一种利用辉光放电原子发射光谱快速测定不锈钢中宽范围钴含量的方法

技术领域

本发明属于钴含量检测技术领域，具体涉及一种利用辉光放电原子发射光谱快速测定不锈钢中宽范围钴含量的方法，主要适用于快速测定不锈钢宽范围钴。

背景技术

不锈钢是耐空气、蒸气、水等弱腐蚀性介质或具有不锈性的钢种，不锈钢具有表面美观、使用可能性多样化、耐腐蚀性能好、比普通钢长久耐用、清洁、光洁度高等特点，因而被广泛应用于电器、化工、汽车、食品饮料、石油能源、建筑构造等行业。

在不锈钢中加入钴，能提高不锈钢的硬度和强度，显著提高不锈钢的热强性和抗氧化性能，钴元素含量对不锈钢产品的性能有重要影响，准确检测不锈钢中钴含量有重要意义。

现有检测钴含量的方法有5-Cl-PADAB光度法测定钴(GB/T 223.21-1994)、亚硝基R盐光度法测定钴(GB/T 223.22-1994)、火焰原子吸收光谱法(GB/T223.65-2012)，分析过程中存在着样品制备复杂、操作步骤繁琐、分析周期长、试剂成本高、对环境有污染、越来越不能满足快节奏的炼钢要求的问题。

发明内容

鉴于此，本发明的目的是提供了一种利用辉光放电原子发射光谱快速测定不锈钢中宽范围钴含量的方法，解决了不锈钢中钴化学检测样品制备复杂、操作步骤繁琐、分析周期长、试剂成本高、对环境有污染、越来越不能满足快节奏炼钢要求的问题。

本发明目的是通过以下方式实现：

本发明提供一种利用辉光放电原子发射光谱快速测定不锈钢中宽范围钴含量的方法，主要包括以下步骤：

(1)将待测不锈钢实际样品和不锈钢标准样品的表面进行处理；

(2)将步骤(1)中的不锈钢标准样品依次放入辉光放电原子发射光谱仪中，逐个分析，以钴元素光谱强度为横坐标，钴含量为纵坐标，绘制出工作曲线；

(3)将步骤(1)中待测不锈钢样品放入辉光放电原子发射光谱仪中进行分析，得到待测不锈钢样品的钴元素光谱强度；

(4)根据步骤(2)得到的工作曲线和步骤(3)得到的待测不锈钢样品的钴元素光谱强度，计算得到待测不锈钢样品中的钴元素含量。

基于上述技术方案，进一步地，步骤(1)中所述的不锈钢标准样品包括IMZ 196、GSB 03-2028-2006-1、GSB 03-2028-2006-2、GSB 03-2028-2006-3、GSB 03-2028-2006-4、GSB 03-2028-2006-5和GSB 03-2028-2006-6。

基于上述技术方案，进一步地，步骤(1)中所述处理的具体过程包括以下步骤：

1)将不锈钢样品制作成方块或圆块；

2)将步骤1)的样品在磨床上打磨1-3分钟，磨掉表面氧化层；

3)用金相砂纸打磨1-3分钟，进行抛光；

4)用无水乙醇清洗干净试样表面，风干待用。

基于上述技术方案，进一步地，步骤(2)和步骤(3)中所述的辉光放电原子发射光谱仪为GDS850A辉光放电原子发射光谱仪。

基于上述技术方案，进一步地，步骤(2)和步骤(3)中所述的辉光放电原子发射光谱仪的分析工作方式：恒定电压-电流；启辉电压900-1100V，启辉时间2-10s；激发电流30-60mA，激发电压1000-1200V，预燃时间50-90s，积分时间5-20s，积分次数2-5次；高纯氩气分表压力：200-350KPa，氮气分表压力：200-350KPa。

基于上述技术方案，进一步地，启辉电压1000V，启辉时间3s；激发电流45mA，激发电压1100V，预燃时间75s，积分时间10s，积分次数3次；高纯氩气分表压力：280KPa，氮气分表压力：280KPa。

基于上述技术方案，进一步地，所述的辉光放电原子发射光谱仪的工作条件为：温度18～26℃，相对湿度20％～80％。

基于上述技术方案，进一步地，所述的辉光放电原子发射光谱仪的钴元素测定波长为345-346nm。

基于上述技术方案，进一步地，所述的辉光放电原子发射光谱仪的光电倍增管电压设置为850-950V。

基于上述技术方案，进一步地，所述的辉光放电原子发射光谱仪的光电倍增管电压设置为900V。

基于上述技术方案，进一步地，钴含量的检测范围为0.005-1.6％。

本发明相对于现有技术具有的有益效果如下：

本发明的方法检测一个不锈钢试样的时间为3-6分钟，简便快速，准确度高，精密度好，提高了分析检测效率，减轻了岗位人员劳动强度，减少了岗位人员所受职业危害，解决了不锈钢中钴化学检测方法样品制备复杂、操作步骤繁琐、分析周期长、试剂成本高、对环境有污染、越来越不能满足快节奏炼钢要求的问题。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细的说明，但本发明的实施方式不限于此，显而易见地，下面描述中的实施例仅是本发明的部分实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，获得其他的类似的实施例均落入本发明的保护范围。

实施例中所用仪器和设备为辉光放电原子发射光谱仪(美国LECO公司GDS850A)和磨床(美国LECO公司BG-32型)。

实施例中所用试剂和辅料主要为无水乙醇(分析纯)和金相砂纸(120目)。

实施例1

本实施例提供一种利用辉光放电原子发射光谱快速测定不锈钢中宽范围钴含量的方法，依据辉光放电原子发射光谱法检测原理进行，包括试验条件、样品处理、工作曲线绘制、精密度和准确度和方法对比验证，其中：

一、试验条件

1、仪器选择：选用辉光放电原子发射光谱仪作试验仪器，使用该仪器的最佳条件为：实验室温度18～26℃，相对湿度20％～80％；仪器分析工作方式：恒定电压-电流；启辉电压1 000V，启辉时间3s；激发电流45mA，激发电压1100V，预燃时间75s，积分时间10s，积分次数3次；高纯氩气分表压力：280KPa，氮气分表压力：280KPa；

2、分析谱线的选择：谱线的选择遵循所选谱线灵敏度高、干扰少的原则，钴元素测定波长为345.351nm；

3、光电倍增管(PMT)的设置：PMT设置需要从量子效率、放大倍数、灵敏度、光谱特性曲线和暗电流等多方面考虑，光电倍增管电压设置为900V；

二、样品处理

1、将待测的不锈钢样品制作成4厘米大小的方块或圆块；

2、在磨床上打磨1-3分钟，磨掉表面氧化层；

3、用120目金相砂纸打磨1-3分钟，进行抛光；

4、用无水乙醇清洗干净试样表面，风干待用。

三、工作曲线绘制

1、将IMZ 196、GSB 03-2028-2006-1、GSB 03-2028-2006-2、GSB 03-2028-2006-3、GSB 03-2028-2006-4、GSB 03-2028-2006-5、GSB 03-2028-2006-6七块不锈钢标准物质按照样品处理进行打磨；

2、于GDS850A辉光放电原子发射光谱仪上，按上述的仪器最佳工作条件测定，以钴元素光谱强度为横坐标，钴含量为纵坐标，具体数据见表1，仪器自动绘制出工作曲线，得到下列公式，钴含量结果以％表示：

y＝4.294x-0.06540；

式中：

y-钴元素含量(％)；

x-钴元素光谱强度；

表1.七块不锈钢标准物质中钴含量和光谱强度

四、样品测定

将按照样品处理进行打磨后的不锈钢样品[标样1(Co，0.97％)、标样2(Co，0.156％)、试样1#和试样2#]于GDS850A辉光放电原子发射光谱仪上，按上述的仪器最佳工作条件测定，仪器自动检测出不锈钢样品钴的光谱强度，并根据工作曲线自动换算出不锈钢样品钴的含量，结果见表2。

按照下列公式计算钴含量，结果以％表示：

y＝4.294x-0.06540；

式中：

y-钴元素含量(％)；

x-钴元素光谱强度；

表2.试样1#和试样2#中钴含量的测试结果

五、精密度和准确度试验

在上述的仪器工作条件下，对2块不同含量的不锈钢标准物质[标样1(Co，0.97％)、标样2(Co，0.156％)]进行独立的9次重复测定，结果见表3。

表3.精密度和准确度实验结果

由表3可知，本实施检测方法的相对标准偏差(RSD，n＝9)在0.71％～1.22％之间，完全满足分析要求。标准物质本实验方法测定值与认定值基本一致，误差在标准物质证书允许差范围内。

六、方法对比

为了进一步验证分析方法的准确度，选择2块钴质量分数＞0.5％的不锈钢试样(试样1#和试样2#)按照上述检测方法进行测定，同时钻屑用GB 223.22-1994亚硝基R盐光度法测定，进行方法对比试验，结果见表4。

表4.不锈钢试样钴对比实验

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由表4可知，本实验方法测定值与GB 223.22-82测定值一致，相对标准偏差(RSD，n＝9)为1.07％～1.41％，完全满足实验室日常检测要求。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。