產(chǎn)品列表 / products
隨著(zhù)科技的發(fā)展以及金屬材料的快速發(fā)展,各個(gè)行業(yè)以及各種產(chǎn)品對金屬材料的要 求越來(lái)越高,對金屬中低含量碳硫的分析要求也越來(lái)越嚴格。特別是某些特種鋼材對碳的要 求都在0.00X甚至更低。碳硫分析有多種方法,如質(zhì)量法、氣體容量法等,這些方法依靠的 是化學(xué)原理。而高頻燃燒紅外吸收法,依靠的是物理原理,沒(méi)有化學(xué)分析冗長(cháng)繁瑣的操作, 人為因素小,省時(shí)省力。以其操作簡(jiǎn)便、自動(dòng)化程度高、分析時(shí)間短、精度高、性能穩定而 得到廣泛應用。力可公司推出的CS444紅外碳硫分析儀,在低碳低硫的分析上,具有更大的 *性。下面采用此儀器,對影響分析精密度及準確度的因素進(jìn)行了討論。
1 空白值的影響因素
在分析高含量碳、硫時(shí),其它因素對待測樣品zui終結果雖然有一定影響,但由于樣品碳、硫 含量高,所以影響不大。在分析低碳、低硫或超低硫時(shí),往往因系統在吸附CO2、SO2氣 體的同時(shí)又釋放CO2、SO2氣體,加上助熔劑、助燃氣體、坩堝中碳、硫的存在以及試樣 加工時(shí)的污染,在分析低含量樣品時(shí)會(huì )引進(jìn)本底影響,這些影響總稱(chēng)做系統空白值。因低碳 低硫的含量與空白值基本相當,有時(shí)空白值甚至會(huì )大于被分析樣品的碳、硫含量。因為空白 值不僅影響測定下限,也影響靈敏度與精密度,因此要求在測量中盡量降低空白值,那么必 須對加工過(guò)的試樣、坩堝、助熔劑、氧氣進(jìn)行處理,以求降低空白值,提高分析的精密度和 準確度。試樣加工時(shí)的污染可以通過(guò)采用有機溶劑洗滌試樣而基本除掉。另外 ,粉塵的干擾也是影響碳、硫分析精度及準確度的重要因素。
1.1 坩堝
陶瓷坩堝的主要成分是氧化鋁和氧化硅,除本身原料及制做過(guò)程中所帶來(lái)的空白外,陶瓷坩 堝具有一定的吸附性,表面容易吸附空氣中的水份和二氧化碳和二氧化硫,其中的水份在燃 燒時(shí),吸收一定熱量汽化后,能吸收二氧化硫,降低二氧化硫的轉化率。未經(jīng)過(guò)處理的坩堝 都會(huì )含有碳或硫且不均勻,無(wú)論對高含量碳硫分析或對低含量碳硫分析都會(huì )造成影響。一種 方法是坩堝在1 300℃馬弗爐內灼燒2h,另一種方法是將預先灼燒好的坩堝加入鎢鐵助熔 劑經(jīng)高頻燃燒一次,冷卻后再使用。不同狀態(tài)下,坩堝中殘存碳硫的試驗情況見(jiàn)表1。
從上表的數據可以看出,未經(jīng)過(guò)任何處理的坩堝中的殘存碳硫含量遠遠高于處理過(guò)的坩堝。 而后兩種坩堝中又以經(jīng)過(guò)1 300℃灼燒的坩堝中殘存碳硫含量為zui低。
1. 2 助熔劑
進(jìn)行低碳低硫測定前應消除助熔劑表面吸附的雜質(zhì)氣體。消除雜質(zhì)氣體的方法是把鎢粒先放 入烘箱內450±10℃烘烤2h,在干燥器中冷卻,再放入磨口瓶?jì)葌溆?。?/SPAN>2是烘烤和未經(jīng) 烘烤鎢粒的對比試驗。
1.3 氧氣
低碳低硫分析所用氧氣應該為高純氧或在進(jìn)入儀器之前先通過(guò)凈化裝置(裝有過(guò)氯酸鎂和 分子篩)除去有機雜質(zhì),再用干燥劑和二氧化碳吸收劑除去水分和二氧化碳。由于 實(shí)驗條件所限,在此引用太鋼鋼研所對碳分析比對結果,見(jiàn)表3。
從上面的分析結果可以看出,在儀器外加氣體凈化裝置,分析結果略好。
1.4 粉塵
有文獻指出,在低硫分析過(guò)程中,粉塵干擾會(huì )使結果偏高。粉塵干擾是可能存在的,因為紅 外光源照射時(shí),粉塵的存在會(huì )出現擋光、散射、干涉等光學(xué)干擾。這種干擾造成吸收信號值 的增加,產(chǎn)生正干擾。
1.5 標定
另外,國內目前一般采用硫酸鹽基準物來(lái)標定儀器。這樣會(huì )與被分析物產(chǎn)生基體間的差異, 從而導致分析時(shí)出峰的時(shí)間差異,影響硫的分析結果。表4的結果可以說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題。
根據上表中的數據可知,S%<0.01的14個(gè)標樣中,測定值8個(gè)偏低,4個(gè)偏高。
2 .分析條件的選擇
2.1 準確測定扣除空白值
空白值的測定方法有兩種,一種是直接法,即直接測定坩堝及助熔劑的碳硫量作為空白值; 另一種是間接法,即測定坩堝、助熔劑及相應低碳低硫標樣的碳硫含量,空白值等于測定值 與已知標樣值之差。因直接法在測量空白時(shí)和分析樣品時(shí)燃燒溫度差異較大,引進(jìn)空白值也 存在較大差異,而間接法因低碳低硫標樣的加入會(huì )使感應電流、感應溫度明顯升高,致使坩 堝材料內部的碳硫元素在分析過(guò)程中逐步釋放出來(lái),故間接法測得的空白值相應要比直接法 高??瞻卓鄢蹬c稱(chēng)量設置成反比例關(guān)系,不同的樣品稱(chēng)量應扣除不同的空白值,即:
式中:k1—被測樣品扣除的空白值;
k2—間接法測得的空白值;
m2—間接法測空白時(shí)的標樣的稱(chēng)量(g);
m1—被測樣品的稱(chēng)量(g)。[ZK)]
分析前應先預燒幾個(gè)廢樣,使儀器的氣路達到飽和,然后按間接法進(jìn)行分析三次(結果未超 差),使用自動(dòng)空白程序設置稱(chēng)量及空白值,扣除空白值。
2.2 助熔劑種類(lèi)及加入方式
樣品燃燒是分析成敗的關(guān)鍵,為了提高回收率并且得到穩定的數據,助熔劑的加入是必不可 少的。助熔劑的種類(lèi)、用量及加入的順序對碳、硫含量的測定結果非常重要。
鎢粒及其合金(如鎢——錫、鎢——鐵——錫)等是高頻爐常用的助熔劑。鎢??商峁┹^高 熱值,具有較好的透氣性,燃燒不飛濺,具有降低碳硫分析結果的作用,其燃燒后生成酸性 的三氧化鎢,對消除硫的吸附有較好的效果;錫粒在使用中加入不宜多,有時(shí)與MoO3同時(shí)加入以消除SnO2粉塵對硫吸附的影響。另外MoO3在500℃熔融中起攪拌作用,且與鐵形成鉬酸鐵,大大減少了氧化鐵的形成;純鐵也是一種很好的助熔劑,但由于碳硫的空白不理 想,在用低含量碳硫時(shí)要注意使用。一般而言,分析鋼鐵中的碳硫,采用鎢——錫助熔劑;分析硅 鐵采用鎢——鐵——錫助熔劑;分析銅中的微量硫采用鐵屑助熔劑等。
另外,有文章指出,加入助熔劑的次序對碳硫釋放有一定影響,這里不做討論。
2.3 標準樣品的選擇
作為一項準確的分析方法,應當用純化合物作為基準已經(jīng)成為共識,但純化合物和鋼樣燃燒 釋放情況不一致,應當采用分析什么材料,用該材料的基準物質(zhì)來(lái)校正,遵循選擇標準樣品 與試樣含量相近或相當,同時(shí)還要考慮被測組分與標準樣品的基體相似以及第三元素的影響 。
2.4 分析時(shí)間的設定
2.4.1 由于管壁的氣體吸附和釋放處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài),當分析高含量樣品時(shí),CO2SO2 濃度高,管壁吸附增加,在分析低含量樣品時(shí)或通純氧取基準信號時(shí),管道內壁吸附的氣體 逐漸釋放,勢必影響基準信號的去值或低含量分析的準確度,所以在每次樣品分析前,對 系統進(jìn)行通純氧清洗,清洗時(shí)間的長(cháng)短即為吹氧時(shí)間,一般設定15s,低含量為20~25s。
2.4.2 zui短分析時(shí)間的設定。分析低含量樣品,觀(guān)察釋放曲線(xiàn),如果曲線(xiàn)尾巴截的過(guò)多,則需增加時(shí)間,反之若拖得太長(cháng) ,需要相應減少時(shí)間。
另外,試樣、助熔劑的形狀、稱(chēng)量及比例搭配對分析結果的精密度和準確度也有一定程度的 影響。
3 結論
本文對測定金屬中低含量碳硫的各個(gè)影響因素進(jìn)行了探討,認為在對低含量碳硫進(jìn)行測 定時(shí),要想得到準確結果,只有針對待測樣品的具體情況,正確處理各個(gè)環(huán)節,才能獲得準 確的分析結果。這種方法已經(jīng)應用到了日常分析中,效果比較令人滿(mǎn)意。
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