книга 2 (1110135), страница 78
Текст из файла (страница 78)
В и следнсе время лсполюувя ело:алые композиционные материалы (металлы в сплавы с еыпитными покрытиями). 3 житные покрытия металличсс-, вой в неметаллической природы улу*вламт свой тва мюалгмв и сплавоц вюрнмер поеыыыет вх сопротивляемость к леисгвиы агргл ивных орел. Так, ааэыением юрмоднффузионвоге покрытия Сг †улается эыдитить никелевыа сплавы не гольно ат высокотемпературного окисления, но и от сульфиднс ок«инной коррозии, Фазовый состав, структура и т лжина ыгоя определяют «ачытж з вгнтного покрытия. Задачи анализа металлов и сплавов многообразны определение примесей и легирующих лобавок, определение гзжюбразующих примесей, фазовый и локальный анализ. Часта необходимо сжределить не э~в~ко общее содержание компонентов в пробе, но и их распределение во площади, глубине и объему 400 При анализе металлов и сплавов большое пракпгческое эначы ение имют атомно-эмиссионный метод, позволяюспий проводить многоэл ментный анализ.
Внедрение мощных квантомегров, сочетающихся ся с ЭВЫ, резко увеличивает скорость «налива и позволяет одновременно опредечять до 20 элементов и более. Нашли применение также атомы абсорбционный. Рентгенофлуоресцентный, фотометрический реже электрохимические методы анализа. При определении примесей на уровне 10 г% и ниже использукгг методы концентрирования и различные их комбинации с методами определения. Предпочтительны методы концентрирования, не требующие использования реагентов, например испарение, сублимация и управляемая криствллизация. Так, определение микропримесей 1Аб А1, В1, Сд, Со, Сг.
Си, Ре, Мб, Мп, НЬ РЬ, Еп] в гурыча с прелелом обнаружения 1О "— 10 э% проводят после отгонии основы в виде летучего трихлорида сурьмы. Дая этого пробу помешжот в кварцевую лодочку, нв дно которой насыпают спектрально-чистый графитовый порошок, лодочку с пробой помещают в кварцевую печь и пропускают при 300'С сухой хлорид водороде. Примеси адгорбируются графито. вым порошком, полученный концентрат анализируют атомно-эмиссионным лгетодом. Весььге распространенными методами концентрирования микропримесей при анализе металлов и сплавов язлнются зкстрвкция, сорбция, соосаждение.
Ныгример, осуществлен химико-атомно-эмиссионный анализ легированных сталей нв содержание Вс, Сд, Сз, РЬ, ЯЬ, Вп, 7н с пределом обнврузсения 10 г — 1О с%. После расчзоренин пробы примеси экстрагируют метилизобугилкетоном; экстракт после выпаривания на графитоеом коллекторе анализируют атомно-емиссионным методом. Для определения Се, Ьв, Рг в углеродистой стали после растворения пробы примеси сорбируют на анионообменнике в виде хлоридных комплексов. Сорбент извлекак г, сушат, смешивают с целлюлозой, прессуют, и полученную таблетку анализируют рентгенофлуорес'- центным методом, который обеспечивает предел обнаружения 10 э- 1О-г% В табл.
17.1 даны примеры использования разнообразных методов концентрирования и определения в анализе мешллов и сплавов. Для определения гвзообразуюших примесей (водород», кислорода, азота, угле1юда, серы) применяют плавление в вакууме, вктивационный анализ, месс-спектрометрию. Внедрение экспресс-анаяизвто Ров, основанных н» высокотемпературной экстрвкции, нспольэоваиив злеитрохимических ячеек с твердыми электродами и источников быстрых нейтронов, позволяет сократить вреыя анализа и упростить его 410 Т а б л н ц а УВ1.
Меюдиаи анализа кегэлпев и сплавов с эрсява1внезьвьаг вовк .~~ Шцхзвзпкчг Одним из важнейших методов контроля состава композиционных натериелов является в настоящее время рентгеноспсктральный микроаэвлиз. Наряду с другими физическими методами его используют при анализе различных включении. 11.4. ЧИСТЫЕ ВИЦЕСЧВА Потребность в чистых «еществвх велика.
Это связано прежде всего ' атомной промьгшлеииостью, которой необходимы чистыо уран, торий, бериллий, графит, цирконий, ниобий, натрий и др. Еще более частые вещества трсбротся в электротехнике и электронике: кремний, германий, сера, селен, галлий, индий, мышьяк, сурьм», кэдмий а Н У1 элементном виде и в виде соединений, в частности типа А В и АРП В, много вспомогательных материалов: кислот, щелочей, солей и 4!1 т.д. Длл изготовлении лазеуоа, люминофоров, сцинтиллЯциоцц он них материалов нужны высокочиспае вещества. Суп!оственио возрогл вросли требования к чистоте веществ и материалов химической промышл „ ности, чеРной и цветной мепшлУРгии.
Беэ высокочУвствишльных в Достаточно иаДежиых методов аналитическою контРолЯ нельзя бы решить все эти важные народнохозяйственные проблемы. В настоян! время особенно важно разработать методы определения примесей в особо чистых стеклах, которые требуются для волоконной оптики Качество свегэводов зависит от содерлсания минроэлементав, ногорся составляет 10 э — 10 г% В принципе в каждом природном веществе или промышленном материале вге существующие в природе элементы содержатся в разцых концентрациях.
Восемь элементов (О, ВП А), Уе, Са, Мб, Па и К) составляющих 98,6% мысы земной коры. с наибольшей вероятнштыо присутствуют где только возможно. Причем элементы, широко расвростразенные з природе, ие удается определить при содержании ниже 10 г — 10 э%е. Само понятие чистого и ультрачистого вццествэ неоднозначно и не очень опредшенно. Под ультрачистым можно пони мать вещество, свойства которого при дальнейшей очистке гущестзенно не меняются Таких ршульштов удалось достигнуть только длл некоторых материшюв.
Глубока» очистка часто приводит к проявлению уникальных свойств веществ. Так, бериллий, долгое время извествый «ак твердый и хрупкий метелл, после его очистки методом зонной плавки окаэачся иоаким, тягучиы, пластичным. Пластичность титана, циркония, вольфрама также рагтет с повышением чистоты металла. Очень чистые материалы обычно дороги, доступные нх количштва невелики. При анализе экспо веществ требуется: 1) определение квн малых концентраций, так и малых абсолютных ноличеств примсхей, 2) анализ малых количеств пробы, содержащей к тому же ничтожные количы тва примесей, или чистых веществ в миниатюрном изделии (тончайшей полулроводниновой пленке), 3) нахождение способов различать объем.
ную и яоверхиостную концентрацию примесей; 4) анализ микровключений; 6) определение крайне малого отшюиеиия содержаний основных компонентов от ствхиомегричшкого, например в полупроводниках П Ч! !П Ч типа А В и А В . Доказано, по большинство соединений имеет ностехиомегрический состав и что ошлонения гт гтехиомегрии, часто значительные, влияют иа свойства твердых веществ, в частности за свойгтва полупроводников.
Задачу здесь рыпает так называемая пре цизионная аналитическая химия, одним из основных методов которойэ является высокоточный вариант кулонометрии. 4!2 ',;. Минимальный размер пробы т„„„, необходимый для опредшени» дедов компонента А при н-кратном повторении проб, составлнет 100 100 гп „„= — псын и= — пс„(; С: ' С л л где Са — относительное содержание компонента А; с;„г — предел обиаРУжсина, Сз — НИЖНЯЯ ГРаНИЦа ОПРЕДЕЛЯЕиай КОНЦЕНтРж1ИИ, 1'— обвыл раствора.
(Иногда требуется больший размер пробы или больший объем раствора, чем ато следует иэ уравнения.) Условием определения следовых аолииств элементов в пробе яаля- гг, иве, например, в гомогенной жид-.:=.::.::-:::.':.-:=.=:;::-;:: ~$Ы ием неравномерно. Вероятность Р сгт' гжппсл зт ~ ч л:згрмл . Гсэулыыш прел» я с люкс»~ неравномерного распределения звмж чисюм и вг"нч ю г сн примесей возрастает с уменьшением Гсынн а р Бы: нх содержания. Поэтому чем мень- г-м с э эоог; т-и е!ос ше содержание примесей, тем больа~е должна быть масса пробы для получения воспроизводимых результатов Так, при определении содержания примели желша в чигтом металлическом марганце, полученном злектролизом, при работе с относительно небольшой пробой (10 г), состав которой не является представительным, увеличивается случайный разброс (рис.
17 2). Для определения примесей в чистых эеиге тзах пригодны высокоселективные методы, обязательма с низним пределом обнаружения. К числу наиболее высоночувствительных методов относится радиоактиваПионный анализ. Все болыпее значение приобретают методы атомной спектроскопии, основанные на возбуждении эмиссии высокочьстотной гшазмой и прежде всего иидуктивно связанной плазмой Низким прежжом обнаружения характеризуется атомно-абсорбционный метод с этектротермическими источниками атомиаации. Методами лазерной спектроскопии можно определять примы:ь на уровне единичных атомов. Недостаточная рачрешаюшан способность многих инструментальных методов анализа, влияние основных компонентов на аналитичес"Ий сигнал, негомогеиность анализируемых твердых образцов, огсутст- 413 вне стандартных обраапав — все зто требует испольаования лредаар тельного, иногда многостадийного разделения и концентрировав микропримесей.
удаление матрицы в результате концентрирование значительно облегчает грцгуироваиие при определении и позволя применять унифицированные образцы сравнения на едииои основе. Мегопы коидентРиРованиЯ микРопРимесеи весьма Разнообраа ны, главным образом применяют методы испарения, зксгракггии сорбционного и электрслитического вььлеленил. Табл. 17.2 иллюстрирует определение микропримесей в концентратах после отгонки основных компонентов в результате химических преврапсений при анализе разнообрааных, но простых по макрозлементному составу объектов.
Т а б л и к а !7.2. Хниика аазьпю-эмиссионный анализ гювесга аыс аюй чиса ты, осгюааиный ва еловке основы иэ растваре» 3юсзс химических ар ю раас екяй !1ри чкстракционном разделении и концентрировании эффектна ным свособом является зкстракция определяемых микрокомпоне" тов, тогда как макрокомпоненты остаются в водной фазе. 1!аиболсе часто для этой пели используют зкстракцию халатов (табл. 172) для того чтобы увеличить число определяемых микрокомпоиыгюэ извлекаемых за один цикл, применяют смесь хелатообрюуюпы ь' 4!4 ежеатав и )или) смесь органических растворителей 1палярных „ислородсодержащих и нецолярных). Например, длн анализа галогенидов иселочных металло» использрот акстракционную систему, включающую диэтилдитиокарбвмииат иатрмя, купферон, триоктилфосфиноксид, хлороформ, что обеспечивает одновременное опредкчеНие 20 элементов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
