李佗，楊軍紅，李榮，魏東，翟通德，李娟

（西部金屬材料股份有限公司理化檢驗(yàn)中心，陜西寶雞 721014）

火焰原子吸收光譜法測(cè)定釩鋁合金中的鐵

李佗，楊軍紅，李榮，魏東，翟通德，李娟

（西部金屬材料股份有限公司理化檢驗(yàn)中心，陜西寶雞 721014）

用鹽酸-硝酸-水混合液（3∶1∶4）溶解樣品，以火焰原子吸收光譜法測(cè)定釩鋁合金中的鐵含量。實(shí)驗(yàn)表明釩鋁基體對(duì)鐵含量測(cè)定結(jié)果無(wú)影響。選擇燈電流為12.5 mA，燃?xì)饬髁繛?.0 L/min，燃燒頭高度7.5 mm。結(jié)果表明，鐵的質(zhì)量濃度x在0～4 mg/L范圍內(nèi)與吸光度y呈良好的線性關(guān)系，線性方程為y=0.009 3x-8×10-5，相關(guān)系數(shù)為0.999 9。將該方法應(yīng)用于兩個(gè)不同樣品中鐵的測(cè)定，與利用YS/T 1075.1-2015標(biāo)準(zhǔn)方法所得結(jié)果基本一致，測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為2.32%，2.83% （n=11），加標(biāo)回收率為98.0%～102.0%，可滿足釩鋁合金中鐵的檢測(cè)要求。

釩鋁合金；鐵；原子吸收光譜法

釩鋁合金是生產(chǎn)鈦合金和不含鐵含釩特殊合金的元素添加劑。鈦合金中加入釩鋁能改善合金的耐熱性能與冷加工性能，使合金具有良好的焊接性能和較高的機(jī)械強(qiáng)度。常用的釩鋁合金有AlV55，AlV85等。AlV55主要用于制備Ti6Al4V合金，AlV85主要用來(lái)配制釩含量不低于鋁的鈦合金［1］。釩鋁合金中鐵含量的高低會(huì)直接影響鈦合金中的鐵含量，并對(duì)鈦合金材料的性能產(chǎn)生直接影響。因此準(zhǔn)確測(cè)定釩鋁合金中的鐵含量對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量非常重要。

合金中雜質(zhì)鐵的測(cè)定方法有X射線熒光光譜法［2-3］、ICP-MS法［4］、光度法［5-7］、ICP-AES法［8-9］。作為一種選擇性高、分析速度快、便于操作的分析方法，原子吸收光譜法已得到深入研究和廣泛應(yīng)用，逐漸成為分析化學(xué)的一個(gè)重要的分支學(xué)科，尤其適用于小批量、單元素的測(cè)定［10-15］。目前尚未發(fā)現(xiàn)火焰原子吸收光譜法測(cè)定釩鋁中鐵含量的報(bào)道。筆者建立了測(cè)定釩鋁中鐵含量的火焰原子吸收光譜法，并與化學(xué)法測(cè)定結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果表明該法精密度和準(zhǔn)確度均達(dá)到分析要求，可滿足日常檢測(cè)需要。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

火焰原子吸收分光光度計(jì)：Z2300型，日本日立公司；

鐵空心陰極燈：北京有色金屬研究總院；

超純水機(jī)：UPH-I-40型，優(yōu)普儀器設(shè)備有限公司；

鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液：1 mg/mL，編號(hào)為GBW 08616，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心；

硝酸、鹽酸：分析純，洛陽(yáng)化學(xué)試劑廠；

實(shí)驗(yàn)用水為去離子水，以UPH-I-40型超純水機(jī)制備。

1.2 儀器工作條件

分析線波長(zhǎng)：248.3 nm；燈電流：12.5 mA；光譜通帶寬度：0.2 nm；燃燒器高度：7.5 mm；助燃劑：空氣，流量為15.0 L/min；燃?xì)猓阂胰?，流量?.8 L/min。

1.3 樣品測(cè)定

稱取0.100 0 g試樣于100 mL燒杯中，加入10 mL鹽酸-硝酸-水混合液（3∶1∶4），于電熱板上低溫加熱溶解。待樣品溶解后冷卻，轉(zhuǎn)入100 mL容量瓶中，用水稀釋至標(biāo)線，搖勻，制得樣品溶液，按照1.2儀器工作條件測(cè)定其吸光度，由標(biāo)準(zhǔn)工作曲線計(jì)算樣品中鐵含量。

2 結(jié)果與討論

2.1 溶樣酸的選擇

釩鋁合金一般用硝酸-硫酸或鹽酸-硝酸溶解。硫酸粘度較大，不利于樣品提升，且易造成吸光度偏小和靈敏度下降，因此選擇鹽酸-硝酸溶解樣品。分別量取10 mL體積比為1∶1∶4，2∶1∶4，3∶1∶4，4∶1∶4，5∶1∶4的鹽酸-硝酸-水混合液溶解樣品，對(duì)樣品溶解效果進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果表明，隨著鹽酸比例的提高，混合液的溶解速度隨之加快，當(dāng)鹽酸與硝酸的體積比大于3∶1時(shí)，混合液的溶解速度基本恒定，故選擇鹽酸-硝酸-水體積比為3∶1∶4的混合液溶解試樣。對(duì)鹽酸-硝酸-水混合液的用量進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)隨著混合液用量增大，樣品溶解更加徹底，溶樣時(shí)間逐漸縮短。但混合液用量太大會(huì)造成溶液提升量減小，吸光度有所下降。最終選擇10 mL鹽酸-硝酸-水混合液（3∶1∶4）。

2.2 燈電流的選擇

原子吸收光譜儀燈電流的大小對(duì)空心陰極燈的使用壽命、光源輻射強(qiáng)度都有很大的影響。當(dāng)燈電流過(guò)低時(shí)，雖然分析靈敏度有所提高，但此時(shí)的信噪比和穩(wěn)定性比較差；反之，當(dāng)燈電流過(guò)高時(shí)，穩(wěn)定性雖然隨之提高，但此時(shí)的靈敏度卻比較低。因此必須選擇合適的燈電流，兼顧靈敏度和測(cè)定的穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)選擇燈電流為12.5 mA。

2.3 燃?xì)饬髁康倪x擇

助燃?xì)饪諝獾某Ｒ?guī)流量為15 L/min，選擇燃?xì)饬髁糠謩e為0.5，1.0，1.5，2.0，2.5 L/min，試驗(yàn)不同燃?xì)饬髁繉?duì)樣品吸光度的影響，結(jié)果如圖1所示。由圖1可知，隨著燃?xì)饬髁康脑黾?，火焰溫度升高，原子化的能量增大，樣品吸光度也隨之增大。當(dāng)燃?xì)饬髁看笥?.5 L/min時(shí)，樣品吸光度基本恒定。實(shí)驗(yàn)選擇燃?xì)饬髁繛?.0 L/min。

圖1 不同燃?xì)饬髁康臉悠肺舛?/p>

2.4 燃燒頭高度的影響

分別設(shè)定燃燒頭的高度為6.5，7.5，8.5，9.5，10.5 mm，試驗(yàn)燃燒頭高度對(duì)樣品吸光度的影響，試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。由圖2可知，隨著燃燒頭高度的增加，樣品吸光度隨之減小。這可能是由于隨著燃燒頭高度的變化，其火焰溫度也發(fā)生了變化，從而導(dǎo)致蒸發(fā)、解離、原子化過(guò)程的能量減小，故其吸光度也有所減小。實(shí)驗(yàn)選擇燃燒頭高度7.5 mm。

圖2 不同燃燒頭高度的樣品吸光度

2.5 樣品基體的影響

按照實(shí)驗(yàn)方法，分別測(cè)定有釩鋁基體和無(wú)基體時(shí)鐵的吸光度，結(jié)果如圖3、圖4所示。由圖3、圖4可知，樣品基體對(duì)鐵的吸光度基本無(wú)影響。因此在繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線時(shí)不需要考慮基體匹配的問(wèn)題。

圖3 釩鋁基體存在時(shí)鐵的吸光度

圖4 無(wú)釩鋁基體時(shí)鐵的吸光度

2.6 共存離子的影響

釩鋁合金中可能產(chǎn)生干擾的雜質(zhì)主要有Cu，Si，Ni，Mn等。按1.3樣品測(cè)定方法測(cè)定3 mg/L鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液，在相對(duì)誤差5%范圍內(nèi)，10 mg/L的Cu，Si，Ni，Mn，Ca，Cr，Co對(duì)鐵的測(cè)定不產(chǎn)生干擾。

2.7 線性方程及檢出限

準(zhǔn)確移取0，1.0，2.0，3.0，4.0 mL 100 mg/L鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液于5 只100 mL 容量瓶中，分別加入HCl-HNO3-H2O混合液10 mL，以水稀釋至標(biāo)線，搖勻。以鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。鐵的質(zhì)量濃度x在0～4 mg/L范圍內(nèi)與吸光度y呈良好線性關(guān)系，線性方程為y=0.009 3x-8×10-5，相關(guān)系數(shù)為0.999 9。對(duì)空白溶液連續(xù)測(cè)試11次，以標(biāo)準(zhǔn)偏差的3倍作為方法的檢出限，鐵的檢出限為0.002 5%。

2.8 精密度試驗(yàn)

對(duì)兩個(gè)不同樣品中鐵含量進(jìn)行11次平行測(cè)定，結(jié)果見表1。由表1可見，兩個(gè)樣品測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為2.32%，2.83%，表明精密度良好。

表1 樣品測(cè)定結(jié)果 %

2.9 加標(biāo)回收試驗(yàn)

測(cè)定兩種樣品的本底值，然后分別加入0.50，1.00 mg/L的鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液，進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)，測(cè)定結(jié)果見表2。由表2可知，本法樣品加標(biāo)回收率在98.0%～102.0%之間，表明本法測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

表2 加標(biāo)回收試驗(yàn)結(jié)果

2.10 方法對(duì)照試驗(yàn)

用本法測(cè)定兩種樣品的本底值，并與YS/T 1075.1-2015標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定結(jié)果進(jìn)行比較，相關(guān)數(shù)據(jù)見表3。由表3可知，本法與標(biāo)準(zhǔn)法測(cè)定結(jié)果基本一致。

表3 方法對(duì)照試驗(yàn)結(jié)果 mg/L

3 結(jié)語(yǔ)

采用火焰原子吸收光譜法測(cè)定釩鋁合金中鐵的含量，具有靈敏度高、分析速度快等優(yōu)點(diǎn)。該法與化學(xué)法測(cè)定結(jié)果基本一致，能滿足釩鋁合金研制工作的技術(shù)要求。

［1］ 黎明，明憲權(quán).提高釩鋁合金冶煉回收率的途徑探討［J］.鐵合金，2000，153（4）： 11-13.

［2］ 顏曉華，彭宇，蘇明，等. X射線熒光光譜法測(cè)定碳化鎢粉中鐵［J］.冶金分析，2016，36（4）： 57-61.

［3］ 李穎，馮秀梅，陸筱彬，等. X-射線熒光光譜法測(cè)定鋅鋁銅合金中的鋁、銅、鐵、硅、鎳、鉛和鎘［J］.中國(guó)無(wú)機(jī)分析化學(xué)，2015，5（4）： 69-73.

［4］ 楊春林，蘇春風(fēng)，景燕.電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）測(cè)定鎳鈷錳酸鋰中的金屬鐵［J］.礦冶，2016，25（2）： 74-76.

［5］ YS/T 1075.1-2015 釩鋁、鉬鋁中間合金化學(xué)分析方法 第1部分 鐵量的測(cè)定 1，10-二氮雜菲分光光度法［S］.

［6］ 于亞輝，張術(shù)杰，張秀艷，等.硫氰酸鉀-1，10-二氮雜菲分光光度測(cè)定鎂錳鈰合金中鐵［J］.冶金分析，2016，36（2）： 53-56.

［7］ 柴紅梅，馬榮萱，孫雪花，等.雙氧水氧化雙指示劑催化褪色光度法測(cè)定痕量鐵（Ⅲ）［J］.冶金分析，2016，36（3）： 69-72.

［8］ 成勇.電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定釩鋁合金中微量硅錳磷鐵［J］.理化檢驗(yàn)（化學(xué)分冊(cè)），2010，46（7）： 781-783.

［9］ 成勇，敬守斌.電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定釩鋁合金中15種雜質(zhì)元素［J］.理化檢驗(yàn)（化學(xué)分冊(cè)），2013（1）： 44-47.

［10］ 竇懷智，丁菊香，王超穎，等.火焰原子吸收光譜法測(cè)定鎳基體料爐渣中錳［J］.冶金分析，2015，35（12）： 32-35.

［11］ 王勇，仲利，楊濤，等.高分辨連續(xù)光源原子吸收光譜法測(cè)定釩鐵中磷［J］.冶金分析，2016，36（3）： 1-5.

［12］ 楊金芳，楊強(qiáng)，袁明康.氧化氬氮-乙炔火焰原子吸收光譜法測(cè)定鈦釩鋁合金中鋁［J］.理化檢驗(yàn)（化學(xué)分冊(cè)），2006，42（12）：781-783.

［13］ 李源，張?chǎng)? 雙孔石墨管原子吸收法測(cè)定化探樣品中的痕量金［J］.化學(xué)分析計(jì)量，2016，25（2）： 27-30.

［14］ 唐楠.微波消解石墨爐原子吸收法測(cè)定環(huán)境空氣中痕量錫［J］.化學(xué)分析計(jì)量，2016，25（2）： 63-65.

［15］ 王延梅，袁海寬.改性介孔二氧化硅分離富集-火焰原子吸收光譜法檢測(cè)痕量鎘［J］.分析試驗(yàn)室，2015（12）： 1 419-1 422.

Determination of Iron in Vanadium-Aluminum Alloy by Atomic Absorption Apectrometry

Li Tuo， Yang Junhong， Li Rong， Wei Dong， Zhai Tongde， Li Juan
（Physics & Chemistry Inspection Center for Western Metal Materials Co.， Ltd.， Baoji 721014， China）

The content of Fe in V-Al alloy was determined by flame atomic absorption spectrometry after the sample was dissolved in HCl-HNO3-H2O solution （3∶1∶4）. It was showed that the matrix had no interference on the determination of Fe. The current was set at 12.5 mA， the flow of C2H2was 2.0 L/min， and the height of the head was 7.5 mm. The concentration （x） of Fe had linearity with the absorbance （y） in the range of 0-4 mg/L， the linear eqation was y=0.009 3x-8×10-5with the corelation coefficient of 0.999 9. The contents of Fe in two samples were consistent with those obtained by YS/T 1075.1-2015. The relative standard deviation of this method were 2.32%， 2.83%（n=11）， respectively. The recoveries were in the range of 98.0%-102.0%. The method can meet the requirement for routine quantitative analysis of iron in vanadium-aluminum alloy.

V-Al alloy； Fe； atomic absorption spectrometry

O657.3

A

1008-6145（2016）05-0001-03

10.3969/j.issn.1008-6145.2016.05.023

聯(lián)系人：楊軍紅；E-mail： lit200504@hotmail.com

2016-07-04