ICP-OES法測定鎳銅合金中的鋁含量

易 勇

(四川省工業(yè)環(huán)境監(jiān)測研究院，四川 成都 610046)

鎳銅合金是以鎳、銅為主要元素的合金材料，具有高溫強度，高溫抗疲勞，耐腐蝕性高、耐磨性好等優(yōu)點，還具有良好的延展性、可鍛造性，容易加工，無磁性，被廣泛運用于航空、造船、電器、儀表、石油化工、醫(yī)療器械等領域。

國家標準《加工鎳及鎳合金化學成分和產(chǎn)品形狀》(GB/T5235-2007)中規(guī)定測定鋁含量2.3%-3.15%的方法只有YS/T325.5-2009(Na2EDTA滴定法)，但該方法操作步驟繁瑣、耗時長、對實驗條件和操作人員要求較高[1-2]。電感耦合等離子體發(fā)射光譜法(ICP-OES)具有靈敏度高、精密度好、干擾少、分析速度快等優(yōu)點，廣泛應用于金屬材料檢測。本文直接用ICP-OES法測定鎳銅合金中的鋁含量，通過對比選擇最優(yōu)分析譜線、標液加基體消除基體干擾，提高分析準確度和精密度。經(jīng)回收率試驗和精密度試驗證明本方法簡便快速、準確可靠，能滿足鎳銅合金中鋁含量為1.00%-4.00%的分析測量需要。[3-5]

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

Optima 7000 DV型電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀 (Perkin Elmer公司)；氬氣(純度99.999%)；AUY120型電子天平(SHIMADZU)。

Al標準溶液GSBG62006-90,1000ug/ml(國家鋼鐵材料測試中心鋼鐵研究總院)；Ni標準溶液GNM-SNI-001-2013,10.00mg/ml(國家有色金屬及電子材料分析測試中心)；99.99%的基準銅粉(天津市美華泰克科技有限公司)；鎳銅合金行業(yè)標準樣品YSBS41507-2016,Al:2.81wt%(上海材料研究所)，該標準樣品Al元素定值方法均采用的酸溶法。

鹽酸(分析純ρ=1.19 g/ml)；硝酸(分析純ρ=1.42 g/ml)。

以上酸試劑均為分析純試劑；水為二次去離子水。

1.2 實驗步驟

1.2.1 標準溶液的配制

銅溶液的配制：10.0 mg/ml，稱取1.0000 g(精確至0.1 mg)99.99%的基準銅粉于100 ml錐形瓶中，加入25 ml二級水、25 ml硝酸，在電熱板上緩慢加熱溶解。待試樣充分溶解后將其冷卻，移入100 ml容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。

帶基體標準溶液的配制：吸取Cu溶液(10.0 mg/ml)3 ml、吸取Ni標準溶液(10.00 mg/ml)6 ml分別加入編號為1#-5#的5個100 ml的容量瓶中。在1#-5#的5個容量瓶中依次加入Al標準溶液(1000 ug/ml)0、1.0 ml、2.0 ml、3.0 ml、4.0 ml，再在5個容量瓶中分別加入10 ml硝酸、5 ml鹽酸，用水稀釋至刻度，混勻，備用。

不帶基體標準溶液的配制：在6#-10#的5個容量瓶中依次加入Al標準溶液(1000 ug/ml)0、1.0 ml、2.0 ml、3.0 ml、4.0 ml，再在這5個容量瓶中分別加入10 ml硝酸、5 ml鹽酸，用水稀釋至刻度，混勻，備用。

1.2.2 樣品的制備

準確稱取兩份0.1000 g(兩份的稱樣量完全相同)從鎳銅合金標準樣品上制取的屑狀樣品分別裝入編號為Y1#和Y2#的兩個100 ml錐形瓶中，兩個錐形瓶均加入10 ml二級水、10 ml硝酸、5 ml鹽酸，在電熱板上緩慢加熱溶解。待試樣充分溶解后將其冷卻，移入100 ml容量瓶中，其中Y1#錐形瓶用水稀釋至刻度，混勻，做為檢測樣品待測。在Y2#錐形瓶加入1.0 ml Al標準溶液(1000 ug/ml)，用水稀釋至刻度，混勻，做為加標樣品待測。

2 結果與討論

2.1 分析譜線的選擇

Optima 7000 DV型電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀的工作軟件已在方法編輯器中給出一系列推薦的Al元素特征發(fā)射譜線，再按照信噪比高、靈敏度適中等原則篩選出Al:396.153 nm；Al:394.401 nm；Al:237.313 nm；Al:167.022 nm；在儀器最佳的工作條件下用以上4條譜線檢測1#-5#標準溶液，通過對譜圖的檢查，發(fā)現(xiàn)Al:167.022 nm的譜線強度非常弱，見圖1。Al:396.153 nm的峰與Ni：396.212 nm的峰疊加，見圖2。Al:394.401 nm的峰又與Ni：394.413 nm的峰疊加，見圖3。Al:237.313 nm的譜線強度適中，且不受Ni、Cu等主要元素干擾，見圖4。因此我們選擇Al: 237.313 nm做為分析譜線。

圖1 Al:167.022 nm的譜線

圖2 Al:396.153 nm的峰與Ni：396.212 nm的峰疊加

2.2 基體干擾的討論

分別用帶基體標準溶液(Ni含量60%、Cu含量30%)1#-5#和不帶基體標準溶液6#-10#做為系列標準曲線在Al:237.313 nm的譜線處測定Y1#鎳銅合金檢測樣品的Al元素，結果見表1。

由表1可以看出用帶基體標準溶液(Ni含量60%、Cu含量30%)1#-5#做標準曲線和用不帶基體標準溶液6#-10#做標準曲線分別測定Y1#鎳銅合金檢測樣品的Al元素，結果與標準值比較有明顯的差異，這說明基體對分析元素是有影響的，為了更準確的檢測，應配制與待測試樣大致相同的基體。

圖3 Al:394.401 nm的峰又與Ni：394.413 nm的峰疊加

圖4 237.313 nm的譜線

圖5 校正系數(shù)

表1 基體干擾的比對

2.3 校準方程與校正系數(shù)的討論

用帶基體標準溶液(Ni含量60%、Cu含量30%)1#-5#做為系列標準曲線得出的校準方程是y=20130x+2355.4，校正系數(shù)為0.999964，見圖5。由此可以看出，在Al:237.313 nm的譜線處測定鎳銅合金中的1.00%-4.00%的Al元素時具有很好的線性關系。

2.4 精密度實驗與結果比較

用帶基體標準溶液(Ni含量60%、Cu含量30%)1#-5#做為系列標準曲線在Al:237.313 nm的譜線處測定10次Y1#鎳銅合金檢測樣品的Al元素，見表2。

表2 精密度實驗與結果比較(n=10)

從表2可以看出，樣品10次測定的平均值與其標準值幾乎沒有差別，且相對標準偏差為0.443%，由此可知該方法的的精密度和準確度都很好。

2.5 相對回收率

用帶基體標準溶液(Ni含量60%、Cu含量30%)1#-5#做為系列標準曲線在Al:237.313 nm的譜線處測定Y2#加標樣品中的Al元素，進行回收率試驗，測得結果見表3。

表3 Al元素回收率試驗結果

由表3可知，此方法測定鎳銅合金中的Al元素的相對回收率為98.8%，證明此方法分析的數(shù)據(jù)準確、可靠。

3 結論

用本文所述的方法配制帶基體標準溶液、處理試樣，再用ICP-OES法在λ =237.313 nm處測量Al元素含量，操作簡便，準確度、精密度很好，通過相對回收率試驗，也證明此方法分析的數(shù)據(jù)準確、可靠。該測量方法準確、快速、高效，且能夠取代傳統(tǒng)Na2EDTA滴定法，可用于實際生產(chǎn)中的鎳銅合金中Al元素含量為1.00%-4.00%的含量測定。