趙建峰，錢亞鋒，孫志陽(yáng)

(國(guó)家鎂及鎂合金產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，河南 鶴壁 458030)

?

ICP-AES法測(cè)定鎂合金中釓含量

趙建峰，錢亞鋒，孫志陽(yáng)

(國(guó)家鎂及鎂合金產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，河南 鶴壁 458030)

采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定鎂合金中釓的含量。用25 mL鹽酸(1+1)溶解樣品，放在加熱板上滴入若干滴過氧化氫，冷卻后，定容于100 mL容量瓶中，在最佳分析譜線342.247 nm處進(jìn)行測(cè)定。結(jié)果表明：釓的線性范圍為1～100 μg/mL，線性相關(guān)系數(shù)≥0.9998；加標(biāo)回收率為99%～101.5%，測(cè)定值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(n=11)為0.70%～1.11%；ICP-AES法測(cè)定結(jié)果與X射線熒光光譜法所測(cè)得的結(jié)果基本一致，ICP-AES可用于鎂合金中高含量釓的測(cè)定。

鎂合金；ICP-AES法；釓

稀土鎂合金具有耐高溫和高強(qiáng)度等特點(diǎn)，在汽車工業(yè)、航空航天、通訊電子等領(lǐng)域?qū)Ω咂焚|(zhì)高性能鎂合金具有更大需求。鎂釓系合金具有較好的力學(xué)性能，但還需要進(jìn)一步的探索與研究，使其能在一定程度上滿足飛機(jī)、火箭、導(dǎo)彈、汽車、電子產(chǎn)品等材料對(duì)輕量化、高強(qiáng)度、高減震、耐高溫等性能的要求[1-2]，其中各元素含量對(duì)性能的影響尤為重要。

Mg-Gd-Y稀土合金的應(yīng)用逐步成熟，而對(duì)于鎂合金的化學(xué)分析方法，在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[3]中僅僅針對(duì)成形的產(chǎn)品成分有相應(yīng)的規(guī)定。電感耦合等離子體發(fā)射光譜法(ICP-AES)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)，在鎂及鎂合金產(chǎn)品成分分析中發(fā)揮重要作用，但對(duì)于釓元素的測(cè)試在標(biāo)準(zhǔn)中未得到體現(xiàn)，因此通過對(duì)鎂及鎂合金產(chǎn)品的釓元素檢測(cè)，以探究ICP-AES法的線性、準(zhǔn)確度及精密度等。

X射線熒光光譜法[4]一種方便快速、準(zhǔn)確可靠的分析方法。該法的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高,譜線簡(jiǎn)單；在低濃度時(shí)校準(zhǔn)曲線的線性范圍寬達(dá)3～5個(gè)數(shù)量級(jí)，特別是用激光做激發(fā)光源時(shí)更佳。主要用于金屬元素的測(cè)定，在環(huán)境科學(xué)、高純物質(zhì)、礦物、水質(zhì)監(jiān)控、生物制品和醫(yī)學(xué)分析等方面有廣泛的應(yīng)用。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 儀器及主要工作參數(shù)

ICAP6300型ICP-AES，美國(guó)Thermofisher公司(RF功率: 1150 W; 等離子氣流量: 15 L/min; 載氣流量:0.7 L/min; 輔助氣流量: 0.5 L/min; 樣品提升 量：1.5 mL/min；垂直觀測(cè)高度: 15 mm)；S8 TIGER，X射線熒光光譜儀：布魯克AXS公司。

1.2 試劑及標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液

鹽酸、過氧化氫(30%)均為優(yōu)級(jí)純；所用水為up水。

釓標(biāo)準(zhǔn)溶液：準(zhǔn)確稱取光譜純的稀土氧化物，置于500 mL燒杯中，加入20 mL鹽酸 和0.5 mL過氧化氫，加熱至稀土氧化物完全溶解后，定容至1000 mL容量瓶中，配制成1000 μg/mL母液，依據(jù)所需要的濃度進(jìn)行逐級(jí)稀釋。

1.3 工作曲線

稱取0.1000 g(精確至0.0001 g)鎂基體(99.999%)于250 mL燒杯中，加入25 mL鹽酸(1+1)，進(jìn)行完全溶解，放在加熱板上加熱并滴入若干滴過氧化氫，等氣泡消失后，取下燒杯冷卻至室溫，轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中，配制元素的工作曲線，表1為元素濃度。

表1 標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度

Table 1 Concentration of standardized solution (μg/mL)

經(jīng)測(cè)定，兩條標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性系數(shù)均≥0.9998。

1.4 試樣溶液的制備

稱取 0.1000 g(精確至0.0001 g)試樣于250 mL燒杯中，加入25 mL鹽酸(1+1)，進(jìn)行溶解完全，放在加熱板上滴入若干滴過氧化氫。冷卻后，定容于100 mL容量瓶中。

2 結(jié)果與討論

2.1 工作條件的選擇

功率、觀測(cè)高度、霧化氣流速在ICP-AES光譜法中必須具有適合的實(shí)驗(yàn)參數(shù)，是影響分析測(cè)試的關(guān)鍵因素。一般情況下，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[5-6]，因此依據(jù)試驗(yàn)要求選取1150 W作為功率測(cè)試條件。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行綜合調(diào)試，將等離子氣流量15 L/min、霧化氣流量0.7 L/min、輔助氣流量0.5 L/min、垂直觀測(cè)高度15 mm最終測(cè)試條件，可以獲得較好譜線強(qiáng)度及信背比。

2.2 分析線的選擇

由于GB/T13748.20-2009不存在釓含量分析線的測(cè)定說明，另外釓元素在ICP-AES測(cè)試中分析譜線也較多，因此對(duì)釓分析線 310.050、350.47、335.862、336.223、342.247、364.619 nm 分別測(cè)定相對(duì)強(qiáng)度。結(jié)果顯示，在分析測(cè)試中，譜線譜峰對(duì)稱、譜線穩(wěn)定、左右背景平坦、靈敏度適中、干擾少，因此將342.247 nm作為分析譜線。

2.3 準(zhǔn)確度及精密度實(shí)驗(yàn)

由于沒有含釓分量的鎂合金標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，為了驗(yàn)證該方法的準(zhǔn)確度就需要進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)的測(cè)定。選取四個(gè)含有釓元素的鎂合金樣品，分別加入不同量的釓標(biāo)準(zhǔn)溶液，按試驗(yàn)方法單獨(dú)測(cè)定，結(jié)果見表2。

將含有釓元素的鎂合金樣品用酸進(jìn)行處理，制備成溶液，重復(fù)測(cè)定11次，計(jì)算出相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，列入表3。

表2 加料回收實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表3 精密度結(jié)果

結(jié)果顯示，表2中釓元素的加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)較好，回收率在99%～101.5%之間，表3釓元素的精密度實(shí)驗(yàn)結(jié)果也較好，RSD為0.70%～1.11%，符合實(shí)驗(yàn)要求。

2.4 對(duì)照實(shí)驗(yàn)

同四種樣品用本方法測(cè)定與用X射線熒光光譜法測(cè)定[7]，表4為對(duì)照結(jié)果。

表4 不同方法分析結(jié)果對(duì)照

將ICP-AES 法所測(cè)得的結(jié)果與X 射線熒光光譜法所測(cè)得的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，表4顯示兩種方法測(cè)定結(jié)果基本一致，說明ICP-AES法的測(cè)試穩(wěn)定性及準(zhǔn)確性都比較高。由于GB/T13748.20-2009中未對(duì)鎂合金中釓元素的含量進(jìn)行說明與修飾，ICP-AES 法可通過對(duì)大量樣品的重復(fù)性與再現(xiàn)性的測(cè)定，同時(shí)可以經(jīng)過大量的比對(duì)試驗(yàn)來對(duì)鎂合金中釓元素的含量范圍進(jìn)行補(bǔ)充與完善，因此ICP-AES可用于鎂合金中高含量釓的測(cè)定。

3 結(jié) 論

采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定鎂合金中釓的含量。用25 mL鹽酸(1+1)溶解樣品，放在加熱板上滴入若干滴過氧化氫，冷卻后，定容于100 mL容量瓶中，在最佳分析譜線342.247 nm處進(jìn)行測(cè)定。結(jié)果表明：釓的線性范圍為1～100 μg/mL，線性相關(guān)系數(shù)≥0.9998；加標(biāo)回收率為99%～101.5%，測(cè)定值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(n=11)為0.70%～1.11%；ICP-AES法測(cè)定結(jié)果與X 射線熒光光譜法所測(cè)得的結(jié)果基本一致，ICP-AES可用于鎂合金中高含量釓的測(cè)定。

[1] 胡耀波,鄧娟,趙沖,等. 稀土 Mg-Gd 系合金的研究現(xiàn)狀與展望[J]. 材料導(dǎo)報(bào),2010,24(12):95-99.[2] 王津,李沁,謝湘娜. ICP-AES法測(cè)定鎂合金中的釤、鏑、鈥、釓、銻、鉍、錫[J]. 材料研究與應(yīng)用,2012,6(4):286-290.

[3] 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T13748.20-2009鎂及鎂合金化學(xué)分析方法第20部分:ICP-ASE測(cè)定元素含量[M].

[4] 江祖成，蔡汝秀，張華山.稀土元素分析化學(xué).2版[M].北京:科學(xué)出版社,2000.

[5] 邱德仁. 原子光譜分析[M]. 上海：復(fù)旦大學(xué)出版社，2002：196-210.

[6] 郝麗萍,覃廣河,馬蘭,等. ICP-AES法測(cè)定釓鎂合金中釓含量[J]. 兵器材料科學(xué)與工程,2015,38(3):128-130.

[7] 王東杰,許濤,李梅,等. ICP-AES法同時(shí)測(cè)定釤鈷合金中的釤、鈷、銅、鐵、鋯和釓量[J]. 稀土，2012,33(5):76-78.

Determination of Gd in Magnesium by ICP-AES

ZHAOJian-feng,QIANYa-feng,SUNZhi-yang

(National Centre for Quality Supervision Inspection of Magnesium and Magnesium Alloy Production,Henan Hebi 458030, China)

Determination of Gd in magnesium by ICP-AES was illuminated. The samples were dissolved by hydrochloric acid, several drops of hydrogen peroxide were put in the being heated samples, after cooling the samples were fixed in the 100 mL capacity bottle and the determination was carried out in the optimum analytical spectral line 342.247 nm. Results showed that detection limit of element was between 1～100 μg/mL while linear correlation coefficient was no less than 0.9998. The recovery of experimental method was between 99%～101.5% and the relative precision was between 0.70%～1.11%. The measurement results conformed that X-ray fluorescence spectrometry and ICP-AES can be used for the determination of high content of Gd in magnesium alloy.

magnesium; ICP-AES; Gd

趙建峰，男，碩士研究生；主要從事鎂及鎂合金產(chǎn)品化學(xué)分析。

O657.31

A

1001-9677(2016)020-0099-03