Ｘ射线荧光光谱测定金属镀层和镀层成分

对于金属表面镀层成分的分析，传统的化学分析方法一般是用酸溶解镀层然后进行测定。 该方法准确，但操作繁琐，分析周期长。 本文采用X射线荧光光谱分析金属镀层及镀层成分，采用FP。 采用Multi分析软件的基本参数法进行计算，得到了满意的分析结果。 2.基本原理 X射线光谱法测量涂层厚度是基于强而窄的多色或单色X射线束与基体和涂层的相互作用。 这种相互作用产生离散波长和能量的二次辐射。 这些二次辐射具有构成覆盖物和基体的元素的特征。 对于表面光滑、成分均匀的无限厚样品，分析线的X射线荧光强度仅是被分析元素浓度的函数。 对于厚度小于临界值的情况，X射线能穿透样品的最大厚度为无穷大厚度。 对于样品，分析线的强度是分析元素浓度和样品厚度的函数。 金属涂层样品分为三类。 第一类是无金属涂层的基体，即待分析涂层中待测元素的量很少，忽略荧光强度的增强效应和吸收效应； 第二类是金属涂层样品，即样品的金属涂层无限厚，使得X射线荧光对基体元素没有影响； 第三类是待研究的金属涂层样品，用于通过XRF测量涂层厚度。 此时，金属镀层元素的荧光强度取决于元素在X射线作用下的吸收增强作用。 FP。 荷兰帕纳科公司。 Multi软件是一款基于基本参数法的在线分析软件。 它根据标准样品中待测元素的浓度和测量条件计算出其相应的理论强度，进而计算出标准样品中待测元素的实际测量强度。 朱秀芬，上海造币股份有限公司技术中心，邮箱：@163。 帕纳科第12届用户X射线分析仪器技术交流会论文集强度和理论计算强度绘制校准曲线。

事实上，XRF不能直接测量金属涂层材料样品中的涂层厚度。 XRF只能测量金属涂层样品中单位面积内某种金属涂层中金属元素质量数所产生的荧光强度或计数率。 密度被转换为金属涂层的厚度。 在分析未知样品时，需要输入待测元素的初始浓度和质量浓度，然后根据测量的强度采用迭代方法计算出待测元素的浓度和质量厚度。 如果涂层的密度已知，则可以通过质量厚度除以涂层的密度来获得涂层的厚度。 3 实验部分 3.1 仪器及测量条件 荷兰公司Axios 序贯X射线荧光光谱仪，铑靶超锐X射线管，北京中和BLK。 8YF循环水冷却器，JUN.，丹麦。 AIR空气压缩机，FP。 多分析软件。 不锈钢样品杯：面罩020mm、030mm。 仪器的测量条件如表1所示。 XRF测量条件 镀膜元件 晶体狭缝检测器 滤光管 电压 管电流 脉冲高度 脉冲高度 分布 LL 分布 合金 合金.2样品的制备，XRF测定金属涂层厚度和涂层成分 它分析样品的表面，因此分析样品必须均匀、平整。 在分析测试前，将待测样品制成大于020mm且小于050mm的样品。 样品表面经过清洁处理，无氧化。 表面清新光滑。

本文分析的涂层样品主要为963、962产品的金属块样品、生饼或成品。 在分析之前，首先要确定基体材料的成分。 963级和962级的基体是造币钢。 基体造币钢的定量分析采用 XRF 造币钢带化学检验程序进行成分分析。 表 2 显示了铸币钢的基体。 主要成分。 金属块镀金、镀银产品的基体成分主要为铜锌合金、铜锌镍合金、纯锌、铝合金等，这些合金基体的定量分析采用XRFIQ+无标定量分析软件。 表2 造币钢基体成分(%) 1 分析元素百分含量0.004~0.012O。 030.200.0300.0300. 3.3 分析过程 金属镀层的厚度。 因此，为了获得准确的分析结果，首先需要建立正确的分析样品模型。 样品中有几层，各层的大致成分和含量，以及基材的成分和厚度。 分析时，需要将这些信息输入到软件中作为初始值，以便进行精确计算。 朱秀芬：金属镀层及镀层成分的测定产品表面金属镍镀层为20~28um。

通过光谱法和镀层测厚仪法的对比数据分析，实验表明金属镍的“无限厚度”。 荧光光谱法测量样品平面上的金属镀层和镀层成分，而涂层测厚仪一般选择样品表面中间的一点来测量金属镀层。 产品963镀镍分析结果样品编号镀层Ni密度g/cm3基体Fe密度g/cm3荧光光谱法tim荧光光谱法Ni%镀层测厚仪timl8.887.862 3..628.887.8623.。 838.887-8620..948.887.8624..958.887.8627.。 6 表4为一元硬币（假币）的分析结果。 一元硬币（假币）的基体成分是通过X射线荧光测定的。 将光谱仪IQ+无标定量分析软件的分析结果与真币进行了对比。 因表面镍镀层及基体成分与真币不同，且钱币外观不清晰，故判定该币为假币。 一元硬币（假币）分析结果（%） 样品编号 镀镍 .3671.1610、4464.050.70 余量 W2 0.699 45.33 2.49 49.06 1.18 余量 W3 1.667 80.72 12.05 2.07 5.16 余量 W4 1.174 5.98 裕度 4.2 铜锡分析962产品的合金镀层和镀层成分。 962产品以造币钢为基础，电镀铜。 对于带有锡合金涂层的铜锡合金复合钢制品，由于涂层是铜锡合金，因此铜锡合金的密度随着铜和锡的百分比含量的变化而变化。 一般铜锡合金的密度为7. 0~8.9 g/cm3。

为了便于编写分析程序，本文设定涂层密度为1.00 g/cm3，则测得的涂层厚度即为质量厚度g/m2，即涂层密度与涂层厚度的乘积。 如果镀层材料的密度已知，则镀层的厚度。 表5为962产品镀层及镀层成分XRF分析结果与上海材料研究所采用的化学分析方法碘酸钾容量法测定锡数据的比较。 962产品镀层及镀层成分分析结果（%） 样品号 铜锡镀层（质量厚度） g/m2 镀层密度 g/cm3 XRF法 Cu XRF法 Sn 化学法 Sn l-1 253.29 1.00 89.88 lO． 12 10.20 1.2 252.73 1.00 89-88 10.12 10.25 254.231.00 89.84 10.16 10.07 6.1 266.12 1． OO 86.88 13.12 l3.30 6.2 265.80 1.00 86.78 13.22 13.45 6.3 265.90 1.0 0 86.85 13.15 13,40 260 帕纳科第十二届用户 X 射线分析仪器技术交流会论文集 4.3 分析（假冒）金银币和金银纪念章 近年来，金币、银币及金银纪念章以其保值、精美等独特功能深受人们的喜爱。 深受广大钱币收藏家的喜爱。

金银币和金银纪念章的真伪不能单纯从钱币、奖章的外观来辨别。 早期银币的成分比较复杂，主要成分是银和铜。 但不同时代的银和铜的成色是不同的。 近年来，钱币市场上发现了大量假冒金银币。 经分析，部分纪念币和印章的金属质量与真钱不相近，表面图案经实物检验也不合格； 有的银币表面呈银白色。 ，但里面是铜锌合金或铜镍合金等，我们可以用XRF分析它的表面镀层和金属成分，一目了然。 采用X射线荧光光谱仪IQ+无标定量分析软件对（假）金银币、金银奖章的基体成分进行分析。 结合外观颜色、重量，图案模糊金属镀层，可判断为假币。 表6为(假冒)金币、金质奖章涂层及基体成分分析结果，表7为(假冒)银币、银质奖章涂层及基体成分分析结果。 表 6 （假冒）金币、金牌镀层及基体成分分析结果（%） 样品编号 镀层密度 g/era3 金镀层 u/ri Ag Ct/ Zn Au W1 19.30 0.25 0.40 6 7.98 31.60 裕度 W2 19.30 2.64 65.78 29.08余量 W3 19.30 0.74 68.29 31.17 余量 W4 19 .30 0.6l 95.12 平衡表 7（假银币、银章镀层及基体成分分析结果（%） 样品数量 镀层密度 g/cm3 银镀层 um CU Zn Ni Ag W5 10.50 1.70 3.56 余量 W6 l O． 50 1.68 78.60 18.74 余量 W7 10.50 0.59 79.94 4.15 余量 W8 10.50 0.48 64.7 5 24.22 10, 85 4.4 无氰电镀试验分析研究产品中心 我公司无氰电镀试制产品以在造币钢上，基材表面先镀铜，再镀铜锡合金。

由于基材上镀铜会对镀层铜锡合金中的铜元素产生荧光计数的叠加，因此分析无氰电镀试品的镀层及镀层成分一直是个难题。 上海材料研究所对无氰电镀试制品的分析是在扫描电子显微镜下观察样品，并使用EDAX能谱仪对表面化学成分元素进行定性和半定量分析。 扫描电镜能谱仪的分析结果比较接近真实值。 由于缺乏铜锡合金镀层光谱标准样品，无法保证样品结果的准确性。 我们利用我公司的光谱型X射线荧光光谱仪对无氰电镀样机进行分析研究。 选取一批样品空白，通过上海材料研究所能谱仪进行分析。 要求镀层中的锡含量有一定的梯度。 采用XRF法（涂层）进行分析。 分析结果表明涂层厚度基本均匀，可绘制工作曲线。 然后建立能谱法、XRF法（电镀）、XRF法（IQ）的相关方程Sn的工作曲线，并以此工作曲线作为无氰电镀试制品的标准曲线。 经过多次试验，实验表明，在测试无氰电镀试制品时，首先用XRF法（电镀）对毛坯进行分析。 如果镀层的厚度与样品的工作曲线的相关方程基本一致，则可以利用未知的工作曲线来计算样品镀层中锡的百分比。 以下是我们对无氰电镀试制产品分析研究的一些具体数据和工作曲线。 朱秀芬：X射线荧光光谱测定金属镀层及镀层成分表8能谱法、XRF法(IQ)、XRF法(镀层)分析后数据对照表(%)厚度样品数Sn(能谱)Cu (能谱) Sn (IQ) Cu (IQ) Sn (镀层) Cu (镀层) (质量厚度) 12.687.4 4.29 95.71 154.24 7.99 92.0l 12.887.2 4. 58 95.42 150.25 8.43 91.57 13. O87。 ? 4.78 95.22 157.47 8.46 91.54 13.186.9 4.97 95.03 154.28 8.8 3 91.17 13.386.7 5.03 94.97 157.70 9.09 90-9l 13.586.5 5.14 94 .86 154.78 9.26 90.74 13.686.4 4 .81 95.19 158.01 8.67 91.33 13.886。 2 5.14 94.86 155.47 9.56 90.44 13.886.2 5.32 94.68 154.24 9.5 9 90.4l 14.2 85.8 5.68 94.32 l58.93 10.15 89.85 .5 85.5 5. 79 94.21 153.73 10.57 89.4 3 12 守 l5.3 84.7 6.50 93.50 l52.42 lO ． 93 89.07 根据表8、能谱法、XRF法（IQ）、XRF法（涂层）分析整理后的数据对照表，三种分析方法中锡元素百分含量具有一定的相关性。

通过数理统计，建立了相关方程。 表9为能谱法和XRF法(IQ)相关的方程Sn的工作曲线，表10为能谱法和XRF法(涂层)相关的方程Sn的工作曲线。 表 9 能谱法与 XRF 法（IQ）相关方程 Sn（%） 方法 Snl Sn 2Sn 3Sn 4Sn 5Sn 6Sn 7Sn 8S n 9Sn 10 12.6012.80 13.00 13.10 13.30 13.50 13 .80 13.80 14.20 14.50 XRF 法（智商) 4.29 4.58 4.78 4.87 5.03 4.14 5.14 5.32 5.68 5.79