田永紅 劉海生

（中國(guó)鋁業(yè)西北鋁加工廠，甘肅隴西748111）

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）測(cè)定5XXX系鋁合金中的高鎂含量

田永紅 劉海生

（中國(guó)鋁業(yè)西北鋁加工廠，甘肅隴西748111）

采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定5XXX系鋁合金中的高鎂含量，選擇20mL稀王水溶液溶解試樣，以消除合金中的基體元素及其它共存元素的干擾為目標(biāo)，選擇測(cè)定鎂含量的分析譜線為280.270nm。分別稱(chēng)取與分析試樣基體近似的三種鋁合金標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)0.100 0g，按試樣相同的溶解方法處理并定容至100mL，選擇儀器工作條件，制作分析曲線，進(jìn)行曲線校準(zhǔn)，按照同樣的方法對(duì)4個(gè)樣品各測(cè)定6次，測(cè)定值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均不大于0.59%，用標(biāo)準(zhǔn)加入法測(cè)得加標(biāo)回收率在94.0%～104.0%，測(cè)定值和環(huán)己二胺四乙酸分離絡(luò)合滴定法測(cè)定的5XXX系鋁合金中的鎂量結(jié)果一致。

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法；5XXX系鋁合金；高鎂

0 前言

5XXX系鋁合金也稱(chēng)為鋁鎂合金，其主要基體元素為鋁，含鎂量在3%～6%，主要特點(diǎn)是密度低，抗拉強(qiáng)度高，延伸率高，廣泛應(yīng)用于在液體或氣體介質(zhì)中工作的低載荷零件，如郵箱、汽油或潤(rùn)滑油導(dǎo)管，各種液體容器和其它用深拉制作的小負(fù)荷零件，也常用于交通車(chē)輛、船舶的鈑金件，儀表、街燈支架與鉚釘、五金制品、電器外殼等。目前，鋁鎂合金中高鎂含量的分析檢測(cè)主要采用環(huán)己二胺四乙酸（CDTA）分離絡(luò)合滴定法、氰化鉀掩蔽絡(luò)合滴定法和光電直讀光譜分析法三種分析方法。然而，環(huán)己二胺四乙酸分離絡(luò)合滴定法分析速度慢，時(shí)間長(zhǎng)，已跟不上爐前生產(chǎn)的需要；氰化鉀掩蔽絡(luò)合滴定法中所使用的氰化鉀試劑為劇毒品，若濃度大于10mg/L就會(huì)造成人員中毒，在市場(chǎng)上現(xiàn)已很難購(gòu)到，且其廢液對(duì)環(huán)境也造成了危害；光電直讀光譜分析法雖然速度較快，但對(duì)試樣的均勻性有較高的要求。所以，能否提高5XXX系鋁合金中高鎂含量的分析效率已成為一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。

近年來(lái)，隨著光譜儀器的發(fā)展［1］，電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法已經(jīng)成為合金中元素測(cè)定的重要方法［2－5］，為此，采用靈敏度更高、分析速度更快的電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀進(jìn)行5XXX系鋁合金中鎂元素含量的分析。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

iCAP6300型電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀（賽默飛世爾科技公司）；玻璃同心霧化室；GYA-4C型氬氣凈化機(jī)；UPT超純水機(jī)。

E236標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：鎂質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為3.93%；E233標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：鎂質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為6.33%；E235標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：鎂質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為9.96%。

鎂標(biāo)準(zhǔn)溶液（1.000g/L）：購(gòu)自國(guó)家鋼鐵材料測(cè)試中心。

鹽酸、硝酸為優(yōu)級(jí)純。實(shí)驗(yàn)用水為超純水。

1.2 儀器工作參數(shù)

儀器的最優(yōu)工作參數(shù)：射頻功率為1 150W，霧化器氣體流量為0.70L/min，輔助氣流量為0.5L/min，蠕動(dòng)泵轉(zhuǎn)速為45r/min。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 標(biāo)準(zhǔn)樣品及待測(cè)試樣溶液的制備

分別準(zhǔn)確稱(chēng)取標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)E233、E235、E236和待測(cè)試樣各0.100 0g于100mL干凈的燒杯中，緩慢加入稀王水20mL，待劇烈反應(yīng)緩和后，用10mL水沖洗杯壁，并冷卻至室溫，轉(zhuǎn)移至100mL容量瓶中，加水稀釋至刻度，搖勻。

1.3.2 樣品的測(cè)定

設(shè)定儀器工作條件，以標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)E233、E235、E236中鎂元素含量為標(biāo)準(zhǔn)建立工作曲線，并運(yùn)行校正標(biāo)準(zhǔn)，完成曲線的校準(zhǔn)，在此曲線下測(cè)定樣品，得出此樣品溶液中鎂元素含量。

2 結(jié)果與討論

2.1 分析線的選擇

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀在分析鎂元素時(shí)，基體鋁及其它共存元素會(huì)對(duì)鎂元素產(chǎn)生光譜干擾，為優(yōu)選鎂元素分析譜線，首先為鎂元素初選靈敏度滿足測(cè)定要求的4條較強(qiáng)的鎂元素譜線，并進(jìn)行干擾實(shí)驗(yàn)，同時(shí)測(cè)得鎂質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為4.98%的同一標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 同一標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)分別在4條譜線下連續(xù)6次的分析結(jié)果Table 1 Analytical results of the same standard material of four spectral line of the analysis of six times in a row（n＝6）/%

由表1可知：鎂在譜線279.079nm和280.270nm下連續(xù)6次測(cè)得的平均值均為4.981%，更接近4.98%的真值，但在譜線279.079nm下分析的數(shù)據(jù)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.24%，而在譜線280.270nm下分析的數(shù)據(jù)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.088%，相比之下譜線280.270nm下的分析結(jié)果更好，故本實(shí)驗(yàn)選擇譜線280.270nm作為分析譜線。

2.2 溶樣酸的選擇

分別使用鹽酸（1＋1）、硝酸（1＋1）和稀王水對(duì)鋁鎂合金樣品進(jìn)行溶解實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：使用以上3種酸進(jìn)行溶解試樣，所得的測(cè)定值與理論值均相接近，但溶解速度以稀王水最快，且個(gè)別試樣中的雜質(zhì)不易溶于鹽酸（1＋1）及硝酸（1＋1）中，所以實(shí)驗(yàn)選用稀王水作為溶解酸。

2.3 曲線校準(zhǔn)

分別用溶解好的標(biāo)準(zhǔn)樣品E233、E235、E236進(jìn)行曲線校準(zhǔn)，以發(fā)射強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，鎂元素含量為橫坐標(biāo)繪制曲線，得出其線性相關(guān)系數(shù)為0.999 992，其曲線圖見(jiàn)圖1。

圖1 鋁合金中鎂元素曲線校準(zhǔn)圖Figure 1 Curve graph of magnesium in aluminum magnesium alloy.

2.4 精密度實(shí)驗(yàn)

按實(shí)驗(yàn)方法分別對(duì)鎂質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為1＃（3.93%），2＃（4.98%），3＃（5.44%）和4＃（6.82%）的四個(gè)鋁鎂合金樣品平行測(cè)定6次，計(jì)算其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 精密度實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 2 Precision tests of the method（n＝6） /%

由表2可見(jiàn)，鎂含量在5.44%～6.82%范圍內(nèi)時(shí)，RSD＜0.2%；鎂含量在3.93%～5.44%范圍內(nèi)時(shí)，RSD＜0.6%。表明該方法操作性強(qiáng)，精密度和重現(xiàn)性較好，可以滿足5XXX系鋁合金中高鎂含量測(cè)定的需要。

2.5 加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)

為評(píng)估方法測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性，分別稱(chēng)取6份同一標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)0.100 0g，緩慢加入20mL稀王水，待劇烈反應(yīng)緩和后，冷卻至室溫，轉(zhuǎn)移至100mL容量瓶中，分別加入0.5，1.0，1.5，2.0，2.5和3.0mg鎂標(biāo)準(zhǔn)溶液（（1.000g/L）進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 3 Recovery tests of the method/%

由表3可知：本方法測(cè)定鋁鎂合金中鎂元素的加標(biāo)回收率在94.0%～104.0%，說(shuō)明方法結(jié)果準(zhǔn)確、可靠。

2.6 方法對(duì)比

用CDTA分離絡(luò)合滴定法對(duì)鎂含量為3.93%、4.98%、5.44%和6.82%的四個(gè)鋁合金樣品進(jìn)行測(cè)定，并將測(cè)定結(jié)果與實(shí)驗(yàn)方法所測(cè)得結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 鋁合金樣品對(duì)比分析結(jié)果Table 4 Compasion of determination of Mg in aluminum alloy samples /%

3 結(jié)論

采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定5XXX系鋁合金中的高鎂含量，于試樣同等處理?xiàng)l件下溶解試樣相近標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)作為曲線校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)溶液，有效地消除了基體和共存元素的干擾，通過(guò)精密度實(shí)驗(yàn)、加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)和方法對(duì)比實(shí)驗(yàn)可知，該方法安全可靠，簡(jiǎn)便快捷，能準(zhǔn)確測(cè)定5XXX系鋁合金中的高鎂含量，綜合指標(biāo)達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，完全能滿足快速分析的需要。與過(guò)去一直沿用的氰化鉀絡(luò)合滴定法相比較，具有低毒低耗、分析重復(fù)性更好、分析結(jié)果更加準(zhǔn)確的特點(diǎn)，并減少了安全隱患、管理成本和環(huán)境污染，也縮短了爐前高鎂合金的分析時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。

［1］李佗，楊軍紅 .次靈敏線火焰原子吸收光譜法測(cè)定鎳鎂合金中鎂［J］.中國(guó)無(wú)機(jī)分析化學(xué)，2012，2（1）：67-69.

［2］阮桂色.電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜（ICP-AES）技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)展［J］.中國(guó)無(wú)機(jī)分析化學(xué)，2011，1（4）：15-18.

［3］謝麗云，張敏.iCP-AES法測(cè)定鋁及鋁合金中24種元素［J］.有色金屬加工，2006，35（3）：20-21.

［4］李帆，田丹華，張寶松，等.iCP-AES法測(cè)定鋁合金中主量元素和雜質(zhì)元素的方法［J］.材料工程，2002（12）：19-21.

［5］鮑葉琳，劉鵬宇 .電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）測(cè)定稀土鎂合金中鋯［J］.中國(guó)無(wú)機(jī)分析化學(xué)，2013，3（增刊）：83-85.

Determination of Magnesia in 5XXX Series Al Alloy by Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry

TIAN Yonghong，LIU Haisheng
（Chinalco Northwest Aluminum Processing Plant，Longxi，Gansu748111，China）

In the present paper，the content of magnesia in 5XXX series aluminum alloy was determined by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry（ICP-AES）.The sample was digested by 20mL dilute aqua regia medium to overcome the interference of matrix elements and other coexisting elements in the alloy then the content of magnesium was measured by ICP-AES at 280.270nm as analytical spectral line.Three kinds of aluminum alloy standard materials，as well as the sample（with the similar matrix）were weighed to 0.100 0g for digestion，then the digestion solutions was kept at 100mL.Instruments operating parameters were studied and calibration curves were made.The above-mentioned four samples were determined six times，respectively.The relative standard deviations（RSDs）were less than 0.59%.The recovery was in the range of 94.0%～104.0%.The measured values of magnesia obtained by the proposed method in 5XXX series aluminum alloy were consistent with those obtained by 1，2-diaminocyclohexane tetraacetic acid separation and complexmetric titration method.

inductively coupled plasma atomic emission spectrometry；5XXX series Al alloy；magnesia

O657.31；TH744.11

：A

：2095-1035（2015）02-0062-03

2014-12-03

：2015-02-05

田永紅，男，工程師，主要從事材料分析研究。Email：yh＿tian＠xbl.chalco.com.cn

10.3969/j.issn.2095-1035.2015.02.015