專利名稱：一種柔性線材成分分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及材料科學(xué)，特別提供了一種柔性線材成分分析方法。
背景技術(shù)：
柔性線材是一種重要的噴涂軟條材料，因此，準(zhǔn)確分析此類材料成分具有相當(dāng)?shù)谋匾院椭匾?。此類材料中包括金屬成?金屬粉)和非金屬成份(有機(jī)形成劑)，目前，現(xiàn)有技術(shù)中沒有很好的分析方法，人們期望一種投資少、分析簡便而且結(jié)果準(zhǔn)確的相應(yīng)的柔性線材分析方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種柔性線材成分分析方法。
本發(fā)明一種柔性線材成分分析方法，其特征在于首先去除有機(jī)物(由于樣品中含有金屬粉和有機(jī)形成劑，.為便于準(zhǔn)確分析，必須把有機(jī)成份和無機(jī)成份有效分開)，然后用王水溶解經(jīng)過上述處理的材料試樣，然后趕盡低熔點(diǎn)酸，對經(jīng)過上述處理后的溶液中的其它成分用電感耦合等離子原子發(fā)射光譜法(ICP-AES法)進(jìn)行分析采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀對處理后的樣品進(jìn)行測試，測量各待測元素的譜線強(qiáng)度，根據(jù)譜線強(qiáng)度與元素含量的關(guān)系，進(jìn)行擬合得到待測元素含量。
本發(fā)明所述柔性線材成分分析方法，其特征在于所述柔性線材(是由有機(jī)物和無機(jī)物構(gòu)成的混合型材料)為以下兩種，其成分及其相對質(zhì)量份數(shù)為第一種材料由一定量的有機(jī)形成劑(有機(jī)形成劑在柔性線材材料總質(zhì)量中所占的質(zhì)量百分含量范圍通常是7～15％，優(yōu)選范圍是8～12％)和Ni、Al、Cr、W、合成紅寶石、Mo、Ti、Co、Cu構(gòu)成，其中，除有機(jī)形成劑之外的其它成分的相對質(zhì)量份數(shù)含量為Ni27～33；Al8.0～13.0；Cr≤1.5；W≤1.5；合成紅寶石39.0～44.0；Mo、Ti、Co、Cu的總量≤5；其中Mo、Ti、Co、Cu的含量為實(shí)測；第二種材料由一定量的有機(jī)形成劑(有機(jī)形成劑在柔性線材材料總質(zhì)量中所占的質(zhì)量百分含量范圍通常是7～15％，優(yōu)選范圍是8～12％)和Ni、Al、Cr、W、Mo、Ti、Co、Cu構(gòu)成，其中，除有機(jī)形成劑之外的其它成分的相對質(zhì)量含量份數(shù)為Ni52～57；Al15.0～18.0；W≤2.0；Cr、Mo、Ti、Co、Cu的總量≤8；其中Cr、Mo、Ti、Co、Cu的含量為實(shí)測。
本發(fā)明所述柔性線材成分分析方法，其特征在于所述去除有機(jī)物的方法為向試樣中加入濃硫酸，低溫加熱至試樣碳化分解。可以利用濃硫酸的碳化性，把有機(jī)物和無機(jī)物分開。反應(yīng)式如下

碳化有機(jī)形成劑過程中，硫酸加熱程度試驗(yàn)于等量的四份樣品中，各加入等量濃硫酸，于電爐上加熱，然后加入王水進(jìn)行溶解，具體溫度、時間、溶解情況及重量法分析合成紅寶石的數(shù)據(jù)如表1表1硫酸加熱程度影響表


以上試驗(yàn)現(xiàn)象和分析數(shù)據(jù)說明在高溫狀態(tài)下，發(fā)濃硫酸煙(338℃)使部分合成紅寶石分解，分析結(jié)果明顯偏低，發(fā)微煙試樣則不能分解完全；只有低溫發(fā)煙對分析結(jié)果影響不大。
本發(fā)明所述柔性線材成分分析方法，其特征在于所述用王水溶解柔性線材的過程是用來溶解柔性線材的王水配比為濃鹽酸∶濃硝酸＝(1～5)∶1。優(yōu)選的方案是首先將經(jīng)過去除有機(jī)物處理后的試樣溶于鹽酸中，然后向溶液中加入硝酸；王水配比優(yōu)選范圍是為濃鹽酸∶濃硝酸＝(2～4)∶1。
進(jìn)行下列試樣溶解的對比試驗(yàn)將經(jīng)過去除有機(jī)物處理的樣品分3份分別加入適量的鹽酸、硝酸、王水(加入量都為10ml，樣品每份0.1g)進(jìn)行溶解。具體情況如表2表2試樣溶解情況表

上表可以看出，加入王水可以使分解后的樣品迅速分解，但應(yīng)先緩慢加入鹽酸后，再加入硝酸，以免反應(yīng)劇烈溢出。
本發(fā)明所述柔性線材成分分析方法，其特征在于用王水溶解所述材料之后和趕盡低熔點(diǎn)酸之前，向溶液中添加氫氟酸去除硅，以便消除試樣中硅的干擾，方便地進(jìn)行其后的待測各種合金元素的測量。硅以SiF4氣態(tài)形式排出，與溶液相分離。
有機(jī)形成劑的影響因?yàn)橛袡C(jī)形成劑中除了有機(jī)成份外，還有少量的硅存在，在硫酸碳化和發(fā)煙的過程中，硅往往形成正硅酸膠體存在于合成紅寶石沉淀中，灰化后形成二氧化硅，使合成紅寶石的結(jié)果明顯偏高?，F(xiàn)采用加入氫氟酸使二氧化硅氣化來消除影響。反應(yīng)方程式如下
具體操作如表3表3氫氟酸加入情況表

在濃硫酸發(fā)煙介質(zhì)中，氫氟酸可以使部分合成紅寶石分解，令分析結(jié)果偏低。因此，應(yīng)在王水溶解過程中加入氫氟酸，在冒微煙后取下，結(jié)果令人滿意。
本發(fā)明所述柔性線材成分分析方法，其特征在于在用王水溶解所述材料之后和趕盡低熔點(diǎn)酸之前，向溶液中加入磷酸以便絡(luò)合W。由于樣品中含有少量鎢元素，在濃酸狀態(tài)下很容易產(chǎn)生鎢酸沉淀，影響鎢和合成紅寶石的分析結(jié)果，因此在用王水溶解樣品后，需加入少量磷酸來絡(luò)合鎢元素。以下是磷酸對鎢元素分析結(jié)果的影響，如表4表4磷酸的加入對鎢元素分析結(jié)果的影響


上表說明，磷酸的加入，可使鎢的分析結(jié)果準(zhǔn)確。
本發(fā)明所述柔性線材成分分析方法，其特征在于對所述第一種材料，在趕盡低熔點(diǎn)酸之前進(jìn)行過濾，得到以合成紅寶石為主要成分的固體沉淀；將所得到的沉淀進(jìn)行洗滌至濾液呈中性，然后把沉淀置于坩堝(最好選用耐受高溫1000℃以上的坩堝，最好事先恒重，優(yōu)選瓷坩堝)中，于高溫爐中在約800℃以上條件下(優(yōu)選1000℃條件下)進(jìn)行灰化以便消除濾紙的影響，然后再次洗滌后取出置于干燥器中，冷卻后進(jìn)行稱量。
由于合成紅寶石的主要成份是α氧化鋁，其中含有少量的金屬鉻，化學(xué)性質(zhì)極不活潑，幾乎與所有試劑都不反應(yīng)，利用這個性質(zhì)，合成紅寶石可以采用重量法(在固液分離后稱重)進(jìn)行分析。按下式計算合成紅寶石的含量

式中G試樣重；G1坩堝重；G2坩堝與沉淀重。
本發(fā)明所述柔性線材成分分析方法，其特征在于所述趕盡低熔點(diǎn)酸的過程是向溶液中加入磷酸，加熱至冒微煙。由于磷酸在較高溫度下具有很強(qiáng)的溶解能力，能溶解很多過去認(rèn)為酸不溶解的物質(zhì)，因此加入磷酸后控制溫度對分析結(jié)果具有重要意義。按下表加入各種介質(zhì)，分析結(jié)果如表5表5磷酸加入順序?qū)Ψ治鼋Y(jié)果影響表


以上分析結(jié)果說明，磷酸長時間在硫酸發(fā)煙狀態(tài)下，會使合成紅寶石分解，影響鋁、鉻、合成紅寶石的分析結(jié)果。因此，為保持介質(zhì)一致和鎢的完全絡(luò)合，加入磷酸后，加熱至冒微煙取下，不影響分析結(jié)果。
本發(fā)明所述柔性線材成分分析方法，其特征在于對經(jīng)過上述處理后的溶液中的其它成分用電感耦合等離子原子發(fā)射光譜法(ICP-AES法)進(jìn)行分析的過程是采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀對處理后的樣品進(jìn)行測試，測量各待測元素的譜線強(qiáng)度，根據(jù)譜線強(qiáng)度與元素含量的關(guān)系，進(jìn)行擬合得到待測元素含量。
按儀器的工作條件調(diào)整儀器，儀器穩(wěn)定后，測量各溶液中待測元素的譜強(qiáng)度，利用譜線強(qiáng)度與元素含量的關(guān)系，計算機(jī)進(jìn)行一次線性擬合，測出待測元素的含量。按下式計算待測元素(M)的含量M(％)＝kI+b式中k-表示校正曲線的斜率；b-工作曲線的截距；I-測得待測元素的信號強(qiáng)度。
ICP分析所述兩種柔性線材中Ni、Al、Cr、W、Mo、Ti、Co、Cu的元素間干擾試驗(yàn)分別配制不同元素的離子溶液，在不同元素的分析譜線上進(jìn)行掃描，結(jié)果如表6
表6元素間干擾情況表

由以上數(shù)據(jù)可知，上述元素的譜線間無相互干擾。由于以上譜線都是此類元素最靈敏的分析線，相互之間又無干擾。所以，選擇以上譜線作為各元素的分析線。
方法精密度分析按上述方法對所述兩種柔性線材中的各分析元素進(jìn)行分析，六次測量的結(jié)果如表7(精密度情況表)


由于本發(fā)明所述重點(diǎn)對應(yīng)的兩種合金軟條中的合金元素的分析方法是一樣的，因此只對第一種材料處理后的樣品進(jìn)行加標(biāo)試驗(yàn)，測其回收率，結(jié)果如表8表8回收率情況

由表7和表8可以看出，在本方法的分析范圍內(nèi)，除銅的含量較低，偏差小于5％外，其它元素的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于3％，回收率在96-104％之間，說明本方法的準(zhǔn)確度和精密度符合要求。
采用電感耦合等離子原子發(fā)射光譜法(ICP-AES法)測量本發(fā)明所述柔性線材中的鎳、鋁、鉻、鎢、鉬、鈦、鈷、銅元素，方法的準(zhǔn)確度好、精密度高，可以滿足生產(chǎn)科研需求。本發(fā)明適應(yīng)性強(qiáng)、投資少、分析簡便、結(jié)果準(zhǔn)確。
具體實(shí)施例方式一、設(shè)計要求(在各成分含量預(yù)估值滿足以下條件前提下舉出實(shí)施例)第一種材料由一定量的有機(jī)形成劑(有機(jī)形成劑在合金線材材料總質(zhì)量中所占的質(zhì)量百分含量范圍是7～15％，優(yōu)選范圍是8～12％)和Ni、Al、Cr、W、合成紅寶石、Mo、Ti、Co、Cu構(gòu)成，其中，除有機(jī)形成劑之外的其它成分的相對質(zhì)量含量為Ni27～33；Al8.0～13.0；Cr≤1.5；W≤1.5；合成紅寶石39.0～44.0；Mo、Ti、Co、Cu的總量≤5；其中Mo、Ti、Co、Cu的含量為實(shí)測；第二種材料由一定量的有機(jī)形成劑(有機(jī)形成劑在合金線材材料總質(zhì)量中所占的質(zhì)量百分含量范圍是7～15％，優(yōu)選范圍是8～12％)和Ni、Al、Cr、W、Mo、Ti、Co、Cu構(gòu)成，其中，除有機(jī)形成劑之外的其它成分的相對質(zhì)量含量為Ni52～57；Al15.0～18.0；W≤2.0；Cr、Mo、Ti、Co、Cu的總量≤8；其中Cr、Mo、Ti、Co、Cu的含量為實(shí)測；二、試驗(yàn)材料
主料上述兩種柔性線材；輔料硫酸、鹽酸、硝酸、磷酸、氫氟酸、鉻、鎳、鈷、鉬、鎢、鋁、鈦、銅標(biāo)準(zhǔn)溶液(注以上所用試劑均為分析純試劑)其中鹽酸ρ＝1.19mg/ml硝酸ρ＝1.42mg/ml磷酸ρ＝1.70mg/ml硫酸ρ＝1.84mg/ml鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液1mg/ml鎳標(biāo)準(zhǔn)溶液1mg/ml鈷標(biāo)準(zhǔn)溶液1m/ml鉬標(biāo)準(zhǔn)溶液1mg/ml鎢標(biāo)準(zhǔn)溶液1mg/ml鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液1mg/ml鈦標(biāo)準(zhǔn)溶液1mg/ml銅標(biāo)準(zhǔn)溶液1mg/ml注在試驗(yàn)過程中，以上標(biāo)準(zhǔn)溶液可根據(jù)分析元素的具體含量進(jìn)行適當(dāng)?shù)南♂尅?br> 三、(一)設(shè)備JY70-PLUS電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(二)儀器工作條件高頻頻率40.68MHZ；發(fā)生器功率1000W載氣流量0.5L/min；
載氣壓力0.3MPa；冷卻氣流量16L/min；護(hù)套氣流量0.2L/min；觀測高度15mm；溶液提升量1.5ml/min；分析方式多道Cr267.716nmFe259.940nmCo228.616nmNi231.604nmMo202.032nmW207.911nmAl396.152nmTi337.279nm實(shí)施例1以第一種材料為成分分析對象第一種材料構(gòu)成一定量的有機(jī)形成劑(有機(jī)形成劑在合金線材材料總質(zhì)量中所占的質(zhì)量百分含量范圍是7～15％，優(yōu)選范圍是8～12％)和Ni、Al、Cr、W、合成紅寶石、Mo、Ti、Co、Cu；其中，除有機(jī)形成劑之外的其它成分的相對質(zhì)量含量為Ni27～33；Al8.0～13.0；Cr≤1.5；W≤1.5；合成紅寶石39.0～44.0；其中Mo、Ti、Co、Cu的含量為實(shí)測；試液的制備準(zhǔn)確稱取試樣0.1000g于200ml聚四氟乙烯燒杯中，加入濃硫酸約10ml于電爐上低溫加熱至試樣碳化分解，取下冷卻。其后，按照王水配比為濃鹽酸∶濃硝酸＝(1～5)∶1；(優(yōu)選為濃鹽酸∶濃硝酸＝(2～4)∶1)對試樣進(jìn)行溶解，先緩慢加入鹽酸，待劇烈反應(yīng)后，加入硝酸；其中硝酸的加入量約為3ml。加入硝酸后于電爐上低溫加熱，至試樣完全溶解。然后滴加氫氟酸約1ml，加磷酸約1ml，加熱至冒微煙，取下冷卻，加水溶鹽。
將上述溶液用慢速濾紙過濾于100ml容量瓶中；并用熱水洗滌5-8次，然后將濾液稀釋至刻度，搖勻待測。(沉淀保存作分析合成紅寶石用)。
合成紅寶石含量的分析所上述過程所保留的沉淀繼續(xù)洗滌至濾液呈中性，然后把沉淀置于事先恒重的瓷坩堝或鉑坩堝中，于高溫爐中在約1000℃條件下進(jìn)行灰化，然后再次洗滌后取出置于干燥器中，冷卻后進(jìn)行稱量。按下式計算合成紅寶石的含量

式中G-試樣重；G1-坩堝重；G2-坩堝與沉淀重。
對經(jīng)過上述處理后的溶液中的其它成分用電感耦合等離子原子發(fā)射光譜法(ICP-AES法)進(jìn)行分析的過程是采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀對處理后的樣品進(jìn)行測試，測量各待測元素的譜線強(qiáng)度，根據(jù)譜線強(qiáng)度與元素含量的關(guān)系，進(jìn)行擬合得到待測元素含量。
分析曲線的建立分別于五個容量瓶中，加入Ni、Al、Cr、W、Mo、Ti、Co、Cu標(biāo)準(zhǔn)液，其分析曲線具體含量如表1；然后再加入硫酸10ml，磷酸約1ml，用水稀釋至刻度，搖勻備用。
表9標(biāo)準(zhǔn)曲線


按儀器的工作條件調(diào)整儀器，儀器穩(wěn)定后，測量各溶液中待測元素的譜強(qiáng)度，利用譜線強(qiáng)度與元素含量的關(guān)系，計算機(jī)進(jìn)行一次線性擬合，測出待測元素的含量，即可得到待測標(biāo)準(zhǔn)溶液中各元素含量的分析曲線。
分析結(jié)果計算按下式計算待測元素(M)的含量M(％)＝kI+b式中k-表示校正曲線的斜率；b-工作曲線的截距；I-測得待測元素的信號強(qiáng)度。
實(shí)施例2以第二種材料為成分分析對象第二種材料由一定量的有機(jī)形成劑(有機(jī)形成劑在合金線材材料總質(zhì)量中所占的質(zhì)量百分含量范圍是7～15％，優(yōu)選范圍是8～12％)和Ni、Al、Cr、W、Mo、Ti、Co、Cu構(gòu)成，其中，除有機(jī)形成劑之外的其它成分的相對質(zhì)量含量為Ni52～57；Al15.0～18.0；W≤2.0；其中Cr、Mo、Ti、Co、Cu的含量為實(shí)測；試液的制備準(zhǔn)確稱取試樣0.1000g于200ml聚四氟乙烯燒杯中，加入濃硫酸約10ml于電爐上低溫加熱至試樣碳化分解，取下冷卻。其后，按照王水配比為濃鹽酸∶濃硝酸＝(1～5)∶1；(優(yōu)選為濃鹽酸∶濃硝酸＝(2～4)∶1)對試樣進(jìn)行溶解，先緩慢加入鹽酸，待劇烈反應(yīng)后，加入硝酸；其中硝酸的加入量約為3ml。加入硝酸后于電爐上低溫加熱，至試樣完全溶解。滴加氫氟酸約1ml，加磷酸約1ml，加熱至冒微煙，取下冷卻，加水溶鹽。
對經(jīng)過上述處理后的溶液中的其它成分用電感耦合等離子原子發(fā)射光譜法(ICP-AES法)進(jìn)行分析的過程是采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀對處理后的樣品進(jìn)行測試，測量各待測元素的譜線強(qiáng)度，根據(jù)譜線強(qiáng)度與元素含量的關(guān)系，進(jìn)行擬合得到待測元素含量。
分析曲線的建立分別于五個容量瓶中，加入Ni、Al、Cr、W、Mo、Ti、Co、Cu標(biāo)準(zhǔn)液，其分析曲線具體含量如表1；然后再加入硫酸10ml，磷酸約1ml，用水稀釋至刻度，搖勻備用。
表10標(biāo)準(zhǔn)曲線

按儀器的工作條件調(diào)整儀器，儀器穩(wěn)定后，測量各溶液中待測元素的譜強(qiáng)度，利用譜線強(qiáng)度與元素含量的關(guān)系，計算機(jī)進(jìn)行一次線性擬合，測出待測元素的含量，即可得到待測標(biāo)準(zhǔn)溶液中各元素含量的分析曲線。
分析結(jié)果計算按下式計算待測元素(M)的含量M(％)＝kI+b式中k-表示校正曲線的斜率；b-工作曲線的截距；I-測得待測元素的信號強(qiáng)度。
權(quán)利要求
1.一種柔性線材成分分析方法，其特征在于首先去除有機(jī)物，然后用王水溶解經(jīng)過上述處理的材料試樣，然后趕盡低熔點(diǎn)酸，對經(jīng)過上述處理后的溶液中的其它成分用電感耦合等離子原子發(fā)射光譜法(ICP-AES法)進(jìn)行分析。
2.按照權(quán)利要求1所述柔性線材成分分析方法，其特征在于所述柔性線材為以下兩種，其成分及其相對質(zhì)量份數(shù)為第一種材料由有機(jī)形成劑和Ni、Al、Cr、W、合成紅寶石、Mo、Ti、Co、Cu構(gòu)成，其中，除有機(jī)形成劑之外的其它成分的相對質(zhì)量含量為Ni27～33；Al8.0～13.0；Cr≤1.5；W≤1.5；合成紅寶石39.0～44.0；Mo、Ti、Co、Cu的總量≤5；第二種材料由有機(jī)形成劑和Ni、Al、Cr、W、Mo、Ti、Co、Cu構(gòu)成，其中，除有機(jī)形成劑之外的其它成分的相對質(zhì)量含量為Ni52～57；Al15.0～18.0；W≤2.0；Cr、Mo、Ti、Co、Cu的總量≤8。
3.按照權(quán)利要求2所述柔性線材成分分析方法，其特征在于所述去除有機(jī)物的方法為向試樣中加入濃硫酸，低溫加熱至試樣碳化分解。
4.按照權(quán)利要求2所述柔性線材成分分析方法，其特征在于所述用來溶解柔性線材的王水配比為濃鹽酸∶濃硝酸＝(1～5)∶1。
5.按照權(quán)利要求4所述柔性線材成分分析方法，其特征在于所述用王水溶解柔性線材的過程是首先將經(jīng)過去除有機(jī)物處理后的試樣溶于鹽酸中，然后向溶液中加入硝酸；用來溶解柔性線材的王水配比為濃鹽酸∶濃硝酸＝(2～4)∶1。
6.按照權(quán)利要求2所述柔性線材成分分析方法，其特征在于用王水溶解所述材料之后和趕盡低熔點(diǎn)酸之前，向溶液中添加氫氟酸以便去除硅。
7.按照權(quán)利要求2所述柔性線材成分分析方法，其特征在于在用王水溶解所述材料之后和趕盡低熔點(diǎn)酸之前，向溶液中加入磷酸以便絡(luò)合W。
8.按照權(quán)利要求2～7其中之一所述柔性線材成分分析方法，其特征在于對所述第一種材料，在趕盡低熔點(diǎn)酸之前進(jìn)行過濾，得到以合成紅寶石為主要成分的固體沉淀；將所得到的沉淀進(jìn)行洗滌至濾液呈中性，然后把沉淀置于坩堝中，于高溫爐中進(jìn)行灰化以便消除濾紙的影響，冷卻后進(jìn)行稱量。
9.按照權(quán)利要求2所述柔性線材成分分析方法，其特征在于所述趕盡低熔點(diǎn)酸的過程是向溶液中加入磷酸，加熱至冒微煙。
10.按照權(quán)利要求1所述柔性線材成分分析方法，其特征在于對經(jīng)過上述處理后的溶液中的其它成分用電感耦合等離子原子發(fā)射光譜法(ICP-AES法)進(jìn)行分析的過程是采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀對處理后的樣品進(jìn)行測試，測量各待測元素的譜線強(qiáng)度，根據(jù)譜線強(qiáng)度與元素含量的關(guān)系，進(jìn)行擬合得到待測元素含量。
全文摘要
一種柔性線材成分分析方法，其特征在于首先去除有機(jī)物，然后用王水溶解經(jīng)過上述處理的材料試樣，然后趕盡低熔點(diǎn)酸，對經(jīng)過上述處理后的溶液中的其它成分用電感耦合等離子原子發(fā)射光譜法(ICP－AES法)進(jìn)行分析。本方法適應(yīng)性強(qiáng)、投資少、分析簡便、準(zhǔn)確度和精密度高。
文檔編號G01N1/34GK1900698SQ200510046889
公開日2007年1月24日 申請日期2005年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月19日
發(fā)明者詹秀嫣, 閆秀芬, 暴云飛 申請人:沈陽黎明航空發(fā)動機(jī)(集團(tuán))有限責(zé)任公司