平面光栅摄谱仪测定钨制品中微量锆

2018-01-19江西应用技术职业学院材料工程学院赣州341000

理化检验-化学分册 2017年8期

, (江西应用技术职业学院材料工程学院, 赣州 341000)

钨制品是以钨矿为基本原料而生产的各级各类产品,其种类主要有钨酸盐类、钨粉末、纯钨制品、钨合金、硬质合金及钨的其他衍生制品。因为钨制品具有高熔点、高密度、高硬度、高温强度好、热膨胀系数小、热导率高、抗中子辐射能力强、耐腐蚀性强等优点,目前已成为武器装备、航空航天、原子能等国防工业领域和微电子信息、电气工程、机械加工等尖端技术领域不可替代的关键材料[1-2]。

如果在钨制品(如纯钨或三氧化钨)中掺入二氧化锆或钨制品本身含有二氧化锆,二氧化锆相变引起体积变化约为6%,所以在二氧化锆质点周围会形成空隙或裂纹,这会严重影响钨锆合金的加工性能,造成加工难或不能加工[3]。因此,越来越多的客户对钨制品中锆的含量提出了更高的要求。目前,各种合金或其他样品中锆的测定一般采用二甲酚橙分光光度法[4-6]和电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)[7]等,钨制品中微量锆的测定也是参照二甲酚橙分光光度法进行[8-10]。但由于二甲酚橙分光光度法分析流程较长、操作难度大,所以有必要寻找一种新的更简便的测定钨制品中微量锆的方法。

摄谱法是发射光谱分析法的一种,由于其具有检出限低、分析速率快、操作简便等特点,已在地质、冶金、机械、化工等方面得到了极为广泛的应用[11-12]。但尚未见摄谱法用于测定钨制品中微量锆的报道。本工作采用平面光栅摄谱仪测定钨制品中微量锆。

1 试验部分

1．1 仪器与试剂

WPP-2型平面光栅摄谱仪,上电极为锥形,端面直径2 mm;下电极为3.5 mm×8 mm(杯形);8W型投影仪;9W型测微光度计;紫外Ⅱ型感光板。

缓冲剂:将氧化镓、碳酸锂、碳粉按质量比0.03∶3.0∶96.7,充分混匀后制作。

显影液:称取对甲氨基酚硫酸盐(米吐尔) 2 g,无水亚硫酸钠52 g,加水溶解后,以水稀释至1 L,移至棕色试剂瓶中,摇匀,得A液。称取无水碳酸钠40 g,溴化钾2 g,加水溶解后,以水稀释至1 L,移至棕色试剂瓶中,摇匀,得B液。使用时将B液加入到A液中,以体积比1∶1混匀。

定影液:称取硫代硫酸钠240 g,无水亚硫酸钠15 g,加水溶解后移入量杯中,移取冰乙酸15 mL于量杯中,称取硼酸7.5 g,钾明钒15 g,加水溶解后移入量杯中,以水稀释至1 L,移至棕色试剂瓶中,摇匀,待用。

锆光谱标准样品:以三氧化钨为基体,滴加100.0 mg·L-1二氧化锆标准溶液适量混匀,使锆的质量分数为1.00,3.00,5.00,10.00,25.00,50.00,100.0,150.0,200.0,250.0,300.0,400.0,500.0,600.0,700.0,800.0,900.0,1 000.0,1 100.0 μg·g-1。然后将滴加锆标准溶液的三氧化钨放入烘箱中烘干,取出放入马弗炉中,从低温开始慢慢升高温度至750 ℃,灼烧1 h。将灼烧后得到的三氧化钨倒入玛瑙钵中研磨均匀。装入试剂瓶中备用。

三氧化钨为优级纯,其余试剂均为分析纯,试验用水为二级水。

1．2 仪器工作条件

1) 平面光栅摄谱仪条件锆分析线为327.30 nm,三透镜照明系统,狭缝宽度为6 μm,中间光栏为3.2 mm。光源:直流电弧,高频引弧,阳极激发,开路电压为350 V,极距为3 mm。曝光时间:6 A起弧,预燃7 s,升至13.5 A曝光12 s。暗室处理:温度为18～25 ℃,A+B显影液显影3～6 min,停影1 min,在定影液中定影至干板透明后再取出,水洗30 min,晾干。

2) 测微光度计条件标尺为黑度(s),狭缝20 mm×0.01 mm,高度12 mm×2 mm。

1．3 试验方法

钨粉、碳化钨粉、蓝钨、仲钨酸铵(APT)、偏钨酸铵(AMT)等经马弗炉250～750 ℃高温灼烧成三氧化钨。转化后的三氧化钨倒入玛瑙钵中磨至与标准样品粒级相近,与缓冲剂按质量比2∶1混匀。经直接压样法装样,装入碳电极小孔中,进行激发。同时以相同条件装入和试样中锆量相接近的锆标准试样。滴加少许乙醇于装好的试样上,于80 ℃烘箱中烘干,按仪器工作条件进行摄谱、显影,将感光板冲洗干净,烘干,于测微光度计上测量。