PL219894B1

PL219894B1 - Sposób wytwarzania certyfikowanych materiałów odniesienia do spektralnej analizy ołowiu antymonowego

Info

Publication number: PL219894B1
Application number: PL397387A
Authority: PL
Inventors: Beata Cwolek; Barbara Bolibrzuch; Ewa Müller; Ludwik Ciura; Andrzej Hryniszyn; Łucja Buzek; Ewa Szmyd
Original assignee: Inst Metali Nieżelaznych
Priority date: 2011-12-14
Filing date: 2011-12-14
Publication date: 2015-07-31
Also published as: PL397387A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania certyfikowanych materiałów odniesienia do spektralnej analizy ołowiu antymonowego dla określenia zawartości: Sb, Cu, Ag, Bi, Cd, Sn, Te, In, As, Zn w ołowiu antymonowym, poddawanych następnie badaniom jednorodności i procedurom certyfikacyjnym, a służące jako spektralne certyfikowane materiały odniesienia (wzorce) do określania składu chemicznego ołowiu antymonowego.

W materiałach odniesienia służących do kalibracji spektrometrów emisyjnych zawartość domieszek musi być precyzyjnie wtopiona do metalu i jednorodna w całej masie wytworzonego materiału. Każdy odlany pręt o średnicy ~40 mm, będący produktem finalnym, jest cięty na walce o wysokości 25 mm, czyli do postaci wymaganej w nowoczesnej aparaturze spektralnej, i musi mieć taki sam skład chemiczny na całej powierzchni i głębokości.

Ze względu na zróżnicowaną koncentrację, różne temperatury topienia i lotność, większość pierwiastków wprowadza się w postaci stopów wstępnych. W postaci czystej wprowadza się do ołowiu Sn, In, Zn, Bi i częściowo Sb, pozostałe pierwiastki wtapia się w postaci stopów wstępnych.

Problem precyzyjnego i jednorodnego wtopienia pierwiastków do całej masy ołowiu antymonowego, rozwiązuje sposób według wynalazku.

Istotą wynalazku jest sposób wytwarzania certyfikowanych materiałów odniesienia do spektralnej analizy ołowiu antymonowego, polegający na wtapianiu do ołowiu rafinowanego pierwiastków wchodzących w jego skład, charakteryzujący się tym, że do indukcyjnego pieca tyglowego wsaduje się ołów rafinowany i roztapia go pod szczelnym pokryciem węgla drzewnego. Następnie do ciekłego ołowiu wtapia się dodatkowe pierwiastki w postaci stopów wstępnych i czystych metali i/lub niemetali, z tym, że najpierw do przegrzanej kąpieli roztopionego do 800°C ołowiu rafinowanego wtapia się Ag, Cu i Sb w postaci potrójnego stopu wstępnego Cu52Ag25Sb23 i dodatkowo Sb w postaci metalicznej, a po 30 minutach, po uprzednim obniżeniu temperatury kąpieli do 500°C wprowadza się kolejne pierwiastki w postaci stopów wstępnych lub czystych metali w następującej kolejności:PbAs2, Sn, PbCd3, Zn, Bi, PbTeO,7 i In. Po wtopieniu wszystkich składników otrzymany stop miesza się zagrzanym prętem grafitowym, ściąga się z niego żużel i przelewa do rozgrzanego tygla przelewowego. Następnie odlewa się w gorącej kokili żeliwnej pręty o wymiarach 0 40 mm x 350 mm, które następnie tnie się na walce o wysokości 25 mm. Tak otrzymany materiał odniesienia poddaje się wstępnym badaniom jednorodności wszystkich wtopionych składników, sprawdzeniu zgodności składu chemicznego z zaplanowanym, statystycznej ocenie jednorodności oraz atestacji z określeniem niepewności.

Otrzymany materiał wzorcowy w postaci walców poddaje się wstępnym badaniom jednorodn ości wszystkich wtopionych do ołowiu składników i sprawdzeniu zgodności składu chemicznego z zaplanowanym. Do wstępnego badania jednorodności pobiera się próbki na przemian z dołu i z góry odlanych prętów stanowiących jeden materiał odniesienia (wzorzec). Ocenę jednorodności wszystkich składników wzorcowych przeprowadza się porównując intensywności linii charakterystycznych pierwiastków wchodzących w skład materiałów odniesienia (wzorców), wzbudzając czterokrotnie w iskrze niskowoltowej z obu stron powierzchnie czynne każdego walca. Skład chemiczny ustala się w oparciu o oznaczenia chemiczne wykonane na spektrometrze emisyjnym ze wzbudzeniem w plazmie sprzężonej indukcyjnie na bazie wzorców syntetycznych.

Pozytywne wyniki badań upoważniają do przeprowadzenia statystycznej oceny jednorodności i atestacji na podstawie wyników oznaczeń wszystkich składników wzorcowych, z co najmniej trzech specjalistycznych laboratoriów chemicznych. Ocenie statystycznej poddaje się co najmniej 30% odlanego materiału.

Tak wytworzony materiał odniesienia stanowi produkt handlowy w postaci wzorca (certyfikowanego materiału odniesienia) przeznaczonego do spektralnego oznaczania zawartości: Sb, Cu, Ag, Bi, Cd, Sn, Te, In, As, Zn w ołowiu antymonowym.

Okazuje się, że jedynie odpowiednia kolejność wtapiania poszczególnych pierwiastków w połączeniu z postacią wtapianego pierwiastka i parametrami procesu pozwala uzyskać ołów antymonowy o ściśle planowanych zawartościach dodawanych pierwiastków.

P r z y k ł a d wykonania wzorca dla ołowiu antymonowego oznaczonego symbolem PM2.

Do pieca indukcyjnego tyglowego o pojemności 25 kg Cu wsaduje się 12,06 kg ołowiu rafinowanego i roztapia się go pod szczelnym pokryciem wysuszonego węgla drzewnego, gdzie warstwa węgla drzewnego wynosi 50 mm, kąpiel przegrzewa się do 800°C i wtapia Sb, Cu i Ag, a następnie po obniżeniu temperatury do 500°C wtapia się pozostałe pierwiastki, takie jak: Bi, Cd, Sn, Te, In, As, Zn.

PL 219 894 B1

Pierwiastki wtapia się kolejno do ciekłego ołowiu, przy czym każdy pierwiastek wprowadza się do ciekłego metalu po dokładnym roztopieniu wcześniej wprowadzonego pierwiastka. Najpierw wtapia się do ołowiu rafinowanego o temperaturze 800°C zaprawę potrójną Cu52Ag25Sb23 w ilości 35 g i odpowiednio namiarowaną ilość Sb - 131,9 g. Po 30 minutach obniża się temperaturę kąpieli do 500°C i wprowadza się dalsze składniki w następującej kolejności: PbAs2 w ilości 1,61 kg, Sn w ilości 42 g, PbCd3 w ilości 4,6 g, Zn w ilości 2,8 g, Bi w ilości 7,0 g, PbTeO,7 w ilości 1 10 g i In w ilości 7,0 g.

Po zakończeniu wtapiania wszystkich składników stop o temperaturze odlewania 480°C miesza się podgrzanym prętem grafitowym, ściąga się z kąpieli żużel i przelewa do rozgrzanego tygla przelewowego, a następnie odlewa w kokili żeliwnej cztery pręty o wymiarach 0 40 mm x 350 mm, które tnie się na walce o wysokości 25 mm. Z dołu pręta pierwszego i trzeciego oraz z góry pręta drugiego i czwartego pobiera się próbki (walce) do przeprowadzenia wstępnego badania jednorodności techniką AES ze wzbudzeniem iskrowym, natomiast wióry do oznaczenia wszystkich składników we wzorcu PM2 techniką AES-ICP. Należy pobrać 30% materiału do statystycznej oceny jednorodności. Powierzchnie czynne wybranych walców wzbudza się 4-krotnie w iskrze niskowoltowej rejestrując intensywności linii analitycznych oznaczanych pierwiastków. Wyniki pomiarów stanowią podstawę do obliczeń statystycznych z zastosowaniem testu Snedecor'a. Następny etap to atestacja, którą przeprowadza się w oparciu o wyniki analiz wykonanych w co najmniej trzech specjalistycznych laboratoriach chemicznych różnymi technikami. W tym przypadku oznaczenia wszystkich składników wzorcowych wykonały cztery laboratoria. Średnie wyniki analiz stanowią skład chemiczny materiału odniesienia PM2.

Otrzymany wzorzec dla ołowiu antymonowego zawiera wagowo: 1,08% Sb, 0,097% Cu,

0,0757% Ag, 0,0594% Bi, 0,00121% Cd, 0,324% Sn, 0,00945% Te, 0,0550% In, 0,2645% As, 0,012% Zn.

Ołów stanowi resztę do 100%.

Claims

Zastrzeżenie patentowe

Sposób wytwarzania certyfikowanych materiałów odniesienia do spektralnej analizy ołowiu antymonowego, polegający na wtapianiu do ołowiu rafinowanego pierwiastków wchodzących w jego skład, znamienny tym, że do indukcyjnego pieca tyglowego wsaduje się ołów rafinowany i roztapia go pod szczelnym pokryciem węgla drzewnego, a następnie do ciekłego ołowiu wtapia się dodatkowe pierwiastki w postaci stopów wstępnych i czystych metali i/lub niemetali, z tym, że najpierw do przegrzanej kąpieli roztopionego do 800°C ołowiu rafinowanego wtapia się Ag, Cu i Sb w postaci potrójnego stopu wstępnego Cu52Ag25Sb23 i dodatkowo Sb w postaci metalicznej, a po 30 minutach, po uprzednim obniżeniu temperatury kąpieli do 500°C wprowadza się kolejne pierwiastki w postaci stopów wstępnych lub czystych metali w następującej kolejności: PbAs2, Sn, PbCd3, Zn, Bi, PbTe0,7 i In, po czym po wtopieniu wszystkich składników otrzymany stop miesza się zagrzanym prętem grafitowym, ściąga się z niego żużel i przelewa do rozgrzanego tygla przelewowego, a następnie odlewa w kokili żeliwnej pręty o wymiarach 0 40 mm x 350 mm, które następnie tnie się na walce o wysokości 25 mm, po czym tak otrzymany materiał odniesienia poddaje się wstępnym badaniom jednorodności wszystkich wtopionych składników, sprawdzeniu zgodności składu chemicznego z zaplanowanym, statystycznej ocenie jednorodności oraz atestacji z określeniem niepewności.