CN103592324B - 用于检测造币镀层的铜锡合金光谱标准样品及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于检测造币镀层的铜锡合金光谱标准样品的制造方法，其主要目的在于提供一种具有理想的梯度和均匀度的光谱标准样品，制作该光谱标准样品的主要步骤如下：碱除油-酸活化-漂洗-电镀-清洗烘干保存；本发明的钢芯镀铜锡合金镀层光谱标准样品设计合理、制备工艺先进，均匀性良好，含量梯度合理，能够满足在线快速分析要求，满足相应造币生产的需要。<!--1-->
Description
技术领域
本发明涉及一种铜锡合金光谱标准样品，特别是涉及一种用于检测造币镀层的铜锡合金光谱标准样品及其制造方法。
背景技术
电镀铜锡合金坯饼，是以钢芯为基体，通过双金属电镀，覆上铜锡合金镀层。铜锡合金镀层的成分含量关系到电镀坯饼质量参数，同时也是电镀铜锡合金硬币的一项重要的防伪标志。为了保证电镀层的铜锡金属含量，也为满足过程控制快速分析的需要，必须采用快速、准确、高效率的光谱仪器对镀层的化学成分进行分析。目前应用较多的方法是X-射线荧光光谱定量分析法，X-射线荧光光谱定量分析法是一种相对分析技术，要有一套已知含量的标准样品系列，并且该标样与分析试样应有类似的化学组成和相同的组织结构，通过测量标准样品系列与未知试样的X射线强度并加以比较进行定量分析。但是，目前国内市场上没有用于铜锡合金电镀层的X-射线荧光仪的标准样品，而光谱标样与待检测样品的基体一致是保证分析结果准确可靠的前提。由于造币材料的特点，一般公司不投资研制此类标准样品，尽管有铸造铜锡合金光谱标准样品，但也无高锡含量的标准样品，且铸造铜锡合金光谱标准样品与电镀铜锡合金坯饼的基体和组织结构不同，检测时易产生干扰，不适用电镀铜锡合金电镀坯饼的镀层成分光谱分析。基于上述原因，为了满足在线检测控制的要求，提高镀层成分分析的准确性，确保电镀坯饼质量，必须制造一套与该造币电镀铜锡合金坯饼的化学组成及组织结构均相匹配的光谱分析标准样品，才能用于X-射线荧光仪建立标准曲线分析锡含量，以及用于X-射线荧光仪的周期校准，满足相应造币生产的需要。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种与我国造币用电镀铜锡合金坯饼的化学组成及组织结构均相匹配的检测仪光谱标准样品，以及制造该电镀铜锡合金光谱标准样品的制造方法。
实现本发明目的的技术方案是：一种用于检测造币镀层的铜锡合金光谱标准样品，其特征在于：以钢芯为基体；所述钢芯上覆有通过双金属电镀的铜锡合金镀层；所述铜锡合金镀层中各元素的重量百分比为：
锡：10.2%～17.0%
铜：余量。
本发明由于制造的是国内第一套电镀镀层光谱标准样品，标样制作在电镀工艺上存在难度，主要是对电镀工艺参数的控制和选择上没有参考，并且存在许多影响因素，如温度、镀液浓度、pH值等，保证样品理想的梯度和均匀度也存在较大难度。为了准确电镀出符合含量要求的标样，严格控制电镀参数和相关条件，经过大量试验和探索，优化技术路线，寻找出了合适的电镀工艺，研制的标准样品实现了理想的梯度和均匀度。
本发明的方法对标准样品镀层中的元素锡设计为有梯度的含量分布，元素铜为余量。
本发明制造该光谱标准样品的方法，包括以下工艺步骤：
a、碱除油：将待洗坯饼放入容器中，然后在容器中加入适量的电镀铜锡合金生产用碱性除油剂，再将容器置于超声仪中进行超声清洗；
b、酸活化：将冷水洗后的坯饼用浓度为10％～15％的盐酸活化，活化时间5～10min；
c、漂洗：将盐酸活化后的坯饼用去离子水漂洗3～5次；
d、电镀：将漂洗后的坯饼作为阴极放入镀槽中，阳极采用无氧铜板进行电镀，镀液采用电镀铜锡合金生产用氰化电镀液，控制总电流为5A，镀液温度控制在50±1℃，电镀时间为7h；
e、清洗烘干保存：将电镀结束后的坯饼置于容器中，用去离子水进行漂洗，每次漂洗2min，漂洗4～5次，然后用洁净的干毛巾擦拭坯饼表面的水珠，并用吹风机将其吹干，装入置有防锈海绵的包装袋中。
上述技术方案所述步骤d中，在电镀3个小时后，取样，观察坯饼表面质量，检测坯饼正反面锡含量，称重；然后每隔1小时进行取样，检测坯饼正反面锡含量，直至电镀结束。
采用上述技术方案后，本发明具有以下积极的效果：与现有技术相比，该钢芯镀铜锡合金镀层荧光光谱标准样品研制严格按照国家质量监督检验检疫总局等颁布的GB/T15000《标准样品工作导则》、JJG1006－94《一级标准物质技术规范》和YS/T409－1998《有色金属产品分析用标准样品技术规范》的要求进行，整个制造方案通过成分与含量设计、选料与配药、电镀、预分析、物理参数检验、均匀性检验、确定定值方法、取样、定值分析、数据处理与汇总、计算标准值、标准偏差及不确定度、镀层杂质含量分析、光谱分析曲线呈线性检验和生产考核、稳定性检验等一系列过程证明，本发明的钢芯镀铜锡合金镀层光谱标准样品设计合理、制备工艺先进，均匀性良好，含量梯度合理，能够满足在线快速分析要求，满足相应造币生产的需要。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1为根据标准样品定值数据制定的标准样品的工作曲线。
具体实施方式
（实施例1）
本发明通过实施例进一步说明发明内容，但不受实施例所限。
本发明电镀铜锡合金光谱标准样品实施例见表1。
表1
| 实施例 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 锡 (%) | 10.2 | 10.8 | 11.3 | 12.5 | 13.6 | 14.3 | 15.3 | 15.7 | 17.0 |
| 铜 (%) | 余量 | 余量 | 余量 | 余量 | 余量 | 余量 | 余量 | 余量 | 余量 |
上述样品的制备方法包括如下步骤：
1）、碱除油：碱除油是通过超声波清洗的方法，将钢芯坯饼表面的油迹和污渍去除的方法。试验中，将100—150枚钢坯饼放入1L烧杯中，然后在烧杯中放入500mL电镀铜锡合金生产用碱性除油剂，将烧杯置于超声仪中，超声清洗7—12min即可。
2）、酸活化：将冷水洗后的坯饼用浓度为10％—15％的盐酸活化，活化时间5—10min。
3）、漂洗：将盐酸活化后的坯饼用去离子水漂洗，每次用水150mL，漂洗时间2min，漂洗次数3次，以防止将盐酸带入镀槽，造成危险事故。
4）、电镀：将变速滚镀机置于小电线镀槽中，将漂洗后的坯饼放进镀槽开始电镀铜锡合金，阳极采用无氧铜板进行电镀，电镀过程定期补加添加剂和抑雾剂，以控制坯饼表面质量和维持镀液表面的泡沫，镀液采用电镀铜锡合金生产用氰化电镀液。控制总电流为5A，镀液温度控制在50±1℃，电镀时间7h。电镀3个小时后，取样2枚，观察坯饼表面质量，检测坯饼正反面锡含量，称重，然后每隔1小时取样2枚，检测坯饼正反面锡含量，直至电镀结束。
5）、清洗烘干保存：将电镀结束后的坯饼置于1L烧杯中，用500mL去离子水漂洗，每次漂洗2min，漂洗4—5次，然后用洁净的干毛巾将坯饼表面的水珠擦拭，用吹风机将其吹干，装入置有防锈海绵的包装袋中。
按照GB/T15000.5-94《标准样品工作导则（5）化学成分标准样品技术通则》的规定，从每批次电镀出的标样坯饼中随机抽取15枚，对每枚正面、反面各用X荧光光谱测试两遍进行均匀性检验。在测试过程中保持实验条件及仪器状态的一致性。数据统计方法采用极差法，通过组间极差和组内极差的比较判断样品的均匀性。设定F为统计量，F0为统计量临界值，经检验，所有元素含量的标样坯饼F<F0，均匀性合格。
从图1中可以看出，9种含量梯度分布合理，工作曲线线性良好。
该套标准样品的参数设计复杂，加工工艺难度大，从而能够体现出较高的技术水平。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种用于检测造币镀层的铜锡合金光谱标准样品，其特征在于：以钢芯为基体；所述钢芯上覆有通过双金属电镀的铜锡合金镀层；所述铜锡合金镀层中各元素的重量百分比为：
锡：10.2％～17.0％
铜：余量；
所述铜锡合金光谱标准样品是按照如下方法制成的：
a、碱除油：将待洗坯饼放入容器中，然后在容器中加入适量的电镀铜锡合金生产用碱性除油剂，再将容器置于超声仪中进行超声清洗；
b、酸活化：将冷水洗后的坯饼用浓度为10％～15％的盐酸活化，活化时间5～10min；
c、漂洗：将盐酸活化后的坯饼用去离子水漂洗3～5次；
d、电镀：将漂洗后的坯饼作为阴极放入镀槽中，阳极采用无氧铜板进行电镀，镀液采用电镀铜锡合金生产用氰化电镀液，控制总电流为5A，镀液温度控制在50±1℃，电镀时间为7h；
e、清洗烘干保存：将电镀结束后的坯饼置于容器中，用去离子水进行漂洗，每次漂洗2min，漂洗4～5次，然后用洁净的干毛巾擦拭坯饼表面的水珠，并用吹风机将其吹干，装入置有防锈海绵的包装袋中。
2.根据权利要求1所述的用于检测造币镀层的铜锡合金光谱标准样品，其特征在于：所述铜锡合金镀层中各元素的重量百分比为：
锡：10.2％
铜：余量。
3.根据权利要求1所述的用于检测造币镀层的铜锡合金光谱标准样品，其特征在于：所述铜锡合金镀层中各元素的重量百分比为：
锡：10.8％
铜：余量。
4.根据权利要求1所述的用于检测造币镀层的铜锡合金光谱标准样品，其特征在于：所述铜锡合金镀层中各元素的重量百分比为：
锡：11.3％
铜：余量。
5.根据权利要求1所述的用于检测造币镀层的铜锡合金光谱标准样品，其特征在于：所述铜锡合金镀层中各元素的重量百分比为：
锡：12.5％
铜：余量。
6.根据权利要求1所述的用于检测造币镀层的铜锡合金光谱标准样品，其特征在于：所述铜锡合金镀层中各元素的重量百分比为：
锡：13.6％
铜：余量。
7.根据权利要求1所述的用于检测造币镀层的铜锡合金光谱标准样品，其特征在于：所述铜锡合金镀层中各元素的重量百分比为：
锡：14.3％
铜：余量。
8.根据权利要求1所述的用于检测造币镀层的铜锡合金光谱标准样品，其特征在于：所述铜锡合金镀层中各元素的重量百分比为：
锡：15.3％
铜：余量。
9.根据权利要求1所述的用于检测造币镀层的铜锡合金光谱标准样品，其特征在于：所述铜锡合金镀层中各元素的重量百分比为：
锡：15.7％
铜：余量。
10.根据权利要求1所述的用于检测造币镀层的铜锡合金光谱标准样品，其特征在于：所述铜锡合金镀层中各元素的重量百分比为：
锡：17.0％
铜：余量。
11.根据权利要求1所述的用于检测造币镀层的铜锡合金光谱标准样品的制造方法，其特征在于：包括以下工艺步骤：
a、碱除油：将待洗坯饼放入容器中，然后在容器中加入适量的电镀铜锡合金生产用碱性除油剂，再将容器置于超声仪中进行超声清洗；
b、酸活化：将冷水洗后的坯饼用浓度为10％～15％的盐酸活化，活化时间5～10min；
c、漂洗：将盐酸活化后的坯饼用去离子水漂洗3～5次；
d、电镀：将漂洗后的坯饼作为阴极放入镀槽中，阳极采用无氧铜板进行电镀，镀液采用电镀铜锡合金生产用氰化电镀液，控制总电流为5A，镀液温度控制在50±1℃，电镀时间为7h；
e、清洗烘干保存：将电镀结束后的坯饼置于容器中，用去离子水进行漂洗，每次漂洗2min，漂洗4～5次，然后用洁净的干毛巾擦拭坯饼表面的水珠，并用吹风机将其吹干，装入置有防锈海绵的包装袋中。
12.根据权利要求11所述的用于检测造币镀层的铜锡合金光谱标准样品的制造方法，其特征在于：所述步骤d中，在电镀3个小时后，取样，观察坯饼表面质量，检测坯饼正反面锡含量，称重；然后每隔1小时进行取样，检测坯饼正反面锡含量，直至电镀结束。
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