[发明专利]测定硅锰合金、硅铁合金元素的X射线荧光光谱仪分析法

说明书

技术领域

本发明涉及测定合金元素分析法，特别是测定硅锰合金、硅铁合金元素的X射线荧光光谱仪分析法。

背景技术

硅锰合金作为炼钢过程的添加剂，起到脱氧和合金化等作用；硅铁常用于炼钢作脱氧剂，同时由于SiO2生成时放出大量的热，在脱氧同时，对提高钢水温度也是有利的。硅铁作为合金元素加入剂，广泛用于低合金结构钢、合结钢、弹簧钢、轴承钢、耐热钢及电工硅钢之中，以外硅铁在铁合金生产及化学工业中，常用作还原剂。硅铁在钢工业、铸造工业及其他工业生产中被广泛应用。

准确测定硅锰、硅铁等铁合金中主次元素的含量，不但是公司进厂原料结算的依据，而且还会影响到钢种的质量，所以对分析数据的准确把关至关重要，目前对硅锰、硅铁中的主次元素基本上都是采用化学法或X荧光压片法，化学法流程长，结果受人为因素影响大，无法满足行业快速发展的需要；X荧光压片法由于结果受样品的粒度和矿物效应影响，准确度和精密度达不到验收要求。而氧化物的硼酸盐熔融制样玻璃融片检测法由于消除了样品的粒度效应和矿物效应，被认为是X荧光分析中最精确的制样方法。这种方法为先制作检测用的玻璃熔片，后将玻璃熔片放在X射线荧光光谱仪中进行检测分析。分析硅锰合金中主次元素的步骤为：

1、铂黄坩埚内加入样品及辅料，即，即称取0.2500g～0.3500g硅锰合金样品于铂黄坩埚中，加入氧化剂（过氧化钡0.4500g～0.5500g和碳酸锂0.4000g～0.6000g）混均匀，再加入1.5000g～2.5000g偏硼酸锂熔剂；

2、分步氧化，即置于马弗炉中于采用分步氧化（先于480℃～520℃低温烧结，防止试样飞溅；再于830℃～870℃进行试样的氧化）；

3、冷却，氧化完毕把铂黄坩埚取出冷却至室温；

4、加入脱膜剂熔融，在铂黄坩埚内加入10滴（大约1ml）脱模剂（饱和溴化锂溶液），再次将装有试样的铂黄坩埚放入高频熔融炉中，于1100℃～1200℃熔融 480S～720S；

5、制片，即熔好后迅速倒入模具，取下模具冷却至室温后，倒出表面光洁的玻璃熔片，在背面贴上标签待测；

6、光谱仪检测，使用X射线荧光光谱仪按仪器原理检测分析。

分析硅铁中硅元素含量的步骤为：

1、铂黄坩埚内加入样品及辅料，即称取0.2500g～0.3500g硅铁合金样品于铂黄坩埚中，加入氧化剂（过氧化钡0.6500g～0.7500g和碳酸锂0.4000g～0.6000g）混均匀，滴加10滴（大约1ml）40％的氢氧化钠溶液（氢氧化钠能与硅单质生成硅酸钠），再加入1.5000g～2.5000g偏硼酸锂熔剂；

2、分步氧化；即置于马弗炉中先于480℃～520℃低温烧结，防止试样飞溅；再于830℃～870℃进行试样的氧化；

3、冷却，即氧化完毕把铂黄坩埚取出冷却至室温；

4、加入脱膜剂熔融，在铂黄坩埚内加入10滴（大约1ml）脱模剂（饱和溴化锂溶液），再次将装有试样的铂黄坩埚放入高频熔融炉中，于1100℃～1200℃熔融 480S～720S；

5、制片，即熔好后迅速倒入模具，取下模具冷却至室温后，倒出表面光洁的玻璃熔片，在背面贴上标签待测；

6、光谱仪检测，使用X射线荧光光谱仪按仪器原理检测分析。

但熔融制样需要在贵金属铂黄坩埚内进行，而任何未被氧化的颗粒如还原性的硅、锰和铁等都能在高温时和铂形成共熔混合物使铂金器皿”中毒”，从而降低其抗腐蚀的能力。有时一次失败就造成对铂金坩埚无可挽回的损害。因此要对硅锰、硅铁等铁合金样品试验熔融制样，需要对试样进行充分的预氧化处理，以保证铂黄坩埚的绝对安全。由于对硅锰、硅铁等铁合金实施熔融制样的技术难度，导致因内外采用熔融制样－X荧光光谱分析硅锰、硅铁等铁合金主次元素的方法很少。

硅锰、硅铁合金的X荧光分析有粉末压片的报道。如《X－荧光光谱法测定硅锰合金中主元素Mn含量的研究》(冶金分析，2006年第5期) ，《X 射线荧光光谱法测定硅铁合金中主要元素》（柳钢科技，2011年第4期）采用粉末压片法进行制样，再用X射线荧光光谱仪进行分析，但大量的试验数据表明，该方法因粉末压片分析结果受样品的粒度、偏析，矿物等基体效应影响，还受样品变化（氧化、吸湿等）诸多因素制约，使分析结果经常产生波动，其准确性和精密度达不到硅锰、硅铁合金验收结算的要求。