一種測定核級鋯材中氫元素含量的方法
【專利摘要】一種測定核級鋯材中氫元素含量的方法。步驟1：將核級鋯材切割成質量為0.1g～0.3g的固體試樣；步驟2：首先對固體試樣酸洗5～30s，去除其表面的富氧層以及機加過程吸附的氫或其他氣體元素；然后使用丙酮對酸洗后的試樣進行清洗10s～50s，接著放入烘箱在50～60℃烘干，去除試樣表面沾污層，保證試樣的干凈；步驟3：將經步驟2預處理后的試樣放入定氫儀中，用定氫儀測定出固體試樣中的氫含量。本發(fā)明克服了已有測量方法的不足，滿足核級鋯材實際檢測的需求。
【專利說明】一種測定核級鋯材中氫元素含量的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及核級鋯材分析【技術領域】，具體涉及一種測定核級鋯材中氫元素含量的方法。
【背景技術】
[0002]核級鋯材中所含的氣體元素Η主要來源于冶煉過程中的水分和潮濕的空氣，并且氫含量是核級鋯材的性能起著至關重要的作用。因此，對于核級鋯材來說，Η氣體含量是必須檢測的項目，所以要對其分析方法進行研究。目前對金屬中氫的測量方法有真空熔融法、真空加熱法和化學濕法等。然而，由于真空熔融法和真空加熱法需要采用真空系統(tǒng)，成本高、操作較為復雜且分析周期長，而化學濕法分析更加復雜難以撐握，分析周期更長。因此，需要一種能夠有效地對核級鋯材中的氣體元素Η進行快速準確分析的方法。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種測定核級鋯材中氫元素含量的方法，克服已有測量方法的不足，滿足核級鋯材實際檢測的需求。
[0004]本發(fā)明包括下述步驟:
[0005]步驟1:將核級鋯材切割成質量為0.lg?0.3g的固體試樣；
[0006]步驟2:首先對固體試樣酸洗5?30s，去除其表面的富氧層以及機加過程吸附的氫或其他氣體元素；然后使用丙酮對酸洗后的試樣進行清洗10s?50s，接著放入烘箱在50?60°C烘干，去除試樣表面沾污層，保證試樣的干凈；所述酸洗液配方為40?50mlHNO3+5 ?10ml HF+50 ?60ml H20 ；
[0007]步驟3:將經步驟2預處理后的試樣放入定氫儀中，用定氫儀測定出固體試樣中的氫含量；所述定氫儀使用石墨套鍋作為容器；所述石墨套鍋由內坩堝和外坩堝套在一起構成，內坩堝位于外坩堝內中部，且內坩堝和外坩堝均由高純石墨制成。
[0008]其中，在測定固體試樣中的氫含量之前，對助熔劑、石墨坩堝和定氫儀的空白值進行測定。
[0009]所述助熔劑為0.5?1.5g金屬錫。
[0010]進一步，在對助熔劑、石墨坩堝和定氫儀的空白值進行測定之后，用鋯基標準參考物質對定氫儀進行校準，然后再用定氫儀測定固體試樣中的氫含量。
[0011]所述定氫儀操作參數為:分析時間20?60s，吹掃時間10?30s，排氣時間10?30s,脫氣功率5500?5000w，分析功率5000?4600w。
[0012]本發(fā)明具有的優(yōu)點和效果:
[0013]1、鋯的熔點為1852度，而鈦的熔點為1668度，兩者相差174度。本發(fā)明采用熔融法將樣品熔化，如果樣品沒有完全熔化，將會導致試樣中的氫元素不能完全釋放出來，導致測定結果偏離真實值。所以采用鈦的分析方法，只能保證鈦的樣品完全釋放，而不能保證鋯基試樣中的氫完全釋放。而本發(fā)明采用鋯基標準物質做標準曲線，保證了基體匹配，確保試樣中的氫完全釋放出來。
[0014]2、試樣在機加過程中，由于溫度升高，會導致試樣表面吸附氧和其他氣體元素，而且由于使用冷卻劑，會導致試樣表面被污染。這都會極大影響試樣的檢測結果。使用酸洗，能夠去除表面的富氧層和機加過程吸附的氫或其他氣體元素。使用丙酮，能夠去除冷卻劑等有機物在試樣表面存留，能最大程度保證試樣的干凈。從而能夠確保分析結果的準確性。
[0015]3、選擇套?甘禍的原因是由石墨本身的晶體結構決定的。對于石墨樹禍，最佳的熱效應的位置是在其中部，而內坩堝正好位于外坩堝的中部。當試樣熔融，需要吸收大量的熱，會造成內坩堝溫度的降低；但是外坩堝的網狀晶體結構，形成了一層保溫層，對內坩堝有一定的恒溫效果，使得試樣中的氫釋放完全。因此采用套坩堝進行分析，能夠提高分析結果的準確性。
[0016]4、本發(fā)明通過助熔劑選擇、分析/脫氣功率的優(yōu)化，以純鋯試樣(氫認定值:
0.00015%~0.00019%)建立標準曲線，從而能夠確保分析結果的準確性。
【具體實施方式】
[0017]本發(fā)明采用惰性氣體熔融紅外法測定核級鋯材中氫元素含量。本發(fā)明實施例采用美國LEC0公司生產的RH600或RH836定氫儀。將制備好的試樣置于加樣口內，并將其投入經脫氣(脫氣即除去石墨坩堝吸附的空氣和水蒸氣等氣體)的石墨坩堝中，使試樣在流動的惰性氣體中高溫熔融析出氣體，使析出的氫氣與空氣反應生成水蒸氣，通過紅外池檢測，從而計算出核級鋯材中的氫含量。
[0018]具體包括如下步驟:
[0019]步驟1:將核級鋯材切割成質量為0.lg~0.3g的固體試樣，固體試樣的形狀大小以能夠放入石墨坩堝為宜。具體將試樣切割成適當大小的2~4個塊狀，其長度約為2mm~5臟，寬度為2臟~3臟，總重量為0.lg~0.3g。
[0020]步驟2:首先對固體試樣酸洗5~30s，去除其表面的富氧層以及機加過程吸附的氫或其他氣體元素；然后使用丙酮對酸洗后的試樣進行清洗10s~50s，接著放入烘箱在50~60°C烘干，去除試樣表面沾污層，最大程度保證試樣的干凈；所述酸洗液配方為40-50ml HN03+5~10ml HF+50~60ml H20。所使用的酸的標準均為分析純以上，水使用高純水(電阻率大于1.0ΜΩ )。清洗用丙酮的標準是分析純的丙酮。
[0021]步驟3:將裝有助熔劑的石墨坩堝放在定氫儀電極爐的底座上，升起電極爐，啟動分析程序，對方法的空白值進行測定。此方法的空白值包括助熔劑、石墨坩堝和定氫儀設備的影響。至少進行三次空白值的測定，每次測定時均使用新的坩堝，計算得到平均空白值，此空白值將在分析樣品時自動扣除。在對空白值進行測定之后，用鋯基標準參考物質對定氫儀進行校準。
[0022]所述鋯基標準參考物質的氫含量應在測定范圍內(0.0005%~0.0100%)，并且應與被分析樣品的含量相當或稍大于被分析樣品。所述助熔劑為0.5~1.5g且含量在99.5% (質量)以上的聞純金屬錫。所述定氧儀使用的石墨樹禍為石墨套鍋，所述石墨套鍋由內坩堝和外坩堝套在一起構成，內坩堝位于外坩堝內中部，且內坩堝和外坩堝均由高純石墨制成。內坩堝為一次性使用，外坩堝使用3次。
[0023]校準方法:將鋯基標樣CQS4 (Η:0.0015%~0.0019% )切割成質量為0.lg的固體試樣，并用混合酸(配方為:45ml HNO3+8111I HF+47ml H20)酸洗15s，接著將固體試樣放入丙酮中清洗15s，然后在50~60°C烘干；將預處理后的固體試樣放入RH-600定氫儀中，測定CQS4標樣中的氫含量，分別對這種標樣進行不連續(xù)3天共60次測定。測定時定氫儀操作參數為:分析時間為30s，吹掃時間20s，排氣時間為20s，脫氣功率5500W，分析功率5000W，坩堝類型為石墨套坩堝，助熔劑為lg的高純錫片。測得結果如下面表所示。
[0024]鋯基標樣CQS4測量結果(g/g)
[0025]
【權利要求】
1.一種測定核級鋯材中氫元素含量的方法，其特征在于所述方法包括下述步驟:步驟1:將核級鋯材切割成質量為0.lg?0.3g的固體試樣；步驟2:首先對固體試樣酸洗5?30s，去除其表面的富氧層以及機加過程吸附的氫或其他氣體元素；然后使用丙酮對酸洗后的試樣進行清洗10s?50s，接著放入烘箱在50?60°C烘干，去除試樣表面沾污層，保證試樣的干凈；所述酸洗液配方為40?50ml HN03+5?10ml HF+50 ?60ml H20 ；步驟3:將經步驟2預處理后的試樣放入定氫儀中，用定氫儀測定出固體試樣中的氫含量；所述定氫儀使用石墨套鍋作為容器；所述石墨套鍋由內坩堝和外坩堝套在一起構成，內坩堝位于外坩堝內中部，且內坩堝和外坩堝均由高純石墨制成。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于:在測定固體試樣中的氫含量之前，對助熔齊U、石墨坩堝和定氫儀的空白值進行測定。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于:所述助熔劑為0.5?1.5g金屬錫。
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于:在對助熔劑、石墨坩堝和定氫儀的空白值進行測定之后，用鋯基標準參考物質對定氫儀進行校準，然后再用定氫儀測定固體試樣中的氫含量。
5.如權利要求1或2或3或4所述的方法，其特征在于定氫儀操作參數為:分析時間20?60s，吹掃時間10?30s，排氣時間10?30s，脫氣功率5500?5000w，分析功率5000?4600wo
【文檔編號】G01N1/34GK103713106SQ201310740659
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月25日 優(yōu)先權日:2013年12月25日
【發(fā)明者】李剛, 張娟萍, 李艷, 陳蘇, 馬曉龍, 麻凱, 袁改煥, 王晨陽 申請人:國核寶鈦鋯業(yè)股份公司