電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定銅合金中高含量的鋅

王曉旋，蔣春宏、卜兆杰，王新梅，施本義

（蘭州蘭石檢測技術(shù)有限公司，甘肅 蘭州 730314）

銅合金是一種重要的合金，是制造某些機(jī)械零部件的重要材料。銅合金中鋅的百分含量有很大的范圍，最大可達(dá)到40%左右。根據(jù)國標(biāo)GB/T 5121.11-2008，可以采用火焰原子吸收光譜法測含量 0.0020%～2.00%的鋅，采用 4-甲基-戊酮-2 萃取分離法分離鋅，然后用EDTA滴定法測定高含量的鋅。但是分離方法引入有機(jī)試劑，而且容量法過程長。國標(biāo)GB/T5121.27-2008是采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定，但是范圍在0.00005%～7.00%。傳統(tǒng)測定方法中，主要采用氰化鉀這類有劇毒的化合物做掩蔽劑，用EDTA直接滴定鋅，但引入了劇毒物質(zhì)。還有采用無毒的硫脲或硫代硫酸鈉做掩蔽劑測定鋅含量，但是在試驗中，過程繁瑣，滴定終點容易返，給實驗結(jié)果造成錯誤。

雷宏田用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定硅青銅中低含量的鋅[1]。梁啟華采用ICP測定鑄銅合金中鋅、錳、鐵、鋁、鎳元素含量，但該文獻(xiàn)采用鹽酸-雙氧水溶解樣品，利用標(biāo)準(zhǔn)樣品配置工作曲線，但是沒有研究內(nèi)標(biāo)元素對測定的干擾[2]。華玲娣通過選用鋅的次靈敏線307.6nm,確定了儀器的最佳工作條件,采用火焰原子吸收法測定了銅合金中高含量的鋅[3]。陶俊等人也是用ICP測定銅合金中9中低含量的元素含量[4]。

1 試驗部分

1.1 儀器及試劑

Speck blue FMX 26型電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀。

鋅標(biāo)準(zhǔn)儲備液：將高純鋅粒用稀鹽酸浸泡30min，待表面一層抗氧化膜清除掉以后，用超純水洗凈，經(jīng)105℃烘干至恒重。稱取10.0000g，用30mLHCl（1+1）溶解，移入1L容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻，質(zhì)量濃度為10mg/mL；移取鋅標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液50mL于500mL容量瓶中，加鹽酸10mL，用水稀釋至刻度，搖勻，配制成質(zhì)量濃度1mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。

混酸溶液：HCl：HNO3：H2O（8:3:14）

氧化鑭內(nèi)標(biāo)溶液（0.5mg/mL）：稱取 0.2500g 高純氧化鑭，用 20mlHCl（1+1）溶解后，移入 500mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻，質(zhì)量濃度為0.5mg·mL-1。

紫銅純度為99.99%，所用試劑均為分析純，試驗用水為去離子水。

1.2 儀器工作條件

等離子體功率1400w，冷卻氣流量13L/min,輔助氣流量 0.8L/min,霧化器流量 0.8L/min，泵速 30s/min，垂直等離子體矩。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品制備

稱取樣品 0.2000g，加入硝酸（1+1）溶液 10mL，加熱至樣品完全溶解，棕色黃煙充分趕走后,沿著三角瓶內(nèi)壁用洗瓶洗凈，加熱煮沸，冷卻至室溫。統(tǒng)一加入內(nèi)標(biāo)溶液10mL，移入200mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻，在儀器工作條件下進(jìn)行測定。

1.3.2 工作曲線

稱取 11份 0.2000g純銅用硝酸 （1+1）溶液10mL溶解，冷卻后，移入200mL容量瓶（預(yù)先準(zhǔn)確加入鑭內(nèi)標(biāo)溶液2.5mg），分別加入鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液，補(bǔ)加5mL濃鹽酸，定容，搖勻。此時工作曲線溶液的鋅的質(zhì)量濃度分別為 0.0ppm，10.0ppm、20.0ppm、50.0ppm、100.0ppm、200.0ppm、300.0ppm、400.0ppm、500.0ppm、700.0ppm、800.0ppm。

2 結(jié)果與討論

2.1 分析譜線的選擇

在鋅的光譜線中，最靈敏線213.856nm，受Al、Cu、Fe、Ni、Ti、V 等的干擾；次靈敏線 202.548nm，受Al、Cr、Cu、Fe、Mg等的干擾， 只有次亞靈敏線206.200nm，僅受Ni干擾。由于最靈敏線和次靈敏線受到很多元素的干擾，尤其是銅作為基體也干擾鋅的測定，而鎳在銅合金中的含量極低，基本可以忽略，因此，選擇鋅的次亞靈敏線206.200nm進(jìn)行測定。

2.2 內(nèi)標(biāo)元素的選擇

由于儀器的光學(xué)系統(tǒng)和電子系統(tǒng)等各個工作條件會隨時發(fā)生變化，并且溶液酸度，粘稠度和基體濃度的不同變化都會引起分析元素強(qiáng)度發(fā)生改變[5]。利用加入內(nèi)標(biāo)元素，形成與待測元素穩(wěn)定的強(qiáng)度比，可以校正基體效應(yīng)和分析信號的動態(tài)漂移，有效地減少或消除這種非光譜干擾帶來的誤差。根據(jù)內(nèi)標(biāo)元素的加入要求，本方法選用鑭做內(nèi)標(biāo)元素，分析譜線為426nm，準(zhǔn)確加入5mL。

加內(nèi)標(biāo)元素與不加內(nèi)標(biāo)元素的試驗比較：稱取樣品（已知樣品含量）按照1.3節(jié)處理，分別加內(nèi)標(biāo)La2.5mg，測量及刪除內(nèi)標(biāo)La后進(jìn)行測量，比較結(jié)果見表1。

表1 內(nèi)標(biāo)元素試驗

2.3 校準(zhǔn)曲線和檢出限

按照儀器設(shè)定的工作條件對標(biāo)準(zhǔn)溶液系列進(jìn)行測定，分別以鋅質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，發(fā)射強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，進(jìn)行線性回歸，鋅的線性范圍為0.015～960ppm，線性回歸方程為 y=4.3409e-005x-9.2949，相關(guān)系數(shù)為0.998。儀器最佳工作條件下對紫銅溶液連續(xù)測定11次，以3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差計算方法中鋅元素的檢出限為0.0045ppm。以標(biāo)準(zhǔn)偏差的10倍確定鋅元素的測定下限為0.015ppm。

2.4 溶解酸的選擇

考慮到銅合金中錫元素在酸度較小情況下易析出偏錫酸沉淀的影響。含量較低的錫沉淀后不容易被觀察到，但對于檢測過程中，儀器的霧化效果及檢測濃度也會帶來數(shù)據(jù)的不穩(wěn)定性，所以試驗過程中，分別比較了鹽酸（1+1）10mL，硝酸（1+1）10mL，王水20mL等溶解銅合金標(biāo)準(zhǔn)樣品，結(jié)果表明，選擇濃王水20mL，溶解樣品，測出鋅的含量比較穩(wěn)定，且鋅元素的譜線強(qiáng)度沒有明顯變化。

3 樣品分析

3.1 按照實驗方法測定銅合金中標(biāo)準(zhǔn)樣品的鋅，見表2

表2 標(biāo)準(zhǔn)樣品中鋅的測定結(jié)果

3.2 加標(biāo)回收試驗

按照實驗方法測定銅合金實際樣品中鋅含量，并進(jìn)行加標(biāo)回收試驗，見表3。

表3 加標(biāo)回收試驗

4 小結(jié)

本文采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定銅合金中高含量的鋅元素, 采用濃王水溶解試樣，優(yōu)化了檢測條件，對標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行檢測，其RSD＜1.5%，回收率在95%～104%之間。該方法使用簡便，線性范圍廣，精密度高，穩(wěn)定性好，可很大提高檢測工作的效率。