何一芳，王立新，蔣月娟，張學(xué)彬

（1.寧波市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院，浙江 寧波 315048；2.寧波金田銅業(yè)（股份）集團(tuán)有限公司，浙江 寧波 315034）

微波消解-ICP-AES法同時(shí)測定銅鉻鋯合金中的鉻、鋯

何一芳1，王立新2，蔣月娟1，張學(xué)彬1

（1.寧波市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院，浙江 寧波 315048；2.寧波金田銅業(yè)（股份）集團(tuán)有限公司，浙江 寧波 315034）

建立微波消解技術(shù)-電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）同時(shí)測定銅-鉻-鋯合金中鉻、鋯元素含量的分析方法。研究分析條件中消解試劑、微波消解程序的優(yōu)化和分析譜線的選擇,并測定分析結(jié)果的精密度和準(zhǔn)確度。結(jié)果表明：該方法簡單、快速，其精密度和準(zhǔn)確度都能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，鉻的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.10%，鋯的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.52%，并且該方法能夠同時(shí)測定鉻和鋯。

微波消解；ICP-AES；銅-鉻-鋯合金；鉻；鋯

0 引 言

銅-鉻-鋯合金（含鉻0.2%～1.2%，鋯0.05%～0.5%）材料具有高強(qiáng)度、高導(dǎo)電性、高導(dǎo)熱性、耐高溫、沖擊不產(chǎn)生火花等優(yōu)良特性，是目前綜合性能最好的高強(qiáng)高導(dǎo)耐高溫銅基材料，已成為高性能銅合金材料的代表。

銅-鉻-鋯合金中鉻、鋯的測定方法[1-2]有分光光度法、滴定法、原子吸收法等，但這些方法不僅只能單個(gè)測定，而且樣品前處理均需使用貴重的鉑金器皿，測試過程復(fù)雜繁瑣，測試速度慢。

微波消解是近年來一種較新的樣品前處理技術(shù)，該技術(shù)具有溶樣能力強(qiáng)、速度快、無損失、污染少等優(yōu)點(diǎn)[3-5]。國內(nèi)外采用該技術(shù)進(jìn)行樣品消解的研究日益增多，但尚未見用于銅-鉻-鋯合金樣品消解的報(bào)道。電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）作為一種高效的分析方法，具有靈敏度高、檢出限低、穩(wěn)定性好、干擾少、工作曲線線性范圍寬、分析速度快、可實(shí)現(xiàn)多元素同時(shí)或順序測定等優(yōu)點(diǎn)[6-10]。因此，本文采用微波消解-ICP-AES分析法同時(shí)測定銅-鉻-鋯合金中鉻和鋯元素的含量，通過條件優(yōu)化，用參考物質(zhì)驗(yàn)證，證明此方法簡便、快捷，其準(zhǔn)確度和精密度都能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

1 試驗(yàn)部分

1.1 儀器與設(shè)備

美國Thermo Fisher公司的IRIS Intrepid IIXSP型電感耦合等離子體發(fā)射光譜（ICP-AES）儀，上海新儀MDS-8G型多通量密閉微波化學(xué)工作站。

1.2 試劑及溶液

濃HNO3、HCl均為AR級(jí)；HF采用等溫?cái)U(kuò)散法提純（濃度為原始酸的3/4）；水為蒸餾水。

標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液：Cr、Zr元素國家標(biāo)準(zhǔn)溶液，質(zhì)量濃度均為1mg/mL，購自北京納克儀器有限公司。

純銅基體溶液：稱取1.0000g（銅≥99.95%），用10mL HNO3溶解，移入100mL容量瓶中，冷卻后定容至刻度，其質(zhì)量濃度為10mg/mL。

混合標(biāo)準(zhǔn)溶液：將標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液用5%(體積分?jǐn)?shù))的王水介質(zhì)逐級(jí)稀釋配制系列混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，其質(zhì)量濃度見表1。

表1 混合標(biāo)準(zhǔn)溶液

1.3 ICP-AES測試工作條件

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀測定鉻和鋯的最佳工作條件見表2（1psi=6.895kPa）。

表2 ICS-AES儀器最佳測試工作條件

1.4 試驗(yàn)處理

稱取0.1000g銅-鉻-鋯合金樣品置于微波消解罐中，加入8 mL王水、5 mL HF，加蓋置于MDS-8G型多通量密閉微波儀中，按預(yù)設(shè)微波消解程序進(jìn)行消解。待程序結(jié)束后冷卻降溫泄壓，用專用消解罐加熱器加熱蒸干，加5 mL王水和適量蒸餾水，將樣品液轉(zhuǎn)移至100 mL的容量瓶，冷卻后定容至刻度、搖勻，待測。

標(biāo)準(zhǔn)工作曲線制作和樣品測定：在ICP-AES的最佳測量條件下，對(duì)系列標(biāo)準(zhǔn)溶液和樣品溶液進(jìn)行測定，取3次測定平均值，繪制工作曲線并計(jì)算樣品溶液的質(zhì)量濃度，根據(jù)稱取樣品質(zhì)量計(jì)算出樣品中鉻、鋯元素的百分含量。

2 結(jié)果與討論

2.1 優(yōu)化的微波消解程序

微波消解樣品時(shí)，消解罐內(nèi)的溫度和壓力都比較高，為保證安全，在試驗(yàn)時(shí)必須控制溶劑量和樣品量，并且升溫幅度不宜過大。試驗(yàn)溶液的總體積控制在13mL左右，樣品量為0.100 0g，升溫采用4個(gè)階段。微波消解程序如表3所示。

表3 優(yōu)化后的微波消解程序1）

2.2 氫氟酸的用量

按照表3的微波消解程序，采用不同的王水和氫氟酸用量比例對(duì)同一銅-鉻-鋯合金樣品進(jìn)行消解，結(jié)果表明：氫氟酸的用量對(duì)樣品中鋯完全消解影響較大；當(dāng)王水和氫氟酸用量分別為8mL和5 mL時(shí)，樣品中鋯和鉻可完全消解，溶劑的用量也較少。

2.3 分析譜線的選擇

根據(jù)儀器數(shù)據(jù)庫的分析譜線信息，選擇靈敏度較高、無干擾的分析譜線，然后用選擇的分析譜線對(duì)鉻、鋯的系列混合標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測試并拍攝圖譜。分析拍攝的譜線圖譜，確定有無干擾峰，并比較同一元素不同譜線的信背比，選擇無干擾和信背比高的譜線作為分析譜線。經(jīng)過試驗(yàn)，本方法選擇的分析譜線為Cr 267.716nm，Zr 339.198nm。

2.4 基體干擾實(shí)驗(yàn)

銅-鉻-鋯合金樣品中除基體銅外，鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%～1.2%，鋯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05%～0.5%，其余元素的含量都較低（質(zhì)量分?jǐn)?shù)＜0.01%，測試質(zhì)量濃度＜0.1μg/mL），對(duì)鉻和鋯的測試影響很小，可忽略不計(jì)，所以基體干擾只考慮Cu的影響。

分別考察了0～5000μg/mL Cu標(biāo)準(zhǔn)溶液對(duì)測定Cr（0.89μg/mL）、Zr（0.35μg/mL）的影響，結(jié)果見表4。從表4可以看出，Cu基體對(duì)Cr、Zr的測定有一定的負(fù)干擾，在1000μg/mL時(shí)，其干擾不明顯。只要做到標(biāo)準(zhǔn)曲線溶液與試樣溶液的基體匹配，就可以保證分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2.5 酸度對(duì)ICP-AES測定的影響

以王水作為介質(zhì)進(jìn)行測試，在Zr、Cr質(zhì)量濃度分別為1，5μg/mL和5，10μg/mL時(shí)，分別在體積分?jǐn)?shù)為1%，3%，5%，10%，20%的王水介質(zhì)中用ICP-AES進(jìn)行測定。結(jié)果表明：王水介質(zhì)的濃度對(duì)Zr、Cr的測試基本無影響，見表5。本文選擇體積分?jǐn)?shù)為5%的王水作為介質(zhì)。

表4 Cu基體對(duì)測定的影響 μg/mL

表5 王水介質(zhì)對(duì)測定的影響

2.6 方法的精密度和準(zhǔn)確度

分別對(duì)3個(gè)含有鉻、鋯的銅-鉻-鋯合金樣品按本法進(jìn)行6次平行測定，計(jì)算平均值和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，并與JB/T 9552-1999《銅鉻鋯合金化學(xué)分析方法》的測定結(jié)果比對(duì)，見表6和表7。

從表6和表7可見，本法與標(biāo)準(zhǔn)方法測得鉻、鋯元素的值基本一致，誤差均在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍內(nèi)（表9），鉻的平均相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.10%，鋯的平均相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.52%。

為使測量結(jié)果更加準(zhǔn)確，采用鉻青銅和鋯青銅參考物質(zhì)作為標(biāo)樣對(duì)照測定結(jié)果，見表8，其測定結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值一致，誤差均在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍內(nèi)（表9）。

表6 精密度和方法比較（n=6）

表7 精密度和方法比較（n=6）

表8 參考物質(zhì)測定結(jié)果

表9 標(biāo)準(zhǔn)方法允許測試誤差

3 結(jié)束語

通過試驗(yàn)，建立了微波消解樣品，ICP-AES法同時(shí)測定銅-鉻-鋯合金中的鉻、鋯元素含量的方法，該方法簡單、快速，其精密度和準(zhǔn)確度都能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的要求，鉻的平均相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.10%，鋯的平均相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.52%。能滿足銅-鉻-鋯合金產(chǎn)品生產(chǎn)和質(zhì)量控制的日常分析要求。

[1]JB/T 9552.6—1999銅鉻鋯合金化學(xué)分析方法 焦硫酸鉀熔融-偶氮胂III光度法測定鋯[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1999.

[2]JB/T 9552.2—1999銅鉻鋯合金化學(xué)分析方法 過硫酸銨氧化測定鉻[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1999.

[3]郭滿棟，馬淑娟，王曉華，等.微波在分析化學(xué)及有機(jī)合成中的應(yīng)用[J].理化檢驗(yàn)：化學(xué)分冊(cè)，2002，38（3）：158.

[4]李潔，張穗忠.微波消解溶樣技術(shù)在冶金化學(xué)分析中的應(yīng)用[J].鋼鐵研究，2006（6）：41-43.

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Simultaneous determination of chromium and zirconium in Cu-Cr-Zr alloy by microwave digestion-ICP-AES

HE Yi-fang1，WANG Li-xin2，JIANG Yue-juan1，ZHANG Xue-bin1
（1.Ningbo Academe of Supervision and Inspection for Product，Ningbo 315048，China；2.Ningbo Jintian Copper（Group）Co.，Ltd.，Ningbo 315034，China）

An analysis method has been established to simultaneously determine Cr and Zr in Cu-Cr-Zralloy with microwave digestion technique and ICP-AES method.Digestion reagents，optimization of microwave digestion program and analytic curve were studied，and the accuracy and precision of analysis results were determined.The results show that the method is simple and quick，its accuracy and precision reach to the request of standard，and the RSDs of Cr and Zr are respectively2.10% and 0.52%.Thecontentsofchromium and zirconium can bedetermined simultaneously by the method.

microwave digestion；ICP-AES；Cu-Cr-Zr alloy；chromium；zirconium

TG115；O657.31；O614.61+1；O614.41+2

：A

：1674-5124（2014）05-0052-03

10.11857/j.issn.1674-5124.2014.05.013

2014-03-19；

：2014-05-17

何一芳（1962-），女，浙江寧波市人，工程師，主要從事金屬材料的化學(xué)分析研究和測試工作。