X射線熒光光譜法測定WC-TiC中鎢、鈦的質(zhì)量分數(shù)

張俊峰

(寧夏東方鉭業(yè)股份有限公司,寧夏石嘴山 753000)

X射線熒光光譜法測定WC-TiC中鎢、鈦的質(zhì)量分數(shù)

張俊峰

(寧夏東方鉭業(yè)股份有限公司,寧夏石嘴山 753000)

采用X射線熒光光譜(XRF)法對WC-TiC中鎢、鈦的質(zhì)量分數(shù)進行了測定。根據(jù)WCTiC中鎢、鈦元素的熒光強度和含量所具有的對應關系,經(jīng)過校正擬合出鎢、鈦元素的實際工作曲線。對WC-TiC中鎢、鈦元素的測定結(jié)果與化學結(jié)果吻合,相對標準偏差(RSD,n=10)均在0.07%以下,完全能夠滿足生產(chǎn)的需要。

X射線熒光光譜法;WC-TiC;鎢;鈦

難熔金屬碳化物如TiC、NbC、TaC和WC等,最明顯的特點就是它們都具有極高的硬度、熔點和彈性模量。尤其是硬度,明顯高于構成碳化物金屬的硬度,是制取超硬材料的優(yōu)質(zhì)原料。難熔金屬的間隙相碳化物還可以相互作用,生成無限固溶體或有限固溶體,能進一步改善單一難熔金屬碳化物的某種性能。如利用TiC、WC、NbC、TaC等采用粉末冶金方法制備的硬質(zhì)合金,就是一種性能優(yōu)異的現(xiàn)代工具材料、耐磨材料、耐高溫和耐腐蝕材料。由于WC-TiC固溶體保持了碳化鈦固有的高強度及高耐磨性,因此被廣泛應用于硬質(zhì)合金生產(chǎn)中。實踐證明,當WC-Co合金中加入TiC后,大大提高了刀具的抗月牙坑能力,使刀具使用壽命大大提高[1,2]。在生產(chǎn)WC-TiC-Co硬質(zhì)合金時,通常直接加入制備好的WC-TiC固溶體,而其主體元素一般采用化學方法測定[3～9],分析流程長,過程繁雜,勞動強度大。X射線熒光光譜法(XRF)具有制樣簡便、分析速度快、分析范圍寬、重現(xiàn)性好、準確度高等優(yōu)點,應用領域越來越廣[10～13]。筆者建立了 XRF法測定CK料中鎢、鈦質(zhì)量分數(shù),結(jié)果表明,該方法操作簡單、快速準確,完全能夠滿足生產(chǎn)的要求。

1 試驗部分

1.1 儀器及測量條件

XRF—1700順序型X-射線熒光光譜儀(日本島津公司);YYL—40型壓片機(長春光學精密機械研究所);BL—F30系列冷卻水裝置(北京漢威公司);儀器端窗銠靶X射線管,各元素工作電壓40 kV,電流60 mA,Ar-CH4混合氣體流量7.5 mL/min,衰減器1/20,X射線光闌Φ30 mm,濾光片無標準狹縫,其他WC-TiC測量條件列于表1。

表1 分析元素的測量條件

1.2 主要試劑

WO3,純度 ＞99.99%;TiO2,純度 ＞99.99%; H3BO4(優(yōu)級純)。

1.3 標準樣品和試樣的制備

1.3.1 標準樣品的制備與測定

用高純WO3粉、TiO2粉按一定比例配制成9個標準點,研磨均勻后,用H3BO4作底襯壓片成型,壓制成Φ30 mm的塊狀樣品待用。將各標準點的W、Ti含量值輸入微機,以含量適中的校準樣做試驗,確定各元素峰值、2θ值和PHD值,確保各測定元素具有完整的峰形,且不受其他元素譜峰的干擾等必要參數(shù)后,測定并登錄所有校準樣的熒光強度(強度值以不扣背景為佳)。該系列標準樣品含量范圍及強度列于表2。

表2 標準樣品含量范圍及強度

1.3.2 試樣的制備

取約5 g樣品置于瓷坩堝中,放入高溫爐中,升溫至900℃灼燒,使之完全氧化,冷卻至室溫,放入瑪瑙研缽中磨細磨勻。然后用H3BO4作襯底,壓制成Φ30 mm的塊狀樣品待用。

2 結(jié)果與討論

2.1 工作曲線擬合

W、Ti元素的校準與校準曲線按公式(1)擬合。根據(jù)標準樣品的分析結(jié)果計算回歸方程。其結(jié)果列于表3。

式中ωi為分析元素的標準值/%;Ii為需定量元素強度/kcps;b為斜率;c為截距。

表3 WC-TiC中W、Ti的工作曲線

2.2 精密度實驗

將WC-TiC樣品按表1中的分析條件重復測量10次,將所得結(jié)果進行統(tǒng)計,結(jié)果列于表4。由表4可知,該儀器的穩(wěn)定性、重復性都很好,完全能夠滿足生產(chǎn)要求。

表4 精密度實驗(n=10)

2.3 準確度實驗

采用本法對WC-TiC樣品進行測定,其分析結(jié)果對照列于表5。由表5可知,本法與對照值符合較好,說明本方法無論是元素譜線的選擇,還是標樣的選擇、校正公式的選取都是正確的,完全符合WCTiC生產(chǎn)工藝的要求,可用于指導生產(chǎn)。

表5 分析結(jié)果對照 %

3 結(jié) 語

WC-TiC的成分較為穩(wěn)定、簡單,在保證實際樣品和校準樣品粒度一致的情況下,工作曲線有很高的準確度和可靠性。采用樣品壓片成型方法,取樣量比化學方法取樣量大,可以很好地避免由于樣品不均勻而造成的分析誤差。通過條件試驗和樣品的實際檢測,表明采用X射線熒光光譜法測定WC -TiC中W和Ti的質(zhì)量分數(shù)是可行的,并且具有操作簡單、快速、準確的特點,完全滿足WC-TiC生產(chǎn)的質(zhì)量控制。

[1] 裘立奮.現(xiàn)代難熔金屬和稀散金屬分析[M].北京:化學工業(yè)出版社,2006.

[2] 中國材料工程大典編委會.中國材料工程大典(第五卷)[M].北京:化學工業(yè)出版社,2005.

[3] 邱如斌,何立芳.分光光度法測定鎢渣中WO3的含量[J].光譜實驗室,2005,22(4):827-830.

[4] 鄭靈芝,奉冬文,譚朝暉.鎢銅復合材料中鎢的分析[J].冶金分析,2006,26(4):72-73.

[5] 甘家耕.人造白鎢中三氧化鎢的測定[J].中國鎢業(yè),2004,19 (6):42-43.

[6] 劉東,張嫦,周小菊,等.沉淀-絡合滴定法快速測定陶瓷鈦酸鋇納米粉中鋇鈦的含量[J].西南民族大學學報·自然科學版, 2007,33(5):1 109-1 112.

[7] 靖振海.差示比色法測定鈦鐵合金中鈦[J].理化檢驗-化學分冊,2002,38(9):475.

[8] 王麗.變色酸光度法測定鈦鐵中鈦[J].冶金分析,2001,21 (4):63-64.

[9] 宋新艷.過氧化氫光度法測定釩鈦磁鐵礦中二氧化鈦[J].冶金分析,2006,26(5):102-103.

[10]張志剛,李芳軍,蔡萍,等.X射線熒光光譜法測定不銹鋼中15種元素[J].冶金分析,2009,29(7):19-23.

[11]甄洪香,徐增芹,葛鑭.能量色散偏振X射線熒光光譜法測定生鐵中錳和鈦[J].理化檢驗-化學分冊,2008,44(2):164-165.

[12]張建波,朱麗輝,林力.X-射線熒光光譜法測定鈦白粉中磷鐵鋯鈮[J].冶金分析,2009,29(1):40-43.

[13]刑華寶,胡正陽,史厚義,等.X-射線熒光光譜熔融法測定凹精中鋁釩鈦[J].冶金分析,2004,24(增刊):198-199.

Determination of W and Ti in WC-TiC by X-ray Fluorescence Spectrometry

ZHANGJun-feng
(Ningxia Orient Tantalum Industry Co.,Ltd,Shizuishan753000,China)

The method for determining mass fraction of W and Ti in WC-TiC sample by X-ray fluorescence spectrometry was introduced.Based on the correlations between XRF intensity and element concentration in W and Ti of WC-TiC sample,the matrix correction method was used to eliminate the influence of absorption and strengthening effects.The results obtained were in good agreement with chemical method.The relative standard deviation is less than 0.07%(n=10).The method meets the production needs very well.

X-ray fluorescence spectrometry;WC-TiC;W;Ti

O434.1

A

1003-5540(2011)01-0064-03

張俊峰(1972-),男,高級工程師,主要從事鉭鈮的分析工作。

2010-10-11