｌ，移至棕色試劑瓶中，搖勻，得 Ａ 液。稱取無水碳酸鈉４０ｇ，溴化鉀２ｇ，加水溶解后，以水稀釋至１Ｌ，移至棕色試劑瓶中，搖勻，得 Ｂ液。使用時將 Ｂ液加入到 Ａ液中，以體積比１∶１混勻。定影液：稱取硫代硫酸鈉２４０ｇ，無水亞硫酸鈉１５ｇ，加水溶解后移入量杯中，移取冰乙酸１５ｍＬ于量杯中，稱取硼酸７．５ｇ，鉀明釩１５ｇ，加水溶解后移入量杯中，以水稀釋至１Ｌ，移至棕色試劑瓶中，搖勻，待用。

    鋯光譜標(biāo)準(zhǔn)樣品：以三氧化鎢為基體，滴加１００．０ｍｇ·Ｌ－１二氧化鋯標(biāo)準(zhǔn)溶液適量混勻，使鋯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 １．００，３．００，５．００，１０．００，２５．００，５０．００，１００．０，１５０．０，２００．０，２５０．０，３００．０，４００．０，５００．０，６００．０，７００．０，８００．０，９００．０，１０００．０，１１００．０μｇ·ｇ－１。然后將滴加鋯標(biāo)準(zhǔn)溶液的三氧化鎢放入烘箱中烘干，取出放入馬弗爐中，從低溫開始慢慢升高溫度至７５０℃，灼燒１ｈ。將灼燒后得到的三氧化鎢倒入瑪瑙缽中研磨均勻。裝入試劑瓶中備用。三氧化鎢為優(yōu)級純，其余試劑均為分析純，試驗(yàn)用水為二級水。

１．２ 儀器工作條件

    １）平 面 光 柵 攝 譜 儀 條 件 鋯 分 析 線 為３２７．３０ｎｍ，三透鏡照明系統(tǒng)，狹縫寬度為６μｍ，中間光欄為３．２ｍｍ。光源：直流電弧，高頻引弧，陽極激發(fā)，開路電壓為３５０Ｖ，極距為３ｍｍ。曝光時間：６Ａ起弧，預(yù)燃７ｓ，升至１３．５Ａ曝光１２ｓ。暗室處理：溫度為１８～２５℃，Ａ＋Ｂ顯影液顯影３～６ｍｉｎ，停影１ｍｉｎ，在定影液中定影至干板透明后再取出，水洗３０ｍｉｎ，晾干。２）測微光度計條件 標(biāo)尺為黑度（ｓ），狹縫２０ｍｍ×０．０１ｍｍ，高度１２ｍｍ×２ｍｍ。

１．３ 試驗(yàn)方法

    鎢粉、碳化鎢粉、藍(lán)鎢、仲鎢酸銨（ＡＰＴ）、偏鎢酸銨（ＡＭＴ）等經(jīng)馬弗爐２５０～７５０℃高溫灼燒成三氧化鎢。轉(zhuǎn)化后的三氧化鎢倒入瑪瑙缽中磨至與標(biāo)準(zhǔn)樣品粒級相近，與緩沖劑按質(zhì)量比２∶１混勻。經(jīng)直接壓樣法裝樣，裝入碳電極小孔中，進(jìn)行激發(fā)。同時以相同條件裝入和試樣中鋯量相接近的鋯標(biāo)準(zhǔn)試樣。滴加少許乙醇于裝好的試樣上，于８０℃烘箱中烘干，按儀器工作條件進(jìn)行攝譜、顯影，將感光板沖洗干凈，烘干，于測微光度計上測量。

２ 結(jié)果與討論

２．１ 樣品預(yù)處理的選擇

    在轉(zhuǎn)化樣品時，應(yīng)先從低溫開始慢慢升高溫度，若直接將樣品于高溫中轉(zhuǎn)化，樣品中易揮發(fā)組分（如ＡＰＴ中的氨等）逸出速率過快，容易發(fā)生濺跳。分析樣品應(yīng)在瑪瑙缽中磨至與標(biāo)準(zhǔn)樣品粒級相近，若樣品粒徑偏大，攝譜時樣品容易濺出，且雜線較多。

２．２ 攝譜條件的選擇

    試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：曝光電流太大或太小都不利于三氧化鎢中鋯的激發(fā)；曝光電流為１３．５Ａ?xí)r，鋯分析線強(qiáng)度 較 大，靈 敏 度 高。 試 驗(yàn) 選 用 曝 光 電 流 為１３．５Ａ。根據(jù)儀器的靈敏度以及樣品的性質(zhì)，試驗(yàn)確定預(yù)燃電流為６Ａ、時間為７ｓ，曝光電流為１３．５Ａ、時間為１２ｓ，可得到背景較淺的清晰譜線。若無預(yù)燃，譜線背景較深。

２．３ 分析線的選擇

    鋯常用的分析線有３條：３３９．１９ｎｍ，靈敏度為０．００１％，鐵、釩、鎳等干擾測定；３２７．３０ｎｍ，靈敏度為０．００１％，無明顯干擾現(xiàn)象；２３５．７４３６ｎｍ，靈敏度為０．１０％，無明顯干擾現(xiàn)象。綜合考慮靈敏度和干擾情況，試驗(yàn)選擇鋯的分析線為３２７．３０ｎｍ。

２．４ 工作曲線

    按儀器工作條件對鋯光譜標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行測定，并繪 制 工 作 曲 線。結(jié) 果 表 明：鋯 的 線 性 范 圍 為５．００～１０００．０μｇ·ｇ－１，線性回歸方程為 Δ狊＝８０．８５ｌｇ狑－２．８４８，相關(guān)系數(shù)為０．９９８８。

２．５ 方法的精密度

    按試驗(yàn)方法對鎢制品樣品平行測定１０次，其結(jié)果見表１。

由表１可知：相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（ＲＳＤ）均小于６％，說明方法具有較高的精密度。

２．６ 方法的準(zhǔn)確度

    由表２可知：本法與二甲酚橙光度法的測定結(jié)果一致，方法的回收率很高，均在９５％以上。

    本工作采用平面光柵攝譜儀測定鎢制品中微量鋯，靈敏度和準(zhǔn)確度均能滿足要求，與二甲酚橙分光光度法相比較，平面光柵法具有重現(xiàn)性好、準(zhǔn)確度高、分析速率快等特點(diǎn)。

    此外，由于平面光柵攝譜儀可以同時測定多個元素，即在測定鋯含量的同時可以測定其他雜質(zhì)元素的含量，因此采用平面光柵攝譜儀還能極大地降低生產(chǎn)成本，減少測試分析工作者的勞動強(qiáng)度。

（文章來源：材料與測試網(wǎng)）