1陶瓷原料成分的檢測(cè)方法


（1）滴定法濕法化學(xué)分析測(cè)定陶瓷原料的化學(xué)成分，滴定法是其中最常用的方法之一。滴定分析法的原理是，滴定試劑與被測(cè)組分在適當(dāng)?shù)乃釅ApH值下反應(yīng)，通過(guò)指示劑在反應(yīng)達(dá)到終點(diǎn)時(shí)顏色突變所使用的滴定試劑的多少來(lái)計(jì)算被測(cè)物的含量。陶瓷成分測(cè)定中，三氧化二鋁、氧化鎂＞5%、氧化鈣、三氧化二鐵、氟化鈣、較高含量的二氧化鈦，還有熔塊釉料中常見(jiàn)的二氧化鋯、氧化鋅、三氧化二硼等。由滴定法測(cè)定某組陶瓷原料化學(xué)成分的結(jié)果如表1所示。
 

表1 滴定法測(cè)定陶瓷原料的化學(xué)成分由表1可知，滴定法測(cè)定低含量成分時(shí)，相對(duì)偏差較大。如果低含量結(jié)果的精度要求高時(shí)不適用。

（2）原子吸收光譜法原子吸收光譜法的分析原理是，將光源輻射出的待測(cè)元素的特征光譜通過(guò)樣品的蒸汽時(shí)，被蒸汽中的待測(cè)元素的基態(tài)原子所吸收，由發(fā)射光譜被減弱的程度，進(jìn)而求得樣品中待測(cè)元素的含量。由于原子吸收檢測(cè)的靈敏度很強(qiáng)，因此在測(cè)定較低含量的元素時(shí)比較顯優(yōu)勢(shì)。就目前運(yùn)用的檢測(cè)手段而言，原子吸收是最準(zhǔn)確的方法之一，其元素檢出限可低至0.0001%。由原子吸收光譜法測(cè)定元素的含量見(jiàn)表2。

表2 原子吸收光譜法測(cè)定陶瓷原料的化學(xué)成分由表2可知，原子吸收光譜法測(cè)定高含量成分時(shí)，絕對(duì)偏差較大。如果高含量結(jié)果的準(zhǔn)確度要求很高時(shí)不適用。
（3）X射線熒光法X射線熒光法的分析原理是用X射線照射試樣時(shí)，試樣會(huì)被激發(fā)出熒光X射線，不同元素被激發(fā)出的熒光X射線的波長(zhǎng)（或能量）不同，且射線強(qiáng)度與元素含量成正比。把混合的熒光X射線按波長(zhǎng)（或能量）分開(kāi)，分別測(cè)量不同波長(zhǎng)（或能量）的數(shù)值和射線的強(qiáng)度，可以進(jìn)行定性和定量分析。X射線熒光光譜儀有兩種基本類型：波長(zhǎng)色散型和能量色散型。作為干法化學(xué)分析方法的典型代表，越來(lái)越多的陶瓷材料檢測(cè)采用X射線熒光分析法進(jìn)行測(cè)定材料的化學(xué)成分，主要在于這種方法的快速、準(zhǔn)確及操作簡(jiǎn)捷。波長(zhǎng)色散法的檢測(cè)結(jié)果非常穩(wěn)定，無(wú)論成分含量的高或低，準(zhǔn)確性均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，檢出限低至0.001%。能量色散法能在同一時(shí)間分析出所有元素，具有準(zhǔn)確、快速的優(yōu)點(diǎn)，定量分析稍遜于波長(zhǎng)色散法。但在特定范圍內(nèi)的材料也能獲得滿意的結(jié)果，特定元素檢出限可達(dá)0.01%。由波長(zhǎng)色散X射線熒光法測(cè)定某陶瓷原料化學(xué)成分的結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 波長(zhǎng)色散X射線熒光法測(cè)定陶瓷原料化學(xué)成分（%）由表3可知，波長(zhǎng)色散X射線熒光測(cè)定成分時(shí)，重復(fù)性較好。無(wú)論是主量元素，還是微量元素，其結(jié)果都比較滿意。能量色散X射線熒光測(cè)定成分時(shí)，重復(fù)性也較好。但是所檢測(cè)的樣品范圍比較窄，如石英、鉀長(zhǎng)石、鈉長(zhǎng)石、高嶺土樣品能迅速測(cè)定，結(jié)果較滿意。混合樣品的檢測(cè)偏差比較大。

（4）原子熒光光譜法原子熒光光譜法是介于原子發(fā)射光譜（AES）和原子吸收光譜（AAS）之間的光譜分析技術(shù)。該法的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，目前已有20多種元素的檢出限優(yōu)于原子吸收光譜法和原子發(fā)射光譜法。其主要用于金屬元素的測(cè)定，在環(huán)境科學(xué)、高純物質(zhì)、礦物、水質(zhì)監(jiān)控、生物制品和醫(yī)學(xué)分析等方面也有廣泛的應(yīng)用，如測(cè)定汞、砷、鉻、鉛等有毒成分。

（5）其他檢測(cè)法分光光度計(jì)、火焰光度計(jì)、離子計(jì)分別在測(cè)定某些元素和離子含量時(shí)，有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。比如分光光度計(jì)（比色法）測(cè)定低含量的二氧化鈦、三氧化二鐵、二氧化硅等，檢測(cè)結(jié)果非常準(zhǔn)確。火焰光度計(jì)測(cè)氧化鉀、氧化鈉操作比較方便，結(jié)果也能符合生產(chǎn)要求。離子計(jì)測(cè)氟離子是最準(zhǔn)確的方法。以上所提及的方法都是陶瓷原料化學(xué)成分分析常用的方法，不同方法對(duì)不同含量的元素成分各有優(yōu)勢(shì)。

2檢測(cè)偏差分析

（1）滴定分析法滴定分析法的檢測(cè)偏差主要來(lái)自標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度是否準(zhǔn)確、檢測(cè)過(guò)程溶液的酸堿值是否符合反應(yīng)的要求、滴定管是否標(biāo)準(zhǔn)、滴定速度是否合適、滴定溫度能否保持等等。由于檢測(cè)步驟較多，需要注意的環(huán)節(jié)也多，容易引起偏差。含量較低的成分更加必須小心。

（2）原子吸收光譜分析法原子吸收光譜分析法的檢測(cè)偏差主要來(lái)自標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度是否準(zhǔn)確、稀釋溶液倍數(shù)越高，檢測(cè)偏離風(fēng)險(xiǎn)越大。

（3）X射線熒光光譜法

X射線熒光光譜法的檢測(cè)偏差來(lái)自樣品本身。在壓片制樣的測(cè)定過(guò)程中存在顆粒效應(yīng)、基質(zhì)效應(yīng)、礦物效應(yīng)等影響。即粉末樣品的顆粒細(xì)度不一致、所含元素不一致、所含礦物不一致，對(duì)檢測(cè)結(jié)果會(huì)帶來(lái)偏差。通過(guò)熔融法將待測(cè)樣品熔融成玻璃片進(jìn)行測(cè)定，可以消除這些效應(yīng)，但是熔制樣片時(shí)降低了試樣的被檢濃度，而加入的熔劑也會(huì)引入新的成分，檢測(cè)時(shí)要避開(kāi)這些因素。

（4）干、濕法檢測(cè)

無(wú)論濕法還是干法的檢測(cè)，都要使用化學(xué)試劑，在檢測(cè)過(guò)程中，化學(xué)試劑和被檢樣品交融在一起。因此化學(xué)試劑的純凈度不夠會(huì)引起偏差，檢測(cè)時(shí)必須進(jìn)行空白對(duì)照實(shí)驗(yàn)，即不加入樣品，與檢測(cè)同步使用所有化學(xué)試劑和設(shè)備，測(cè)定相關(guān)含量。同時(shí)使用有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行同樣的檢測(cè)，以便監(jiān)控檢測(cè)的有效性。

（5）標(biāo)準(zhǔn)曲線定位

儀器檢測(cè)都涉及標(biāo)準(zhǔn)曲線，標(biāo)準(zhǔn)曲線的取點(diǎn)很重要，檢測(cè)點(diǎn)盡量設(shè)置在標(biāo)準(zhǔn)曲線的中間段，檢測(cè)點(diǎn)離標(biāo)準(zhǔn)曲線中位越遠(yuǎn)，越容易引起偏差。

（6）波長(zhǎng)色散X熒光法

儀器檢測(cè)時(shí)，含量接近或超出檢出限的檢測(cè)結(jié)果偏差較大；設(shè)備的檢測(cè)邊緣元素的測(cè)定偏差也比較大，如波長(zhǎng)色散X熒光儀的檢測(cè)為硼（B）至鈾（U）的范圍，測(cè)硼時(shí)的偏差會(huì)比較大、能量色散X熒光儀測(cè)鈉時(shí)也是如此。

4結(jié)論

（1）用波長(zhǎng)色散X射線熒光法測(cè)定普通原料是最 亻圭 的方法，檢測(cè)數(shù)據(jù)完全能滿足普通陶瓷生產(chǎn)的需要，并且檢測(cè)速度快。因?yàn)楦煞z測(cè)對(duì)環(huán)境的污染也很小。但是設(shè)備成本較高。

（2）普通的陶瓷原料也可以采用濕法進(jìn)行測(cè)定，原料中含量較高的成分用滴定法、重量法測(cè)定。原料中的微量和痕量元素可以由原子吸收和分光光度計(jì)等設(shè)備完成。雖耗時(shí)長(zhǎng)，但是準(zhǔn)確性高、成本較低。

（3）化工料或混合料成分相對(duì)復(fù)雜，某些成分在檢測(cè)過(guò)程中還會(huì)互相影響，準(zhǔn)確測(cè)定結(jié)果有時(shí)需要多種設(shè)備與多種方法相配合，如一般的熔塊的測(cè)定：三氧化二鋁、二氧化硅、二氧化鋯、三氧化二硼用滴定法；三氧化二鐵、氧化鈣、氧化鎂、氧化鉀、氧化鈉、氧化鋅、氧化鋰、氧化鉛等用原子吸收法；氧化鋇、硫、灼減量等用重量法；二氧化鈦、五氧化二磷用比色法；含氟離子的樣品還需要用離子計(jì)測(cè)定氟離子的含量。對(duì)于加入了較多量鈷、鐠、鉻、鐵、鈦、釩等顯色成分調(diào)配的色料原料，檢測(cè)過(guò)程更需使用多種方法和設(shè)備。化工料或混合料，也可以用波長(zhǎng)色散X射線熒光法進(jìn)行測(cè)定，需要建立相近含量成分的標(biāo)準(zhǔn)曲線，檢測(cè)結(jié)果較好。但是當(dāng)樣品中含硼或氟成分，由于熔劑本身含硼，又由于高溫制樣會(huì)使部分氟揮發(fā)，所以結(jié)果不理想。

（4）一般陶瓷企業(yè)對(duì)生產(chǎn)原料化學(xué)成分的穩(wěn)定性的監(jiān)控，采用滴定法、火焰光度計(jì)法、分光光度計(jì)法和重量法，基本能滿足生產(chǎn)的需要。如果需要更精確的監(jiān)控，從性價(jià)比考慮，可以把樣品送到設(shè)備比較齊全的綜合性實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行檢測(cè)。