X射線熒光光譜儀在冶金分析中的應用

冶金分析是指冶金生產過程中（zhōng）各物料（liào）的化學組成及其含量的分析。它對原料的選（xuǎn）擇，在（zài）冶煉前的爐料計算，冶（yě）煉工藝流程的控製中，產品的檢驗，新產品（pǐn）的試製，以及冶金工廠（chǎng）中環保（bǎo）分析都是必不可少的。

其（qí）特點是：

①在保證生產質量的前（qián）提下，分析速度要快，特別是分析；

②冶金分析物料種類繁（fán）多，有固（gù）體、粉末和（hé）液體等，因此要求分析方法適應（yīng）性強；

③分析數量大，任務重，並且要求日（rì）夜連續不斷進行（háng）。

X射線熒光分析技術正好（hǎo）能滿足冶金分（fèn）析的特殊要求，一台多道X射線熒光光譜儀能在一分鍾之內分析20~30個元素，而其分（fèn）析精（jīng）密度完（wán）全可以（yǐ）和濕法（fǎ）化學分析相媲美，分析範圍又很寬（kuān），從幾個 ppm到100%。這樣可以節省大（dà）量人力（lì），提高工作效率（lǜ），它又很少使用酸和特種化學試劑，不會汙染環境。

然而（ér）斯派克X射線（xiàn）光譜分析法並不是一種絕對法，而（ér）是依靠用（yòng）標準試樣（yàng）相比較來作分析。以鋼鐵分（fèn）析為例，標（biāo）準試樣國際的、國內的都有，但是如果對表麵（miàn）效應不重（chóng）視，那末好的標準試樣（yàng），分析出來結果也會是錯誤的。金屬試樣一般可以直接從爐中取樣冷（lěng）凝而成，或者（zhě）從大塊金屬或原料上切取試片，這樣能用固體狀（zhuàng）態進行分析（xī），有速度快、方法簡便和分析精（jīng）密度高的特點，缺點是不能加入內（nèi）標或（huò）者進行稀釋，在痕量元素分析時，又不能采用化學分離，不容易得到合適的標準試樣，又很難人工合成。

（1）固體（tǐ）樣品的製備

　　一般切割或直接澆鑄的試樣表（biǎo）麵（miàn）比較（jiào）粗糙，通常需要進一步研磨。磨可以在磨片機上研磨（mó），也可（kě）以在磨床上加工光潔度較高的表麵。通常使用的磨料有各種顆粒度的氧化（huà）鋁(即剛玉（yù）)或碳化矽即 (金鋼砂)。一般不拋光或化學腐（fǔ）蝕等特殊處理，在測量短（duǎn）波譜線如鉬、鎳、鉻等元素時，大約80~120粒度砂（shā）紙的光潔度即可滿足（zú）要（yào）求，但測量長波（bō）譜線（xiàn）要（yào）求試樣表麵光潔度要（yào）高，特別重要的是（shì）分析試樣和標準樣品（pǐn）的表麵一定要有一致的光潔度。樣品在測量時，好能（néng）自轉，以減少表麵（miàn）效應、顆粒度（dù）和不均勻性的影響。如果樣品沒有（yǒu）自轉裝置，則樣品放置位置必須使（shǐ）樣品的表麵磨痕和（hé）入射、出射 X射線（xiàn）所（suǒ）構（gòu）成的平麵平（píng）行，這樣吸收小（xiǎo），如果相互垂直時吸收大（dà）。

　　樣品在研磨過（guò）程中，有（yǒu）可能把樣品中夾雜物磨掉（diào），造成某些（xiē）元素分析結（jié）果偏低，或者也可能發生表麵沾汙。分析低鋁時，如（rú）果使用氧化鋁作磨料，表麵就可能被沾汙，這時好采用碳化矽磨料，反之如果分析低矽時，應采須（xū）知氧化（huà）鋁佬磨料。對有色金屬如鋁合金、銅合金等，它們遠比鋼鐵試樣（yàng）要軟，不能用砂紙（zhǐ）研磨，而應該（gāi）用（yòng）車床，以保（bǎo）證樣品表麵光潔度。檢（jiǎn）驗這種表麵沾汙的方法（fǎ）測量沾汙元素譜線的強度比。對於原子序數60 以下的元素，可測量其La1Ka強度（dù）比，對於原子序數60以上的重元素，應測量Ma/La1 強度比。試驗可以（yǐ）用有沾汙的樣品和已知（zhī）未沾汙的同種合金樣（yàng）品作比較，甚（shèn）至還可以作為一種消除沾（zhān）汙（wū）的檢驗方法。

（2）生鐵X射線熒光分（fèn）析生（shēng）鐵中碳是以元素狀態（tài）存在

灰口鐵（tiě）中的碳有的呈球狀（zhuàng）石墨，有（yǒu）的呈片狀石墨，在研磨過程中表麵上（shàng）脫落的石墨孔也會引（yǐn）起其他分析元素的汙染，造（zào）成分（fèn）析錯誤。澆鑄（zhù）的試樣是不均勻的，不適合作X射線（xiàn）熒光分析。而急（jí）冷試樣的（de）晶粒很細，分布（bù），碳生成（chéng）滲碳體(Fe3C) ，它是一種很脆而（ér）硬的中間化合物，表麵可以利用研磨（mó）辦法加工。

（3）中低合金鋼分（fèn）析

　　用X射線熒光分析中低合金鋼（gāng）有足夠靈（líng）敏度，多道X射線螢光光譜儀一般測量時間隻需要（yào）20 秒。好用銠（lǎo）靶X射線管，監控試樣測量為60秒，以提高分析精度，必要時要扣除重迭譜線，用標準鋼樣NBS116-1165, 和BAS50-60,401-410,431-435,451-460。

（4）不鏽鋼的分析

不鏽鋼X射線熒光分析是比較困難的，因為鎳、鉻、鐵三者存在著嚴重的增強和吸收效應，必須采用數學分析，校正（zhèng）後鉻、鎳分析結果是非常令人滿意（yì）的。

（5）非金屬材料分析（xī）

　　非金屬材（cái）料分析包括（kuò）爐（lú）渣、礦石等原材料分析。它的分析方法大致可分成二大類，一種（zhǒng）是把試樣振動磨粉碎，然後壓製（zhì）成直徑為40毫米的圓片，直接放在X射（shè）線熒光光譜儀上分析。這樣方法特點是速度快，一（yī）般五分（fèn）鍾左右就能報出結果（guǒ），適合作快速分（fèn）析，但是有 “顆粒度（dù）效應”和“礦物效應” ，所以（yǐ）一定要嚴格控製試樣顆粒度大小。特別（bié）對輕元素分析，尤為（wéi）嚴重，可以適當加入（rù）稀釋劑、粘結劑、重吸收劑，如（rú）硼酸、澱粉、硫酸釩等，來減少基體效應並（bìng）可壓成圓片。另一（yī）種方法為熔融法，可以在試樣中加入熔劑如四硼酸鋰等，在高溫下溶融成玻璃（lí）熔（róng）珠，熔融時間一般為10~20分鍾，中間要搖動以除去氣（qì）泡，對某些試劑還要加入氧化劑，如硝酸（suān）鈉等，為了防止試片破裂，可適當加入溴化物使其容易脫模。如在鉑 -黃金(5%)坩堝中熔融，冷卻脫模以後，試樣（yàng）就可（kě）以直接使用。這種方法準確度高，並且能消除“顆粒度效應 ”和“礦物效應”，但是分析速度慢，對某些（xiē）元素靈敏度差。