周 萍 劉永林 徐京鵬 徐芝亮 張智怡

(江西省分析測(cè)試研究所，江西 南昌 330029)

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電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定鋁鉭鈦合金中6種元素

周 萍 劉永林 徐京鵬 徐芝亮 張智怡

(江西省分析測(cè)試研究所，江西 南昌 330029)

研究建立了ICP-AES法直接測(cè)定鋁鉭鈦合金中Al、Ta、Ti、Fe、Si、Ni這6種元素的分析方法。從測(cè)量譜線選擇、試樣溶解方式、基體影響等幾個(gè)方面進(jìn)行了考察分析。方法簡(jiǎn)便，快速，具有良好的精密度和準(zhǔn)確度，微量元素檢出限為0.0013～0.025μg/ml，回收率為96.8～100.7%，主量元素的測(cè)量精密度≤3.18%。

電感耦合等離子體發(fā)射光譜法 鋁鉭鈦合金 6種元素

鋁鉭鈦合金是一種作為高溫合金和鈦合金冶煉的中間合金原料，合金中的化學(xué)成分對(duì)合金性能有很大影響，因此對(duì)其準(zhǔn)確測(cè)定非常必要。目前，鋁鉭鈦合金中主量與微量元素的測(cè)定多采用化學(xué)分析法、原子吸收法以及分光光度法等方法，這些方法采用單元素測(cè)定，分析周期長(zhǎng)，操作繁瑣。ICP-AES法以其分析速度快、操作簡(jiǎn)單、靈敏度高、檢出限低、分析精確度好等特點(diǎn)已成為現(xiàn)代化學(xué)分析的重要檢測(cè)手段之一，已被廣泛應(yīng)用于冶金、地質(zhì)、環(huán)境等諸多領(lǐng)域[1-4]。然而鋁鉭鈦合金中的主量與微量元素的同時(shí)測(cè)定未見(jiàn)報(bào)道。本文采用ICP-AES法直接測(cè)定鋁鉭鈦合金中Al、Ta、Ti、Fe、Si、Ni這6種元素。試樣用鹽酸、氫氟酸溶解，通過(guò)基體匹配及背景扣除法消除基體干擾，選擇最佳分析線，試驗(yàn)優(yōu)化了測(cè)定條件，使分析過(guò)程簡(jiǎn)單、快速，結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器及主要工作參數(shù)

法國(guó)JY公司生產(chǎn)的ULTIMA 2型電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀。儀器工作參數(shù)如下：

固態(tài)RF發(fā)生器：40.68MHZ；高頻功率1000W；焦距1.0m，背靠背光柵刻線4320/2400gr/mm；矩管、樣品導(dǎo)入裝置：可拆卸卡式結(jié)構(gòu)，耐氫氟酸霧化器；氣路系統(tǒng)：冷卻氣(P1)流量14 L/min；輔助氣流量0.2L/min，載氣流量 1.31L/min；高動(dòng)態(tài)檢測(cè)器(HDD)，波長(zhǎng)范圍160-450nm，450-800nm；積分時(shí)間：2S，積分次數(shù)3次。

1.2 試劑

1.2.1 鹽酸、氫氟酸、硝酸均為優(yōu)級(jí)純，水為二次蒸餾水。

1.2.2 鋁標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液，1.00mg/ml：

稱取1.0000g純鋁(質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于99.99%)，用25ml鹽酸加熱溶解，轉(zhuǎn)移至1000ml容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。此溶液保存于聚乙烯瓶中。

1.2.3 鉭標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液，1.00mg/ml：

稱取1.0000g金屬鉭片(質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于99.95%)，置于500ml聚四氟乙烯燒杯中，加入50ml氫氟酸，1ml硝酸，低溫加熱溶解完全后，取下冷卻，加入50ml氫氟酸，轉(zhuǎn)移至1000ml容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。此溶液保存于聚乙烯瓶中。

1.2.4 鈦、鐵、硅、鎳國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液，濃度均為1.00mg/ml。以上溶液用時(shí)均可進(jìn)行逐級(jí)稀釋。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 工作用標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備

1.3.1.1 測(cè)定鋁、鉭、鈦元素標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

按照表1所列的標(biāo)準(zhǔn)溶液，逐級(jí)稀釋移取相應(yīng)的量分別加入到：1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)、5號(hào)、6號(hào)、7號(hào)、8號(hào)、9號(hào)塑料容量瓶(100ml)中，補(bǔ)充一滴管氫氟酸、5ml鹽酸，用水稀釋至刻度，混勻使用。

表1 鋁、鉭、鈦元素標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制(μg/ml)

1.3.1.2 測(cè)定鐵、硅、鎳元素標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

在數(shù)個(gè)100ml容量瓶中分別加入鐵、硅、鎳標(biāo)準(zhǔn)溶液，以下按試樣溶液的制備步驟進(jìn)行。鐵、硅、鎳標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度見(jiàn)表2。

表2 鐵、硅、鎳標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制(μg/ml)

1.3.2 試樣溶液的制備

稱取0.2000g樣品于150ml聚四氟乙烯燒杯中，加入10ml鹽酸，兩滴管氫氟酸水溶加熱，控溫70℃左右直至試樣完全溶解，冷卻后，定容于200ml塑料容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻，備用上機(jī)。第二步移取10ml試液置于200ml塑料容量瓶中，然后加入10ml的鹽酸，兩滴管氫氟酸。以蒸餾水稀釋至刻度，混勻，待測(cè)。

2 結(jié)果與討論

2.1 分析線的選擇

分析譜線的選擇應(yīng)根據(jù)電感耦合等離子體發(fā)射光譜譜線表提供的波長(zhǎng)、背景等效濃度、檢出限、信噪比、強(qiáng)度等參數(shù)，綜合考慮干擾情況和靈敏度來(lái)選擇譜線，所選用的分析線如表3所示。

表3 分析元素的波長(zhǎng)

2.2 試樣溶解方法的選擇

鉭金屬具有極高的抗腐蝕性，鹽酸、硝酸以及“王水”都不能溶解它。實(shí)驗(yàn)表明，鉭在氫氟酸的存在下有所反應(yīng)，因此最后采樣氫氟酸與鹽酸來(lái)溶解鋁鉭鈦合金，由于氫氟酸會(huì)與試樣中的硅組分反應(yīng)，生成四氟化硅，反應(yīng)溫度過(guò)高，易揮發(fā)，從而影響硅的測(cè)定。本文采用水溶控溫法，使其均勻受熱，防止硅的揮發(fā)，溫度控制在70℃左右，使其反應(yīng)充分。

2.3 基體效應(yīng)的影響

用ICP-AES分析樣品時(shí)，基體效應(yīng)的影響無(wú)法回避，基體效應(yīng)是指基體元素對(duì)待測(cè)元素的信號(hào)強(qiáng)度產(chǎn)生抑制，或增強(qiáng)的效應(yīng)，使待測(cè)元素的譜線強(qiáng)度發(fā)生變化，從而影響分析的結(jié)果。本文通過(guò)對(duì)各純品鋁、鉭、鈦溶液進(jìn)行掃描分析，譜圖表明基體鋁、鉭、鈦對(duì)微量元素鐵、硅、鎳的測(cè)定影響不大，雖然出現(xiàn)了一定的背景，但可以通過(guò)背景點(diǎn)加以扣除。

表4 背景的扣除

2.4 主量元素合成樣品的分析和精密度

為了考察主量元素測(cè)定結(jié)果的穩(wěn)定性及準(zhǔn)確度，根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格合成了1#，2#兩個(gè)樣品溶液，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表5所示。實(shí)驗(yàn)表明，主量各元素測(cè)定值與理論值相符合，精密度小于3.18%。

表5 1#，2#合成樣品的分析結(jié)果和精密度(n=11)

2.5 微量元素的檢出限及加標(biāo)回收

在優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件下，對(duì)空白溶液進(jìn)行11次測(cè)量，測(cè)定值標(biāo)準(zhǔn)偏差的3倍即為其檢出限，見(jiàn)表6。

為了考察微量元素的精密度和準(zhǔn)確度，分別對(duì)兩個(gè)樣品進(jìn)行了測(cè)定，并對(duì)其進(jìn)行了加標(biāo)回收試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果(n=8)見(jiàn)表6。

表6 檢出限及樣品加標(biāo)回收(n=8)

3 結(jié)論

本文采用ICP-AES法對(duì)鋁鉭鈦合金中主量與微量元素含量的分析，充分發(fā)揮了光譜儀器速度快，穩(wěn)定性好，測(cè)定結(jié)果精密度高等特點(diǎn)，節(jié)省了大量的人力、物力，提高了分析速度，是一種切實(shí)可行的分析方法。

[1]萬(wàn)家亮編著.現(xiàn)代光譜分析手冊(cè)[M].武漢：華中師范大學(xué)出版社，1987年.

[2]辛仁軒編著.等離子體發(fā)射光譜分析[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

[3]張興梅.ICP—AES法測(cè)定純鋁及鋁合金中9種元素[J].冶金分析，2001.

[4]鐘志光，卞群洲，鄭建國(guó).ICP—AES同時(shí)測(cè)定鋁合金中Fe，si，Cu，Mg，Mn，Ni，Zn，Ti，Cr，Sr等雜質(zhì)元素[J].光譜學(xué)與光譜分析.1995.