PL237932B1

PL237932B1 - Sposób wytwarzania materiałów odniesienia dla cynku

Info

Publication number: PL237932B1
Application number: PL425195A
Authority: PL
Inventors: Beata Cwolek; Barbara Bolibrzuch; Justyna Kostrzewa
Original assignee: Inst Metali Niezelaznych
Priority date: 2018-04-11
Filing date: 2018-04-11
Publication date: 2021-06-14
Also published as: PL425195A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania materiałów odniesienia dla cynku na serię certyfikowanych materiałów odniesienia.

Z polskiego opisu patentowego nr PL404024 znany jest sposób wytwarzania materiałów odniesienia do spektralnej analizy ołowiu antymonowego o zawartości Sb od 2,5 do 9,2% polegający na wtapianiu do ołowiu rafinowanego dodatkowych pierwiastków, charakteryzuje się tym, że do indukcyjnego pieca tyglowego wsaduje się ołów rafinowany i roztapia go pod szczelnym pokryciem węgla drzewnego, kolejno do ciekłego ołowiu o temperaturze 800°C wtapia się stop wstępny Cu47Ag25Sb28 i Sb w postaci metalicznej. Po około 30 minutach i obniżeniu temperatury kąpieli do 500°C wtapia się stopy wstępne PbAs2, PbSn5, PbCd3, czysty Bi i stop wstępny PbTe1,8, miesza się prętem grafitowym i ściąga żużel, przelewa do rozgrzanego tygla przelewowego, a następnie odlewa się do kokili żeliwnej.

Z polskiego opisu patentowego PL397058 znany jest sposób wytwarzania materiałów odniesienia do określenia zawartości Fe, Ni, S, Sn, Al, P, Pb, Se, Zn, Sb, Bi i Si w brązach bezołowiowych, poddawanych następnie badaniom jednorodności i procedurom certyfikacyjnym, a służących jako spektralne certyfikowane materiały odniesienia. Zgodnie z wynalazkiem, do pieca indukcyjnego tyglowego, wsaduje się miedź katodową i roztapia ją pod pokryciem węgla drzewnego, a następnie do ciekłej miedzi wtapia się dodatkowe pierwiastki w postaci stopów wstępnych i czystych metali. Najpierw wtapia się Fe w postaci stopu wstępnego CuFe20, a po nim Ni. Następnie wtapia się razem Sb i Si wprowadzając do ciekłego metalu łącznie oba pierwiastki, jako stopy wstępne CuSb50 i CuSi16. Po ich wtopieniu dodaje się Sn w postaci stopu wstępnego CuSn11, po roztopieniu, której wtapia się czysty Pb. Następnie wtapia się Al, w postaci stopu wstępnego CuAl49 i S w postaci stopu wstępnego CuS0,8. Po ich dodaniu rozpuszcza się w kąpieli metalowej czysty Zn, a po nim czysty Mg, a po Mg czysty Bi. Na koniec wtapia się Se i P, najpierw Se a po nim P w postaci stopu wstępnego CuP14. Po wtopieniu wszystkich metali podgrzewa się ciekły stop do temperatury odlewania w zakresie 1100-1150°C, po czym otrzymany stop miesza się zagrzanym prętem grafitowym i ściąga się z niego żużel, przelewa do rozgrzanego tygla przelewowego a następnie odlewa się w gorącej kokili żeliwnej o temperaturze około 320°C, pręty o wymiarach zbliżonych do 40 mm x 350 mm, które tnie się na walce o wysokości około 25 mm, i które poddaje się wstępnym badaniom jednorodności wszystkich wtopionych składników, sprawdzeniu zgodności składu chemicznego z zaplanowanym, statystycznej ocenie jednorodności oraz atestacji.

W materiałach odniesienia służących do kalibracji aparatury spektralnej zawartość domieszek musi być precyzyjnie wtopiona do metalu i jednorodna w całej masie wytworzonego materiału. Każdy odlany pręt jest cięty na walce o wysokości 25 mm i musi mieć taki sam skład chemiczny na całej powierzchni i głębokości. W związku z tym, ze względu na zróżnicowaną koncentrację, różne temperatury topnienia i lotność, wszystkie pierwiastki wprowadza się w postaci stopów wstępnych.

Problem precyzyjnego i jednorodnego wtopienia w całej masie cynku pierwiastków, rozwiązuje sposób według wynalazku.

Istotą wynalazku jest sposób wytwarzania materiałów odniesienia dla cynku za pomocą pieca indukcyjnego tyglowego, polegający na wtapianiu do czystego cynku dodatkowych pierwiastków i charakteryzuje się tym, że wsaduje się cynk i roztapia go w tyglu grafitowym i przegrzewa do temperatury 680°C wtapia się kolejno stopy wstępne w gatunkach ZnFe9,5, ZnTi2 i ZnCu15,5 i miesza prętem grafitowym przez 5 do 10 minut, po czym obniża się temperaturę kąpieli do 600°C i wtapia się kolejno stopy wstępne w gatunkach ZnAl5, ZnPb0,5, ZnCd20 i ZnSn9 i tak wytworzoną kąpiel metalową miesza się prętem grafitowym przez 10 do 15 minut i po wystudzeniu do temperatury w zakresie 470-480°C odlewa się do zimnej kokili żeliwnej.

Rozwiązanie według wynalazku przedstawiono dokładnie w poniższym przykładzie.

Przykład dotyczy wykonania materiału na wzorzec o symbolu ZL2 dla cynku, gdzie do pieca indukcyjnego tyglowego o pojemności 10 kg Cu, wsaduje się 8,785 kg cynku i roztapia go w tyglu grafitowym. Kąpiel przegrzewa się do temperatury 680°C a następnie wtapia się do niej kolejne zaplanowane pierwiastki, przy czym każdy pierwiastek wprowadza się do ciekłego metalu po dokładnym roztopieniu wcześniej wprowadzonego. W pierwszej kolejności wtapia się żelazo w postaci stopu wstępnego ZnFe9,5 w ilości 14,9 g, kąpiel miesza się prętem grafitowym przez 5 minut a następnie wtapia Ti w postaci stopu wstępnego ZnTi2 w ilości 637 g, miesza kolejne 5 minut i wtapia Cu w postaci stopu

PL 237 932 B1 wstępnego ZnCu15,5 w ilości 357 g. Kąpiel wytrzymuje się w temperaturze 680°C przez 10 minut wykorzystując mieszanie indukcyjne.

Następnie obniża się temperaturę kąpieli do 600°C i wytapia aluminium w postaci stopu wstępnego ZnAI5 w ilości 30 g, ołów w postaci stopu wstępnego ZnPb0,5 w ilości 125 g, Cd w postaci stopu wstępnego ZnCd20 w ilości 13,2 g i cynę w postaci stopu wstępnego ZnSn9 w ilości 47 g cały czas mieszając indukcyjnie ciekły metal.

Po wtopieniu wszystkich składników, kąpiel metalową dokładnie miesza się prętem grafitowym przez 15 minut i obniża temperaturę do 480°C w sposób naturalny, a następnie odlewa do zimnej kokili żeliwnej.

Odlane pręty o wymiarach 0 40 mm x 350 mm, tnie się na walce o wysokości 25 mm. Z dołu pręta pierwszego oraz z góry pręta drugiego pobiera się próbki (walce) do przeprowadzenia wstępnego badania jednorodności wszystkich składników wzorcowych przy zastosowaniu równoczesnego spektrometru emisyjnego wyposażonego w argonową iskrę niskowoltową, wzbudzając z obu stron powierzchnie czynne każdego walca. Wstępny skład chemiczny ustala się w oparciu o wyniki oznaczeń chemicznych wykonanych techniką ICP - AES. Jeżeli wyniki badań są pozytywne, 30% materiału pobiera się 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. Otrzymany wzorzec ZL2 dla cynku zawiera wagowo: 0,52% Cu, 0,11% Ti, 0,0050% Al, 0,017% Fe, 0,0056% Pb, 0,030% Sn, 0,018% Cd i Zn stanowiącą resztę do 100%.

Pozytywne wyniki badań upoważniają do przeprowadzenia statystycznej oceny jednorodności i atestacji na podstawie wyników oznaczeń wszystkich składników wzorcowych, wykonanych w co najmniej trzech specjalistycznych laboratoriach chemicznych. Statystyczną ocenę jednorodności przeprowadza się w oparciu o test Snedecor’a F poddając badaniom minimum 30% odlanego materiału. Tak wytworzony materiał odniesienia stanowi produkt handlowy w postaci wzorca (certyfikowanego materiału odniesienia) przeznaczonego do spektralnego oznaczania zawartości Cu, Ti, Al, Fe, Pb, Sn i Cd w cynku.

Claims

1. Sposób wytwarzania materiałów odniesienia dla cynku za pomocą pieca indukcyjnego tyglowego, polegający na wtapianiu do czystego cynku dodatkowych pierwiastków, znamienny tym, że wsaduje się cynk i roztapia go w tyglu grafitowym i przegrzewa do temperatury 680°C wtapia się kolejno stopy wstępne w gatunkach ZnFe9,5, ZnTi2 i ZnCu15,5 i miesza prętem grafitowym przez 5 do 10 minut, po czym obniża się temperaturę kąpieli do 600°C i wtapia się kolejno stopy wstępne w gatunkach ZnAl5, ZnPb0,5, ZnCd20 i ZnSn9 i tak wytworzoną kąpiel metalową miesza się prętem grafitowym przez 10 do 15 minut i po wystudzeniu do temperatury w zakresie 470-480°C odlewa się do zimnej kokili żeliwnej.