ICS77.100 H11 中华人民共和国国家标准 GB/T4333.5—2016 硅 铁 硅、锰、铝、钙、铬和铁含量的测定 波长色散X射线荧光光谱法 (熔铸玻璃片法) Ferrosilicon—Determinationofsilicon,manganese,aluminium,calcium, chromiumandironcontents—WavelengthdispersiveX-rayfluorescence spectrometry(fusedcastbeadmethod) 2016-12-13发布 2017-09-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布前 言 GB/T4333硅铁分析方法分为9部分: ———GB/T4333.1 硅铁 硅含量的测定 高氯酸脱水重量法和氟硅酸钾容量法; ———GB/T4333.2 硅铁化学分析方法 铋磷钼蓝光度法测定磷量; ———GB/T4333.3 硅铁化学分析方法 高碘酸钾光度法测定锰量; ———GB/T4333.4 硅铁 铝含量的测定 铬天青S分光光度法、EDTA滴定法和火焰原子吸收 光谱法; ———GB/T4333.5 硅铁 硅、锰、铝、钙、铬和铁含量的测定 波长色散X射线荧光光谱法(熔铸 玻璃片法); ———GB/T4333.6 硅铁 铬含量的测定 二苯基碳酰二肼分光光度法; ———GB/T4333.7 硅铁化学分析方法 色层分离硫酸钡重量法测定硫量; ———GB/T4333.8 硅铁化学分析方法 原子吸收光谱法测定钙量; ———GB/T4333.10 硅铁 碳含量的测定 红外线吸收法。 本部分为GB/T4333的第5部分。 本部分按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本部分由中国钢铁工业协会提出。 本部分由全国生铁及铁合金标准化技术委员会(SAC/TC318)归口。 本部分起草单位:河北钢铁股份有限公司邯郸分公司、鄂尔多斯市西金矿冶有限责任公司、冶金工 业信息标准研究院。 本部分主要起草人:许斌、唐恒国、孙玉虎、李兰群、王彬果、徐文高、马永昌、王春光、郭强、张改梅、 马宁、赵靖、商英、卢春生。 ⅠGB/T4333.5—2016 硅铁 硅、锰、铝、钙、铬和铁含量的测定 波长色散X射线荧光光谱法 (熔铸玻璃片法) 警示———使用本部分的人员应有正规实验室工作的实践经验。本部分并未指出所有可能的安全问 题。使用者有责任采取适当的安全和健康措施,并保证符合国家有关法规规定的条件。 1 范围 GB/T4333的本部分规定了用波长色散X射线荧光光谱法测定硅铁中硅、锰、铝、钙、铬和铁的 含量。 本部分适用于硅铁中硅、锰、铝、钙、铬和铁含量的测定。各元素测定范围见表1。 表1 元素及测定范围 分析元素 测定范围(质量分数)/% Si Mn Al Ca Cr Fe48.00~80.00 0.05~1.00 0.20~2.50 0.05~2.50 0.01~0.50 20.00~50.00 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T4010 铁合金化学分析用试样的采取和制备 GB/T6379.1 测量方法与结果的准确度(正确度与精密度) 第1部分:总则与定义 GB/T6379.2 测量方法与结果的准确度(正确度与精密度) 第2部分:确定标准测量方法重复 性与再现性的基本方法 GB/T6682 分析实验室用水规格和试验方法 GB/T16597 冶金产品分析方法 X射线荧光光谱法通则 JJG810 波长色散X射线荧光光谱仪 3 原理 试样经特殊的预氧化处理后,熔制成平整、光洁的玻璃样片,X射线管产生的初级X射线照射到玻 璃样片的表面上,产生的特征X射线经晶体分光后,探测器在选择的特征波长相对应的2θ角处测量X 射线荧光强度。根据校准曲线和测量的X射线荧光强度,计算出样品中硅、锰、铝、钙、铬和铁的质量 分数。 1GB/T4333.5—2016 4 试剂与材料 分析中除另有说明外,仅使用认可的分析纯试剂,实验用水为GB/T6682规定的三级及三级以上 蒸馏水或纯度与其相当的水。 4.1 无水四硼酸锂,应为无水干燥状态,否则需在500℃灼烧4h,然后使用。 4.2 碳酸锂,应为无水干燥状态,否则需在200℃烘干2h,然后使用。 4.3 碘化铵,300g/L。 4.4 碘化钾,使用前于105℃烘干2h。 4.5 标准物质,用于绘制校准曲线和漂移校正用,所选系列有证标准物质或标准物质中各分析元素含 量应覆盖分析范围且有适当的梯度。 4.6 氩甲烷气体(90%Ar+10%CH4),为X射线荧光光谱仪流气正比计数器用,置于仪器室内,并且 当钢瓶气压低于1MPa时,应及时更换,并稳定2h以上。 5 仪器与设备 5.1 高温炉 高温炉至少能维持900℃的温度。 5.2 熔融炉 熔融炉至少能维持1100℃的温度,可以选择电热熔融炉、燃气熔融炉和高频感应熔融炉。 5.3 X射线荧光光谱仪 应符合JJG810和GB/T16597的规定和要求。 5.4 坩埚和模具 坩埚和模具(或坩埚兼做模具)由不浸润的铂-金合金(95%Pt-5%Au)制成。坩埚一般为倒圆锥形, 底部直径约为30mm。坩埚应有一定的厚度以防止加热后变形,模具的底部应保持平整,对于直接成 型的坩埚应有平整的底部。 注:坩埚形状适合熔剂坩埚(即四硼酸锂内衬层)的制作,否则坩埚存在潜在风险。 5.5 天平 感量0.1mg。 6 取样和制样 按照GB/T4010的规定进行。 7 熔铸玻璃片的制备 7.1 试样的预氧化 由于硅铁合金中各元素处于还原态,在高温下极易和铂形成合金或低熔点共熔化合物,进而腐蚀铂 2GB/T4333.5—2016 金坩埚,所以需对试样进行特殊的预氧化处理后方可进行熔融制样操作。预氧化按照如下步骤进行: a) 称取7.000g无水四硼酸锂(见4.1)于铂金坩埚内,滴加1mL碘化铵溶液(见4.3)后,在 1000℃下加热,熔化后取出铂金坩埚,迅速以一定倾斜角度缓慢旋转坩埚,使逐渐冷却的无 水四硼酸锂附着在铂金坩埚内壁形成一层均匀的内衬层; 注1:无水四硼酸锂的用量可根据坩埚大小做适当调整,以最终形成的熔剂能覆盖铂金坩埚一半的高度为宜,一般 在5.0000g~8.0000g之间。添加碘化铵的目的是使熔化后的无水四硼酸锂有较好的流动性,以便在旋转 铂金坩埚制作熔剂坩埚时有较好的效果,碘化铵用量根据铂金坩埚的新旧程度可适当调整,一般在0.5mL~ 2mL之间,碘化铵用量在本范围内变化时对测定结果无显著影响。所有试剂用量一旦确定后,在整个实验 过程中需保持一致。 b) 称取0.2000g的硅铁试样和1.5000g碳酸锂(见4.2)置于按7.1a)处理的坩埚内,混匀,然后 在其上均匀覆盖2.0000g无水四硼酸锂(见4.1)粉末; 注2:覆盖的无水四硼酸锂粉末以能完全盖住试样和碳酸锂混合物为宜,目的是防止预氧化过程中碳酸锂和试样反 应时发生喷溅,根据坩埚大小无水四硼酸锂用量可适当调整,一般在1.0000g~2.0000g之间,用量一旦确 定后,在整个实验过程中需保持一致。 c) 将坩埚置于高温炉内,缓慢升温至800℃,即完成试样的预氧化。氧化完成后坩埚内无黑色颗 粒物,为可流动的液体。 注3:高温炉的升温速率不宜太快,在30min~40min内升至800℃为宜,建议使用可程序控温的高温炉。取出后, 加入0.5000g碘化钾。 7.2 试样的熔融 把7.1c)所示坩埚转移至熔样炉内,在1050℃下按预设程序熔融即可。一般建议熔融10min~ 15min为宜。然后取出,直接成型或倒模成可测量的玻璃片。 8 仪器的准备 8.1 仪器工作环境 仪器的工作环境应满足GB/T16597的规定。 8.2 仪器工作条件 X射线光谱仪在测量之前应按仪器制造商的要求使工作条件得到最优化,并在测量前至少预热1h 或直到仪器稳定。 9 分析步骤 9.1 测量条件 根据所使用仪器的类型、分析元素、共存元素及其含量变化范围,选择适合的测量条件。 a) 分析元素的计数时间取决于所测元素的含量及所要达到的分析精密度,一般为5s~60s。 b) 计数率一般不超过所用计数器的最大线性计数率。 c) 光管电压、电流的选择应考虑测定谱线最低激发电压和光管的额定功率。 d) 推荐使用的元素分析线、分光晶体、2θ角、光管电压电流和可能干扰元素列入表2。 3GB/T4333.5—2016 表2 推荐使用的元素分析线、分光晶体、2θ角、光管电压电流和可能干扰元素 元素 分析谱线 晶体 管流/mA管压/kV 2θ角 可能的干扰元素 Si SiKα1,2 PET 30 80 109.028 W、Sn Mn MnKα1,2LiF200 50 50 62.973 Cr、Fe、Mo Al AlKα1,2 PET 30 80 144.713 Cr、Ba Ca CaKα1,2 LiF200 30 80 113.086 Ni、Sn Cr CrKα1,2 LiF200 50 50 69.354 V、Sn Fe FeKα1,2 LiF200 50 50 57.518 Co、Mn、W、Zn、Sn 9.2 校准曲线的绘制与确认 9.2.1 校准曲线的绘制 在选定的工作条件下,用X射线荧光光谱仪测量一系列标准物质的熔铸玻璃片,每个样片应至少 测量两次。用仪器所配的软件,以标准物质中该元素的含量值和测量的荧光强度平均值计算并绘制出 校准曲线