理學(xué)Simultix系列X射線熒光光譜儀測(cè)定熱鍍純鋅鋼板鋅層質(zhì)量

供稿|吳鎮(zhèn)君，李蘭 / WU Zhen-jun，LI Lan

內(nèi)容導(dǎo)讀

熱鍍鋅鋅層質(zhì)量是判定鍍鋅板是否合格的重要技術(shù)指標(biāo)，可以用X射線熒光法進(jìn)行測(cè)定。文章介紹了利用理學(xué)Simultix系列X射線熒光光譜儀測(cè)定熱鍍純鋅鋼板鋅層質(zhì)量的分析方法。通過(guò)實(shí)驗(yàn)選擇了光譜儀的測(cè)定條件和參數(shù)，并對(duì)鋅層質(zhì)量測(cè)定分析的精密度和準(zhǔn)確度進(jìn)行了考查。精密度實(shí)驗(yàn)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.092%，準(zhǔn)確度大于95%，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法快速、簡(jiǎn)便，結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

熱鍍鋅又稱熱浸鍍鋅，是鋼鐵構(gòu)件浸入熔融的鋅液中獲得金屬覆蓋層的一種方法。產(chǎn)品按鍍層種類可分為熱鍍純鋅(GI)、熱鍍鋅鐵合金(GA)和熱鍍鋁鋅(GL)等[1]。鋅層質(zhì)量是判定鍍鋅板是否合格的重要技術(shù)指標(biāo)，可以用X射線熒光法進(jìn)行測(cè)定。鍍層中的元素在X射線照射下，產(chǎn)生特征X射線熒光，對(duì)被激發(fā)的X射線的強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，即可測(cè)定試樣中所含元素的含量[2]。理學(xué)Simultix系列X射線熒光光譜儀在國(guó)內(nèi)鋼廠鍍鋅板測(cè)定方面的應(yīng)用主要為合金化熱鍍鋅鋼板鍍層成分的分析[3]。本文介紹了利用理學(xué)Simultix 14型X射線熒光光譜儀測(cè)定冷軋GI鍍鋅板鋅層質(zhì)量的方法，分析范圍為單面鍍層質(zhì)量35～160 g/m2，并進(jìn)行了精密度和準(zhǔn)確度的驗(yàn)證。

實(shí)驗(yàn)

制作標(biāo)準(zhǔn)樣品

用GB/T 1839—2008“鋼產(chǎn)品鍍鋅層質(zhì)量實(shí)驗(yàn)方法”附錄A中規(guī)定的取樣方法[4]，選擇鍍層均勻、性質(zhì)穩(wěn)定的GI板圓片作為標(biāo)準(zhǔn)樣品，而且標(biāo)準(zhǔn)值能夠盡可能均勻地分布于待測(cè)鍍鋅量的全范圍內(nèi)。本實(shí)驗(yàn)選擇18片標(biāo)準(zhǔn)樣品，將鍍層質(zhì)量最大的樣品作為優(yōu)化測(cè)量條件樣品，將中間的11#樣品作為漂移校正樣品，見(jiàn)表1。

優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件

只有當(dāng)初級(jí)X射線的能量稍大于待測(cè)組分原子內(nèi)層電子的能量時(shí)才能擊出相應(yīng)的電子，因而適當(dāng)調(diào)節(jié)X射線光管的電壓和電流值以產(chǎn)生適當(dāng)強(qiáng)度的初級(jí)X射線[5]。X射線熒光分析方法分為經(jīng)驗(yàn)法和基本參數(shù)法。由于基本參數(shù)法涉及到一系列物理參數(shù)和分析系統(tǒng)中其他一些因素的不確定性的影響[6]，因此本次采用經(jīng)驗(yàn)法，通過(guò)X射線熒光強(qiáng)度與標(biāo)準(zhǔn)值建立曲線，利用回歸算出相應(yīng)的系數(shù)。通過(guò)儀器優(yōu)化測(cè)量條件，從Zn元素的波高分布曲線得出最優(yōu)的PHA掃描范圍。理學(xué)Simultix 14型X射線熒光光譜儀的測(cè)定條件見(jiàn)表2。

表1 鍍層質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)樣品表

制作工作曲線

將標(biāo)準(zhǔn)樣品值輸入光譜儀，再進(jìn)行X射線熒光強(qiáng)度的測(cè)定，然后進(jìn)行曲線擬合，將回歸公式設(shè)為二次式，得到一條橫坐標(biāo)為鋅層質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值、縱坐標(biāo)為測(cè)量強(qiáng)度的曲線，如圖1。查得擬合曲線的相關(guān)系數(shù)為0.99950，但鋅層質(zhì)量在40 g/m2以下時(shí)偏離回歸曲線較遠(yuǎn)，測(cè)定誤差較大。試著將曲線分成兩段分別進(jìn)行回歸計(jì)算，得到分段曲線如圖2，可看出無(wú)論低含量還是高含量均擬合得很好，兩段曲線的相關(guān)系數(shù)分別為0.99969和0.99915，均在0.999以上，將此曲線系數(shù)保存。

曲線漂移校正

工作曲線長(zhǎng)時(shí)間使用后會(huì)發(fā)生漂移，測(cè)定就不夠準(zhǔn)確了，因而必須設(shè)置漂移校正。選擇計(jì)算方法為α法，即一點(diǎn)法，將漂移校正樣品的標(biāo)準(zhǔn)化強(qiáng)度值輸入。保存好漂移校正樣品，待曲線需要漂移校正時(shí)，選擇定量分析中的標(biāo)準(zhǔn)化，在代碼中選擇此漂移校正樣品，即可進(jìn)行漂移校正。

結(jié)果與討論

精密度實(shí)驗(yàn)

按照試樣的測(cè)定條件，對(duì)同一塊樣品連續(xù)測(cè)定11次，進(jìn)行精密度測(cè)試，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD為0.092%。

表2 X射線熒光光譜儀的測(cè)定條件

圖1 Zn元素工作曲線(不分段)

圖2 Zn元素工作曲線(分段)

準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)

選擇若干GI板圓片試樣，先用X射線熒光光譜儀進(jìn)行測(cè)定，再用國(guó)標(biāo)中規(guī)定的重量法[4]進(jìn)行測(cè)定，比對(duì)數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

表3 鋅層質(zhì)量測(cè)定數(shù)據(jù)比對(duì)表 g/m2

從表3中可以看出，光譜儀的檢測(cè)數(shù)據(jù)與重量法的檢測(cè)數(shù)據(jù)比較接近，最大正偏差為1.5 g/m2、最大負(fù)偏差為-1.6 g/m2，小于國(guó)標(biāo)中規(guī)定的再現(xiàn)性允許誤差±5%的標(biāo)準(zhǔn)。

攝影 劉繼鳴

結(jié)束語(yǔ)

精密度和準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，利用理學(xué)Simultix系列X射線熒光光譜儀測(cè)定熱鍍純鋅鋼板鋅層質(zhì)量，方法快速、簡(jiǎn)便，結(jié)果準(zhǔn)確可靠。