Способ рентгеноспектрального анализа сплавов редких металлов

Способ рентгеноспектрального анализа сплавов редких металлов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И E 7857ОО

Союз Советских

Социалистических

Республик

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к ает. сеид-ву (22) Заявлено 18Р679 (21) 2780374/18-25 с присоединением заявки Йо (23) Приоритет—

Опубликовано 07,1280. Бюллетень Йо 45

Дата опубликования описания 07.128 р (51)М. Кл.з

С 01 N 23/2 23

G 01 N 25/14

Государственный комнтет

СССР яо делам нзобретеннй н открытий (53) УДК543,27 (088.8) (72) Авторы изобретения

Ю.A. Карпов, В.В.Орлов, С.Л.Шварцман, В.А.Шестаков, Ф.A.Ãèìåëüôàðá и Ф.И.Лобанов

Государственный ордена Октябрьской Революции научноисследовательский и проектный институт редкометаллической (7! ) Заявитель пром ааленности "Гиредмет" (54) СПОСОБ РЕНТГЕНОСПЕКТРАЛЬНОГО .АНАЛИЗА

СПЛАВОВ РЕДКИХ МЕТАЛЛОВ

Изобретение относится к физическим методам анализа веществ, в частности к рентгеноспектральному анализу материалов с применением высокотемпературной плавки. S

Известен способ рентгеноспектрального анализа сплавов редких металлов, заключающийся в кислотном или щелочном растворении пробы анализируемого материала и образца сравнения, облучении их потоком рентгеновских лучей в титановых кюветах для жидких проб с дном иэ майлара, прозрачного для рентгеновского излучения, с последующим нз- 15 мерением интенсивности вторичного рентгеновского излучения в атмосфере воздуха. По измеренным интенсивностям определяют концентрацию анализируемого элемента (1) . 20

Данный способ пригоден для анализа широкого круга металлических систем, Однако он имеет и ряд существенных недостатков, к которым можно отнести: длительность раство- 25 рения (1-3 ч) сплавов редких металлов, что и определяет низкую производительность анализа для каждой марки сплава требуется разработка отдельной методийи анализа, т.е. 30 способ не является достаточно универсальным;не все сплавы редких металлов могут быть проанализированы данным способом, поскольку под действием рентгеновских лучей ряд редких элементов (Nb НГ,M) выпадает из раствора в осадок, т.е. не обеспечивается равномерность распределения анализируемого элемента в растворе.

Точность данного способа зависит в основном, от химической подготовки проб и составляет 2-4%.

Наиболее близким к изобретению является способ рентгеноспектрального анализа редких металлов, включающий изготовление компактных излучателей на основе анализируемого материала и материала образцов сравнения, облучение нх потоком рентгеновских лучей с последующим измерением интенсивности вторичного рентгеновского излучения. Из сравнения интенсивностей аналитических линий от пробы и образцов сравнения рассчитывают концентрации определяемых элементов в пробе. Компактные стеклообразные излучатели получают путем сплавления анализируемого материала и материала образцов сравне785700 ния с флюсом, например бурой или пиросульфатом калия (2) .

Этот способ нашел применение только для анализа сплавов на основе титана. Производительность анализа этим способом составляет 8-l2 определений за бч.Точность анализа зависит от качества поверхности излучателя,его гомогенности и составляет 2-4Ъ.

Недостатком способа является его. неуниверсальность, т.е. для каждой анализируемой марки сплава необходимо подбирать состав флюса, режим плавления и охлаждения. Лля анализа сплавов редких металлов способ не нашел применения, поскольку для них не найдены флюсы, с помощью которых, 13 можно изготовить качественные излучатели.

Целью изобретения является обеспечение универсальности, способа повышение производительности и точности;@ анализа.

Поставленная цель достигается тем,,что излучатели изготавливают путем расплавления анализируемого материала i и материала образцов сравнения в ванне из расплавленного металла труппы железа при соотношении 1:5 - 1:10 и температуре 1600-1850 С.

Пример 1. 2 г пробы редкометаллического расплава на основе

Nb-5ВМЦ (2 Ъ Мо, 4 Ъ Ч, 1 3 Zr) сплав-® ляли в индукционной печи при температуре 1700оC с чистым железом в корундовом тигле при соотношении количества сплава к железу 1:10.

Плавку проводили в вакууме с целью 35 предотвращения окисления образца.

По этой же схеме из чистых металлов (Nb„ Ч, Мо, Zr) сплавлением в железе готОвили серию образцов сравнения (7 штук), близких по составу к анали- gp зируемому сплаву. Иэ полученных слитков нарезали диски-излучатели (по

5 для каждого слитка). Поверхность для анализа йодвергали шлифованию, диски помещали в спектрометр 4» (PM1410), облучали их пучком рентгеновских лучей (материал антикатодатрубки — вольфрам, ускоряющее напрявкение — 50 кВ„ток трубки — 25мА,кристалл -анализатор — L T F) и проводили изме-. рение интенсивности вторичного рентгеновского излучения по линии N+Kd,„.

По измеренным интенсивностям от образцов сравнения строили градуировочную кривую зависимости интен» сильности линии MoK* от состава. 55

По градуировочной кривой определяли содержание Мо в сплаве 5BNg,, Проанализировали 5 параллельных проб этого сплава, рассчитали среднее арифметическое значение результатов анализа (X) и стандартное отклонение. которое определяли по формуле:

65 где X — отдельные результаты измерений, N — общее число измерений.

Содержание Мо в сплаве, представленное в виде х+ S составило 2,030+ 0,04 Ъ по массе.

Пример 2. Лля выбора оптимальной степени разбавления редкометаллических сплавов металлами группы железа с учетом снижения взаимных влияний и повышений точности анализа была отлита серия слитков редкометаллических сплавов с железом никелем и кобальтом. Сплавление и анализ проводили по описанной выше схеме.

При соотношении редкометаллических сплавов к металлу разбавителю

1:1 — 1:4 наблюдается нелинейная зависимость интенсивности излучения от разбавления и значительный разброс экспериментальных данных, Это можно объяснить сильным межэлементным влиянием, характерным для редкометаллических сплавов. При таких степенях разбавления эти влияния не снимаются, что осложняет анализ многокомпонентных сплавов по способу внешнего стандарта и приводит к существенным погрешностям определения.

В интервале разбавлений 1:5

1-10 получена зависимость удельной интенсивности рентгеновских линий от степени разбавления, близкая к линейной, что свидетельствует о слабом влиянии матричных межэлементных эффектов. Этот интервал разбавлений характеризуется также хорошей воспроиэводимостью.

При раэбавлении больше чем 1:10 экспериментальные данные характеризуются значительным разбросом, так как большое разбавление приводит к снижению чувствительности и точности анализа.

Следовательно, оптимальным является разбавление сплавов редких металлов металлом группы железа в соотношении 1:5 — 1:10, при которых минимально влияние матричных эффектов и достигается наибольшая точность анализа.

Пример 3. Температуру сплавления редкометаллического сплава с металлом группы железа выбирали на основе экспериментов по сплавлению сплава йЬ-Я-Мо-Zr с железом при различных температурах.

Необходимым условием для анализа является равномерное распеределение элементов, входящих в редкометаллический сплав, в железе. Гомогенность полученных излучателей проверяли методом локального рентгеноспектрального анализа на приборе 3 XA-ЗА. При линейном сканировании образца. проводили непрерывную запись изменения концентрации по его

785700

Формула изобретения

Составитель С.Беловодченко

Редактор H..Ахмедова Техред M.Петко

Корректор С.Шекмар

Заказ 8830/44 Тираж 1019

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035,Москва,Ж-35,Раушская наб.,д.4/5

Подписное

Филиал ППП"Патент",г.ужгород,ул.Проектная, 4 сечению на расстбянии 1 10 -3 10"мкм для каждого образца. Получена зависимость времени гомогениэации расплава от температуры. Одновременно оценивалась точность анализа, определяемая относительным стандартным отклонением, при числе параллельных определений n$5 При проведении анализа важно,чтобы время получения гомогенных проб было минимальным. Одновременным условием является реализация минимальной погрешности анализа. С учетом этих условий определили, что оп-. тимальным интервалом температур сплавления является 1600-1850 С, поскольку при температуре ниже 1600 С растворение сплава ИЬ-WMo-Zr в железе проходит очень медленно, а при температуре виае 1850 С

Ф велики погрешности анализа, обусловленные испарением летучих компонентов сплава, а также за счет взаимо- Я) действия расплава с материалом тигля, Анализировали сплавы Nb-W-Mo-Zr. (2,0 Ж MO), W-Mo-Re (5,63 Re) и HfNb-Ta-Ио (10,43 Та) с привлечением способа внешнего стандарта, где в 25 качестве образцов сравнения использо вали отечественные аттестованные стандартные образцы и искусственно приготовленные образцы сравнения. Проанализировано по 5 проб от каждого сплава,определены среднее арифметическое значение концентрации определяемого элемента (7) и стандартное отклонение результатов анализа (S„). Получены следующие результаты определения

Мо, Re и Та в укаэанных сплавах, которые представлены в виде X+5„t по массе:

2,03: 0,04 Мо в сплаве ИЬ-W-Ио-Zr, 5,63.- 0,12 Re в сплаве W-Мо-Ре, -10,48+0,12 Та в сплаве Hf-ИЬ-Та-Мо.40

Результаты совпадают с паспортными значениями, что подтверждает правильность анализа.

На основании этих результатов по формуле Ъ ф . 100 % (2) рассчитали точность анализа, которая составила 1-2 В.

Производительность анализа сплавов редких металлов предлагаемым способом зависит в основном от времени лодготовки проб, числа определяемых элементов и их концентраций в пробах и составляет 16-20 анализов за 6 ч.

При анализе тех же сплавов известными способами (аналогами) производительность составляет 8-12 определений эа 6 ч, а точность 2-4 %.

Таким образом, предложенный способ является способом универсальным для анализа сплавов редких металлов, так как металлы группы железа хорошо растворяют все редкие металлы и не влияют на интенсивность аналитических линий определяемых элементов.

Использование этого способа позволяет примерно в два раза повысить производительность и точность анализа.

Способ рентгеноспектрального анализа сплавов редких металлов, включающий изготовление компактных излучателей на основе анализируемого материала и материала образцов сравнения, облучения их потоком рентгеновских лучей с последующим измерением интенсивности вторичного рентгеновского излучения, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью обеспечения универсальности способа, повышения производительности и точности анализа, компактные излучатели изготавливают путем расплавления анализируемого материала и материала образцов сравнения в ванне иэ расплавленного металла группы железа при соотношении 1:5

1 10 и температуре 1600 — 1850 С.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ash Icy R.×., Jones R. W" XPFAapplIcatlon tothe ana1ysis obzirса1оу, Analytiса! chemistry 31, Р 10, 1959, р. 1632.

2. Томоми Мицуно и др. Ректгеноспектральный анализ сплавов на основе титана с помощью метода стеклянного королька, "Journal Jaran Institute of MetalIs" 1970, 34, М 5, 476-480 (прототип).