Способ изготовления стандартных образцов Советский патент 1989 года по МПК G01N1/28 G01N23/223 

Изобретение относится к ядерно-физическим методам анализа и может най- ти применение для градуировки, аттестации и поверки рентгенорадиометри- ческих анализаторов, концентратоме- ров и селективных гамма-гамма спектрометров при вьшуске из производства и в процессе эксплуатации с целью определения случайной составляющей погрешности измерений, порога чувствительности, диапазона концентрации определяемого элемента и временной стабильности аппаратуры, кроме того оно может быть использовано также для определения циркония в различных материалах методом нейтронного активационного и рентгенорадиометрического анализов.

Цель изобретения - обеспечение гомогенности, легкой прессуемости и механической прочности образцов с содержанием циркония 1,99...44,86 мас.% без содержания примесных элементов.

В качестве стандартного образца (СО) применяют полимерный материал из термореактивной фенолформальдегидной смолы, содержащий химическое соединение циркония, нерастворяющееся в воде, в фенолформальдегидной резоль- ной сйоле и в органических растворителях - мелкоизмельченный порошок оксида (IV).

Для градуиропки, аттестации и метрологической поверки рентгенорадио- метрической аппаратуры при выпуске из производства и в процессе ее эксплуата1дчи, а также для анализа веществ ядерно-физическими методами требуются СО, содержащие цирконий до 45,0 мае,7,.

Наилучшая гомогенность достига- ется при использовании оксида циркония. Это соединение не растворяется в органических растворителях и в фенолформальдегидной резольной смоле хорошо смачивается и легко смешива- ется со смолой, не расслаивается, полученный пресс-порошок хорошо прессуется, т.е. задача гомогенизации сводится к механическому перемешиванию в соизмеримых количествах.

Оксид циркония (IV) (при использовании, например, циркония двуокиси марки ЦрО I сорт), несколько раз промывают разбавленной (1:5) горячей азотной кислотой для уменьшения со держания примесных оксидов железа, кальция, магния, алюминия, натрия, калия, после чего промывают дистиллированной водой, высушивают при 300...350°С для удаления воды и ос- тавшейся азотной кислоты. Отмытую таким образом двуокись циркония растирают в агатовой ступке и смешива- |ЮТ с углем. Полученную смесь прокаливают в муфельной печи при 1000... ...1100 С для удаления фосфора и серы, охлаждают, в эксикаторе, растирают в ступке, просеивают через сито 1600...1800 отверстиями в 1 см. Полученную мелкодисперсную фракцию двуокиси циркония вводят в спирто- вый раствор резольной смолы.

При введении циркония меньше 1,99 мас.% (оксид циркония (IV) меньше 2,70 мас.%) гомогенность наруша- ется на 7...10%. При введении циркония более А4,86 мас.% (оксид циркония CIV) 60,60 мас.%) гомогенность хорошая, но уменьшается механическая прочность до 60...65 кгс/см, так как количество связующего компонента (резольной смолы) недостаточно для связывания.

.-

Оптимальной концентрацией оксида циркония (IV) для получения гомогенных и механически прочных СО, не содержащих паразитных примесных элементов, является 2,70...60,60 мае .%

Q 5 0

5 0 с 0

,

0

5

Пример 1. 97,30% спиртового раствора фенолформальдегидной ре зольной смолы помещают в круглодон- ную колбу, вводят 2,70 мас.% обработанного в азотной кислоте и прокаленного при 1000...1100 С порошка двуокиси циркония, смесь механически перемешивают, нагревают на водяной бане при 75...80°С и отгоняют растворитель. После отгонки растворителя смесь переносят в фарфоровую чашку. Помещают в вакуумный термостат и при давлении 130...135 мм рт. ст. и температуре 80... доводят до стадии резитола. Резитол охлаждают, раз- мальшают в порошок при помощи электромеханической мельнице, полученный пресс-порошок просеивают через сито, собирая фракцию 200...250 мк, и прессуют в виде таблеток под давлением 120...800 кгс/см. Полученные таблетки полимеризуют до стадии резита при 130....

Содержание внедренного циркония в полученных стандартных образцах 1,99 мас.%. Максимальное отклонение концентрации элемента в индивидуальной пробе от среднего значения 2,35%. Механическая прочность 75.... ...80 кгс/см.

Пример 2. 74,20 мас.% спиртового раствора фенолформальдегидной резольной смолы помещают в кругло- донную колбу, вводят 25,80 мас,% об- работднного в азотной кислоте и прокаленного при 1000... 1 порошка двуокиси циркония, смесь механически перемешивает, нагревают на водяной бане при 75...80 с и отгоняют растворитель. После отгонки растворителя смесь переносят в фарфоровую чашку, помещают в вакуумный термостат и при давлении 130...135 мм рт. ст. и температуре 80....доводят,до стадии резитола. Резитол охлаждают, размалывают в порошок при помощи электромеханической мельницы, полученный пресс-порошок просеивают через сито, собирая фракцию 200.., ...250 мк, и прессуют в виде таблеток под давлением 120...800 кгс/см. Полученные таблетки полимеризуют до стадии резита при 130....

Содержание внедренного циркония в полученных стандартных образцах 19,08,мас.%. Максимальное отклонение концентрации элемелта в И1одиви- дуальной пробе от среднего значения

5

1,01%, Механическая прочность 100...105 кгс/см.

Пример 3. 39,40 мас.% спиртового раствора фенолформальдегид- ной резольной смолы помещают в круг- лодонную колбу, вводят 60,60 мас.% обработанного в азотной кислоте и прокаленного при 1000... порошка двуокиси циркония, смесь механически перемешивают, нагревают на водяной бане при 75... и отгоняют растворитель. ПосЛе отгонки растворителя смесь переносят в фарфоровую чашку, помещают в вакуумный термостат и при давлении 130... ...135 мм рт.ст. и температуре 80.. ... доводят до стадии резитола. Резитор охлаждают, размалывают в порошок при помощи электромеханической мельницы, полученный пресс-порошок просеивают через сито, собирая фракцию 200...250 мк, и прессуют в виде таблеток под давлением 120... ...800 кгс/см. Полученные таблетки полимеризунп- до стадии резита при 130...140 С.

Содержание внедренного циркония в полученных стандартных образцах 44,86 мас.%. Максимальное отклонение концентрации элемента в индивидуальной пробе от среднего значения 0,48 мас.%. Механическая прочность 90...95 кгс/см2.

Благодаря использованию в составе СО конкретной химической формы вводимого элемента достигнута гомогенность, легкая прессуемость, механическая прочность, и полученные СО не содержат параэитньсс примесных элементов. При использовании других химических форм вводимого элемента гомогенность, прочность, воспроизведение заданных концентраций осуществить не удается. Например, при введении в спиртовый раствор фенол- формальдегидной резольной смолы раствора цирконийсодержащих химических соединений концентрацией выше 0,8 мас.% происходит коагуляция смолы, нарушается гомогенность, получается рыхлая смесь, полученный порошок плохо прессуется и образцы имеют низкую механическую прочность. Вакуумное перемешивание смеси при отгонке растворителя, перемешивание при размальшании в мельнице и просеивание способствуют гомогенному распределению внедренного элемента и

02989

практически исключают возможность нарушения гомогенности распределения пвсденного элемента.

Использование оксчда циркония (IV) является оптимальным, что обеспечивает гомогенность, легкую прессуемость, механическую проч 0 ность, при этом полученные образ- ijjbi не содержат паразитных примесных элементов.

Полученные СО представляют собой твердый материал конгломератного

15 типа.

По отношению к СО, состоящим из порошка химической формы элемента и термопластичного полимера (полиэтилен, полистирол, аминопласт, акри20 лат, парафин и др.) или из горной породы и термореактивной эпоксидной смолы, предлагаемый СО является уни- версальн1 1м, так как матрица - фенол- формальдегид ная смола содержит эле25 мента (углерод, кислород, водород) с малыми атомными номерами и не содержит примесных элементов, гамма- спектры при облучении и сигналы при возбуждении характеристического

30 рентгеновского излучения получаются только от элемента, который введен в СО, не возникает эффект селективного возбуждения и поглощения излучения, абсолютно отсутствует матричный эффект. СО можно изготовить с различным содержанием циркония без изменения матрицы.

35

Стандартные образцы целесообразно использовать в качестве СО для метрологического обеспечения рент- генорадиометрической аппаратуры, и в качестве стандарта сравнения для определения циркония в различных

материалах ядерно-физическими методами .

СО характеризуются следующими свойствами: гомогенны, негигроскопичны, предельная температура, при

которой можно использовать СО от (-50) до (+300) С, интегральный флюенс нейтронов, при котором можно использовать СО - 1 10 н/см, диаметр образца 5...120 мм, высота образца 1,2...20,О мм, масса образца О,03...300 г, механическая прочность СО до 100 кгс/см , концентрация цкр- кония в полученных СО 1,99... .. .44,86 мас.%.

Формула изобретения

Способ изготовления стандартных образцов, заключающийся в том, что готовят смесь спиртового раствора фенолформальдегидной резольной смолы и химического соединения вводимого элемента, доводят ее до стадии резитол, охлаждают, измельчают, прессуют и полимеризуют, отличающийся тем, что, с целью обеспечения гомогенности, легкой прессуемости и механической прочнос

ти образцов с содержанием циркония 1,99...44,86 мас.% без содержания примесных элементов, в качестве хиг мического соединения берут порошок оксида циркония (IV), который предварительно обрабатывают азотной кислотой, растирают в ступке, смешивают с углем, прокаливают при 1000... ..., охлаждают в эксикаторе, растирают в ступке и просеивают через сито с 1600...1800 отверстиями на 1 см.

Изобретение относится к ядерно-физическим методам анализа и , в частности, к способам изготовления стандартных образцов, используемых в ходе проведения анализа. Цель изобретения - обеспечение гомогенности, легкой прессуемости и механической прочности образцов с содержанием циркония 1,99-44,86 мас.% без содержания примесных элементов. Для приготовления образцов, содержащих цирконий, готовят смесь спиртового раствора фенолформальдегидной резольной смолы и мелкодисперсного порошка оксида циркония (IV). Полученную смесь доводят до стадии резитола, охлаждают, измельчают, прессуют и полимеризуют. Мелкодисперсный порошок оксида циркония готовят следующим образом: обрабатывают двуокись циркония азотной кислотой, растирают, смешивают с углем, прокаливают при 1000-1100°С, охлаждают, растирают и просеивают через мелкое сито.

Составитель В.Простакова Редактор Н.Рогулич Техред Л.Олийнык Корректор С.Черни

Заказ 5078/53

Тираж 789

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ТКНТ CCCt 113035, Москва, Ж-35, Рауйская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г.Ужгород, ул. Гагарина,101

Подписное