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原文传递一种稀土金属或合金检测中的内控样品及制备方法和应用

专利名称：	一种稀土金属或合金检测中的内控样品及制备方法和应用
摘要：	本发明提供了一种稀土金属或合金检测中的内控样品，内控样品为直径40‑80mm、高10‑50mm的稀土金属或稀土合金圆柱型样块。内控样品应用于火花直读光谱仪检测稀土金属或合金，平行测定结果的相对标准偏差RSD小于5％，符合作为标准曲线点建立的内控样品的要求。本发明将多种非稀土杂质元素掺入稀土金属及合金中，来制备内控样品，利用符合质量控制要求的内控样品来代替标准样品，解决火花直读光谱仪标准曲线点建立的问题，实现了火花直读光谱仪在稀土金属及合金的生产在线快速检测。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江西;36
申请人：	赣州艾科锐检测技术有限公司
发明人：	姚南红;龚斌;章立志;温斌;郭雪锋;陈燕;江媛
专利状态：	有效
申请日期：	2022-06-24T00:00:00+0800
发布日期：	2022-11-25T00:00:00+0800
申请号：	CN202210729604.4
公开号：	CN115389283A
分类号：	G01N1/28;G01N1/32;G01N21/67;G;G01;G01N;G01N1;G01N21;G01N1/28;G01N1/32;G01N21/67
申请人地址：	341000 江西省赣州市章贡区水东镇虔东大道289号(2#化验楼)
主权项：	1.一种稀土金属或合金检测中的内控样品，其特征在于：内控样品为直径40-80mm、高10-50mm的稀土金属或稀土合金圆柱型样块。 2.根据权利要求1所述的一种稀土金属或合金检测中的内控样品，其特征在于：内控样品为直径40-50mm、高10-20mm的稀土金属或稀土合金圆柱型样块。 3.根据权利要求1或2所述的一种稀土金属或合金检测中的内控样品，其特征在于，所述稀土金属包括金属钇、镧、铈、镨，钕，钐，铕，钆，铽，镝，钬，饵，铥，镱、镥；所述稀土合金金属包括镨钕合金，镧铈合金、镨钕镝合金，镨钕钆合金，镨钕铽合金、镨钕铽镝、镝铁合金，钬铁合金，钆铁合金，钕铁合金、铽铁合金、钇铁合金、铒铁合金、稀土镁合金和稀土铝合金。 4.根据权利要求1或2所述的一种稀土金属或合金检测中的内控样品，其特征在于：内控样品中，稀土金属或稀土合金主含量为99.0％～99.99％，非稀土含量为0.010％～1％；内控样品应用于火花直读光谱仪检测稀土金属或合金，平行测定结果的相对标准偏差RSD小于5％，符合作为标准曲线点建立的内控样品的要求。 5.根据权利要求1-4中任一所述的一种稀土金属或合金检测中的内控样品的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步：原料准备稀土金属及其氧化物或稀土合金金属及其氧化物：纯度大于99.9％的稀土金属及其氧化物，稀土金属含量99.9％，粉末状或块状；非稀土元素：非稀土元素纯度大于99.99％，粉末或块状；第二步：稀土金属及稀土合金内控样品制备：通过稀土金属及其氧化物或稀土合金金属及其氧化物与非稀土元素进行混合熔炼或电解熔炼控制非稀土含量，制备内控样品；第三步内控样品表面处理：用磨料干磨或机械加工法处理到所需的光洁度和平整度。 6.根据权利要求5所述的一种稀土金属及合金检测中的内控样品的制备方法，其特征在于，所述第二步中，熔炼或电解熔炼的步骤包括： a.将稀土氧化物加入同种稀土元素的氟化物、氟化锂熔盐，以钨棒或钼棒为阴极，控制熔盐中的Fe、Al、Mo、Si的含量； b.将稀土金属或合金与适量的非稀土元素混合熔炼，控制金属中Fe、Al、Mo、Si的含量； c.稀土氧化物在电解冶炼时，通过控制温度与阳极效应时间控制金属中C含量； d.将金属镧(碎屑)与稀土氧化物混料，加入到碳管炉，真空还原蒸馏得到稀土金属，控制金属中Fe、Al、Mo、Si的含量； e.将金属钙与氟化稀土混料，混合后装入钨坩埚，在中频炉真空还原得到稀土金属，控制金属中Fe、Al、Mo、Si的含量； f.将氧化稀土投入以同种氟化稀土、氟化锂为熔盐的电解炉中，以纯铁棒为阴极，电解氧化稀土制备稀土合金，控制金属中Fe、Al、Mo、Si的含量，完成后倒入模具，冷却后取出，得到直径40-80mm稀土金属或稀土合金圆柱样块。 7.根据权利要求5所述的一种稀土金属及合金检测中的内控样品的制备方法，其特征在于，第三步中，所述磨料干磨为：用转盘式磨样机或砂带机、砂轮机干磨，磨料种类包括刚玉、碳化硅、碳化硼、金刚石等，磨料颗粒≤0.5mm；所述机械加工法：采用车床、铣床或磨床进行表面处理，控制加工速度以达到要求的表面光洁度并防止内控样品过热氧化。 8.根据权利要求5所述的一种稀土金属及合金检测中的内控样品的制备方法，其特征在于，还包括如下步骤：第四步定值检测：对制备的内控样品进行取样检测，对其均匀性和稳定性进行验证和测试；第五步：将定值的内控样品切割成型，作为建立标准曲线点的内控样品。第六步，真空保存。 9.根据权利要求8所述的一种稀土金属及合金检测中的内控样品的制备方法，其特征在于，第四步中，检测结果不应超出国家标准中规定的重复性限和再现性限；在制备完成、表面处理好的内控样品上下和中间的位置钻取适量的金属屑，充分混合，平行称取五份进行化学分析，检测结果相对标准偏差RSD<5％,符合作为标准曲线点建立的内控样品的要求。 10.根据权利要求8所述的一种稀土金属及合金检测中的内控样品的制备方法，其特征在于，第五步中所述切割成型为切割成圆柱体内控样品，内控样品直径40-80mm、高10-50mm。 11.根据权利要求10所述的一种稀土金属或合金检测中的内控样品的制备方法，其特征在于：内控样品直径40-50mm、高10-20mm。 12.根据权利要求5至11中任一权利要求所述的一种稀土金属及合金检测中的内控样品的制备方法，其特征在于，稀土金属或稀土合金与非稀土元素用量根据所需制备的内控样品总量确定，其比例在100:1至1000:1之间，制备出的稀土金属或稀土合金主含量为99.0％～99.99％，非稀土含量为0.010％～1％。 13.根据权利要求5至11中任一权利要求所述的一种稀土金属及合金检测中的内控样品的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，稀土含量以RE/REO计大于99.9％及稀土纯度以RE/REO计大于99.9％的稀土金属及其氧化物，包括钇，镧，铈，镨，钕，钐，铕，钆，铽，镝，钬，饵，铥，镱、镥，镨钕，镨钕镝，镨钕钆，掺杂非稀土元素纯度大于99.99％，粉末状或块状；稀土纯度以RE计大于99.9％的稀土合金，包括镨钕合金，镧铈合金、镨钕镝合金，镨钕钆合金，镨钕铽合金、镨钕铽镝、镝铁合金，钬铁合金，钆铁合金，钕铁合金、铽铁合金、钇铁合金、铒铁合金，稀土镁合金和稀土铝合金等，掺杂非稀土元素纯度大于99.99％，粉末状或块状；第二步，通过稀土金属及其化合物或稀土合金及其化合物与非稀土元素进行混合熔炼或电解熔炼控制非稀土含量，制备内控样品，方法为：a.将稀土氧化物加入同种稀土元素的氟化物、氟化锂熔盐，以钨棒或钼棒或纯铁棒为阴极，控制熔盐中的Fe、Al、Mo、Si的含量；b.将稀土金属或合金与适量的非稀土元素混合熔炼，控制金属中Fe、Al、Mo、Si的含量；c.稀土氧化物在电解冶炼时，通过控制温度与阳极效应时间控制金属中C含量；d.将金属镧碎屑与稀土氧化物混料，加入到碳管炉，真空还原蒸馏得到稀土金属，得到的稀土金属与适量的非稀土元素在中频炉中混合熔炼，控制金属中Fe、Al、Mo、Si的含量；e.将金属钙与氟化稀土混料，混合后装入钨坩埚，在中频炉真空还原得到稀土金属，得到的稀土金属与适量的非稀土元素在中频炉中混合熔炼，控制金属中Fe、Al、Mo、Si的含量；f.将氧化稀土投入以同种氟化稀土、氟化锂为熔盐的电解炉中，以纯铁棒为阴极，电解氧化稀土制备稀土合金，得到的稀土金属与适量的非稀土元素在中频炉中混合熔炼，控制金属中Fe、Al、Mo、Si的含量，完成后倒入模具，冷却后取出，切割成直径40-80mm、高10-50mm稀土金属或稀土合金圆柱样块。 14.根据权利要求5至11中任一权利要求所述的一种稀土金属及合金内控样品的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： a、按重量比将稀土氧化物投入以氟化稀土、氟化锂等为熔盐的电解炉中，电流在4500～6500A，温度在1000～1800℃熔化，稀土金属及合金与非稀土金属元素在中频炉中加热功率80～150KW，保温20～60min,以保证物料熔化完全，然后在1100～1600℃下对熔体进行精炼10～40min； b、将精炼后的液态金属稀土浇铸于竖立的钨管中，所述浇铸温度1100～1600℃，冷却后得到稀土金属铸锭；第三步，内控样品表面处理：将上述熔炼的内控样品用磨料干磨或机械加工法处理到所需的光洁度和平整度。磨料干磨为：用转盘式磨样机或砂带机、砂轮机干磨，磨料种类包括刚玉、碳化硅、碳化硼、金刚石等，磨料颗粒≤0.5mm；机械加工法：采用车床、铣床或磨床进行表面处理，控制加工速度以达到要求的表面光洁度并防止内控样品过热氧化；第四步：定值检测：对制备的内控样品进行取样检测，对其均匀性和稳定性进行验证和测试；第五步：将定值的内控样品切割成圆柱体，圆柱体直径40-80mm、高10-50mm，做为建立标准曲线点的内控样品。 15.根据权利要求1-4所述的内控样品或权利要求5-14的制备方法制备得到的内控样品在稀土金属及合金检测中的应用。 16.根据权利要求15所述的内控样品在稀土金属及合金检测中的应用，其特征在于，所述应用为使用直读光谱仪检测稀土金属及合金中非稀土杂质元素。 17.根据权利要求16所述的内控样品在稀土金属及合金检测中的应用，其特征在于，所述稀土金属包括金属钇，金属镧，金属铈，金属镨，金属钕，金属钐，金属铕，金属钆，金属铽，金属镝，金属钬，金属饵，金属铥，金属镱、金属镥；所述稀土合金包括镨钕合金，镧铈合金、镨钕镝合金，镨钕钆合金，镨钕铽合金、镨钕铽镝、镝铁合金，钬铁合金，钆铁合金，钕铁合金、铽铁合金、钇铁合金、铒铁合金，稀土镁合金和稀土铝合金。 18.根据权利要求17所述的内控样品在稀土金属及合金检测中的应用，其特征在于，所述检测包括如下步骤：MetalLab32.exe→数据库→输入内控样品数据→F4校准→激发内控样品→新建程序→F2分析→选择分析线→建立工作曲线→分析程序命名→STD校准程序命名→F8标准化→曲线校正→F7程序→样品分析；直读光谱仪采用原子发射光谱分析法，用电火花的高温使样品中各元素从固态直接气化并被激发而发射出各元素的特征谱线，每种元素的发射光谱谱线强度正比于样品中该元素的含量，用光栅分光后，成为按波长排列的光谱，这些元素的特征光谱线通过出射狭缝，射入各自的光电倍增管，光信号变成电信号，经仪器的控制测量系统将电信号积分并进行模数转换，然后由计算机处理，并打印出各元素的百分含量；首先双击MetalLab32.exe，进入数据库，选择内控样品，新建内控样品名称，输入元素名称、含量，确定；返回F4校准界面，点击内控样品激发，保存数据，命名新建的程序；返回F2分析界面，在新建的程序里的通道内选取所需添加元素的波长，选择分析线，建立工作曲线，保存，命名所建基体的分析程序并同时另存为一个STD校准程序；再返回F8分析界面，点击STD校准程序，激发内控样品，执行全局标准化；最后回到F7程序界面，点击建立的基体的分析程序，进行类型校准后，开始进行样品检测分析。 19.根据权利要求17所述的内控样品在稀土金属及合金检测中的应用，其特征在于，包括如下步骤：在火花直读光谱仪上建立标准曲线；分别激发已知含量的内控样品，得到各元素光谱强度，以每个元素与基体元素的强度比对应该元素含量做标准曲线，一般采用二次曲线或三次曲线进行拟合，必要时对曲线进行元素干扰修正，确保检测结果的准确性；此标准曲线为持久曲线，每次分析样品前不必重新绘制，只需用指定的内控样品对曲线进行强度校正和/或含量校正，得到校正后的工作曲线及各元素校正系数，校正系数在1.0左右，即可保证建立的工作曲线在仪器当前状态条件下可得到准确可靠的测试结果。 20.根据权利要求19所述的内控样品在稀土金属及合金检测中的应用，其特征在于，包括如下步骤：样品分析：曲线校正完成后，用相同光源条件激发同基体稀土金属及合金待测样，得出待测元素含量。 21.根据权利要求20所述的内控样品在稀土金属及合金检测中的应用，其特征在于，所述检测，为平均2分钟检测一个样品，可以一次报出多种元素检测结果，检测过程对产品无损伤损耗，检测完稀土金属及合金可回收利用。