基于光譜儀檢測(cè)的有色金屬材料分析探究

王金瑞

【摘 ?要】光譜儀檢測(cè)分析可以更好地檢測(cè)出有色金屬材料的化學(xué)成分構(gòu)成，并能夠?qū)τ猩饘俨牧系男阅苓M(jìn)行有效分析，從而更好地滿(mǎn)足實(shí)際需要。本文對(duì)有色金屬材料的光譜儀檢測(cè)分析，主要闡述了光譜儀檢測(cè)鋁合金化學(xué)成分的方法以及相關(guān)步驟，希望本文的研究，能夠?yàn)橛猩饘俨牧蠙z測(cè)分析提供一些參考和建議。

【關(guān)鍵詞】光譜儀檢測(cè);有色金屬材料;分析

1有色金屬材料的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1產(chǎn)量規(guī)模逐漸擴(kuò)大

我國(guó)有色金屬行業(yè)經(jīng)過(guò)多年的摸爬滾打，逐漸形成了較為完善的體系，建立了雄厚的物質(zhì)基礎(chǔ)。尤其是這幾年來(lái)，產(chǎn)量較為突出，逐漸躍居世界首位，產(chǎn)品的規(guī)格也在逐漸增多，除了能夠滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)的需要，還能出口一部分。就比如說(shuō)：2002年，我國(guó)有十種有色金屬的產(chǎn)量突破了1000萬(wàn)大關(guān)，成為了世界有色金屬第一生產(chǎn)大國(guó)。此外我國(guó)還是有色金屬的對(duì)外貿(mào)易大國(guó)，只2002年這一年我國(guó)有色金屬的銷(xiāo)售金額就高達(dá)2690億元，其中有好多種金屬的出口量都位居世界首位。

1.2研發(fā)取得進(jìn)展

經(jīng)過(guò)我國(guó)的不懈努力，在產(chǎn)品的性能和加工精度等方面都取得了巨大的進(jìn)展。鋁合金新材料的性能也得到了巨大的提升，有部分鋁合金新材料的性能已經(jīng)達(dá)到了世界先進(jìn)水準(zhǔn)。在高速列車(chē)和地鐵中專(zhuān)用的高性能鋁合金新材料也已經(jīng)研制成功，并且已經(jīng)開(kāi)始了生產(chǎn)工作，同時(shí)鋁材制備技術(shù)也得到了很大幅度的上升。在有色金屬鎂的研發(fā)方面，盡管我國(guó)對(duì)于鎂的研發(fā)時(shí)間較短，但是到目前為止，我國(guó)已經(jīng)研制出了多種鎂合金材料。

2光譜儀檢測(cè)概述

光譜分析儀器的產(chǎn)生是因?yàn)樵影l(fā)射光譜分析法。物質(zhì)成分分析的光譜儀器發(fā)明1930年，渡過(guò)了看譜鏡、攝譜儀以及直讀光譜儀發(fā)展階段，完成了定性、半定量、定量到直讀。而且伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展，大大的提升了光譜分析儀器的分析精度、分析范圍以及自動(dòng)化程度。直讀光譜儀能夠定性或者定量的分析出材料成份或含量的一種檢測(cè)儀器，直讀光譜儀的優(yōu)點(diǎn)有快速、準(zhǔn)確、精度高、選擇性好、操作簡(jiǎn)便以及無(wú)損分析等等，直讀光譜儀被普遍用于冶金、機(jī)械、質(zhì)檢和科研方面。直讀光譜儀的工作原理是樣品與電極間進(jìn)行放電進(jìn)而形成的高能電火花再產(chǎn)生能量從而激發(fā)原子，讓樣品之中各原子的核外電子進(jìn)行躍遷行為，在高能態(tài)的電子非常的不穩(wěn)定，當(dāng)激發(fā)態(tài)原子在高能態(tài)回到基態(tài)的過(guò)程中會(huì)把多余的能量利用光的形式進(jìn)行釋放。每種元素的基態(tài)以及激發(fā)態(tài)都不一樣，因此波長(zhǎng)不同，我們就可以按照波長(zhǎng)來(lái)知道元素的種類(lèi)，按照光子數(shù)目進(jìn)而確定出元素的含量。國(guó)內(nèi)對(duì)大型零部件的分析多采用便攜式（即手持式）光譜儀，但其只能對(duì)金屬中的部分元素做出定量分析，如果要對(duì)其它元素做出準(zhǔn)確的判定，仍然需要對(duì)其進(jìn)行解體取樣采取化驗(yàn)分析。需要努力實(shí)現(xiàn)高度大于80mm，重量小于50kg的單平面零部件無(wú)損檢測(cè)，才能更好的滿(mǎn)足生產(chǎn)進(jìn)度的需求，為產(chǎn)品質(zhì)量控制提供可靠保證。減少大型零部件檢測(cè)時(shí)的破壞，降低生產(chǎn)制造成本，提升了檢測(cè)效率，滿(mǎn)足了生產(chǎn)進(jìn)度的需求，同時(shí)為產(chǎn)品質(zhì)量控制提供可靠保證。

3金屬材料檢測(cè)的內(nèi)容、方法

在對(duì)金屬材料進(jìn)行檢測(cè)的具體過(guò)程中，涉及的范圍較廣，其一是對(duì)有色金屬、黑色金屬及其設(shè)備的內(nèi)部組成零部件進(jìn)行檢測(cè);其二是對(duì)金屬材料的內(nèi)部成分以及尺寸等，包括耐腐蝕強(qiáng)度的檢測(cè)，涉及兩項(xiàng)檢測(cè)項(xiàng)目，即對(duì)其性能的檢測(cè)和主要成分組成的檢測(cè)。檢測(cè)的具體內(nèi)容又包含對(duì)材料以及理化的檢測(cè)，對(duì)成分的分析、元素的測(cè)試，判定是否為不銹鋼等。判定金屬材料的主要標(biāo)準(zhǔn)是按照錳、硅、磷、硫和碳的元素存在與否進(jìn)行的，并且這也是判定金屬材料主要性能的標(biāo)準(zhǔn)。在檢測(cè)方法的使用中，由于金屬材料的種類(lèi)多，并且應(yīng)用范圍廣泛，所以主要是對(duì)其進(jìn)行性能方面的檢測(cè)。性能檢測(cè)主要檢測(cè)其機(jī)械性能表現(xiàn)。通過(guò)必要的壓縮檢測(cè)、拉伸檢測(cè)、彎曲檢測(cè)以及剪切檢測(cè)、沖擊檢測(cè)和扭轉(zhuǎn)檢測(cè)等，以此獲取金屬材料實(shí)際的性能參數(shù)和信息。檢測(cè)過(guò)程容易進(jìn)行，能夠通過(guò)檢測(cè)儀器直接讀出相應(yīng)信息和數(shù)據(jù)。在金屬材料的金相性能表現(xiàn)方面，還要通過(guò)專(zhuān)業(yè)的金相顯微組織檢測(cè)等，對(duì)其材料成分進(jìn)行分析，以此確定金屬材料的主要性能。金屬材料的金相組織受金屬組成元素和熱處理方法的影響，金屬材料表現(xiàn)出特定的金屬性能。

4基于光譜儀檢測(cè)的有色金屬材料分析

4.1設(shè)置光譜檢測(cè)儀

首先，按光譜檢測(cè)儀主菜單中的設(shè)置窗口鍵，對(duì)菜單頁(yè)面的進(jìn)行相應(yīng)的選擇，并根據(jù)有色物質(zhì)檢測(cè)的具體方案，設(shè)置相應(yīng)的參考數(shù)據(jù)。其次，菜單頁(yè)面的設(shè)置完成后，接下來(lái)對(duì)用戶(hù)設(shè)置界面進(jìn)行操作設(shè)置，在用戶(hù)設(shè)置界面選擇操作的模式，以完成對(duì)系統(tǒng)的操作;然后，光譜檢測(cè)儀的系統(tǒng)操作設(shè)置結(jié)束之后，在光譜檢測(cè)儀中生成相應(yīng)的檢測(cè)數(shù)據(jù)信息。數(shù)據(jù)信息主要根據(jù)檢測(cè)到的有色金屬的實(shí)際狀態(tài)設(shè)置。最后，在語(yǔ)言時(shí)間的設(shè)置界面，對(duì)時(shí)鐘和語(yǔ)言進(jìn)行操作設(shè)置，設(shè)置成標(biāo)準(zhǔn)的語(yǔ)言和具體的時(shí)間，時(shí)間和語(yǔ)言的設(shè)置結(jié)束之后，選擇分析模式的操作，進(jìn)入選擇分析模式界面并設(shè)置分析模式后，光譜檢測(cè)儀的設(shè)置被視為完成狀態(tài)。

4.2光譜檢測(cè)儀的檢測(cè)準(zhǔn)備階段

（1）啟動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)。在光譜檢測(cè)儀啟動(dòng)前，檢查氬氣的位置狀態(tài)，在光譜儀工作的時(shí)候，重點(diǎn)是對(duì)于出氣裝置下的節(jié)流調(diào)控，這個(gè)設(shè)置的高度需要合理，有利于對(duì)有色金屬材料的分析工作。光譜檢測(cè)儀在運(yùn)行時(shí)，會(huì)有水泵的聲音，這是正常現(xiàn)象，如果沒(méi)有聽(tīng)到的話(huà)，就需要檢查水泵的位置，是否發(fā)生損壞。（2）有色金屬樣品的準(zhǔn)備。在對(duì)有色金屬材料的選取前，需要對(duì)樣品處理干凈，去除表面的附著物，然后如果有需要，可以進(jìn)行打磨處理，保證檢測(cè)原材料的變量單一，減少實(shí)驗(yàn)誤差的產(chǎn)生。從而確保光譜檢測(cè)儀分析的正確結(jié)果。（3）光譜檢測(cè)儀的清理。有色金屬材料的準(zhǔn)備完畢后，就需要對(duì)光譜檢測(cè)儀進(jìn)行雜質(zhì)清理。由于燃燒室以及電極是進(jìn)行有色金屬材料分析檢測(cè)的重要場(chǎng)所，若燃燒室和電極混入其他雜質(zhì)，就會(huì)嚴(yán)重影響檢測(cè)的結(jié)論。

4.3有色金屬材料的光譜儀檢測(cè)定量分析

有色金屬材料的光譜儀檢測(cè)定量分析步驟如下：第一，首先要通過(guò)Operate鍵進(jìn)入測(cè)量界面，之后對(duì)測(cè)量的樣品進(jìn)行選定。一般來(lái)說(shuō)，在對(duì)有色金屬材料進(jìn)行定量分析時(shí)，主要利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)其測(cè)量曲線(xiàn)進(jìn)行分析，可以更好地了解有色金屬材料的屬性。本文以鋁合金這種有色金屬材料的光譜儀檢測(cè)分析為例，在實(shí)際檢測(cè)分析中，按OtherModel選定ZL104的測(cè)量曲線(xiàn)，當(dāng)數(shù)據(jù)輸入后，按回車(chē)鍵進(jìn)行檢測(cè)。第二，測(cè)量曲線(xiàn)輸入完成后，按Setting進(jìn)入下一檢測(cè)過(guò)程中，之后按下NameofSelect鍵輸入ZL104。第三，在NameofSelect內(nèi)輸入ZL104后，返回測(cè)量菜單，進(jìn)行ZL104（鋁合金）的測(cè)量工作。第四，測(cè)量狀態(tài)下，將光標(biāo)放在測(cè)量名字上，開(kāi)始對(duì)測(cè)量結(jié)構(gòu)進(jìn)行打印。關(guān)于有色金屬材料的測(cè)量值輸出問(wèn)題，需要根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行操作，若是需要平均值，則需要在Average欄里選擇PrintResults按鍵;當(dāng)平均值打印時(shí)，系統(tǒng)會(huì)彈出窗口“總是打印平均值還是僅本次打??？”在進(jìn)行光譜儀檢測(cè)分析時(shí)，則需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行。當(dāng)測(cè)量數(shù)據(jù)打印完成后，需要將氬氣開(kāi)關(guān)關(guān)掉，之后用小毛刷將燃燒室和電極尖端進(jìn)行清理，將電源關(guān)掉，待燃燒室的溫度降下后，蓋上蓋子。有色金屬材料的光譜儀檢測(cè)定量分析，是對(duì)有色金屬材料進(jìn)行性能分析的關(guān)鍵一環(huán)，在實(shí)際檢測(cè)分析過(guò)程中，要注重相關(guān)操作符合標(biāo)準(zhǔn)，這樣打印出的檢測(cè)分析結(jié)果才能更好地滿(mǎn)足于實(shí)際需要。

5結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)光譜儀制備工作的分析，介紹了定量分析方法，然后分析了預(yù)防性項(xiàng)目和光譜儀的檢測(cè)結(jié)果，詳細(xì)表述了如何利用光譜儀對(duì)有色金屬材料進(jìn)行檢測(cè)和分析，取得了滿(mǎn)意的結(jié)果，對(duì)未來(lái)的化學(xué)行業(yè)是值得推廣的。

參考文獻(xiàn)：

[1]嚴(yán)圣明.基于圖像處理的有色金屬含量檢測(cè)技術(shù)研究[J].世界有色金屬，2016，19：39-40.

（作者單位：河北華建檢測(cè)試驗(yàn)有限責(zé)任公司）