火花放电原子发射光谱法在焊接材料检验中的应用进展

近年来,火花放电原子发射光谱法在焊接材料生产过程质量控制方面应用广泛。然而,作为样品表面分析技术,火花放电原子发射光谱法对于焊接材料领域的分析瑕瑜互见。文章综述了火花放电原子发射光谱法在几种不同形状焊接材料分析过程中的应用现状,梳理了火花放电原子发射光谱法分析不同基体焊接材料、不同种类元素、多种分析功能的发展应用,总结了火花放电原子发射光谱法分析焊接材料的质量控制手段。最后提出了对小规格焊丝和焊带的分析是火花放电原子发射光谱法分析焊接材料的瓶颈,也是将来一段时间火花放电原子发射光谱法在焊接材料领域发展所面临的主要问题。     

火花放电原子发射光谱数据存储模板制定探讨

火花放电原子光谱在使用过程中积累大量数据，但当前无统一数据存储模板，数据难以汇总利用。通过分析火花放电原子发射光谱标准、文献和应用，以及调研火花放电原子发射光谱仪器厂商设计过程中对于数据模板字段的需求，制定了火花放电原子发射光谱数据存储模板，模板包括基本信息、样品信息、仪器参数、工作参数、分析结果、解析数据等模块。数据模板制定基本原则为模块的可拼装、可调用、可扩展，并考虑参数的数据类型以及参数字段是否为必填。数据模板为实验数据集成提供规范化的要求，保证数据字段的完整度、原始实验数据的溯源性、数据与数据之间的关联性，极大促进实验数据的挖掘。火花放电原子发射光谱数据模板为其他表征技术模板的制定提供示范。     

火花放电原子发射光谱仪稳定性探讨

火花放电原子发射光谱仪在国内钢铁企业大量配置。设备按需求配置待测元素的原始校准工作曲线,用户在现场进行全局标准化、曲线确认后,仪器即可投入分析工作。其间,选取适宜的监控样品对测量结果进行定期监测,而监控间隔取决于仪器的稳定性。稳定性是监控测量结果的准确度,即精密度和正确度。对火花放电原子发射光谱仪进行稳定性评定的方案设计,将目标测量时间分为多个时间节点,选取合适的光谱标样,执行标准GB/T 4336—2016,在每个节点对标准样品进行测量。利用标准中给出的精密度数据,采用精密度、正确度判据及χ²统计量对测量数据进行以下5项指标检验:各时段内数据重复性(y_i1-y_i2)、各时段内数据正确度(公式)、时段间重复性(s²_rt)、时段间总精密度(公式)及总均值正确度(-μ₀),各指标顺次逐步评价,前二者评价时,以保留最多组连续数据为准;后三者评价时,从最后数据开始剔除至满足相关检验要求。整理剔除后的最终数据,计算各元素连续稳定的最短时间,即为该元素在该含量水平下的稳定性时间上限T_MAX,以所有元素所有水平下的T_MAX作为仪器的稳定性时间上限。论文所用光谱仪稳定性时间上限为6 h,在此时间内,仪器无需任何校正。采用T_MAX指标时实验室不需要监控实时测试数据,采用该指标评价火花放电原子发射光谱仪能够为实验室节省时间和成本。     

高锰无磁钢检测方法开发和应用

应用直读光谱仪检测特变电专用20Mn23AlV高锰无磁钢中锰含量。通过对样品制备、光源分析条件优化,消除共存元素干扰,对一些超出标样含量范围的样品进行定值,扩展工作曲线的测定范围,进行精密度和准确度试验,开发了火花放电原子发射光谱法检测高锰无磁钢中锰含量方法,填补了火花放电原子发射光谱法检测高锰无磁钢中锰的方法空白。     

火花放电原子发射光谱法测定奥氏体易切削不锈钢中高含量硫

奥氏体易切削不锈钢中S含量(质量分数,下同)大于0.2％,常规的测量方法有红外吸收法和电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES),而上述分析方法存在制样慢、分析元素种类少等缺点,不能满足炉前炼钢的快速分析要求.实验采用火花放电原子发射光谱法研究了奥氏体易切削不锈钢中高含量S的分析技术.首先通过分析奥氏体易切削不锈...     

不锈钢中常规元素常用测定方法比较及对能力验证结果的影响

研究了不锈钢中常规元素硅、锰等化学成分的3种常用测定方法:经典湿法化学分析、火花放电原子发射光谱法(Spark-AES)和电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)。在2008—2018年能力验证数据、标准、文献的基础上,简要分析了其特点和适用性。结果表明,对于不锈钢硅、锰等化学成分测定,标准中规定3种元素测定范围均不相同,经典的湿法化学分析方法成熟稳定,精密度高,由于操作较繁琐,在能力验证(PT)中使用较少,但满意率较高,于中国知网(CNKI)数据库中发文最早;火花放电原子发射光谱法操作简便,再现性较好,在能力验证中使用多且满意率高,于CNKI数据库中发文数多;而电感耦合等离子体原子发射光谱法的使用特点介于其他两种方法间,在能力验证中的应用不多且满意率较低,于CNKI数据库中发文最晚。     

不锈钢中常规元素常用测定方法比较及对能力验证结果的影响

研究了不锈钢中常规元素硅、锰等化学成分的3种常用测定方法:经典湿法化学分析、火花放电原子发射光谱法(Spark-AES)和电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)。在2008—2018年能力验证数据、标准、文献的基础上,简要分析了其特点和适用性。结果表明,对于不锈钢硅、锰等化学成分测定,标准中规定3种元素测定范围均不相同,经典的湿法化学分析方法成熟稳定,精密度高,由于操作较繁琐,在能力验证(PT)中使用较少,但满意率较高,于中国知网(CNKI)数据库中发文最早;火花放电原子发射光谱法操作简便,再现性较好,在能力验证中使用多且满意率高,于CNKI数据库中发文数多;而电感耦合等离子体原子发射光谱法的使用特点介于其他两种方法间,在能力验证中的应用不多且满意率较低,于CNKI数据库中发文最晚。     

火花放电原子发射光谱法分析镍基合金标准的对比和解析

近年来,美国材料与测试协会(ASTM)和日本工业标准(JIS)紧跟火花放电原子发射光谱分析镍基合金技术的发展,制定了该方法的分析标准。为适应发展需要,我国国家标准GB/T 38939—2020《镍基合金 多元素含量的测定 火花放电原子发射光谱分析法(常规法)》于2020年12月1日正式实施。通过对比上述3个标准的异同点,对新发布国家标准的内容进行解析,有助于标准使用者加深对标准的理解和认识。结果表明,与ASTM和JIS相应的标准相比,国家标准在仪器类型标准化和测量结果准确度方面规范更加详尽和全面;国家标准和JIS标准在仪器和分析条件的控制方面更加严谨;在样品制备和激发方面,建议国家标准尽快制定镍基合金的取样、制样标准方法;在各元素适用范围和使用波长以及对应干扰元素方面,国家标准和ASTM标准的规定各有千秋。     

过渡坯分析方法的比较

介绍了实验室检测过渡坯的三种方法:化学分析法、火花放电原子发射光谱法和金属显微组织检验法;并阐述了各种方法的特点,为实际生产中选择分析方法提供了依据。     

制定碳素钢火花放电原子发射光谱标准的精密度研究

新版国家标准GB/T 4336—2016《碳素钢和中低合金钢多元素含量的测定火花放电原子发射光谱法(常规法)》已于2016年11月1日实施,相较于2002版标准的显著差异之一是分析范围变窄,而这种变化的产生是由于新版标准是严格按照ISO有关最新技术报告(ISO TR 21074—2016)制定。为便于实验室开展日常分析工作,针对碳素钢中元素碳、硅、锰、磷、硫、铬、镍、钼、钒、铝、钛、铜、铌、钴、硼、锆、砷、锡、氮、钙、锑的低含量范围,制定火花放电原子发射光谱的中国材料与试验团体标准委员会(CSTM)团体标准以拓展国标分析范围下限。团体标准制定过程中,在技术上创新性地采用了元素低含量段二次校正的方法,并在标准中对低含量段火花放电原子发射光谱分析的技术要求作了严格规定;对于共同试验的结果统计,在国内、国际首次根据ISO TR 21074—2016确定标准方法最终测定范围。将团体标准在制定过程中如何按照ISO有关规程进行实验室间研究的过程展开说明,获得了理想的结果。     

X射线荧光光谱法测定不锈钢中多种元素

采用铣床制样,建立了X射线荧光光谱法(XRF)测定不锈钢中硅、锰、磷、硫、铬、镍、铜、钼、钒、钛、铌、钴元素的分析方法。通过对铣床和磨样机处理样品表面的分析,确定了铣床制备样品表面的最佳参数。对X射线荧光分析仪基本分析条件优化后,绘制了不锈钢样品中碳、硅、锰、磷、硫、铬、镍、铜、铝、钼、钒、钛、铌、钴、钨、钙、砷、锡、铅、锑和铁21个元素的回归曲线,对其中磷、硫、铬、镍、铜和钴元素进行干扰校正后,得到了较为理想的结果。比较了实验方法与火花源原子发射光谱法分析不锈钢中铬和镍元素的精密度,结果表明,实验方法的分析精密度较好。对精密度进行了验证,硅、锰、磷、硫、铬、镍、铜、钼、钒、钴元素的相对标准偏差(n=11)在0.08%~3.8%之间;对不锈钢标准样品进行分析,实验方法的分析结果与湿法或火花源原子发射光谱的测定值吻合较好。     

辉光放电光谱法测定因瓦合金中14种元素

采用11种与因瓦合金成分含量相接近的镍基合金标准样品绘制校准曲线,建立了基本不需要样品处理即可对因瓦合金中14种元素(C、Si、Mn、P、S、Ni、Cr、Mo、Cu、Al、Nb、Ti、Co、Fe)同时测定的辉光放电光谱法。确定辉光光谱仪检测因瓦合金的最佳条件:模块电压和相电压分别为8.22 V和3.82 V;功率为70 W;冲洗时间为80 s;积分时间为60 s。以各元素质量分数为横坐标,其对应的光谱强度为纵坐标绘制校准曲线,各元素校准曲线的相关系数均在0.99以上。采用实验方法对因瓦合金实际样品进行分析,结果显示:Cr、Ni、Mo、Ti、Fe的质量分数均大于0.3%,各元素测定值的相对标准偏差(RSD,n=11)均不大于1%;C、Si、Mn、P、S、Cu、Al、Nb、Co的质量分数均小于0.3%,各元素测定值的RSD(n=11)均小于5%。将实验方法应用于对因瓦合金样品中14种元素的测定,测得结果与滴定法测定Ni和Fe、高频燃烧红外吸收法测定C和S、电感耦合等离子体原子发射光谱法测定Si、Mn、P、Cr、Mo、Cu、Al、Nb、Ti和Co元素的结果基本一致。     

200系列不锈钢中多元素的X-射线荧光光谱分析

采用全自动制样,应用波长扫描X-射线荧光光谱分析法对200系列不锈钢中Si、Mn、P、S、Ni、Cr、Cu、Mo、V、Ti、Nb、Co、W等多元素进行测定。选择非相似多元不锈钢标准物质,主要采用基本参数法,结合PH模式的经验系数法校正光谱干扰和基体效应,同时加入了光谱波长、能量重叠校正和高次荧光校正来消除光谱干扰和严重的基体效应。通过精密度测试和对比试验表明,该方法用于在线分析200系列不锈钢中多个元素,工作曲线延展性好,精密度高,检测值与标样认定值比对结果理想,贵重金属Ni、Cr、Mn测量精密度0.003%-0.015%,准确度高、快速,重复性好,具有良好的稳定性。     

冷等离子体激光剥蚀电感耦合等离子体质谱法测定钢铁中14种元素

采用冷等离子体模式, 以⁵⁷Fe为内标, 建立了单点激光剥蚀电感耦合等离子体质谱法(LA-ICP-MS)测定钢铁材料中各元素的方法。氧化铝砂纸进行样品表面处理会引入玷污;样品表面粗糙度对结果影响不大;除钛外, 样品直径对结果影响不明显;砷、锡的分馏因子(FI)分别为0.85和0.83, 有分馏效应, 其他元素的FI在0.93～1.05之间, 没有分馏效应;采用不同系列标准物质进行曲线拟合, 除硅、磷、硫外, 其他元素的相关系数都大于0.95, 基体效应不明显;方法能实现用³⁴S测定硫, 但不能测定碳。建立了测定低合金钢及其钢丝中铝、硅、磷、硫、钛、钒、铬、锰、钴、镍、铜、砷、钼和锡等元素的方法, 标准物质的测定值与认定值基本吻合;精密度考察发现, 各元素的RSD(n=5)为0.7%～8.7%(钛的RSD 达17%)。方法还适用于其他钢铁材料中钒、铬、锰、钴、镍、钼和锡等元素的测定, 有实际应用价值。     

电感耦合等离子体原子发射光谱法测定煤与焦炭中18种元素

采用电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法直接测定煤与焦炭中Si,P,Al,V,Cr,Cd,Pb,Cu,Co,Ni,Zn,K,Na,Fe,Ca,Mg,Mn,Ti 18种元素。样品被灰化后取一定量灰样,用氢氧化钠熔融,热水和盐酸浸取,溶液用于测定Si和P,得到煤或焦炭灰中Si,P含量。另取灰化后的全部灰样,用高氯酸和氢氟酸溶解并加热至赶尽高氯酸,用稀硝酸溶解,溶液用于测定Al,V,Cr,Cd,Pb,Cu,Co,Ni,Zn,K,Na,Fe,Ca,Mg,Mn和Ti,得到煤或焦炭中16个元素含量。Si和     

波长色散X射线荧光光谱法测定土壤和水系沉积物中13种重金属元素

重金属是土壤和水系沉积物环境监测的重要指标,由于土壤和水系沉积物样品基体复杂,采用X射线荧光光谱法(XRF)测定其中重金属元素,合理地优化测定条件对提高分析方法的准确度非常关键。以粉末压片法制样,建立了XRF测定土壤和水系沉积物等环境样品中As、Cd、Co、Cr、Cu、Mn、Mo、Ni、Pb、Sb、Sn、V、Zn等13种重金属元素的分析方法。选用31件一级土壤、水系沉积物和岩石成分分析标准物质拟合校准曲线,探讨了各元素的测定条件,以及谱线重叠干扰和基体效应校正等问题,提出了提高As、Cd、Co、Mo、Ni、Sb、Sn等痕量重金属元素分析准确度的具体措施。选用重金属含量水平不同的2件土壤样品考察分析方法的精密度,对含量10mg/kg以上的元素,其测定结果的相对标准偏差(RSD)分别为0.47%~5.3%(日内,n=12)和0.83%~6.3%(日间,n=12)。方法的检出限在0.39~5.1mg/kg之间。选用4件土壤和水系沉积物标准物质评估方法的正确度,重金属元素的测量结果与认定值一致。建立的分析方法检出限、精密度和正确度满足土壤和水系沉积物环境监测分析的技术要求。与标准方法相比,建立的分析方法增加了Cd、Sb、Sn等3个重金属元素,拓宽了痕量元素的分析范围。     

电感耦合等离子体原子发射光谱法测定锌及锌合金中16种元素

提出了电感耦合等离子体原子发射光谱法测定锌及锌合金中铝、铋、钙、镉、钴、铬、铜、铁、镁、锰、钼、镍、铅、锡、钛和钒16种元素的分析方法,对仪器各项参数进行优化,采用基体匹配办法克服基体干扰,通过选择合适的分析线和背景校正消除共存元素间干扰。方法应用于实际样品分析,测定结果与认定值或其他方法的测定值相符。     

国产顺序扫描式波长色散X射线荧光光谱仪在铁基合金分析中的应用

为了拓展自主研发的顺序扫描式波长色散X射线荧光光谱仪(WDXRF)在铁基合金检测领域的应用,通过对测试条件、谱线干扰方法、强度表征方法、基体校正方法等的研究,开发了覆盖多种类型铁基合金样品,可以对16种常用元素成分进行直接快速分析的方法。实验采用铣床对样品进行表面处理,对各待测元素设定合适的条件并进行所有样品的测试,然后在软件中分别用经验系数法和Alpha系数法进行工作曲线绘制,并采用估计标准误差(SEE)作为曲线质量评定依据,通过SEE值的大小确定各元素的基体校正方法,最后选取典型样品进行了方法重复性和正确度的考察。结果显示,无论对于常量元素Fe、Cr、Ni、Mn,还是微量元素Al、Si、P、S、Ti、V、Co、Cu、Zr、Nb、Mo、W,实验方法都有较好的正确度、精密度以及检出限,并有较宽的测试范围。研究表明,在铁基合金分析领域,实验方法能够满足日常测试分析的需求。     

辉光放电质谱法测定中低合金钢中18种元素

研究用辉光放电质谱法(GDMS)同时直接测定中低合金钢中的B,C,Al,P,S,Ti,V,Cr,Mn,Co,Ni,Cu,As,Zr,Nb,Mo,Sn,W共18种元素。对仪器进行质量校正,以确定正确的质谱峰位置。通过对分析元素质谱干扰情况的考察,选择合适的同位素用于分析。根据分析元素相对强度和相对强度的稳定性,对辉光放电参数如电流、电压、预溅射时间进行了优化。采用相对灵敏度因子(RSF)进行质谱定量分析。方法用于测定中低合金钢标准样品,分析结果与标样的认定值相吻合,大部分元素的相对标准偏差(RSD)小于5%     

固态原子吸收法在钢成分分析中的应用

采用一种新的合金成分分析法———固态原子吸收光谱法测定合金钢中成分。对测定条件和干扰消除进行了研究。在仪器最佳工作条件下,平行测定一合金钢标样中Mn,Si,Cu,Ni,Cr,Mo,Co,Pb5次,所得结果与标准值十分接近,相对标准偏差分别为1.12%,1.86%,3.66%,3.66%,2.78%,3.03%,1.67%和6.10%。