CN85104352B - 接触取样发射光谱定量分析各种金属表面成分的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种接触取样、发射光谱定量分析各种金属材料和金属制品表面成分的方法和装置。特点是用电极棒在惰性气体或液体介质保护下接触取样；取样后的电极棒，在氩气保护下用高电压激发光谱在中型摄谱仪上用１８种不同组成的标准样品建立上述元素的工作曲线。试验证明，该方法及装置可以提高谱线强度１０倍以上，并明显改善精确度（采用照相法光谱分析的相对标准误差一般在±３～６％）。该方法设备简易，成本低廉，操作方便，适用于金属制品表面非破坏性成分测定。

Description

接触取样发射光谱定量分析各种金属表面成份的方法和装置

一种接触取样、发射光谱定量分析各种金属表面成份的方法和装置。

本发明是在文献《3ав.лабораторияⅩⅫ.2.191，1956》Мальцев接触式直流电容放电迁移的基础上，不断改进而成的。

Мальцев采用接触式电容放电迁移，增加了迁移的金属量，但由于是在220V电压，空气下取样，因而在安全性上，分析精确性上存在一些问题，仅限于半定量或近似定量分析。文献“仪器分析（CHARLES K MANN著）”中发表的激发装置“斯托伍德”气室也只适用于炭极棒顶上小孔中放入各种岩、矿化合物粉末样品的光谱分析，主要采用交、直流电弧作为光源发生器。该装置不适用于金属棒顶端微量迁移物质的定量分析。在结构上，它的通气方式是开放式的，氩气自窗口排出，消耗量大。

本发明的任务是要获得一种接触取样，发射光谱定量分析金属表面成份的方法和装置，它不但使取样安全，装置轻便，可以直接在外场构件上取样，取样后不影响零件的使用性能;而且能够进行定量分析。

本发明是通过采用25～30伏安全电压，直流大电容放电;通过对接触取样及发射光谱采取特殊保护而实现的。采用人体安全电压，其好处是操作者可以手持电极棒在人手所能触及的范围内，在复杂件各处表面接触取样。首先，在液体（无水乙醇，蒸馏水等）或惰性气体如氩气保护下进行微电火花接触取样，然后将取完样的电极棒在氩气保护下通过高压火花激发，将激发装置和光谱仪连在一起，可以一次测定金属表面各种元素的含量。

和公知的技术相比，采用介质保护，主要使火花与空气隔绝，彻底排除空气对放电过程造成的危害，减少表面氧化等化学反应，以使迁移物质保持金属的原有组成比例。如果有微小变化，也能被标准样品迁移物质的相同变化所补偿。这样，可以获得大得多的谱线强度和较好的精密度，其精度达到了通常发射光谱定量分析的要求。

本方法及其装置和普通金属体光谱分析或老式接触取样光谱分析相比，具有样品烧伤小，取样轻便，安全灵活，高效率的优点。在各种曲率型面及大块，细小样件上测定精度相同。尤其是对外场不能搬动的巨型构件、未拆卸的机械产品或组件、中空部件的内腔、贵重金属、古代金属文物进行测定，优越性更明显。

采用照相法进行接触取样，激发光谱分析铁-铬-镍系列许多不同牌号钢种的元素含量为本发明的实施例之一。其中，具体迁移电路见图1，充电电阻R;电解电容C采用耐压50伏的4400微法;接触电极棒E采用纯铜棒Φ6毫米，45°截面锥，平顶Φ1毫米;零件S;直流稳压器D输出25～30伏。接触方式可以是点接触或分散接触，前者可获得较好的迁移再现性，后者易受表面沾污影响，精度稍差，但侵蚀浅，有利于表面有复盖层（镀层、渗层等）的测定。取样时采用液体特殊保护，液体介质的引入可以根据样件形状采用两种方法：

A、滴入法

用手持滴管将液体滴在迁移表面上，让迁移火花一直保持在液内放电，如图2。当＊无水乙醇时，如不保持液面有足够厚度，则当放电焰炬冒出液面时，保护即失效，并且能将乙醇点燃起火。若保持焰炬一直在液下产生和熄灭，则无着火现象。无水乙醇的另一优点是在零下30～40℃野外严寒条件下还可以取样，不致冻结。

B、管状迁移装置滴入法

管状迁移装置见图3，它具有座体（1）电极芯（2）压力弹簧（3）锁紧螺栓（4），取样前，将液体滴入注入孔（5）使得样件被迁移部位上形成液柱，然后用手不断压拉电极芯保持迁移火花在液内放电，当液耗太大时，要适时滴加液体，否则保护失效并着火。用这种管状迁移装置的好处是比较好控制，操作轻松。它的下端还可以接上具有多种曲率的大小套管，以便在各种曲面形状的机件上取样。该装置的电极棒（6）还可以由铜丝（7）及其相应的附件，例如卡簧（8）螺帽（9）本体（10）组成，以减轻电极棒的重量，特别方便外场取样。

迁移完的电极棒应有序地放在专门电极盒内，每根电极棒上印有对应样品的标号，以防把分析样件弄混或沾污。

激发取样电极的放电激发装置见图4，它具有气室（11），上下气室接头（12），镜片（13），灯座（14），压帽（15）。特殊保护用的氩气由上接咀（16）流入，下接咀（16）流出，或者反之。上下气室接头与气室连接处，镜片与压帽之间，气室接头与接咀之间，上下电极棒与上下气室接头的中心孔壁间均由胶垫密封。气室具有两个互相垂直的窗孔（21）。气室上下开有多个均匀分布的小孔（17），能使氩气流均匀稳定，呈层流状，能以小的氩气消耗取得好的保护效果。安装电极棒程序如下：用两根迁移有样件金属的电极棒，或者一根迁移，另根未迁移的同样电极棒，分别插入上、下电极孔内，通过可调螺钉（18）调节其连节垫（19），使电极绕调节支座（20）微动，最后，通过互相垂直的两个方向上的投影，使上下电极棒间隙落在预定值上。

从钢瓶引出氩气，由紫铜管输送，经过电磁阀、手调针阀，流量计接至上接咀或下接咀，利用电子控制元件，可以调节在预冲、预烧、曝光，停止火花期间的流量和时间，废气由接咀排出后经废气瓶排出室外。

激发装置所连光谱仪为UCII-28型，高压火花发生器为WPF-3型，电容C为0.0028微法，电感L为0.55毫亨，初级电流1安培，辅助间隙2.5毫米，感光板为国产天津Ⅰ型分析线对为：

铬：2792/铁2793 钨：2397/铁2351

镍：2341/铁2351 钛：3073/铁3083

硅：2516/铁2518 锰：2939/铁2936

钼：2775/铁2793 铝：3082/铁3083

钒：3110/铁3083 铁：2692/铁2793

当采用校正铁含量技术，用18个组成不同的标准样品建立上述元素的工作曲线时，其实验点均落在一条曲线上。根据标准样品而定的所测含量范围及相应的单条光谱相对标准误差（R、S、D）见下表：

　　　　

当采用相同组成的标准样品进行分析时，不存在系统误差;在采用与样件组成差异很大的标准样品时，可能存在系统误差，但是只要样件中所存在的元素仍在上表所列含量范围之内，其系统误差值一般不超过上表R、S、D值的一倍。

Claims (9)

1、一种接触取样、发射光谱定量分析各种金属表面成份的方法，其特征是电极棒在液体或惰性气体保护下在25～30伏电压下微电火花取样，在氩气保护下高压火花激发。

2、根据权利要求1所述方法，其特征是高压火花激发时通过上、下接嘴〔16〕用氩气保护。

3、根据权利要求1或2所述方法，其特征是高压火花激发时上、下电极棒〔6〕通过互相垂直的两个窗孔〔21〕投影定位。

4、一种根据权利要求1所述方法的装置，其特征是管状迁移器由座体〔1〕、电极芯〔2〕、压力弹簧〔3〕、锁紧螺母〔4〕组成，并开有用于流入液体或惰性气体的小孔〔5〕，激发室由气室〔11〕、上下气室接头〔12〕、镜片〔13〕、灯座〔14〕、压帽〔15〕、上下气室接嘴〔16〕组成，并气室〔11〕上开有均匀分布的小孔〔17〕。

5、根据权利要求4所述装置，其特征是管状迁移器的座体〔1〕和电极芯〔2〕之间装有压力弹簧〔3〕。

6、根据权利要求4或5所述装置，其特征是管状迁移器的电极棒〔6〕可以由铜丝〔7〕及其相应的附件取代。

7、根据权利要求4所述装置，其特征是激发室的气室〔11〕与上下气室接头〔12〕之间，镜片〔13〕与压帽〔15〕之间，上下气室接头〔12〕与接嘴〔16〕之间，上下电极棒〔6〕与上下气室接头〔12〕的中心孔壁间均用胶垫密封。

8、根据权利要求4或7所述装置，其特征是激发室的气室〔11〕开有两个互相垂直的窗孔〔21〕。

9、根据权利要求8所述装置，其特征是激发室具有调节支座〔20〕。

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