Đang tải... (xem toàn văn)
ScanGate document
TẠP CHÍ KHOA HỌC ĐHQG HN, KHTN, t.XI, n°1 - 1995 PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN FERIT MnxZnoas_xFezœsO BẰNG KHỐI PHỔ KÝ Nguyễn Châu, Đặng Lê Minh hoa Vật lý, ĐHTH Hà Nội MỞ ĐẦU Các ferit tạo thành tir phan ứng pha rắn Thành phần sau thiêu kết không phụ thuộc vào độ nguyên liệu, lượng loại tạp chất, phối liệu ban đầu mà cịn phụ thuộc vào chế độ cơng nghệ (đặc biệt khâu nghiền, nung sơ bộ, thiêu kết) mà phụ thuộc môi trường tổng hợp vật liệu Mặt khác, ferit chế tạo theo phương pháp gốm, thành phần mẫu bất đồng từ chỗ sang chỗ khác Vật liệu chất lượng cao đòi hỏi phải có thành phần định trước cách xác độ đồng cao Bài sử dụng khối phổ ký SNMS (secondary neutral mass spectrometer - khối phổ ký trung hịa thứ cấp) để phân tích thành phần số ferit Mn-Zn tạp chất chủ yếu có Nguyên tắc phối phổ ký dựa vào tách nguyên tử phân tử ion hóa vật chất với tỷ số m/e (m-khối lượng, e-điện tích ion) khác [1| Mặt khác sử dụng kính hiển vi điện tử quét SEM (Scaning electron microscop) để chụp ảnh bề mặt mẫu sau đánh bóng ăn mòn, đồng thời sử dụng SEM để tiến hành vi phân tích (Microsonde) Việc phân tích định lượng dựa nguyên tắc so sánh cường độ đỉnh nguyên tố cần xác định mẫu với cường độ đình ngun tố có hàm lượng biết mẫu chuẩn [2] Vì việc tụ tiêu chùm e SEM lớn nên ta phân tích thành phần hóa học vật liệu điện tích nhỏ Điều quan trọng ta thu nhận hình ảnh phân bố ngun tố hóa học điện tích theo đường thẳng bề mặt mẫu phân tích định lượng nguyên tố hạt ferit biên hạt Trên sở ta điều chỉnh thành phần nguyên liệu công nghệ để vật liệu đạt phẩm chất cao THỰC NGHIỆM Các mẫu phân tích chế tạo theo phương pháp gốm thơng thường [3] có thành phần sau: No3_ Mno,s014Zno,¢321 Fe2,o6sO4 No4 Mno,51082n0,4242Fe2,00504 No Mno,5708Zn0,3642Fe2,06504 No7 Mno,4908 2n0,4442Fe2,06504 Bên cạnh nguyên liệu MnCOs ZnO [PA] ôxyt sắt dùng từ FeaOx Trại Cau sau nghiền tuyển từ [4] “Thành phần định lượg mẫu phân tích thiết bị SNM8 Khi phân tích kết thực nghiệm, cần lưu ý đỉnh xuất nguyên tố có mẫu, thành phần khí cịn đư buồng mẫu (Ar36-38-40, C12, O16, N14, C135-37) vật liệu ô phân tích làm từ gốm thủy tỉnh thép không rỉ (chứa B 10-11, Na23, Ng24 A127, S¡ 28-29-30, 18 Cr52, Fe54-56-57-58) Cường độ vạch Fe nguyên tố mẫu 200.000 đến 300.000 _Trong q trình đo, không xuất nguyên tố riêng biệt ion riêng biệt mà cụm cluster Oz32, Os48, FeO 70-72-73, MnO71, ZnO80) Tất nhiên không loại trừ mẫu chứa S32 lin Ti48 Để xác định xác nồng độ nguyên tố cần biết hệ số nhậy cho nguyên tố Có thể xác định chúng riêng rễ cách xác định với mẫu có hàm lượng nguyên tố biết (mẫu chuẩn) KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN Hình cho giản đồ khối phổ ký mẫu No3 toàn giải khối lượng hình trình bày tách phổ phân tích định tính thành phần ferit No3 Kết đo với mẫu lại cho phổ tương tự mặt định tính, khác định lượng không nhiều Nếu xem hệ số nhạy nguyên tố mẫu biết (ví dụ xem thành phần mẫu No3 sau thiêu kết trùng với thành phần phối liệu) thừa số nhạy với nguyên tế ferit Fe: 1,0 7n: 3,225, Mn: 0,003 Khi dựa vào thành phần mẫu No ta tính thành phần ferit Noð là: Mno,582no,35 Fe2,0704 Như phạm vi sai số 1% thành phần tìm ferit No5 trùng với thành phần phối liệu Cần lưu ý điều kiện thiết bị phân tích mẫu có thành phần: (MnZnF2)2_„( tạp) O4 + < 2% có lẽ chủ yếu xuất từ FeaO Trại Cau [4] Bằng thiết bị SNMS khó xác định lượng O có mẫu lượng nhỏ Fe W 3a teipeig 1500 samp Hình Khối phổ ký mẫu No3 14 teiprig +.ÁE-04 A Hình Trải phổ hình phân tích định tính ngun tế phổ Bảng Cường độ phổ nguyên tố phổ hình LH - DS100 Work station: Tue Feb 16, 1993 10:58:29 am results from mass evaluation spectrum: FERRIT MNZN SNMSD SP 0113 label | Probe np 2ta - 3ta 1500 V orginator: Uni Leipsig specific./ mass range| intens B Cc oO Na Mg AI Si 1.167E+2 9.410E+1 3,052E+4 2.068E+2 4.72TE+2 3.213E+3 1.702E+3 P cl 0.000E+0 5,581E+2 operator: HB rel sens | specific./ conc % | fact | mass range |intens Ca Cr Fe Mn Ni Co Cu 7.T18E+2 TASTE+2 2.208E+5 6.760E+4 9.308E+1 2.467E+2 1.624E+1 Zn 1.165E+4 Ar 1,184E+5 rel sens conc % | fact Khi thiêu kết ferit Mn-Zn nhiệt độ cao, câu hỏi thường đặt liệu có bay ?n không ? Mặt khác thành phần ferit có đồng dọc theo bề mặt chiều dày mẫu khơng Hình cho kết phân tích 10 nguyên tố mẫu 20m No7 từ bề mặt mẫu đến độ sâu nese intensity (eps) log wes ue® non ont 10 Hình Phân tích thành phầm mẫu No7 từ bề mặt đến độ sâu 20m "Ta thấy nồng độ nguyên tố tạo nên ferit Fe, Mn, © kể Zn lớn khơng đổi chiều dày phân tích Các ngun tố AI, Đi Co có mẫu với hàm lượng nhỏ, có lễ xuất phát từ nguyên liệu ban đầu Đặc biệt Si, Ca, Na nguyên tổ thường có FeaO; Trại Cau |4] tạp chủ yếu, chúng thường tạo ferit hợp chất eutecti “nổi” lên bề mặt mẫu với hàm lượg lớn giảm dần sâu vào mẫu đạt hàm lượng khơng đổi phía mẫu Bằng kính hiển vi điện tử quét Camscan 44 (CS44 - England 1992) với suất phân giải cao Aa = (2~4) Á tiến hành chụp ảnh bề mặt mẫu (hình 4) Hình Ảnh SEM đoạn mặt mẫu No5 Từ lựa chọn để rọi chùm electron vào vị trí hạt tinh thể, biên hạt vào hố đen để tìm hiểu khả thay đổi thành phần mẫu Dưới vài số liệu phân tích hàm lượng nguyên tố Fe, Mn, Zn, AI Si có ferit hạt biên hạt Bảng Hàm lwgng Fe, Mn, Zn, AL va Si cé mẫu No4 DIETZM PR.4GRENZE Standardless Analysis 20.0 kV 35.0 Degrees Chi-sqd = 1.85 Element Rel K-ratio Zn-L ALK Si-K Net Counts 0.04646 +/- 0.00360 0.00131 +/- 0.00058 0.00188 +/- 0.00053 MnK Fe-K Zn-K 1264+/431+/845 +/- 0.1445 +/- 0.00202 0.68207 +/- 0.00362 0.12083 +/- 0.00302 34910+/146339 +/13329+/ 98 198 '237 478 777 333 ZAF Correction 20.00 kV 35.00 deg No.of Iterations = Element Mn-K Fe-K Zn-K K-ratio 0.155 0.715 1.014 0.994 A 1.008 1002 F 0.993 0.989 ZAF 1.015 0.985 0.127 1020 1071 1.000 1.093 Atom% 16.24 71.72 Wt% 15.70 70.45 12.04 13.85 Total = — 100.00% Kết xác định với vị trí khác mẫu Nod cho & bang 3: Bảng Kết phân tich Microsonde bing SEM CS=44 tai điểm khác mẫu No5 Điểm| 3 T7 mol% Mn | 15,59 |18,55| 18,06 | 18,01 | 17,99 | 18,10 | 18,30 |18,26 |18,17 + 0,38 Ee |71,16 |70,97| 71,38 |71,53 |71,31|71,50 |71,14 |71,04 |71,25 + 0,28 Zn | 10,76 | 10,47| 10,55 | 10,47 | 10,40 | 10,56 | 10,70 |10,70 |10,58 + 0,18 "Trong phạm vi sai số phép phân tích, thành phần cuối ferit gần trùng với thành phần phối liệu ban đầu Tai vị trí khác mặt mẫu hàm lượng SiOa thay đổi từ 0.3 đến 0.8% Chính tồn hàm lượng SiO; không nhỏ (chủ yếu từ FezO„ Trại Cau) hạn chế tính từ mềm cao ferit Mn-Zn KẾT LUẬN Bằng khối phổ ký cho phép phân tích định tính định lượng thành phần ferit với độ xác tới 1% Đã xác định thay đổi hàm lượng số tạp chất dễ nóng chảy từ bề mặt vào lòng mẫu Vi phan tich bing SEM cho kết tương đối phù hợp với kết xác định khối phổ kế đồng thời xác định thăng giáng thành phần ferit điểm khác LOI CAM ON Các tác giả xin chân thành cảm ơn Dr Borner thực nghiệm khối phổ ký Dr Lenjner vi phân tích SEM Khoa Toán Lý Trường đại học Tổng hợp Leibsig - CHLB Đức Chúng xin cám ơn chương trình Khoa học cấp Nhà nước KC-05 KC-04 tài trợ để hồn thành cơng trình TÀI LIỆU THAM KHẢO Robertson A J B Mass Spectrometry, L New York., 1954 Siegel B M Modern developements in electron microscopy L New York, 1964 Đặng Lê Minh, Ngô Thu Hương, Phạm Anh Tuấn, Nguyễn Châu: Nghiên cứu cấu trúc tỉnh thể, vi cấu trúc phổ tán sắc ferit Mn-Zn (Tuyển tập Báo cáo HNVL TQ lầnn IV 1993 trang 240) Đặng Lê Minh, Ngô Thu Hương, Phạm Anh Tuấn, Nguyễn Châu Ảnh hưởng nguyên liệu chế độ công nghệ đến tính chất ferit Mn-Zn (Tuyển tập Báo cáo HNVT-ĐT TQ lần IV 10/1992 trang 78 t4p I) VNU,H Journal of science, Nat sci t.XI, n°1, 1995 THE COMPOSITION ANALYSIS OF Mnx Zno,035-x Fe2,o6sO4 Ferrites BY THE MASS SPECTROMETER Nguyen Chau, Dang Le Minh Faculty of Physics - University of Hanot Mass is used for qualytatively and itatively analysesof chemcial tion ofseveral Mn-Zn ferrites which exeed Fe content with stochiometry compound with Meckracy of 1% After sintering, the compositions of samples are nearly with the expected compositions The concentration of elements from the sample surface to the depth of 20m of the samples are determined In general, the Mn, Zn and Fe contents are constant, but the contents of impurities like Si, Ca, Na, Cu are decreased The microsonde analysis carried out by SEM gives the same results The SiOz content is changed from 0.3 wt% to 0.8 wt% at different points on the surface of sample It shows that the high content of SiO impurity led to low permeability (u4;) of Mn-Zn ferrites 18 ... QUẢ VÀ BIỆN LUẬN Hình cho giản đồ khối phổ ký mẫu No3 tồn giải khối lượng hình trình bày tách phổ phân tích định tính thành phần ferit No3 Kết đo với mẫu lại cho phổ tương tự mặt định tính, khác... kết xác định khối phổ kế đồng thời xác định thăng giáng thành phần ferit điểm khác LOI CAM ON Các tác giả xin chân thành cảm ơn Dr Borner thực nghiệm khối phổ ký Dr Lenjner vi phân tích SEM Khoa... số 1% thành phần tìm ferit No5 trùng với thành phần phối liệu Cần lưu ý điều kiện thiết bị phân tích mẫu có thành phần: (MnZnF2)2_„( tạp) O4 + < 2% có lẽ chủ yếu xuất từ FeaO Trại Cau [4] Bằng