電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定鋁合金中硅、錳、鉻

姜世娟 白艷秋 張 賀 董男平 周亞娟

(遼沈工業(yè)集團(tuán)有限公司，沈陽 110045)

電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定鋁合金中硅、錳、鉻

姜世娟 白艷秋 張 賀 董男平 周亞娟

(遼沈工業(yè)集團(tuán)有限公司，沈陽 110045)

采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定鋁合金中雜質(zhì)元素硅、錳、鉻的含量。以鹽酸溶液(1+1)和過氧化氫溶解樣品，選擇各元素靈敏度較強(qiáng)、光譜干擾較小的波長作為分析線。3種雜質(zhì)元素的發(fā)射強(qiáng)度與其質(zhì)量濃度在20.00mg/L以內(nèi)呈線性關(guān)系，方法的檢出限為0.0016～0.015 mg/L，測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.10% ～2.25%(n=8)。方法用于測(cè)定鋁合金標(biāo)準(zhǔn)樣品中硅、錳、鉻的含量，測(cè)定結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值基本相符。

電感耦合等離子體發(fā)射光譜法 鋁合金 Si Mn Cr

鋁合金是大多數(shù)工礦企業(yè)、軍工產(chǎn)品的重要原材料，對(duì)鋁合金中Si、Mn、Cr等合金元素的測(cè)定一般采用化學(xué)法和光電直讀光譜法。化學(xué)法分析時(shí)間長、操作復(fù)雜，光電直讀光譜法對(duì)樣品的外形有嚴(yán)格的要求和限制。近年來電感耦合等離子體發(fā)射光譜技術(shù)的發(fā)展，使其在各檢測(cè)領(lǐng)域都有很廣泛的運(yùn)用［1］。電感耦合等離子體發(fā)射光譜法多見于對(duì)稀土元素的測(cè)定［2］，也有成熟的國家標(biāo)準(zhǔn)，但用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法對(duì)鋁合金中合金元素的測(cè)定雖已被廣泛應(yīng)用，卻未見報(bào)道，筆者采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法對(duì)鋁合金中Si、Mn、Cr進(jìn)行聯(lián)合測(cè)定。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀：OPTIMA 2000型，美國PE公司;

HCl、H2O2：均為分析純;

Si、Mn、Cr標(biāo)準(zhǔn)溶液：均為 10.00mg/mL;

高純鋁：純度不小于99.999%;

氬氣：純度大于99.99%。

1.2 工作條件

水平石英炬管;射頻：40.68 MHz;RF 功率：1.2 kW;觀測(cè)高度：15 mm;等離子體：15 L/min;輔助氣(氬氣)：0.2 L/min;霧化氣(氬氣)：0.8 L/min;樣品提升量：1.5 mL/min。

1.3 元素測(cè)定范圍：

本實(shí)驗(yàn)所研究的元素測(cè)定范圍：Si、Mn、Cr均為0.010% ～2.00%。

1.4 樣品處理

稱取0.1000g鋁合金試樣置于150mL錐形瓶中，加入(1+1)HCl 10mL，低溫加熱，待試樣溶解后，滴加30%H2O2，加熱除盡過量過氧化氫。冷卻后，移入100mL容量瓶中，定容，搖勻。

1.5 工作曲線的建立

(1)用0.1 g高純鋁作基體，按1.4的方法溶解，配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.00%、0.01%、0.05%、0.10%、0.50%、1.00%、2.00% 的硅、錳、鉻系列混合標(biāo)準(zhǔn)溶液。

(2)不加基體，配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.00%、0.01%、0.05%、0.10%、0.50%、1.00%、2.00% 的硅、錳、鉻的系列混合標(biāo)準(zhǔn)溶液。

(3)配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.00%、0.01%、0.05%、0.10%、0.50%、1.00%、2.00%的 Si、Mn、Cr單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液。

對(duì)上述系列標(biāo)液分別進(jìn)行激發(fā)，用最小二乘法回歸各元素的工作曲線，其相關(guān)系數(shù)均大于0.9997。

1.6 樣品測(cè)定

按1.2儀器工作條件，將空白溶液、標(biāo)準(zhǔn)溶液和樣品溶液分別進(jìn)行激發(fā)，測(cè)定其發(fā)射強(qiáng)度，結(jié)果直接由計(jì)算機(jī)換算成質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

2 結(jié)果與討論

2.1 譜線選擇

在光譜儀所帶的譜線庫中選出各待測(cè)元素的分析譜線。相關(guān)因素如背景當(dāng)量濃度(BEC)、檢出限(DL)、信噪比等見表1。

用配制的標(biāo)準(zhǔn)溶液(10.00mg/mL)在表中列出的譜線附近掃描，得到3個(gè)待測(cè)元素的譜線掃描譜圖。從掃描譜圖中可以看出，251.611 nm Si(Ⅰ)、257.610Mn(Ⅱ)線具有最強(qiáng)的峰值，同時(shí)從表中查得這兩條譜線的背景當(dāng)量濃度(BEC)最小、檢出限(DL)最低、信噪比(S/N)最大，符合光譜分析對(duì)譜線的要求;283.563Cr(Ⅱ)譜線的 BEC與 DL比205.560Cr(Ⅱ)譜線稍大，但對(duì)同一濃度溶液的掃描，它具有最強(qiáng)的峰值，說明此線最靈敏，且S/N較大，因此本實(shí)驗(yàn)選上述3條分析譜線。

表1 譜線選擇

2.2 干擾試驗(yàn)

對(duì)1.5(1)所配制的溶液進(jìn)行掃描，與1.5(2)的溶液掃描結(jié)果進(jìn)行比較，試驗(yàn)結(jié)果表明，基體元素的存在對(duì)測(cè)定結(jié)果無明顯影響。

用每一種元素的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液分別加入不同量的另外兩種元素的溶液，作元素間干擾試驗(yàn)，結(jié)果表明，在本實(shí)驗(yàn)所規(guī)定的含量范圍內(nèi)，3種元素間均無相互干擾存在。

2.3 酸度試驗(yàn)

文獻(xiàn)［3］表明，鹽酸、過氧化氫等無機(jī)酸的引入均使分析物的提升率及譜線的強(qiáng)度受到影響，在1.2工作條件下，采用2.1所選擇的譜線進(jìn)行酸度試驗(yàn)，以各元素含量均為10.00mg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液作為試樣，分別用 HCl(1∶1)5.0、10.0、15.0、20.0、25.0mL溶解樣品，滴加30%過氧化氫，定容100mL容量瓶中，測(cè)得值見表2。由表2可知，鹽酸溶液(1+1)的用量在10.0～20.0mL時(shí)結(jié)果比較穩(wěn)定，因此選定酸用量為鹽酸溶液(1+1)10mL、H2O24～6滴。

表2 酸度試驗(yàn)結(jié)果

2.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線

按試驗(yàn)方法對(duì)硅、錳、鉻元素標(biāo)準(zhǔn)溶液系列進(jìn)行測(cè)定，線性回歸方程分別為I=1.11×105x+69.08，I=15.00×105x-805.10，I=2.24 ×105x+32.88。

2.5 樣品分析結(jié)果

按本實(shí)驗(yàn)規(guī)定元素范圍，選用兩種鋁合金國家二級(jí)標(biāo)樣，按上述方法進(jìn)行測(cè)定，連續(xù)測(cè)定8次，結(jié)果見表3。

表3 標(biāo)準(zhǔn)樣品分析結(jié)果(n=8) %

2.6 測(cè)定結(jié)果的不確定度［4，5］

表4列出了Si、Mn、Cr的不確定度評(píng)定結(jié)果。

表4 擴(kuò)展不確定度 %

3 結(jié)語

采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法對(duì)鋁合金中的 Si、Mn、Cr進(jìn)行測(cè)定，方法快速、準(zhǔn)確、實(shí)用、可行。

［1］王國新，許玉宇.電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定不銹鋼中8 鐘合金元素［J］.理化檢驗(yàn)：化學(xué)分冊(cè)，2011，47(1)：78.

［2］董仁杰，辛仁軒.ICP-AES法測(cè)定高純氧化銪稀土雜質(zhì)元素［J］.理化檢驗(yàn)：化學(xué)分冊(cè)，2004，40(3)：135.

［3］陳新坤.電感耦合等離子體光譜原理和應(yīng)用［M］.天津：南開大學(xué)出版社，1987.

［4］蔣和平.常用測(cè)量不確定度評(píng)定方法及應(yīng)用實(shí)例［M］.北京：中國計(jì)量出版社，2000：642.

［5］GB/T 20975.5-2008 鋁及鋁合金化學(xué)分析方法［S］.

DETERM INATION OF SILICON，MANGANESE AND CHROM IUM ELEMENT IN ALUM IUM ALLOY BY ICP-OES

Jiang Shijuan，Bai Yanqiu，Zhang He，Dong Nanping，Zhou Yajuan

(Liaoshen Group Co.Ltd，Shenyang 110045，China)

Themethod of determination of Si，Mn，Cr in Aluminum Alloy by ICP-OESwas established.The samplewas dissolved with HCL(1+1)solution and H2O2.The wavelength of the element with stronger sensitivity and smaller spectral interference was selected as analytical spectral line.Linear relationship between values of emission intensity and mass concentration of the three elementswas obtained within 20.00mg/L.The detection limitwas 0.0016-0.015 mg/L.The relative standard devation of Si，Mn，Cr was 1.10%-2.25%(n=8).The results obtained were in consistency with the certified values.

ICP-OES，aluminum alloy silicon，manganese，chromium

2011-10-12