Способ получения металлических калибровочных образцов

Союз СоветскинСоцмапмстмческмкРеспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23)Приоритет ио делам изобретений н открытийОпубликовано 23,05.82 Бкллетень 19 Дата опубликования описания 25.05.82Н. В, Ларин, О. В, Ревин, Д.И. Погудалов титут химии титут химии(71) Заявители у ни вер си т) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСК КАЛИБРОВОЧНЫХ ОБРАЗЦОВсследоан оиств полувещес нил аз етал ческих калибровоч ользуемых в качес обр цов, ис внутрилабора лей количест ных ст Я Ц нного спек ной металл рал рги в цветении,областсплавы прии нали орос адиоэлектрони потребляющих о всех металлы Проблема со ых калибровочонолитных жи высокоразцовпорошкотрудноыв нас ачествен твердых бразных) овлевх в опряенаиболее с бол есове и ме,слиткаботкуовку,При ше ояще время способы илибровочных обробразцов долженхимическому сосмассе, что гарадественность Фи уч дых ка ал так ния тве Матер одноро во всейыт своейю тожих аву ого обуется олн ице од зотретение относится имических и физических в частности к способа своиств отдельных порции, отбирае СССР и Научно-исслед Горьковском государ им. Н.И, Лобачевскогмых от вещества и идентичность результатов их анализа,Известен способ получения твердых стандартных образцов металлов и спла вов методами порошковой металлургии согласно которому исходные порошко" образные компоненты тщательно перемешивают, прессуют в виде штабиков и спекают в две стадии, сначала в водородных печах, а затем в высокотемпературных сварочных агрегатах 11 Известен также способ приг ния твердых стандартных образ включающий плавку шихты в тиг инертной атмосфере или в ваку кристаллизацию металла в виде в изложнице, механическую обр полученного слитка (обдирку, прокат, термообработку, резку приготовлении такого стандартн разца в конечном итоге использ не более 40-504 наиболее однор части слитка 2).3 92931Однако указанные способы трудоемки, длительны во времени (от нескольких часов до несКольких суток) и не обеспечивают достаточной гомогенности образцов при введении микропримесей.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффеКту к изобретению является способ получения металлических калибровочных об о разцов для рентгенофлюоресцентного анализа, включающий плавление компонентов в среде гелия высокой чистоты при атмосферном давлении во взвешенном вэлектромагнитном поле со Ю стоянии. Затем, после снятия напряжения на индукторе, расплав выливают в кварцевый стакан, служащий изложницей, где происходит его охлаждение и кристаллизация. Данные анализов по В каэывают равномерное распределение микропримесей в образце, Это достигается интенсивным перемешиванием расплава за счет электромагнитных сил и конвективных течений. Отсутст- у 5 вие контакта расплавленного металла с материалом тигля предохраняет металл от загрязнения на стадии плавки. Для получения однородного слитка достаточно нескольких минут, отпадает необходимость в тщательном предварительном смешивании компонентовОднако недостатком данного способа является загрязнение расплава дополнительными примесями на стадии кристаллизации из-за его контакта с материалом изложницы (кварцевый стакан). Известно, что степень поверхностного и объемного загрязнения образца кварцевым стеклом зависит от времени взаимодействия и изменяется в пределах от 10до 5 ат.В, Кроме того, при касании расплава стенок стакана появляются дополнительные центры кристаллизации, нарушающие равномерность структуры образца, что вызывает негомогенное распределение микропримесей. Цель изобретения - предотвращение О загрязнения образца материалом изложницы и повышение гомогенности распределения микропримесей.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения метал лических калибровочных образцов путем плавления компонентов в инертной атмосфере во взвешенном состоянии в 6 4электромагнитном поле и последующейкристаллизации образца, кристаллизацию осуществляют во взвешенном состоянии в электромагнитном поле и впотоке гелия, подаваемого со скоростью 2000-6500 см/мин,Охлаждение расплава и последующаякристаллизация образца вызывается потерец тепла за счет высокой теплопроводности гелия и перемещения расплавленного образца потоком гелия вобласть магнитного поля индуктора сменьшей напряценностью, где температура образца ниже температуры егоплавления.Скорость обдува образца гелиемопределяет время кристаллизации, которое влияет на структуру образующегося слитка и гомогенность распределения микропримесей. При скоростяхобдува 7 6500 см/мин происходит быстрое охлаждение (около 1 мин), чтоприводит к сжатию, растрескиваниюобразца, выливанию расплава наружу,получению неоднородной структуры снегомогенным распределением микропримесей, При скоростях обдува ниже2000 см/мин, за время охлаждения,превышающее 15 мин, обраэовываютсякрупные кристаллы, по границам которых происходит концентрирование примесных компонентов, При скоростяхобдува внутри этого интервала получают образцы с мелкокристаллическойструктурой и гомогенным распределением примесных компонентов. благодаря отсутствию контакта расплава с материалом изложницы при кристаллизации во взвешенном состоянии, образец не загрязняется дополнительнымипримесями, отпадает необходимость механической и химической обработкиобразцов для удаления поверхностныхзагрязнений, исключаются потери расплава при выливании его в кварцевыйстакан. Структура образца будет более равномерной ввиду отсутствия дополнительных центров кристаллизации.Способ осуществляется следующимобразом.В качестве основного компонентаберут спектральный эталон никеляНП"5" и изготавливают цилиндрический контейнер весом 2-2,5 г. Контейнер и навески железа, хрома и титана протравливают в смеси плавиковой,азотной кислот и воды в соотношении2:2:1, промывают дистиллированнойводой, этиловым спиртом и высушиваютТ а б л и ц а 1 КонцентПримесь рациявведенныхпримесейГе 1,74 1,71 Метод анализа и концентрация, ат4 Калибровочныйобразец Рентгенофлуоресцентныйанализ Искровая Оже-спектромасс-спект- .метриярометрия 1,73 1,69 1,73 1,66 1,25 Сг КО" 1 1,83 3,2 10 1,5 10 2,2 10 1,514,1 1 О1,7 10Л2,7 10 1,5 1,52 4,5 10 1,9 ф 102,8 10 Меньшепредела КОСг обнаружения 5 9293 в сушильном шкафу при 150 С в течение часа, Затем навески железа, хрома и титана помещают в никелевый контейнер и спрессовывают вместе с ним. Концентрация примесей железа, хрома з и титана в никеле 1,74; 1,66;1,52 ат.З соответственно. Полученную пробу помещают в кварцевый стакан реактора. Реактор откачивают до давления 13,3 Па и заполняют гелием вы сокой чистоты до атмосферного давления. Затем включают генератор и подают мощность на индуктор, Образец поднимается из стакана, повисает и плавится в электромагнитном поле в 35 течение 8-10 мин при 1650 С. 8 процессе плавления наблюдается сильное аксиальное вращение расплавленной капли, что способствует интенсивному перемешиванию расплава, Затем в реак торе создают поток гелия, постепенно уввличивая скорость потока от 2000 до 6500 см/мин. В процессе увеличения скорости потока гелия образец перемещается в область более низких тем- И ператур, Кристаллизация заканчивается при скорости гелия 6500 см/мин церез 15 мин при температуре образца порядока 1180 С. После выключения генерато.ра закристаллизованный оЬразец опус- З 0 .кается на дно реактора; его охлаждают до комнатной температуры и получают калибровочный никелевый образец КО.Аналогичным образом получают калибровочный никелевый образец КОс концентрацией железа хрома и титана 4,5 10 ; 1,9. 10 ; 2,8 10 ат.3 соответственно.В табл. 1 представлены результаты анализа полученных калибровочных об 16 йразцов КО и КОна содержание иримесных компонентов методами искровой масс-спектрометрии на прибореМХ 3301, оже-спектрометрии на приборе РН 1-545 А, рентгенофлюоресцентнымметодом на приборе ЧВА. Из табл..видно, что значения концентраций при"месных компонентов полученных различными аналитическими методами находятся в хорошем соответствии с рассчитанными значениями концентраций.Указанное соответствие показываетгомогенное распределение примесныхкомпонентов по поверхности образца,поскольку образцы анализировались вразных точках поверхности.Проведенный эмиссионный спектральный анализ показал, что содержаниекремния в образцах КОи КОнепревосходит содержание кремния в ис"ходном никеле марки НП"5", в товремя как в образцах эакристаллизо"ванных в кварцевом стакане концентра"ция кремния возрастает на 111.Содержание кремния в никелеНП"5" и калибровочных образцах КО и КОпо результатам эмиссионногоспектрального анализа приведено втабл, 2,Использование способа позволяетпредотвратить загрязнение калибро"воцных образцов примесями иэ материа"ла изложницы и получить образцы сгомогенным распределением микропримесей,Применение калибровочных образцов,полученных предлагаемым способом, позволит получить годовой экономический эффект в системе АН СССР150.000 руб.8Таблица 929316 Концентрация кремния, масс.ф Концентрация й НП"5" КОКОповерх- объем поверхностьь ност ъ поверх- объемность объем В кварцевомстакане 23,710Во взвешенномсостояниив электромагнитном поле 3,210 3,2 10 2 -2 23,2 10 3,2 10 3,2 1 О-23,210 формула изобретения сл Составитель О. Мозолевская Редактор С. Патрушева Техред М,Рейвес Корректор М Нарошиее аьище 4 ВЕ3Заказ 3367/15 Тираж 853 Подписное 8 НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Способ получения металлических калибровочных образцов, включающий плавление компонентов во взвешенном состоянии в электромагнитном поле в25 среде инертного газа, преимущественно гелия, и последующую кристаллизацию, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения гомогенности распределения микропримесей в образце и получения его без включения материала изложницы, кристаллизацию осуществляют также во взвешенном со 1стоянии в электромагнитном поле и впотоке гелия, скорость подачи которого равномерно увеличивают в пределах 2000"6500 см/мин.Источники информации,принятые во внимание при экспертизеСпектральный анализ чистых веществ. Под ред. Х.И, Зильберштейна,Л "Химия", 1971, с. 359-362,2. Плинер Ю.Л. и др. Стандартныеобразцы металлургических материалов,М., "Металлургия", 1976.3. Журнал аналитической химии,1977, т. 32, вып . 6, с. 1237-1240,