引言:金属材料应用范围十分广泛,随着时代的发展,其在智能领域、航空航天领域等都发挥着重要作用,与此同时对于金属材料的化学成分的要求也愈加要求,因此相关部门及行业应该重视对于金属材料化学成分的分析,最大限度地发挥出其的效用与价值。
一、分析金属材料化学成分的重要性
分析金属材料化学成分对于我国经济社会的发展都发挥着重要作用。首先其有利于金属材料的认知程度的提高,从而能够便于依据不同的金属材料的化学成分进行相应的金属材料使用分析,从而将不同化学成分的金属材料效用发挥至最优状态[1]。其次其有利于确定相应金属材料化学成分的加工需求,从而提高金属材料的质量,通过金属材料的化学成分分析,确立科学有效的加工方案,最大程度地降低了材料损耗的同时提高了产品质量[2]。最后分析金属材料化学成分能够在一定程度上为我国国家建设奠定基础,通过相应的金属材料法学成分分析,为我国国家建设各环节中提供与之相适用的金属材料,工欲善其事必先利其器,合理的选择金属材料将使得我国国家建设事半功倍。
二、分析金属材料成分的方法
(一)分析金属材料化学成分的传统分析方法
1.电分析化学成分分析法
电分析主要利用金属材料相应成分对于电的敏感度的强弱,进行相应的金属材料电性质分析,依据金属材料中的电性质含量及其组成间的关联性,对于金属材料中的化学分析进行初步判断。这种方法的操作较为简单,灵敏度及稳定性也较好,但是这种方法却极易受到外界环境的干扰,因此这种方法在金属材料化学成分分析中的使用率相对较低。
2.滴定分析化学成分分析法
滴定分析主要是通过确定一种已知浓度的溶液作为检测标准,将金属材料放入溶液中,在分析试验的过程中,工作人员可以通过对于溶液的使用量、溶液浓度、溶液体积等的控制,观察其与溶液间的反应,进而进行相应的化学成分分析。依据反应的不同,滴定分析法可以分为四类,分别为络合、沉淀、酸碱、氧化还原。依据标准溶液的计量方法,其又可以分为容量、重量两种滴定方法,一般情况下这种金属材料化学成分分析方法是应用于常量分析,其的误差可以精准控制在0.2%以内,同时滴定分析法的操作相对简单,对于仪器的要求较低,且其具有较高的灵敏度及准确性,因此在进行金属材料化学成分检测中经常会采用该方法。
3.原子光谱化学成分分析法
原子光谱化学成分分析法是通过将金属材料进行相应的热激发或者电极法,将金属材料中的化学成分通过离子或原子的状态显现,依据不同元素的离子或原子在辐射中的波长情况进行相应的离子或原子元素确定,不同的原子或离子对于相应的电磁辐射的反应程度不同,通过定性分析或是定量分析,可以精准地分析出金属材料化学成分及其相应的比例。这种方法对于环境的要求不高,且具有较强的选择性,准确率及灵敏度都相对较高,因此在金属材料成分检测中使用率较高。一般情况下原子光谱分析方法分为吸收和发射两种光谱。但是相比之下原子吸收光谱的准确率及灵敏度都要高于原子发射光谱,这是由于金属材料中存在一定的分金属原子或离子,其的光谱线灵敏度较低,因此原子发射光谱法通常只是运用在金属元素的分析之中。
4.X射线荧光光谱化学成分分析法
X射线荧光光谱化学成分分析法,主要是通过X射线的初级光子激发出金属材料中的金属原子,金属原子在吸收一定频率的X射线辐射后,可以使得气态的金属原子更加高能,其可以分为波长色散和能量色散两种形式。依据不同的金属元素在一定的辐射状态下具有不同的波长的特征,通过相应的荧光强度及谱线强度,对于相应的金属材料中的化学成分进行定性或定量分析。这种方法的优势在于其操作简单,选择性较强,适用范围广,分析速度快,且不局限于单一的元素测验,可以进行多元素化学分析,因此虽然这种金属材料分析方法较为古老,但仍然被经常性地使用。
(二)分析金属材料化学成分的新型分析方法
1.等离子体质谱化学成分分析法
等离子体质谱化学成分分析法主要是通过相应的痕量元素及同位素测定仪器,将金属材料放入在等离子体发生器中,通过蒸发、解离、电离等过程,将技术材料中的化学成分转化为正电荷离子。首先,利用雾化室处理。将一定浓度及种类的溶液同金属材料进行混合,随后将金属材料样品溶液送至雾化室中,通过高温气化,分解出金属材料中化学成分,使其呈现气体状态。随后,低压处理,让金属中的化学成分的气体状态,通过低压处理,形成分子束,再通过相应的仪器管道进入质谱分析器中,将分子束进行相应的过滤及分离。最后,将其送入离子探测器中,进行相应的数据观察分析,通过对于浓度进行相应的测算,分析出金属材料的化学成分,形成质谱的谱线图。这种方法一般情况下是用来检测贵金属或是稀有金属的,其的检出限较低,受环境影响程度较小,速度较快,灵敏度高,并且谱线相对简单,但是该种方法对于操作人员的技术水平要求较高,且仪器的成本较高,因此其在金属材料成分检测过程中的应用范围较小。
2.石墨炉原子吸收化学成分分析法
石墨炉原子吸收化学成分分析法主要是利用石墨超强的吸收能力,将石墨材料进行原子化器,并加热相应的分析材料,通过电流的加热,在高温情况下,石墨会将分析材料中的原子进行实收,将所需分析的金属材料中的化学成分进行原子化处理,并且在石墨原子化器中还能避免原子出现稀释情况,从而提高该化学成分分析法的灵敏程度,这种方法的准确度及灵敏度较高,且对于实验环境及实验设备的要求不高,因此相应的化学成分分析的成本较低,在金属化学成分分析领域的使用范围相对较广。
3.微量及痕量元素化学成分分析法
微量及痕量元素化学成分分析法相比于前两者,这种新型的金属材料化学成分分析方法的适用范围更广,这种方法是在高温作用下,将金属材料中化学成分进行相应的分解,通过特定的仪器进行痕量及微量分析,国外就这种方法所需的仪器及技术已经有了较高的研究水平,例如通过使用FI-ICP-MS联用技术,利用ICP-MS仪器进行相应的化学检测。这种方法的精确度较高,且灵敏度及适用范围较广,但是其的设备及运行成本相对较高,因此在普通的金属材料化学成分检测中,一般情况下不会选择这种方法,需要通过经济与实际情况的综合考量后再进行使用。
结论:金属材料化学成分分析技术在不断发展,但是在发展过程中也会出现相应的问题与瓶颈,因此各有关部门及企业,在进行相应的方法选择时,应充分地考虑实际情况,并分析现阶段我国金属材料化学成分分析方法的利弊,进一步促进我国相应技术的发展,打破经济因素对于我国金属材料化学成分检测的桎梏。
参考文献:
[1]栾晓宇,贾斯媛,李悦.基于不确定度评定的金属材料化学成分分析[J].世界有色金属,2021,(02):188-189.
[2]靳红艳.金属材料中铬元素含量测定方法[J].冶金管理,2020,(09):21+23.