CN102879414A - 锡铅合金镀层铅含量的测定方法 - Google Patents

Abstract

一种锡铅合金镀层铅含量的测定方法，其特征在于：该方法使用X荧光分析仪与计算机相连，通过配置锡铅合成标样，确定不同铅百分含量标样的X射线能量强度，建立铅含量—X射线能量强度分析曲线，利用Edx3000、exe全元素分析程序与锡铅分析曲线进行对比，测定得出产品或零部件锡铅合金镀层铅含量，本发明适用、简便、快捷，投入低,分析结果重现性好、精密度高、准确可靠，对所分析的产品无任何损伤。

Description

锡铅合金镀层铅含量的测定方法

技术领域

本发明涉及锡铅合金镀层成分的测定方法，尤其是一种锡铅合金镀层中铅含量的测定方法。

技术背景

   产品或零部件锡铅合金镀层中铅含量有严格的要求，如某平衡力继电器，是当今航空领域比较先进的继电器，该系列产品对锡铅镀层中的铅含量的要求是3%～10%。这是因为锡铅镀层中如果锡含量过高，镀层表面会产生晶须和氧化现象，影响产品表面质量；加入适当的铅能够控制锡的含量并能够起抗氧化作用，同时镀层中一定铅的存在还可提高产品在装配过程中的焊接性，但铅含量必须严格控制。目前国内是采用控制槽液成分的方法来控制产品镀层成分，但分析槽液成分铅含量的化学分析方法，其分析结果与实际镀层成分有较大偏差，不能直观准确反应产品镀层中铅含量。而国外是通过电镜、电子探针对镀层表面进行成分分析，而这种检测法所需仪器相当昂贵（100多万元）。如果采用化学分析方法对产品或零部件镀层成分进行分析，又存在无法进行取样的难题。目前国内还未曾见有简便成熟的锡铅合金镀层成分的测定分析方法。

发明内容：

本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种利用现有的仪器（X荧光分析仪），即可进行的适用、简便、快捷无损的分析方法-X荧光分析法，解决产品或零部件锡铅合金镀层成分分析的难题。

本发明采用如技术方案：

   本发明所述锡铅合金镀层铅含量的测定方法，是使用X荧光分析仪与计算机相连，通过配置锡铅合成标样建立锡铅分析曲线，利用Edx3000、exe全元素分析程序与锡铅分析曲线进行对比，测定得出产品或零部件锡铅合金镀层铅含量，具体步骤如下：

a）将X荧光分析仪与计算机相连；

b）根据待测试产品或零部件锡铅镀层含量允许数值范围，称取4～5组以上不同数值的锡、铅材料混合，熔炼配置合成标样，对每一熔炼后标样中铅百分含量用化学分析法进行计算，确定其数值，将上述所有标样用X荧光分析仪扫描后确定不同铅百分含量标样的X射线能量强度，建立铅含量—X射线能量强度分析曲线，输入计算机；

c）用X荧光分析仪扫描合成标样，通过Edx3000.exe全元素分析程序和所述分析曲线，计算机即可自动确定显示标样镀层中铅百分含量数值，将该数值与上述化学分析计算所得真值进行比较，验证X荧光分析仪和上述分析曲线的准确性；

d）用X荧光分析仪扫描待测产品或零部件，计算机即可显示其锡铅合金镀层铅含量。

附图说明

图1为本发明所述测定方法实施例中的铅含量—X射线能量强度分析曲线。

具体实施方式

 下面结合某一继电器锡铅镀层铅含量要求（3%～10%），对本发明测试方法步骤进行详细说明：

X射线照射在物质上而产生的射线为次级X射线。用来照射的X射线叫原级X射线。任何物质受到原级X射线的照射时，都要产生相应特征的次级X射线，次级射线释放出的能量只与元素有关。本发明即是利用这一特性对镀层成分进行分析测定。

本发明所述锡铅合金镀层铅含量的测定方法的技术方案是：使用X荧光分析仪与计算机相连，通过配置锡铅合成标样建立锡铅分析曲线，利用Edx3000、exe全元素分析程序与锡铅分析曲线进行比，测定得出产品或零部件锡铅合金镀层铅含量，具体步骤是：

X荧光分析仪与计算机相连后，根据产品镀层成份范围建立锡铅分析曲线，该分析曲线建立方法如下：

第一步根据铅含量要求（3%～10%）配置五个锡铅合成标样：

在分析天平上准确称取纯铅（99.99%），纯锡（99.99%），本实施例根据技术要求配置相应的五个锡铅合成标样，其锡铅元素含量分别为：

1号称取Pb:1.0021g  Sn:49.0056g 铅百分含量2%；

2号称取Pb:2.0012g  Sn:48.0036g 铅百分含量4%；

3号称取Pb:3.0041g  Sn:47.0016g 铅百分含量6.01%；

4号称取Pb:4.0036g  Sn:46.0026g 铅百分含量8.01%；

5号称取Pb:5.0081g  Sn:45.0066g 铅百分含量10.01%。

将上述五组标样混合材料分别置于1号、2号、3号、4号、5号瓷坩埚中，加热至350℃，待瓷坩埚中的锡铅充分溶解后，取出，用不锈钢棒充分搅拌，再次放入马费炉中加热350℃，保温10分钟。取出，倒入模具中冷却取出。

第二步自制锡铅合金标准试样中锡、铅化学成分分析计算：

由于进行高温加热溶解，锡、铅发生氧化，所以锡铅合金成分百分含量发生改变，不能按实际称取的重量进行计算。需采取化学分析和计算以确定其实际含量，分析计算步骤为：

称样溶解，分别称取1号、2号、3号、4号、5号自制标样0.2000g置于250毫升高脚烧杯中，加浓硝酸5毫升加热溶解，待试样充分溶解后，加50毫升水煮沸使生成的锡酸充分水解。趁热取下溶液并过滤，沉淀用热水洗涤5-6次。将沉淀转入已称重的瓷坩埚中，滤液转入250毫升高脚烧杯中电解铅用。将瓷坩埚放在高温电炉灰化，然后将瓷坩埚放入马费炉（800-900℃）中灼烧40分钟，在干燥器中冷却，称重。

在盛有滤液的250毫升高脚杯中，加入5毫升（1+1）硫酸，用已烘干、称重的铂电极插入高脚杯中，装在44B型电解分析仪上进行电解，电流为1.5-2A，电解一小时后用水洗涤高脚杯内壁；再电解20分钟，如在新浸入的电极上不再有沉积，表示电解完全，在通电状态下取下电极洗净，在120℃的烘箱内烘30分钟。

计算公式如下：

锡百分含量：Sn%=(G₁-G₂)x0.7877÷G

式中：G₁—为灼烧后的坩埚重量

G₂—为灼烧前的坩埚重量

G—为所称试样的重量

0.7877—二氧化锡中锡的换算系数

铅百分含量：Pb%=(G₁-G₂)x0.866÷G 

式中：G₁—为电解后电极重量

G₂—为电解前电极重量

G—为所称试样的重量

0.866—二氧化铅中铅的换算系数

下表为通过化学分析方法计算得出的标样中锡、铅元素的百分含量

_序号    ^项目                      Pb%                     Sn%

1            2.28                    97.71

2            4.36                    95.62

3            6.28                    93.71

4            8.56                    91.43

5            10.72                   89.26

第三步利用X荧光光谱仪分别对自制锡铅合成试样1号、2号、3号、4号、5号进行扫描，确定不同铅百分含量标样的X射线能量强度，连线建立铅含量—X射线能量强度分析曲线，如图1所示，输入计算机。并存入计算机Edx3000、exe全元素分析软件系统中。

再用X荧光分析仪对自制锡铅标准试样进行测试验证，计算机自动测出数据如下

表（一）1号标样5次所得数据

_次数 ^Pb%     真值        测量值      绝对误差     相对误差    绝对偏差    相对偏差   平均值

1        2.28      2.34     +0.06     +2.63     +0.07   +3.08   2.27

2        2.28      2.32     +0.04     +1.75     +0.05   +2.020  2.27

3        2.28      2.22     -0.06     -2.63     -0.05   -2.20   2.27

4      2.28      2.20     -0.08     -3.51     -0.07   +3.08   2.27

5        2.28      2.25     -0.03     +1.32     -0.02   +0.88   2.27

表（二）2号标样5次所得数据

_次数 ^Pb%     真值       测量值      绝对误差     相对误差    绝对偏差    相对偏差   平均值

1        4.36     4.30     -0.04     -0.92     -0.07   -1.60   4.37

2        4.36     4.34     -0.02     -0.46     -0.03   -0.69   4.37

3        4.36     4.38     +0.02     +0.46     +0.01   +0.23   4.37

4        4.36     4.40     +0.04     +0.92     +0.03   +0.69   4.37

5      4.36     4.42     +0.06     +1.38     +0.05   +1.14   4.37

表（三）3号标样5次所得数据

_次数 ^Pb%     真值       测量值      绝对误差     相对误差    绝对偏差    相对偏差   平均值

1       6.28     6.36     +0.06     +0.96     +0.07   +1.11    6.29

2       6.28     6.30     +0.02     +0.32     +0.01   +0.16    6.29

3       6.28     6.25     -0.03     +0.48     -0.04   -0.64    6.29

4       6.28     6.32     +0.04     +0.64     -0.03   -0.48    6.29

 5       6.28     6.24     -0.04     -0.64     -0.05    +0.79   6.29

表（四）4号标样5次所得数据

_次数 ^Pb%     真值       测量值      绝对误差     相对误差    绝对偏差    相对偏差   平均值

1        8.56     8.62     +0.06     +0.70     +0.07    +0.82  8.55

2        8.56     8.49     -0.07     -0.82     -0.06    -0.70  8.55

3        8.56     8.52     -0.04     -0.47     -0.03    -0.35  8.55

4        8.56     8.50     -0.06     -0.07     -0.05    -0.58  8.55

5        8.56     8.60     +0.04     +0.47     +0.05    +0.58  8.55

表（五）5号标样5次所得数据

_次数 ^Pb%     真值       测量值      绝对误差     相对误差    绝对偏差    相对偏差   平均值

1       10.72     10.69    -0.03     +0.28    -0.03    +0.28   10.72

2       10.72     10.76    +0.04     +0.37    +0.04    +0.37   10.72

3       10.72     10.68    -0.04     -0.37    -0.04    -0.37   10.72

4       10.72     10.66    -0.06     -0.56    -0.06    -0.56   10.72

5       10.72     10.80    +0.08     +0.75    +0.08    +0.75   10.72

验证分析曲线准确性后，采用同样的方法照射测试继电器的锡铅镀层中铅含量。

本发明所述锡铅镀层中铅百分含量测试方法，结果重现性好、精密度高、准确性可靠。并且测试速度快（2分钟）对所分析的产品无任何损伤。

注意事项：

1、        制备合成标样时成分含量不能按称量理论值计算，因为在熔炼过程中高温造成锡铅氧化，必须通过化学分析对合金中锡、铅进行分析计算，以确定实际含量。

2、        标样熔炼过程中温度应控制在350±5℃。

3、        采用X荧光分析锡铅镀层中铅时，镀层厚度应以X荧光不击穿为标准，因此被测产品或零件应电镀40分钟以上。

4、        为了保证测试结果的准确性，产品测试前应先对仪器进行校准（合成标样测试）。

Claims (1)

1.一种锡铅合金镀层铅含量的测定方法，其特征在于：该方法使用X荧光分析仪与计算机相连，通过配置锡铅合成标样，确定不同铅百分含量标样的X射线能量强度，建立铅含量—X射线能量强度分析曲线，利用Edx3000、exe全元素分析程序与锡铅分析曲线进行对比，测定得出产品或零部件锡铅合金镀层铅含量，具体步骤如下：

a）将X荧光分析仪与计算机相连；

b）根据等测试产品或零部件锡铅镀层含量允许数值范围，称取4～5组以上不同数值的锡、铅材料混合，熔炼配置合成标样，对每一熔炼后标样中铅百分含量用化学分析法进行计算，确定其真值，将上述所有标样用X荧光分析仪扫描后建立铅含量—X射线能量强度分析曲线，输入计算机；

c）用X荧光分析仪扫描合成标样，通过Edx3000.exe全元素分析程序和所述分析曲线，计算机即可自动确定显示标样镀层中铅百分含量数值，将该数值与上述化学分析计算所得真值进行比较，验证X荧光分析仪和上述分析曲线的准确性；

d）用X荧光分析仪扫描产品或零部件，计算机即可显示其锡铅合金镀层铅含量。

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