专利名称：锡铅合金镀层铅含量的测定方法
技术领域：
本发明涉及锡铅合金镀层成分的测定方法，尤其是一种锡铅合金镀层中铅含量的测定方法。
背景技术：
产品或零部件锡铅合金镀层中铅含量有严格的要求，如某平衡力继电器，是当今航空领域比较先进的继电器，该系列产品对锡铅镀层中的铅含量的要求是3% 10 %。这是因为锡铅镀层中如果锡含量过高，镀层表面会产生晶须和氧化现象，影响产品表面质量；力口入适当的铅能够控制锡的含量并能够起抗氧化作用，同时镀层中一定铅的存在还可提高产品在装配过程中的焊接性，但铅含量必须严格控制。目前国内是采用控制槽液成分的方法来控制产品镀层成分，但分析槽液成分铅含量的化学分析方法，其分析结果与实际镀层成分有较大偏差，不能直观准确反应产品镀层中铅含量。而国外是通过电镜、电子探针对镀层表面进行成分分析，而这种检测法所需仪器相当昂贵(100多万元)。如果采用化学分析方法对产品或零部件镀层成分进行分析，又存在无法进行取样的难题。目前国内还未曾见有简便成熟的锡铅合金镀层成分的测定分析方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种利用现有的仪器(X荧光分析仪)，即可进行的适用、简便、快捷无损的分析方法-X荧光分析法，解决产品或零部件锡铅合金镀层成分分析的难题。本发明采用如技术方案
本发明所述锡铅合金镀层铅含量的测定方法，是使用X荧光分析仪与计算机相连，通过配置锡铅合成标样建立锡铅分析曲线，利用Edx3000、exe全元素分析程序与锡铅分析曲线进行对比，测定得出产品或零部件锡铅合金镀层铅含量，具体步骤如下
a)将X荧光分析仪与计算机相连；
b)根据待测试产品或零部件锡铅镀层含量允许数值范围，称取4 5组以上不同数值的锡、铅材料混合，熔炼配置合成标样，对每一熔炼后标样中铅百分含量用化学分析法进行计算，确定其数值，将上述所有标样用X荧光分析仪扫描后确定不同铅百分含量标样的X射线能量强度，建立铅含量一X射线能量强度分析曲线，输入计算机；
c)用X荧光分析仪扫描合成标样，通过Edx3000.exe全元素分析程序和所述分析曲线，计算机即可自动确定显示标样镀层中铅百分含量数值，将该数值与上述化学分析计算所得真值进行比较，验证X荧光分析仪和上述分析曲线的准确性；
d)用X荧光分析仪扫描待测产品或零部件，计算机即可显示其锡铅合金镀层铅含量。
图I为本发明所述测定方法实施例中的铅含量一X射线能量强度分析曲线。
具体实施例方式下面结合某一继电器锡铅镀层铅含量要求(3% 10%)，对本发明测试方法步骤进行详细说明
X射线照射在物质上而产生的射线为次级X射线。用来照射的X射线叫原级X射线。任何物质受到原级X射线的照射时，都要产生相应特征的次级X射线，次级射线释放出的能量只与元素有关。本发明即是利用这一特性对镀层成分进行分析测定。本发明所述锡铅合金镀层铅含量的测定方法的技术方案是使用X荧光分析仪与计算机相连，通过配置锡铅合成标样建立锡铅分析曲线，利用Edx3000、exe全元素分析程序与锡铅分析曲线进行比，测定得出产品或零部件锡铅合金镀层铅含量，具体步骤是
X荧光分析仪与计算机相连后，根据产品镀层成份范围建立锡铅分析曲线，该分析曲线建立方法如下
第一步根据铅含量要求(3% 10%)配置五个锡铅合成标样·
在分析天平上准确称取纯铅(99. 99%)，纯锡(99. 99%)，本实施例根据技术要求配置相应的五个锡铅合成标样，其锡铅元素含量分别为
1号称取 Pb: I. 002Ig Sn:49. 0056g 铅百分含量 2%;
2号称取 Pb:2. 0012g Sn:48. 0036g 铅百分含量 4%;
3号称取 Pb:3. 0041g Sn:47. 0016g 铅百分含量 6.01%;
4号称取 Pb:4. 0036g Sn :46. 0026g 铅百分含量 8.01%;
5号称取？13:5.00818 Sn :45. 0066g 铅百分含量 10.01%。将上述五组标样混合材料分别置于I号、2号、3号、4号、5号瓷i甘祸中，加热至350°C，待瓷坩埚中的锡铅充分溶解后，取出，用不锈钢棒充分搅拌，再次放入马费炉中加热3500C，保温10分钟。取出，倒入模具中冷却取出。第二步自制锡铅合金标准试样中锡、铅化学成分分析计算
由于进行高温加热溶解，锡、铅发生氧化，所以锡铅合金成分百分含量发生改变，不能按实际称取的重量进行计算。需采取化学分析和计算以确定其实际含量，分析计算步骤为
称样溶解，分别称取I号、2号、3号、4号、5号自制标样O. 2000g置于250毫升高脚烧杯中，加浓硝酸5晕升加热溶解，待试样充分溶解后，加50晕升水煮沸使生成的锡酸充分水解。趁热取下溶液并过滤，沉淀用热水洗涤5-6次。将沉淀转入已称重的瓷坩埚中，滤液转入250毫升高脚烧杯中电解铅用。将瓷坩埚放在高温电炉灰化，然后将瓷坩埚放入马费炉(800-9000C)中灼烧40分钟，在干燥器中冷却，称重。在盛有滤液的250毫升高脚杯中，加入5毫升(1+1)硫酸，用已烘干、称重的钼电极插入高脚杯中，装在44B型电解分析仪上进行电解，电流为I. 5-2A，电解一小时后用水洗涤高脚杯内壁；再电解20分钟，如在新浸入的电极上不再有沉积，表示电解完全，在通电状态下取下电极洗净，在120°C的烘箱内烘30分钟。计算公式如下
锡百分含量 Ar^=(G1-G2)XO. 7877+ G 式中斤一为灼烧后的坩埚重量 G2—为灼烧前的坩埚重量G—为所称试样的重量
O. 7877—二氧化锡中锡的换算系数
铅百分含量 Tb^F(G1-G2)XO. 866 + G
式中A1—为电解后电极重量
G2—为电解前电极重量
G—为所称试样的重量
O.866—二氧化铅中铅的换算系数
下表为通过化学分析方法计算得出的标样中锡、铅元素的百分含量
序号项目Pb%Sn%
12. 2897.71
24. 3695.62
36. 2893. 71
48.5691.43
510. 7289. 26
第三步利用X荧光光谱仪分别对自制锡铅合成试样I号、2号、3号、4号、5号进行扫描，确定不同铅百分含量标样的X射线能量强度，连线建立铅含量一X射线能量强度分析曲线，如图I所示，输入计算机。并存入计算机Edx3000、exe全元素分析软件系统中。再用X荧光分析仪对自制锡铅标准试样进行测试验证，计算机自动测出数据如下 表(一)I号标样5次所得数据
^apb5t 真值测量值绝对误差相对误差绝对偏差相对
偏差平均值
12. 28 2. 34 +0.06 +2.63 +0.07 +3.08 2. 27
22. 28 2. 32 +0.04 +1. 75 +0.05 +2.020 2. 27
32. 28 2. 22 -0.06 -2.63 -O. 05 -2. 20 2. 27
42. 28 2. 20 -0.08 -3. 51 -0.07 +3.08 2. 27
52. 28 2. 25 -0.03 +1. 32 -O. 02 +0.88 2. 27 表(二)2号标样5次所得数据
^apb5t真值测量值绝对误差相对误差绝对偏差相对偏
差平均值
14. 36 4. 30 -0.04 -0.92 -0.07 -1.60 4. 37
24. 36 4. 34 -0.02 -0.46 -0.03 -0.69 4. 37
34.36 4.38 +0.02 +0.46 +0.01 +0.23 4.37
44. 36 4.40 +0.04 +0.92 +0.03 +0.69 4. 37
54. 36 4. 42 +0. 06 +1. 38 +0. 05 +1. 14 4. 37 表(三)3号标样5次所得数据
^apb5t真值测量值绝对误差相对误差绝对偏差相对偏
差平均值
16. 28 6. 36 +0.06 +0.96 +0.07 +1.11 6. 29
26. 28 6. 30 +0.02 +0. 32 +0.01 +0. 16 6. 2936. 28 6. 25 -0.03 +0.48 -0.04 -0.64 6. 29
46. 28 6. 32 +0.04 +0.64 -0.03 -0.48 6. 29
56. 28 6. 24 -0.04 -0.64 -0.05 +0. 79 6. 29
表(四)4号标样5次所得数据
^apb5t真值测量值绝对误差相对误差绝对偏差相对偏
差平均值 18. 56 8.62 +0.06 +0. 70 +0.07 +0.82 8. 55
28. 56 8.49 -0.07 -0.82 -0.06 -O. 70 8. 55
38. 56 8. 52 -0.04 -0.47 -0.03 -O. 35 8. 55
48. 56 8. 50 -0.06 -0.07 -0.05 -O. 58 8. 55
58. 56 8.60 +0.04 +0.47 +0.05 +0. 58 8. 55 表(五)5号标样5次所得数据
^apb5t真值测量值绝对误差相对误差绝对偏差相对偏
差平均值
110. 72 10.69 -0.03 +0. 28 -0.03 +0. 28 10. 72
210. 72 10. 76 +0.04 +0. 37 +0.04 +0. 37 10. 72
310. 72 10.68 -0.04 -O. 37 -0.04 -O. 37 10. 72
410. 72 10.66 -0.06 -O. 56 -0.06 -O. 56 10. 72
510. 72 10.80 +0.08 +0. 75 +0.08 +0. 75 10. 72 验证分析曲线准确性后，采用同样的方法照射测试继电器的锡铅镀层中铅含量。本发明所述锡铅镀层中铅百分含量测试方法，结果重现性好、精密度高、准确性可靠。并且测试速度快(2分钟)对所分析的产品无任何损伤。注意事项
I、制备合成标样时成分含量不能按称量理论值计算，因为在熔炼过程中高温造成锡铅氧化，必须通过化学分析对合金中锡、铅进行分析计算，以确定实际含量。2、标样熔炼过程中温度应控制在350±5°C。3、采用X荧光分析锡铅镀层中铅时，镀层厚度应以X荧光不击穿为标准，因此被测产品或零件应电镀40分钟以上。4、为了保证测试结果的准确性，产品测试前应先对仪器进行校准(合成标样测试)。
权利要求
1.一种锡铅合金镀层铅含量的测定方法，其特征在于该方法使用X荧光分析仪与计算机相连，通过配置锡铅合成标样，确定不同铅百分含量标样的X射线能量强度，建立铅含量一X射线能量强度分析曲线，利用Edx3000、exe全元素分析程序与锡铅分析曲线进行对比，测定得出产品或零部件锡铅合金镀层铅含量，具体步骤如下 a)将X荧光分析仪与计算机相连； b)根据等测试产品或零部件锡铅镀层含量允许数值范围，称取4 5组以上不同数值的锡、铅材料混合，熔炼配置合成标样，对每一熔炼后标样中铅百分含量用化学分析法进行计算，确定其真值，将上述所有标样用X荧光分析仪扫描后建立铅含量一X射线能量强度分析曲线，输入计算机； c)用X荧光分析仪扫描合成标样，通过Edx3000.exe全元素分析程序和所述分析曲线，计算机即可自动确定显示标样镀层中铅百分含量数值，将该数值与上述化学分析计算所得真值进行比较，验证X荧光分析仪和上述分析曲线的准确性； d)用X荧光分析仪扫描产品或零部件，计算机即可显示其锡铅合金镀层铅含量。
全文摘要
一种锡铅合金镀层铅含量的测定方法，其特征在于该方法使用X荧光分析仪与计算机相连，通过配置锡铅合成标样，确定不同铅百分含量标样的X射线能量强度，建立铅含量—X射线能量强度分析曲线，利用Edx3000、exe全元素分析程序与锡铅分析曲线进行对比，测定得出产品或零部件锡铅合金镀层铅含量，本发明适用、简便、快捷，投入低,分析结果重现性好、精密度高、准确可靠，对所分析的产品无任何损伤。
文档编号G01N23/223GK102879414SQ20121038902
公开日2013年1月16日 申请日期2012年10月15日 优先权日2012年10月15日
发明者程伟, 雷国玉 申请人:贵州天义电器有限责任公司