X荧光光谱法测定铌钨合金中钨、钼、锆元素

X荧光光谱法测定铌钨合金中钨、钼、锆元素

作者：许宁辉唐武于红艳

来源：《当代化工》2020年第01期

Determination of Tungsten， Molybdenum and Zirconium

in Nb-W Alloy by X-Fluorescence Spectrometry

XU Ning-hui1，2，3，TANG Wu1，2，3，YU Hong-yan1，2，3

（1.;Ningxia Orient Tantalum Industry Co.， Ltd.， Ningxia Shizuishan 753000， China;

2.;State Key Laboratory of Special Rare Material， Ningxia Shizuishan 753000， China;

3.;National Engineering Research Center of Tantalum and Niobium， Ningxia Shizuishan 753000，China）

鈮钨（Nb521）合金（Nb-5W-2Mo-1Zr）是一种新型高温合金材料，其优良的高温力学性能，工艺性能和高温高强度低密度特性，使其在航空航天技术上广泛应用[1]。化学分析法测定铌钨合金中W、Mo、Zr元素，不仅流程长、分析效率低;而且成本高、劳动强度大;ICP法考虑到样品中元素含量原因，样品稀释倍数较高，误差难控制，曲线线性不稳定，导致测定结果波动大，无法有效指导生产。本文采用日本岛津公司生产的XRF-1700顺序型X荧光光谱仪，通过标准片的制作、测定电流的选择、各元素的最佳谱线选择、背景参数的选择、2theta和PHD 的选择、工作曲线的建立、方法准确度试验与样品对照试验及方法精密度试验，最终建立了X 荧光光谱法测定铌钨合金中钨、钼、锆的分析方法[2]。本方法各元素同时测定，检出范围宽，准确度、精密度较好，分析效率高，很好地解决了铌钨合金中钨钼锆含量的分析，可满足实际生产中样品的测定。

硼酸（优级纯）;金属铌，纯度≥99.99%;金属钨，纯度≥99.99%;金属钼，纯度≥99.99%;金属锆，纯度≥99.99%。

XRF-1700顺序型X荧光光谱仪，日本岛津公司生产;YYL—40型压片机，长春光学精密机械研究所生产;BL-F30系列冷却水装置，北京汉威公司生产。

通过试验优化，综合考虑确定仪器最佳工作参数见表1。

铌钨合金样品经高温灼烧、磨制、压片后[3，4]，经X射线照射，样品中的各元素被激发出特征X射线，特征X射线经衍射晶体衍射后进入探测器，并由计算机记录元素的特征谱线强度值。计算机将探测到的元素特征谱线强度，经工作曲线校正，计算出各元素的含量。

1.5.1 ;标准样品的制备

将铌粉、钨粉、钼粉与锆粉按含量配比称取，在玛瑙研钵中混合，经2.5 h研磨均匀，用H3BO3作底衬，压制成Ø30 mm的块状标样待用[5-8]。

该系列标准样片加入各基准试剂量及相对应的百分含量见表2。

1.5.2 ;工作曲线的制作

将标准点样品中各待测元素配比值输入系统，建立工作曲线，钨、钼、锆三个元素的工作曲线见图1、图2、图3。

取铌钨合金（实验室样品）约5 g置于瓷坩埚，放入高温炉，升温至850 ℃灼烧，使之完全氧化后冷却至室温，转入玛瑙研钵中磨细、磨匀。用H3BO3作底衬，压制成Ø30 mm的块状样品待用。

选择不同的仪器电流进行试验，结果见表3。由表3确定出铌钨合金中钨、钼、锆测定的仪器电流均为70 mA。

选择不同的元素谱线进行试验，结果见表4。

选择不同的PHD范围进行试验，结果见表5。

从表5试验得出：铌钨合金中钨、钼、锆测定的最佳PHD范围分别为，钨： 25～96;钼：25～200;锆：25～200。

选择不同的2θ角进行试验，结果见表6。

从表6试验得出：铌钨合金中钨、钼、锆测定的最佳2θ角分别为，钨： 37.100;钼：20.280;锆：22.500。

选择不同的背景参数进行试验，结果见表7。

表7试验表明：铌钨合金中钨、钼、锆测定的背景参数分别为，钨和钼不扣除背景，锆采取单点扣除背景2thet工作（23.182）Meas. Time（20 s）。

选择不同的工作曲线拟合方式进行试验，结果见表8。

表8试验表明：铌钨合金中钨、钼、锆测定的工作曲线拟合方式结果为，钨元素采用二次曲线校准中dlj校准和dji校准同时拟合方式，钼元素和锆元素采用二次曲线校准中dlj校准方式。

选择铌钨锭与铌钨粉样品，分别采用HORIBA JY Ultima2 ICP-OES与岛津公司XRF-1700 X荧光光谱仪进行分析结果对照，对照结果见表9。

由表9可以看出，采用ICP-OES与X荧光光谱仪两种方法进行分析，测定结果完全一致，能够满分析要求。

取11份铌钨锭样品，按操作步骤处理后做精密度试验，测定结果见表10。由表10看出铌钨合金中钨、钼、锆元素分析方法的相对标准偏差（RSD）≤2.23%，方法稳定可靠，能够满足分析要求。

铌钨合金中钨、钼、锆元素测量范围要求为：钨（2.0%～8.0%）、钼（1.0%～3.0%）、锆（0.50%～3.0%）。在仪器参数优化的条件下，根据工作曲线范围，结合试验情况可以确定，本方法可以满足测量范围要求。

通过试验研究，探索了XRF-1700顺序型X荧光光谱仪在铌钨合金中主体元素测定中的应用，并通过试验确定最优化测定条件，建立了铌钨合金中W、Mo、Zr三种主体元素的分析方法，该方法准确度良好，相对标准偏差（RSD）<2.23%。本方法具有较好的稳定性，准确度高，能够满足铌钨合金中主体元素的分析要求。

参考文献：