ICP－OES法快速測(cè)定金屬釤中的鐵、硅、鋁、錳、鎂、鈦、鈣、鉬、鉭、鈮含量

菅豫梅，王 培

（自貢硬質(zhì)合金有限責(zé)任公司，四川自貢 643011）

ICP－OES法快速測(cè)定金屬釤中的鐵、硅、鋁、錳、鎂、鈦、鈣、鉬、鉭、鈮含量

菅豫梅，王 培

（自貢硬質(zhì)合金有限責(zé)任公司，四川自貢 643011）

建立了ICP－OES法快速測(cè)定金屬釤粉中鐵、硅、鋁、錳、鎂、鈦、鈣、鉬、鉭、鈮含量的測(cè)定方法?？疾炝酸熁w對(duì)雜質(zhì)元素測(cè)定的光譜干擾，采用高純氧化釤作為配置標(biāo)準(zhǔn)曲線的基體，與金屬釤樣品基體匹配，消除釤基體對(duì)雜質(zhì)元素測(cè)定的光譜干擾，并用標(biāo)準(zhǔn)曲線法進(jìn)行測(cè)定。方法的檢出限為0.02～2.85μg／g，加標(biāo)回收率為91.0%～107.6%，測(cè)定精密度（RSD）為2.7%～10.7%。方法簡便快速，適用于生產(chǎn)分析。

ICP－OES；釤粉；高純氧化釤；雜質(zhì)元素

金屬釤（Sm）是輕稀土金屬，延展性好而易于加工成型，在稀土永磁材料、合金的變質(zhì)劑、鋼鐵的凈化劑和原子能等領(lǐng)域獲得了較好的應(yīng)用。在合金中添加少量金屬釤，可起變質(zhì)作用，降低氧、硫、氫含量，從而提高合金的強(qiáng)度、延伸率、熱穩(wěn)定性、耐蝕性等。

鐵、硅、鈣等是硬質(zhì)合金的有害雜質(zhì)，原料金屬釤粉進(jìn)貨時(shí)有鐵、硅、鋁、錳、鎂、鈦、鈣、鉬、鉭、鈮雜質(zhì)的檢測(cè)要求，因此建立金屬釤粉中鐵、硅、鈣等雜質(zhì)的測(cè)定方法是必要的。近幾年，ICP－OES法［1～8］因其檢出限低、靈敏度高、多元素同時(shí)測(cè)定的優(yōu)勢(shì)，已在各種材料得到廣泛應(yīng)用和推廣。電感耦合等離子體質(zhì)譜測(cè)定高純金屬釤中25種雜質(zhì)元素［9］僅用于高純釤微量元素測(cè)試，同時(shí)，由于該設(shè)備較昂貴，操作較復(fù)雜，維護(hù)成本高，質(zhì)譜干擾影響較大，不適合工礦企業(yè)普通檢測(cè)員操作和推廣應(yīng)用。而ICPOES法設(shè)備易操作，分析成本低，已廣泛用于工礦企業(yè)批量生產(chǎn)分析，更適合雜質(zhì)元素偏高的工業(yè)用金屬釤的測(cè)試。本試驗(yàn)采用硝酸溶解樣品，高純氧化釤做基體配制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線，ICP－OES法快速測(cè)定金屬釤中的鐵、硅、鋁、錳、鎂、鈦、鈣、鉬、鉭、鈮含量。方法簡便快速，適用于生產(chǎn)分析。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試劑與材料

試驗(yàn)所用水為三級(jí)水。

1.三氧化二釤（高純，≥99.99%）。

2.硝酸（優(yōu)級(jí)純）。

3.石英燒杯及相匹配石英表面皿（200 mL）。

4.聚丙烯容量瓶（100 mL）。

5.高純氬氣（≥99.99%）。

6.聚四氟乙烯試劑瓶（100 mL）。

7.單元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)存溶液：為國家標(biāo)準(zhǔn)溶液，鐵、硅、鋁、錳、鎂、鈦、鈣、鉬、鉭、鈮濃度均為1 000 μg／mL。

學(xué)校共建共享、互利共贏的校院合作理念贏得了貴州省內(nèi)多家合作單位的認(rèn)可，合作范圍從貴陽市拓展到全省乃至省外發(fā)達(dá)地區(qū)。目前學(xué)校已與近10家省內(nèi)知名醫(yī)院建立了穩(wěn)定的深度合作關(guān)系。

8.混合標(biāo)準(zhǔn)溶液1：用移液管分別?。?）中單元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)存溶液鐵、鋁、錳、鎂、鈦、鈣各5.00 mL于同一個(gè)100 mL容量瓶（4）中，加入5 mL硝酸（2），用水稀釋至此容量瓶的刻度處，混勻，轉(zhuǎn)入一個(gè)試劑瓶（6）中儲(chǔ)存，混合標(biāo)液中鐵、鋁、錳、鎂、鈦、鈣元素濃度為50μg／mL。

9.混合標(biāo)準(zhǔn)溶液2：用移液管?。?）中硅、鉬標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)存溶液5.00 mL于100 mL容量瓶（4）中，用水稀釋至刻度，混勻，轉(zhuǎn)入一個(gè)試劑瓶（6）中儲(chǔ)存，此標(biāo)準(zhǔn)溶液中硅、鉬元素濃度為50μg／mL。

10.混合標(biāo)準(zhǔn)溶液3：用移液管?。?）中鉭、鈮標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)存溶液5.00 mL于100 mL容量瓶（4）中，用水稀釋至刻度，混勻，轉(zhuǎn)入一個(gè)試劑瓶（6）中儲(chǔ)存，此標(biāo)準(zhǔn)溶液中鉭、鈮元素濃度為50μg／mL。

1.2 儀器

1.電子天平：感量d＝0.01 mg。

2.美國熱電icp6300型電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀。

1.3 試樣分析步驟

將準(zhǔn)確稱量的樣品倒入石英燒杯中，用15±2 mL水沖洗燒杯壁，加入5.0±0.1 mL硝酸，蓋上表面皿，于低溫電爐上加熱溶解完全，取下，用洗瓶沖洗表面皿內(nèi)壁，溶液合并進(jìn)樣品燒杯中，冷卻至室溫，移入容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻。將試液在電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀上，于選定的儀器測(cè)定條件下，測(cè)定試液的發(fā)射強(qiáng)度，通過試液與標(biāo)準(zhǔn)工作曲線發(fā)射強(qiáng)度比較，由計(jì)算機(jī)軟件自動(dòng)計(jì)算出經(jīng)空白校正后的元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

2 結(jié)果與討論

平行稱三份金屬釤粉和氧化釤各0.500 0 g，按試驗(yàn)方法操作，溶解情況見表1。

表1 硝酸用量試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

由表1可知：硝酸用量在3.0～8.0 mL，樣品消解完全。本試驗(yàn)選5.0 mL為硝酸用量。

2.2 儀器工作條件

通過試驗(yàn)，對(duì)儀器的工作參數(shù)進(jìn)行了選擇，結(jié)果見表2。

表2 儀器工作參數(shù)表

2.3 分析波長的選擇

ICP－OES法對(duì)每個(gè)元素的測(cè)定都可以同時(shí)選擇多條特征譜線，綜合分析每條譜線的強(qiáng)度、干擾情況及穩(wěn)定性，從中選擇干擾少、精密度好的分析線。本試驗(yàn)通過用高純氧化釤做基體匹配消除高含量釤對(duì)待測(cè)微量雜質(zhì)元素的基體干擾，并應(yīng)用iTEVA軟件，設(shè)置每個(gè)待測(cè)元素的多條譜線，通過背景校正和分析線波長校正，選擇了各元素的最佳分析線波長，結(jié)果見表3。

表3 元素分析線波長

2.4 各元素標(biāo)準(zhǔn)工作曲線試驗(yàn)

平行稱取0.500 0±0.000 1 g高純?nèi)趸熈莘謩e于六個(gè)石英燒杯中，用15±2 mL水沖洗燒杯壁，加入5±0.1 mL硝酸，蓋上表面皿，于低溫電爐上加熱溶解完全，取下，用洗瓶沖洗表面皿內(nèi)壁，溶液合并進(jìn)樣品燒杯中，冷卻至室溫，移入容量瓶中，分別用移液管加入0.00 mL、0.20±0.01 mL、0.40±0.01 mL、1.00±0.01 mL、2.00±0.01 mL、4.00±0.01 mL混合標(biāo)準(zhǔn)溶液（8、9、10），用水稀釋至刻度，搖勻。各元素濃度見表4。

表4 加入的標(biāo)準(zhǔn)系列溶液中各元素的濃度μg／100 mL

將表4中的標(biāo)準(zhǔn)系列溶液按試驗(yàn)方法于電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀上測(cè)定各元素的發(fā)射強(qiáng)度比，通過計(jì)算機(jī)中的程序制作各元素的擬合曲線，曲線如圖1～圖10所示。

圖1 Fe標(biāo)準(zhǔn)工作曲線

圖2 Si標(biāo)準(zhǔn)工作曲線

圖3 Al標(biāo)準(zhǔn)工作曲線

圖4 Mn標(biāo)準(zhǔn)工作曲線

圖5 Mg標(biāo)準(zhǔn)工作曲線

圖6 Ti標(biāo)準(zhǔn)工作曲線

圖8 Mo標(biāo)準(zhǔn)工作曲線

圖9 Ta標(biāo)準(zhǔn)工作曲線

圖10 Nb標(biāo)準(zhǔn)工作曲線

由圖1～圖10可知，10個(gè)元素標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)都大于0.999 5，說明曲線線性良好，可用于生產(chǎn)分析。

2.5 方法檢出限試驗(yàn)

按試驗(yàn)方法對(duì)空白溶液重復(fù)測(cè)定10次，取3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差所對(duì)應(yīng)的濃度為各元素的檢出限，測(cè)定結(jié)果見表5。

表5 方法檢出限數(shù)據(jù)表

2.6 方法精密度試驗(yàn)

平行稱1號(hào)樣品五份，按試驗(yàn)方法操作，做精密度測(cè)定試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表6。

由表6可知：濃度值≤10.0μg／g時(shí)，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD＜11%；濃度值＞10.0μg／g時(shí)，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD＜5%，說明本試驗(yàn)精密度能滿足批量生產(chǎn)分析需要。

表6 精密度試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

2.7 方法準(zhǔn)確度試驗(yàn)－加標(biāo)回收

稱取1號(hào)樣品，定量加入待測(cè)元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，按試驗(yàn)方法進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)，結(jié)果見表7。

表7 加標(biāo)回收試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

由表7可知：加標(biāo)20.0μg時(shí)，加標(biāo)回收率為91.0%～107.6%；加標(biāo)100.0μg時(shí)，加標(biāo)回收率為94.7%～104.6%，此檢測(cè)方法準(zhǔn)確性可滿足批量生產(chǎn)分析需要。

3 結(jié) 論

本試驗(yàn)采用硝酸溶解樣品，標(biāo)準(zhǔn)曲線用高純氧化釤粉做基體，消除樣品中的釤基體干擾，選擇合適的背景校正方法和各元素最佳儀器檢測(cè)條件，ICPOES法同時(shí)測(cè)定金屬釤粉中的鐵、硅、鋁、錳、鎂、鈦、鈣、鉬、鉭、鈮含量。方法快速，易操作，能滿足批量生產(chǎn)分析的需要。

［1］ 崔愛瑞，杜梅，劉曉杰.ICP－AES法測(cè)定稀土金屬中的鈦、鉬、鎢、鈮和鉭［J］.稀土，2005，26（1）：57－59.

［2］ 李亞琴，陳學(xué)清.ICP－OES法測(cè)定鉭中鈣、鋁、鎂、鈮、硅和鎢［J］.湖南有色金屬，2012，28（5）：68－69.

［3］ 菅豫梅.ICP－AES法快速測(cè)定碳化鉭中的鐵、硅、鋁、鈦、鎢、鈉、鈣［J］.四川有色金屬，2013，（2）：55－57.

［4］ 徐靜，李明來，張海寧，等.ICP－AES法測(cè)定釤鐵氮中14個(gè)稀土雜質(zhì)［A］.嚴(yán)曉文，田榮花，孫紅英，等.第十三屆全國稀土化學(xué)分析學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集［C］.北京：中國稀土學(xué)會(huì)，2011.32－34.

［5］ 張杰，于永麗，戚淑芳，等.電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定輕稀土元素［J］.冶金分析，2009，29（4）：20－23.

［6］ GB／T12690.5－2003，稀土金屬及氧化物中非稀土雜質(zhì)化學(xué)分析方法［S］.

［7］ 胡珊玲，賴曉綺，張小聯(lián)，等.電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定稀土萃取液中的鋁［J］.光譜實(shí)驗(yàn)室，2008，25（2）：92－94.

［8］ 金斯琴高娃，張弘強(qiáng)，蔣彩霞.電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定鏑鐵合金中非稀土雜質(zhì)［J］.稀土，2011，32（6）：85－88.

［9］ 章新泉，劉晶磊，姜玉梅，等.電感耦合等離子體質(zhì)譜測(cè)定高純金屬釤中25種雜質(zhì)元素［J］.分析測(cè)試學(xué)報(bào)，2005，24（1）：73－75.

Fast Determ ination of Iron，Silicon，Alum inum，M anganese，M agnesium，Titanium，Calcium，M olybdenum，Tantalum，Niobium in the M etal Samarium Powder by ICP－OES

JIAN Yu-mei，WANG Pei
（Zigong Cemented Carbide Corp.，Ltd.，Zigong 643011，China）

A method for the fast determination of iron，silicon，aluminum，manganese，magnesium，titanium，calcium，molybdenum，tantalum，niobium in the metal samarium powder by ICP-OES is established.Inspecte the samarium substrate to the impurity element determination spectrum disturbance，use the high pure samarium oxide to take the disposition standard curve the substrate，with metal samarium sample substratematch，elimination samarium substrate to impurity element determination spectrum disturbance，and carry on the determination with the standard curve law.The detection limits were0.02～2.85μg／g，the recoveries for the standard addition method were 91.0%～107.6%and the RSD were 2.7%～10.7%.Thismethod is simple and fast.It can be applied to production analysis.

ICP-OES；samarium；high-purity samarium oxide；impurity element

TG115.3＋3

A

1003－5540（2017）02－0076－05

2017－01－22

菅豫梅（1972－），女，高級(jí)工程師，主要從事分析檢測(cè)技術(shù)工作。