X射線熒光光譜法快速測定FeSiB非晶合金薄帶中硅、硼、鐵

王 瑤 李艷萍馮圣雅 李健靚

（安泰科技股份有限公司，北京100081）

X射線熒光光譜法快速測定FeSiB非晶合金薄帶中硅、硼、鐵

王 瑤 李艷萍＊馮圣雅 李健靚

（安泰科技股份有限公司，北京100081）

提出了以自制的標(biāo)準(zhǔn)樣品，采用單點法繪制校準(zhǔn)曲線，利用X射線熒光光譜儀測定FeSiB非晶薄帶樣品中硅、硼和鐵的含量。對于4個FeSiB非晶合金薄帶樣品中硅、硼和鐵進(jìn)行了10次測定，其分析結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為0.4%～0.5%、1.3%～4.2%和0.2%～0.4%。方法的分析結(jié)果與火花源原子發(fā)射光譜法、化學(xué)重量法和電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜（ICP-AES）法的測定值吻合較好。方法快速、簡便，薄帶樣品無需制樣，適用于FeSiB非晶合金薄帶的快速成分分析。

X射線熒光光譜法（XRF）；FeSiB非晶合金薄帶；FeSiB合金；單點法

0 前言

噴制FeSiB非晶合金薄帶是FeSiB非晶合金生產(chǎn)過程的最后一道工序。為了保證FeSiB非晶合金帶材的質(zhì)量和性能，快速準(zhǔn)確地測定FeSiB非晶合金薄帶中硅、硼和鐵的含量具有重要意義。

采用化學(xué)分析法（CAM）和電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP-AES）測定FeSiB非晶合金薄帶中硅、硼和鐵的含量，分析過程繁雜，分析時間太長，不能滿足快速、簡便的要求?；鸹ㄔ丛影l(fā)射光譜法（SSAES）配合FeSiB非晶合金的冶煉工藝過程，已被用于快速、準(zhǔn)確地分析熔融的FeSiB合金中各種合金元素成分的含量。然而，因為FeSiB非晶合金薄帶的厚度僅幾十微米，采用火花源原子發(fā)射光譜法在火花激發(fā)過程中會擊穿FeSiB非晶合金薄帶，從而使分析工作無法正常進(jìn)行。X射線熒光光譜法（XRF）具有制樣簡便、分析速度快、含量范圍寬、分析精度好、準(zhǔn)確度高等優(yōu)點，已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、有色金屬、地礦、環(huán)境等各個領(lǐng)域［1-9］。本文以自制的FeSiB非晶合金薄帶標(biāo)準(zhǔn)樣品，采用單點法繪制校準(zhǔn)曲線，建立了X射線熒光光譜法測定FeSiB非晶合金薄帶中硅、硼和鐵含量的方法。

1 實驗部分

1.1 儀器和工作條件

S4Pioneer X射線熒光光譜儀（德國布魯克公司）：端窗Rh靶X射線光管；樣品盒面罩孔徑Φ18mm，其它測定條件見表1。

表1 分析元素測量條件Table 1 Measuring conditions of analytical elements

1.2 樣品

FeSiB非晶合金薄帶標(biāo)準(zhǔn)樣品；FeSiB合金塊狀分析樣品；FeSiB非晶合金薄帶分析樣品（包括No.090512、No.090513、No.071219-5、No.090131-1、No.090203-4、No.090203-6）。

2 結(jié)果與討論

2.1 分析樣品的分取及其處理方法

FeSiB合金塊狀樣品是在噴制FeSiB非晶合金薄帶之前，用石墨取樣模從熔煉的FeSiB合金中取出的。樣品表面處理方法：在圓盤式磨樣機上用46＃Al2O3砂紙打磨塊狀樣品分析表面。樣品的分析表面應(yīng)平整、光滑、無孔洞、砂眼等缺陷。該塊狀樣品用于火花源原子發(fā)射光譜法測定。

FeSiB非晶合金薄帶樣品是從噴制成的FeSiB非晶合金薄帶上取出的。樣品表面處理方法：在FeSiB非晶合金薄帶上用剪刀剪取面積為25mm× 25mm薄片作為分析樣品，用無水乙醇擦拭分析樣品的表面。樣品的分析表面應(yīng)平整、光滑，無孔洞、劃痕等缺陷。該薄帶樣品用于X射線熒光光譜法測定。

2.2 FeSiB非晶合金薄帶標(biāo)準(zhǔn)樣品的制作

因FeSiB非晶合金薄帶標(biāo)準(zhǔn)樣品來源于FeSiB非晶合金薄帶生產(chǎn)樣，所以兩者的材質(zhì)相同而且元素含量基本上一致或相近。

FeSiB非晶合金薄帶標(biāo)準(zhǔn)樣品的制作方法：從噴制的長條FeSiB非晶合金薄帶上用剪刀剪取寬100mm，長500mm的FeSiB非晶合金薄帶作為制作FeSiB非晶合金薄帶標(biāo)準(zhǔn)樣品的原材料。該薄帶應(yīng)厚薄均勻，其分析表面應(yīng)平整、光滑、無孔洞、劃痕等缺陷。在該薄帶上用剪刀剪取數(shù)個面積為25mm×25mm薄片作為FeSiB非晶合金薄帶標(biāo)準(zhǔn)樣品。與此同時，在該薄帶上分取分析樣品，將其表面用無水乙醇擦拭并切成碎屑（約重10g），采用化學(xué)分析法測定其中的硅、硼和鐵的含量作為上述標(biāo)準(zhǔn)樣品的硅、硼和鐵的標(biāo)準(zhǔn)值。

2.3 校準(zhǔn)曲線的繪制

采用2.2的方法自制FeSiB非晶合金薄帶標(biāo)準(zhǔn)樣品，使用前用無水乙醇擦拭其表面，在X射線熒光光譜儀上用單點法制作硅、硼和鐵的校準(zhǔn)曲線，見圖1。

2.4 精密度實驗

用本方法對No.071219-5、No.090131-1、No.090203-4和No.090203-6FeSiB非晶合金薄帶樣品中硅、硼和鐵分別進(jìn)行了10次測定并做了統(tǒng)計，其結(jié)果見表2。從表2可以看出（1）硅、硼和鐵測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）分別為0.4%～0.5%、1.3%～4.2%和0.2%～0.4%。（2）采用本方法測定FeSiB非晶合金薄帶樣品結(jié)果穩(wěn)定，數(shù)據(jù)偏差均在允許范圍內(nèi)。硼的分析結(jié)果相對標(biāo)準(zhǔn)偏差較硅和鐵的分析結(jié)果相對標(biāo)準(zhǔn)偏差大，這是由于硼是原子序數(shù)小于11的輕元素，硼的熒光產(chǎn)額比較低，所以用X射線熒光光譜儀測定硼本身就存在一定難度，相比而言硼的分析結(jié)果相對標(biāo)準(zhǔn)偏差會稍大一些。

圖1 Si（a），B（b）和Fe（c）的校準(zhǔn)曲線Figure 1 Calibration curves for Si（a），B（b）and Fe（c）.

表2 FeSiB非晶合金薄帶樣品分析結(jié)果Table 2 Analytical results for FeSiB amorphous alloy film samples（n＝10）/%

2.5 方法對比

根據(jù)2.1敘述的分析樣品的分取方法，在同一爐號冶煉FeSiB合金的生產(chǎn)過程中，（1）在噴帶前，用石墨取樣模從熔煉的FeSiB合金中取出FeSiB合金塊狀樣品，用磨樣機研磨其分析表面后，送火花源原子發(fā)射光譜儀進(jìn)行測定；（2）在噴制成的FeSiB非晶合金薄帶上取出FeSiB非晶合金薄帶樣品，剪取面積為25mm×25mm薄片，用無水乙醇擦拭其分析表面后，送X射線熒光光譜儀進(jìn)行測定；（3）同時在同一FeSiB非晶合金薄帶樣品上分取分析樣品，用無水乙醇擦拭其表面并切成碎屑后，送化學(xué)重量法測定硅，電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICPAES）測定硼。其分析結(jié)果見表3和表4。

表3 No.090513FeSiB非晶合金薄帶和FeSiB合金分析結(jié)果比較Table 3 Comparison of analytical results for No.090513FeSiB alloy block and FeSiB amorphous alloy film with different analysis methods /%

表4 No.090512FeSiB非晶合金薄帶和FeSiB合金分析結(jié)果比較Table 4 Comparison of analytical results for No.090512FeSiB alloy block and FeSiB amorphous alloy film with different analysis methods /%

由表3、表4可見，方法的測定值與化學(xué)分析法和火花源原子發(fā)射光譜法的測定值一致。

3 結(jié)語

采用自制的FeSiB非晶合金薄帶標(biāo)準(zhǔn)樣品，在X射線熒光光譜儀上用單點法制作硅、硼和鐵的校準(zhǔn)曲線，通過實驗選擇最佳的分析條件，從而建立了X射線熒光光譜法快速測定FeSiB非晶合金薄帶中硅、硼和鐵的分析方法。本方法與用化學(xué)分析法和ICP-AES法測定FeSiB非晶合金薄帶中硅、硼和鐵相比，大大縮短了分析時間和降低了分析成本，同時圓滿地解決了用火花源原子發(fā)射光譜法無法進(jìn)行測定的問題。

本方法已用于FeSiB非晶合金生產(chǎn)過程中FeSiB非晶合金薄帶中硅、硼和鐵含量的快速測定。

［1］趙雅卿，曹云霞 .粉末壓片-X射線熒光光譜法測定銅冶煉爐前各種爐渣、冰銅中5種組分［J］.中國無機分析化學(xué)（ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry），2015，5（2）：56-58.

［2］陸曉明，金德龍，胡瑩.X射線熒光光譜法測定鎳鉻合金中15種元素［J］.冶金分析（MetallurgicalAnalysis），2013，33（10）：49-55.

［3］楊明坤.X射線熒光光譜法測定金紅石中主次組分［J］.中國無機分析化學(xué)（ChineseJournalofInorganic AnalyticalChemistry），2015，5（2）：73-75.

［4］吉昂，陶光儀，卓尚軍，等.X射線熒光光譜分析［M］.北京：科學(xué)出版社，2003：156.

［5］LI Yan-ping，F(xiàn)ENG Sheng-ya，GAO Guang-jie-zi，et al.Determination of TFe，CaO，MgO，SiO2，Al2O3，MnO and TiO2in slag of FeSiB amorphous alloy by X-ray fluorescence spectrometryal［J］.Metallurgical Analysis，2012，32（suppl）：716-721.

［6］李艷萍，高光潔子，李紅，等.X射線熒光光譜法測定Fe-CuNbSiB納米晶合金爐渣中9種組分［J］.冶金分析（MetallurgicalAnalysis），2012，3（4）：41-45.

［7］姚強，王燕，朱宇宏，等.X射線熒光光譜法測定稀土鎂合金中鑭、鈰和鐠含量［J］.理化檢驗：化學(xué)分冊（PhysicalTestingandChemicalAnalysisPartB：ChemicalA-nalysis），2013，49（12）：1515-1516.

［8］朱忠平，李國會 .熔融制樣-X射線熒光光譜法測定鈦鐵礦中主次組分［J］.冶金分析（MetallurgicalAnalysis），2013，33（6）：32-36.

［9］馮秀梅，李穎，陸筱彬，等.X射線熒光光譜法測定鋅合金中銅和鐵［J］.冶金分析（MetallurgicalAnalysis），2015，35（5）：63-66.

Rapid Determination of Silicon，Boron and Iron in FeSiB Amorphous Alloy Film by X-ray Fluorescence Spectrometry

WANG Yao，LI Yanping，F(xiàn)ENG Shengya，LI Jianliang
（AdvancedTechnology＆MaterialsCo.，Ltd.，Beijing100081，China）

With self-made standard samples and single point method for drawing calibration curves，a method for the determination of silicon，boron and iron in FeSiB amorphous alloy film by X-ray fluorescence spectrometry was proposed.Under the optimum analytical conditions，the contents of silicon，boron and iron in four FeSiB amorphous alloy film samples were determined.The relative standard deviations（RSDs，n＝10）for silicon，boron and iron were 0.4%～0.5%，1.3%～4.2%and 0.2%～0.4%，respectively.The analytical results obtained by the proposed method were in good accordance with those obtained by spark source atomic emission spectormetry，chemical gravimetric method and ICP-AES.The method is rapid，simple without film sample preparation.Therefore，it can be used for the component analysis in FeSiB amorphous alloy film samples.

X-ray fluorescence spectrometry（XRF）；FeSiB amorphous alloy film；single point method；FeSiB alloy

O657.34；TH744.15

A

2095-1035（2015）04-0056-04

2015-06-02

2015-09-06

北京市科委技術(shù)研究項目（2012HW06H-PT）資助

王瑤，女，工程師，主要從事金屬材料化學(xué)分析研究。E-mail：wangyao＠atmcn.com

＊通信作者：李艷萍，女，高級工程師。E-mail：liyanping＠atmcn.com

10.3969/j.issn.2095-1035.2015.04.013