X荧光光谱法测定铌钨合金中钨、钼、锆元素

许宁辉 唐武 于红艳

摘      要：通过试验研究，探索了XRF-1700顺序型X荧光光谱仪在铌钨合金中主体元素测定中的应用，并通过试验确定最优化测定条件，最终建立了铌钨合金中主体元素的分析方法，该方法准确度良好，相对标准偏差（RSD）≤2.23%，方法稳定可靠，能够满足分析要求。

关  键  词：XRF-1700顺序型X荧光光谱仪;铌钨合金;钨钼锆

中图分类号：O657.34       文献标识码： A       文章编号： 1671-0460（2020）01-0200-04

Determination of Tungsten， Molybdenum and Zirconium

in Nb-W Alloy by X-Fluorescence Spectrometry

XU Ning-hui^1，2，3， TANG Wu^1，2，3， YU Hong-yan^1，2，3

（1. Ningxia Orient Tantalum Industry Co.， Ltd.， Ningxia Shizuishan 753000， China;

2. State Key Laboratory of Special Rare Material， Ningxia Shizuishan 753000， China;

3. National Engineering Research Center of Tantalum and Niobium， Ningxia Shizuishan 753000，China）

Abstract： Through experimental research， application of the XRF-1700 type X-fluorescence spectrometer in determination of main elements in niobium tungsten alloy was explored， and the optimal determination conditions were determined through the experiment. At last， an analysis method for determining main elements in niobium tungsten alloy was established. The accuracy of this method is good， the relative standard deviation （RSD） is less than 2.23%， and the method is stable and reliable， can meet the analysis requirement.

Key words： X-fluorescence spectrometer; Niobium tungsten alloy; W-Mo-Zr

鈮钨（Nb521）合金（Nb-5W-2Mo-1Zr）是一种新型高温合金材料，其优良的高温力学性能，工艺性能和高温高强度低密度特性，使其在航空航天技术上广泛应用^[1]。化学分析法测定铌钨合金中W、Mo、Zr元素，不仅流程长、分析效率低;而且成本高、劳动强度大;ICP法考虑到样品中元素含量原因，样品稀释倍数较高，误差难控制，曲线线性不稳定，导致测定结果波动大，无法有效指导生产。本文采用日本岛津公司生产的XRF-1700顺序型X荧光光谱仪，通过标准片的制作、测定电流的选择、各元素的最佳谱线选择、背景参数的选择、2theta和PHD的选择、工作曲线的建立、方法准确度试验与样品对照试验及方法精密度试验，最终建立了X荧光光谱法测定铌钨合金中钨、钼、锆的分析方法^[2]。本方法各元素同时测定，检出范围宽，准确度、精密度较好，分析效率高，很好地解决了铌钨合金中钨钼锆含量的分析，可满足实际生产中样品的测定。

1  试验部分

1.1  试剂与材料

硼酸（优级纯）;金属铌，纯度≥99.99%;金属钨，纯度≥99.99%;金属钼，纯度≥99.99%;金属锆，纯度≥99.99%。

1.2  仪器

XRF-1700顺序型X荧光光谱仪，日本岛津公司生产;YYL—40型压片机，长春光学精密机械研究所生产;BL-F30系列冷却水装置，北京汉威公司生产。

1.3  试验条件

通过试验优化，综合考虑 确定仪器最佳工作参数见表1。

1.4  试验方法

铌钨合金样品经高温灼烧、磨制、压片后^[3，4]，经X射线照射，样品中的各元素被激发出特征X射线，特征X射线经衍射晶体衍射后进入探测器，并由计算机记录元素的特征谱线强度值。计算机将探测到的元素特征谱线强度，经工作曲线校正，计算出各元素的含量。

1.5  标准样品点的制备与工作曲线的制作

1.5.1  标准样品的制备

将铌粉、钨粉、钼粉与锆粉按含量配比称取，在玛瑙研钵中混合，经2.5 h研磨均匀，用H₃BO₃作底衬，压制成?30 mm的块状标样待用^[5-8]。

该系列标准样片加入各基准试剂量及相对应的百分含量见表2。

1.5.2  工作曲线的制作

将标准点样品中各待测元素配比值输入系统，建立工作曲线，钨、钼、锆三个元素的工作曲线见图1、图2、图3。

1.6  試样的制备

取铌钨合金（实验室样品）约5 g置于瓷坩埚，放入高温炉，升温至850 ℃灼烧，使之完全氧化后冷却至室温，转入玛瑙研钵中磨细、磨匀。用H₃BO₃作底衬，压制成?30 mm的块状样品待用。

2  结果与讨论

2.1 仪器电流选择试验

选择不同的仪器电流进行试验，结果见表3。由表3确定出铌钨合金中钨、钼、锆测定的仪器电流均为70 mA。

2.2  测定元素谱线选择试验

选择不同的元素谱线进行试验，结果见表4。

2.3  测定元素PHD范围选择试验

选择不同的PHD范围进行试验，结果见表5。

从表5试验得出：铌钨合金中钨、钼、锆测定的最佳PHD范围分别为，钨： 25～96;钼：25～200;锆：25～200。

2.4  测定元素2θ角的选择试验

选择不同的2θ角进行试验，结果见表6。

从表6试验得出：铌钨合金中钨、钼、锆测定的最佳2θ角分别为，钨： 37.100;钼：20.280;锆：22.500。

2.5  测定元素背景参数的选择试验

选择不同的背景参数进行试验，结果见表7。

表7试验表明：铌钨合金中钨、钼、锆测定的背景参数分别为，钨和钼不扣除背景，锆采取单点扣除背景2thet工作（23.182）Meas. Time（20 s）。

2.6  工作曲线拟合方式选择试验

选择不同的工作曲线拟合方式进行试验，结果见表8。

表8试验表明：铌钨合金中钨、钼、锆测定的工作曲线拟合方式结果为，钨元素采用二次曲线校准中dlj校准和dji校准同时拟合方式，钼元素和锆元素采用二次曲线校准中dlj校准方式。

2.7  准确度试验

选择铌钨锭与铌钨粉样品，分别采用HORIBA JY Ultima2 ICP-OES与岛津公司XRF-1700 X荧光光谱仪进行分析结果对照，对照结果见表9。

由表9可以看出，采用ICP-OES与X荧光光谱仪两种方法进行分析，测定结果完全一致，能够满分析要求。

2.8  精密度试验

取11份铌钨锭样品，按操作步骤处理后做精密度试验，测定结果见表10。由表10看出铌钨合金中钨、钼、锆元素分析方法的相对标准偏差（RSD）≤2.23%，方法稳定可靠，能够满足分析要求。

2.9  测量范围确定试验

铌钨合金中钨、钼、锆元素测量范围要求为：钨（2.0%～8.0%）、钼（1.0%～3.0%）、锆（0.50%～3.0%）。在仪器参数优化的条件下，根据工作曲线范围，结合试验情况可以确定，本方法可以满足测量范围要求。

3  结论

通过试验研究，探索了XRF-1700顺序型X荧光光谱仪在铌钨合金中主体元素测定中的应用，并通过试验确定最优化测定条件，建立了铌钨合金中W、Mo、Zr三种主体元素的分析方法，该方法准确度良好，相对标准偏差（RSD）<2.23%。本方法具有较好的稳定性，准确度高，能够满足铌钨合金中主体元素的分析要求。

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