3. XRF分析铝合金中Mg、Si、Fe、Cu、Zn的块状样品直接测定
铝合金块状样直接测定的关键控制点
铝合金块状样品可直接放入XRF样品室测量，但必须解决三个问题：表面状态一致性、轻元素Mg/Si的激发效率、以及多牌号共用曲线时的基体差异。本节以6061、5052、7075三类常见铝合金为例，建立一条覆盖Mg、Si、Fe、Cu、Zn五元素的校准曲线，并完成牌号符合性判断。
核心思路：用同一套测量条件（准直器+滤光片+电压电流）覆盖五个元素，通过牌号标准样品建立强度-浓度关系，再用实测强度反算浓度并与牌号规范比对。
样品表面处理
块状铝合金表面氧化层和加工纹理会显著影响Mg、Si的荧光强度。处理流程如下：
- 用铣床或砂纸（SiC，粒度≤400目）去除表面0.2~0.5 mm氧化层，避免使用含目标元素的磨料。
- 用无水乙醇超声清洗3 min，去除油污和磨屑。
- 吹干后立即测量，避免长时间暴露导致表面再氧化。
- 测量面直径应大于准直器光斑，通常要求≥20 mm。
注意：砂纸若含Si或Al，会污染表面，导致Si、Al结果偏高。建议使用氧化铝或碳化硅磨料，并做空白验证。
测量条件选择
铝合金中Mg（Kα 1.25 keV）、Si（Kα 1.74 keV）属于轻元素，Fe、Cu、Zn为较重元素。需要兼顾轻元素激发和重元素计数率。
| 参数 | 选择 | 理由 |
|---|---|---|
| 准直器 | 8 mm | 兼顾光斑覆盖与轻元素信号强度 |
| 滤光片 | 无滤光片（轻元素）/ Al-200 μm（重元素） | 轻元素需低能激发；重元素需降低背景 |
| 管电压 | 20 kV（轻元素）/ 40 kV（重元素） | 轻元素用低电压提高激发效率 |
| 管电流 | 自动调节至50%死时间 | 保证计数率在线性范围 |
| 测量时间 | 60 s/元素 | 保证统计精度 |
校准曲线建立
选用6061、5052、7075、2024、3003等牌号标准样品，覆盖Mg 0.5%~3%、Si 0.2%~1.5%、Fe 0.1%~0.7%、Cu 0.05%~4.5%、Zn 0.05%~6%。每个牌号测量3次取平均强度，用线性回归建立强度-浓度曲线。
# 校准曲线示例（Fe Kα，Al-200 μm滤光片，40 kV）
# 标准样品数据
牌号 Fe浓度(%) 净强度(cps)
6061 0.35 1250
5052 0.28 1010
7075 0.50 1780
2024 0.42 1500
3003 0.60 2130
# 线性回归
# 斜率 k = 3550 cps/%
# 截距 b = 8 cps
# 曲线方程：C = (I - 8) / 3550
多元素同时定量与牌号判断
测量未知样品后，用各元素曲线计算浓度，再与牌号规范比对。以6061为例，其典型规范为：Mg 0.8%~1.2%、Si 0.4%~0.8%、Fe ≤0.7%、Cu 0.15%~0.4%、Zn ≤0.25%。
| 元素 | 实测浓度(%) | 6061规范 | 判断 |
|---|---|---|---|
| Mg | 1.02 | 0.8~1.2 | 符合 |
| Si | 0.61 | 0.4~0.8 | 符合 |
| Fe | 0.38 | ≤0.7 | 符合 |
| Cu | 0.27 | 0.15~0.4 | 符合 |
| Zn | 0.08 | ≤0.25 | 符合 |
若某元素超出规范范围，需检查样品是否混料、表面处理是否一致、曲线是否漂移。建议每10个样品插入一个标准样品进行漂移校正。
结果验证与注意事项
- 重复性检查：同一样品连续测量5次，Mg、Si的RSD应≤3%，Fe、Cu、Zn的RSD应≤1.5%。
- 漂移校正：每10个样品插入一个标准样品，若强度偏差超过±2%，需重新校准或调整。
- 牌号误判风险：5052与6061的Mg含量接近，需结合Si、Cu、Zn综合判断，不能仅凭单一元素。
- 轻元素特殊性：Mg、Si的荧光产额低，对表面状态极敏感，表面处理不一致会直接导致结果偏差。