PL222156B1 - Sposób wytwarzania certyfikowanych materiałów odniesienia do spektralnej analizy ołowiu antymonowego o zawartości antymonu od 2,5 do 9,2 % - Google Patents

Description

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 222156 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 404024 (51) Int.Cl.

C22C 11/08 (2006.01) C22C 1/02 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 22.05.2013

Sposób wytwarzania certyfikowanych materiałów odniesienia do spektralnej analizy ołowiu antymonowego o zawartości antymonu od 2,5 do 9,2%

	(73) Uprawniony z patentu: INSTYTUT METALI NIEŻELAZNYCH, Gliwice, PL
(43) Zgłoszenie ogłoszono: 24.11.2014 BUP 24/14	(72) Twórca(y) wynalazku:
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:	BEATA CWOLEK, Gliwice, PL EWA MULLER, Gliwice, PL BARBARA BOLIBRZUCH, Gliwice, PL JUSTYNA GAŁECZKA, Gliwice, PL
29.07.2016 WUP 07/16	(74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Magdalena Filipek-Marzec

PL 222 156 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania certyfikowanych materiałów odniesienia do analizy spektralnej dla określenia zawartości: Sb, Sn, As, Cu, Ag, Bi, Cd i Te w ołowiu antymonowym zwierającym od 2,5 do 9,2% Sb.

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.

Ze względu na zróżnicowaną koncentrację, różne temperatury topnienia i lotność, większość pierwiastków wprowadza się w postaci stopów wstępnych, poza Sn, Bi i częściowo Sb, które wprowadza się w postaci czystej. Problem uzyskania odpowiedniej jednorodności i ściśle określonego składu chemicznego rozwiązuje sposób według wynalazku, pozwalający wytwarzać materiały odniesienia dla ołowiu antymonowego.

Istotą wynalazku jest sposób wytwarzania certyfikowanych materiałów odniesienia do analizy spektralnej dla określenia zawartości: Sb, Sn, As, Cu, Ag, Bi, Cd i Te w ołowiu antymonowym zwierającym od 2,5 do 9,2% Sb.

Zgodnie z wynalazkiem do indukcyjnego pieca tyglowego wsaduje się ołów rafinowany i roztapia się go pod szczelnym pokryciem węgla drzewnego, zabezpieczającego kąpiel przed utlenianiem. Do przegrzanej kąpieli o temperaturze 800°C wtapia się Cu, Sb i Ag w postaci potrójnego stopu wstępnego Cu 47 Ag 25 Sb 28 i dodatkowo Sb metaliczne. Po 30 minutach i uprzednim obniżeniu temperatury kąpieli do 500°C wprowadza się dalsze składniki w postaci stopów wstępnych lub czystych metali w następującej kolejności: PbAs 2, Sn, PbCd 3, Bi i PbTe 1,8, po czym po wtopieniu wszystkich składników stop miesza się prętem grafitowym, ściąga z niego żużel i przelewa do rozgrzanego tygla przelewowego, a następnie odlewa w kokili żeliwnej pręty, które tnie się na walce, 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.

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

Pozytywne wyniki badań upoważniają do przeprowadzenia statystycznej oceny jednorodności i atestacji w oparciu o analizy chemiczne z co najmniej trzech specjalistycznych laboratoriów chemicznych. Statystycznej ocenie poddaje się co najmniej 30% odlanego materiału.

Tak wytworzony materiał odniesienia stanowi produkt handlowy w postaci certyfikowanego materiału odniesienia (wzorca), przeznaczonego do spektralnego oznaczania zawartości: Sb, Sn, As, Cu, Ag, Bi, Cd i Te w ołowiu antymonowym o zawartości Sb od 2,5 do 9,2%.

Jedynie odpowiednia kolejność wtapiania poszczególnych pierwiastków w połączeniu z postacią wtapianego pierwiastka i parametrami procesu pozwala uzyskać ołów antymonowy o ściśle planowanych zawartościach dodawanych składników.

P r z y k ł a d

Do pieca indukcyjnego tyglowego o pojemności 25 kg wsaduje się 11,58 kg ołowiu rafinowanego i roztapia się go pod szczelnym pokryciem wysuszonego węgla drzewnego o grubości warstwy 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, tj. Bi, Cd, Sn, Te i As.

Każdy dodatek wprowadza się do ciekłego metalu po dokładnym roztopieniu wcześniej dodanego składnika. Najpierw wtapia się do ołowiu rafinowanego temperaturze 800°C zaprawę potrójną Cu 47 Ag 25 Sb 28 w ilości 26,4 g odpowiednio namiarowaną ilość Sb - 808 g. Po około 30 minutach obniża się temperaturę kąpieli do 500°C i wprowadza się dalsze składniki w następującej kolejności: PbAs 2 w ilości 248 g, PbSn 5 w ilości 923 g, PbCd 3 w ilości 130 g, Bi w ilości 3,2 g i PbTe 1,8 w ilości 249 g.

PL 222 156 B1

Po zakończeniu wtapiania wszystkich składników stop miesza się prętem grafitowym, ściąga się z kąpieli żużel i przelewa do rozgrzanego tygla przelewowego, a następnie odlewa się w kokili żeliwnej pręty o wymiarach Φ 40 mm x 350 mm, które tnie się na walce o wysokości 25 mm. Z góry i z dołu pręta pierwszego i drugiego pobiera się próbki (walce) do przeprowadzenia wstępnego badania jednorodności techniką AES ze wzbudzeniem iskrowym, natomiast wióry do oznaczenia wszystkich składników we wzorcu PP3 techniką AES-ICP. Pobiera się 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. Średnie wyniki analiz stanowią skład chemiczny certyfikowanego materiału odniesienia.

Otrzymany certyfikowany materiał odniesienia dla ołowiu antymonowego zawiera wagowo: 6,11% Sb, 0,084% Cu, 0,0455% Ag, 0,0332% Bi, 0,0199% Cd, 0,298% Sn, 0,0313% Te i 0,0702% As. Ołów stanowi resztę do 100%.

Claims (3)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Sposób wytwarzania certyfikowanych materiałów odniesienia do spektralnej analizy ołowiu antymonowego o zawartości Sb od 2,5 do 9,2%, 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 składniki w postaci stopów wstępnych i czystych metali, z tym, że najpierw do przegrzanej do 800°C kąpieli ołowiu rafinowanego wtapia się Ag, Cu i Sb w postaci potrójnego stopu wstępnego Cu 47 Ag 25 Sb 28 i dodatkowo Sb w postaci metalicznej, a po 30 minutach, po uprzednim obniżeniu temperatury kąpieli do 500°C wprowadza się dalsze składniki w postaci stopów wstępnych lub czystych metali w następującej kolejności: PbAs
2. 2, PbSn 5, PbCd
3. 3, Bi i PbTe 1,8, po czym po wtopieniu wszystkich składników otrzymany stop miesza się prętem grafitowym, ściąga z niego żużel i przelewa do rozgrzanego tygla przelewowego, a następnie odlewa w kokili żeliwnej pręty, które następnie tnie się na walce, 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.