ICP-AES測(cè)定GW63K高強(qiáng)耐熱鎂合金中釓、釔的含量

武 靜，何 莎，張 媛，孫煦茹，馬 琳，張 影

（首都航天機(jī)械有限公司，北京 100076）

我國(guó)擁有豐富的鎂及稀土資源，在研究、開發(fā)和生產(chǎn)稀土鎂合金方面有著獨(dú)特優(yōu)勢(shì)[1]。稀土鎂合金作為一種輕質(zhì)材料，除了具有高的比強(qiáng)度和比剛度，很好的阻尼性能以及優(yōu)良的切削加工性能，還具有耐高溫和高強(qiáng)度等特點(diǎn)[2-3]，在航空航天、汽車工業(yè)、電子通信等領(lǐng)域有著巨大的需求。其中高強(qiáng)耐熱鎂合金GW63K因其高強(qiáng)、耐熱、低密度應(yīng)用于導(dǎo)彈型號(hào)的研發(fā)生產(chǎn)中。傳統(tǒng)濕法分析草酸鹽法[4]步驟煩瑣、周期長(zhǎng)，且只能得到稀土元素總量。ICP-AES法與傳統(tǒng)濕法分析相比具有快速、穩(wěn)定性好、準(zhǔn)確度高等特點(diǎn)，已應(yīng)用于稀土元素的分析，已有報(bào)道對(duì)鎂合金中釓的含量測(cè)定[2-3]，但對(duì)釓、釔的同時(shí)測(cè)定鮮有報(bào)道。本文采用ICP-AES法同時(shí)測(cè)定GW63K合金中釓、釔元素含量，并對(duì)方法的準(zhǔn)確度和精密度等進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀：iCAP 6300型，美國(guó)Thermo Scientific公司，配中階體光柵石英棱鏡交叉二維分光系統(tǒng)，電荷注入式固體檢測(cè)器（CID），波長(zhǎng)為166～847nm，石英同心霧化器，旋流霧室，三通道蠕動(dòng)泵。

分析天平：型號(hào)為MS204S，量程為0～220g，精度為0.1mg。

超純水器：北京普析通用儀器有限責(zé)任公司。

1.2 試劑

鹽酸、過氧化氫：分析純。

釓標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液：1 000μg/mL，國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心，介質(zhì)為10%HCl。

釔標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液：1 000μg/mL，國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心，介質(zhì)為10%HCl。

鎂合金標(biāo)準(zhǔn)樣品：MB15，冶金工業(yè)部情報(bào)標(biāo)準(zhǔn)研究所。

1.3 樣品處理

準(zhǔn)確稱取0.100 0g（精確至0.000 1g）樣品于100mL鋼鐵量瓶中，加20mL稀鹽酸（1+1）于電加熱板上加熱溶解，樣品溶解后，稍冷卻滴加1mL過氧化氫助溶，后繼續(xù)加熱煮沸至氣泡消失，冷卻后加水稀釋到刻度。

1.4 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

空白溶液：100mL鋼鐵量瓶加20mL稀鹽酸（1+1），隨同樣品平行處理。

高標(biāo)溶液：稱取0.100 0g（精確至0.000 1g）標(biāo)樣MB15于100mL鋼鐵量瓶中，與樣品溶解方法一致，溶解后，加入不同體積的釓、釔標(biāo)準(zhǔn)溶液，稀釋至刻度搖勻，配制標(biāo)準(zhǔn)溶液系列，見表1。

表1 標(biāo)準(zhǔn)溶液中各元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%）

2 結(jié)果與討論

2.1 工作條件的選擇

在ICP-AES分析中，RF功率、霧化氣流量等工作條件是影響分析信號(hào)的關(guān)鍵因素。通常情況下，增大高頻功率使譜線增強(qiáng)，背景也增大；降低功率可獲得較大的信背比，但基體影響嚴(yán)重[2]，因此選取功率1 150W為測(cè)試條件。同時(shí)綜合考慮釓、釔譜線強(qiáng)度，確定霧化氣流量0.60L/min，輔助氣流量1.0L/min，垂直觀測(cè)高度12.0mm工作條件，信背比良好。

2.2 干擾實(shí)驗(yàn)

基體干擾：高濃度的基體元素對(duì)分析元素的信號(hào)有著抑制或增強(qiáng)效果。研究發(fā)現(xiàn)，等量的純鎂和鎂合金基體干擾完全一致，所以可以選擇不含釓、釔的鎂合金標(biāo)樣作為基體。本方法中選用不含釓、釔的鎂標(biāo)準(zhǔn)樣品MB15做基體，進(jìn)行了基體匹配，消除了基體干擾的影響[5]。

試劑干擾：鹽酸、硝酸等無機(jī)酸的引入改變了溶液的鹽度、黏度、表面張力及離子流的提升率，同時(shí)隨著酸濃度的增加，譜線強(qiáng)度降低[6]。本方法選用20mL稀鹽酸（1+1）進(jìn)行樣品溶解和標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制，減少離子的引入，消除了試劑的干擾。

2.3 分析線的選擇

ICP放電具有較強(qiáng)的激發(fā)和電離能力，因而具有較豐富的原子譜線和離子譜線，一般分析線選靈敏度高、共存元素干擾小的譜線。由于材料中釓、釔含量較高，在檢測(cè)中主要考慮元素之間的干擾，而不是靈敏度。分別考察了釓分析線310.050、335.047、335.862、336.223、342.274、364.619nm和釔分析線224.306、242.220、319.562、320.332、324.228、360.073、362.094、371.030、377.433、437.494nm的相對(duì)強(qiáng)度和干擾。結(jié)果顯示譜線釓335.047nm、釔371.030nm譜峰對(duì)稱穩(wěn)定、左右背景平坦、干擾少，選作分析譜線。

2.4 校準(zhǔn)曲線和檢測(cè)限

在上述儀器工作條件下測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)溶液，以待測(cè)元素含量為橫坐標(biāo)，發(fā)射強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，繪制校準(zhǔn)曲線，呈線性，線性相關(guān)系數(shù)均≥0.999 8，見表2。同時(shí)對(duì)空白溶液連續(xù)測(cè)定11次，其3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差為元素的檢出限，10倍標(biāo)準(zhǔn)偏差為元素的檢定下限。測(cè)得Gd元素的線性相關(guān)系數(shù)為0.999 9，檢出限為0.009μg/mL，檢定下限為0.030μg/mL。Y元素的線性相關(guān)系數(shù)為0.999 8，檢出限為0.003μg/mL，檢定下限為0.010μg/mL。

表2 線性范圍、線性相關(guān)系數(shù)、檢出限、檢定下限

2.5 精密度和加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)

由于沒有含釓、釔元素的鎂合金標(biāo)準(zhǔn)樣品，通過加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該方法的準(zhǔn)確度。選取兩個(gè)含釓、釔元素的鎂合金樣品，分別加入不同量的釓、釔標(biāo)準(zhǔn)溶液，按上述方法單獨(dú)測(cè)定。同時(shí)對(duì)GW63K鎂合金樣品重復(fù)測(cè)定11次，計(jì)算其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，見表3。

表3 精密度和回收率實(shí)驗(yàn)

結(jié)果顯示，釓、釔元素的加標(biāo)回收回收率在95%～112%，精密度實(shí)驗(yàn)結(jié)果較好，RSD為0.94%～2.26%，滿足實(shí)驗(yàn)要求。

3 結(jié)論

本方法采用ICP-AES法測(cè)定GW63K鎂合金中釓、釔元素含量，用稀鹽酸溶解樣品，通過基體匹配消除基體干擾。在測(cè)定范圍內(nèi)線性相關(guān)系數(shù)均≥0.999 8，加標(biāo)回收率為95%～112%，測(cè)定值的RSD（n=11）為0.94%～2.26%，該方法準(zhǔn)確度和精密度令人滿意，且檢測(cè)穩(wěn)定、快速、簡(jiǎn)便，可滿足日常分析及科研生產(chǎn)需要。