汽车涂装车间的锆转化膜中锆的膜重检测方案(能散型XRF)

ThermoFisherS CIENTIFIC11/30/JLFSI-Industrial-AP001 便携式X射线荧光光谱仪用于汽车锆转化膜测定 引言 过去几十年里，汽车制造中最常用的涂装预处理技术就是3种阳离子(Ni、Zn和Mn)的磷酸盐镀膜。但是，这种磷化工艺会造成废水废渣和有害气体排放带来的环监污染问题。随着锌、镍价格的上涨以及环保政策的日益严格，磷化处理技术的发展受到了限制。随之而来的是锆化技术具有环保、节能、简便等优点，而且提高了耐腐蚀性，并降低了环境影响(图1)。 锆转化膜所涂装的钢铁基材通常为冷轧板、镀锌板、新铁合金板和铝板。便携式XRF 技术能够现场快速进行锆转化膜的膜重检测。 图1汽车涂装预处理 便携式X射线分析仪原理 便携式×射线分析仪是一种能量色散型分析仪，是通过X射线管产生连续X射线，激发出被测物质的次级特征×射线(即×射线荧光)，利用探测器探测到的×射线荧光来得到被测物质的元素种类和其含量。对于涂覆样品来说，仪器X-光管发出的×射线能够穿透表面镀层并到达基质，同时产生镀层和基质的荧光信号，随锌层厚度增加，就会产生更多的镀层元素的X-荧光射线。(图2)。 赛默飞尼通Thermo Scientific NitonXL3t 系列X荧光技术进行镀层分析的方法有三种：基本参数法、经验系数法以及用户方法User Method。基本参数法是一直无标样法，预设在仪器中适应性强，适 用于多层镀层。经验系数法需要标准样品用于标定，并根据具体应用进行调整校正，该方法灵敏度较高，适合于多层或者多元素镀层。用户方法属于定制化的经验法，将仪器分析的强度与样品标准含量绘制成曲线生成的方法。 图2 便携式XRF分析原理 实验及方法 本次实验采用了本次实验使用了赛默飞尼通 (Thermo Scientific Niton) XL3tGOLDD+便携式X射线元素分析仪，仪器测试元素范围 Mg-U， 重量1.3kg，配有配有高性能微型×射线光管，银靶材；高性能 GOLDD+探测器 (GeometricallyOptimized Large area Drift Detector)，标配两块可充电锂电池，每块可连续使用6-8小时，适合现场快速分析使用。(图3) 图3赛默飞尼通 XL3t GOLDD+分析仪 实验选取了冷轧钢(CRS)、热镀锌(HDG)和铝合金(AA6014)基质的样块进行测试。实验首先使用标样建立用户方法，并使用USER Method 功能建立三种基材的模型，并测试标样获取强度数值。每个样品分析30 www.thermofisher.com 秒，单位设置为 mg/m²， 仪器所采集的每个样品的强度与其相对应的膜重有极好的相关性，R2值分别为 0.9874(CRS 基质)、0.9976(HDG基质)和0.0038 (AA基质)。 图4分析强度与标样膜重相关性散点图 图5用户方法模型界面 方法建立之后可直接进行准确度的验证，本次实验对两类实际样品进行检测，并根据测试值和参考值计算相对误差。 选取11个不同基材样品，使用 XL3tGOLDD+型号仪器，选择用户方法模式，分析时长为30秒，单位设置为 mg/m²，分析结果见表1. 实验结果表明，便携式 XRF分析30秒的结果与参考结果相关性好、准确度高，相对误差小于10%。 表1 XL3t GOLDD+分析值与参考值对比表 样品 参考值 测试值 误差 1 0 便携式 X射线分析仪原理便携式 X射线分析仪是一种能量色散型分析仪，是通过X射线管产生连续X射线，激发出被测物质的次级特征X射线（即X射线荧光），利用探测器探测到的X射线荧光来得到被测物质的元素种类和其含量。对于涂覆样品来说，仪器X-光管发出的X射线能够穿透表面镀层并到达基质，同时产生镀层和基质的荧光信号，随锌层厚度增加，就会产生更多的镀层元素的X-荧光射线。