楊玉瓊，李 暉，張健康，白英麗，莫 蓉

（1.西北稀有金屬材料研究院寧夏有限公司，寧夏 石嘴山 753000；2.稀有金屬特種材料國家重點實驗室，寧夏 石嘴山 753000）

高鈹鈹鋁合金具有質量輕、比強度高、比剛度高、熱穩(wěn)定性好、高韌性、抗腐蝕等許多優(yōu)點，是一種重要的結構材料，被廣泛應用于航空航天、計算機、汽車等工業(yè)。通常認為，當此合金中鋁的含量范圍在30%～40%時，可達到延性的提高和更能接受的斷裂模式。因此對高鈹鈹鋁合金中鋁量檢測研究十分必要。GB／T 26063-2010鈹鋁合金中鋁的成分檢測為差減法計算余量［1］，各減量元素當中鈹量以容量法測定［2］，氧量和硅量檢測分別為紅外吸收和分光光度法等［3-4］。隨著高鈹鈹鋁合金研發(fā)進展，添加元素銀、鈷、鍺可通過強化鋁相從而對該合金進行強化［5］。減量元素的增加，以致差減法計算鋁量的方法更為繁瑣。故需一種直接測定合金中鋁量的方法以適應生產及研究需求。采用ICP-AES法直接測定高鈹鈹鋁合金中的鋁量，相比于傳統(tǒng)鋁合金中鋁量的容量法測定［6］，具備簡便快捷，易操作等優(yōu)勢。

通過對高鈹鈹鋁合金中鋁量方法試驗討論，選擇硝酸-硫酸溶解樣品，同時將純金屬粉末與試樣等條件溶解，保證標準系列溶液基體及酸度與試樣相匹配，繪制標準曲線，試驗確定分析方法酸度影響及共存元素干擾等問題，確定了高鈹鈹鋁合金中鋁量測定的ICP-AES法，方法周期短，結果準確，可應用于生產檢驗及產品開發(fā)研究工作。

1 試驗部分

1.1 儀器與工作參數

主要儀器：Agilent5110電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀（美國安捷倫科技公司制）。

工作參數：RF功率為1 200 W；輔助氣流量為1.0 L／min；分析泵速為12 r／min；沖洗泵速為12 r／min；積分時間為5 s；觀測方式為徑向；測定波長為308.215 nm。

1.2 試劑與材料

1.鋁標準儲備溶液（1 000μg／mL，鋼研納克檢測技術股份有限公司產）。

2.硝酸（優(yōu)級純）。

3.硫酸（優(yōu)級純）。

4.高純鋁粉（w（Al）≥99.99%，天津肯納金屬材料有限公司產）。

5.高純鈹粉（w（Be）≥99.50%，w（Al）≤0.005 0%，西北稀有金屬材料研究院寧夏有限公司產）。

6.高鈹鈹鋁合金試樣（鋁含量30%～40%，西北稀有金屬材料研究院寧夏有限公司產）。

試驗用水為二次交換去離子水。

1.3 試驗方法

1.3.1 試樣前處理

稱取0.100 0 g（精確至0.000 1 g）高鈹鈹鋁合金試樣置于150 mL燒杯中，以少量水潤濕，加入5 mL硝酸，再加入20 mL稀硫酸（硫酸∶水＝1∶9），于低溫電爐200～240℃加熱溶解20 min，取下冷卻，轉移至100 mL容量瓶中，以二次去離子水定容，分取10 mL移入100 mL容量瓶，搖勻待測。將制備溶液于Agilent5110電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀進樣測定。隨同試樣做空白試驗。

1.3.2 標準工作溶液的配制

按表1所列鈹及鋁元素純金屬粉末稱取量，按照1.3.1分析步驟，將金屬粉末溶解、定容、并分取10 mL移入100 mL容量瓶中，保持酸度與分析試液一致，以二次去離子水稀釋至刻度，混勻待測。

表1所配置標準溶液工作曲線中鋁量見表2。

表2 鋁標準溶液工作曲線 μg／mL

2 結果與討論

2.1 試樣處理及酸度影響

高鈹鈹鋁合金中銀的添加，導致試樣不宜使用鹽酸溶解，且高鈹鈹鋁合金不溶于硝酸，因此，采用硝酸-硫酸溶解試樣是本法唯一選擇。硫酸粘度大而影響溶液提升量，在試驗中加入量必須控制精確。試驗采用不同硫酸加入量，以回收率考察其對于鋁的測定影響，試驗數據如圖1所示。

圖1 硫酸加入量對鋁測定的影響

由圖1可知，隨著硫酸量的增大，鋁回收率呈現降低趨勢。在本法選擇硫酸加入量為0.2 mL時，對應鋁的回收率大于98%，基本滿足試驗要求。同時，本法采用標準曲線與待測試液酸度匹配，盡可能保持酸度一致，降低酸度帶來的測定影響。

2.2 分析譜線的選擇

于Agilent5110電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀自帶譜線庫，選取幾條光譜干擾可能性低的鋁特征譜線，通過空白試驗溶液、鋁元素單標準溶液（濃度為30μg／mL）、基體溶液（鈹濃度為70μg／mL）及樣品試驗溶液測定譜圖比較，選取無干擾、信背比高、靈敏度高的譜線，確定鋁元素最佳分析線為

308.215 nm。

2.3 共存元素干擾試驗

高鈹鈹鋁合金試樣中，鋁含量為30%～40%。本法設定鋁量檢測范圍為10%～50%，保證本法在異常情況下的適應性。在本法測定范圍區(qū)間，共存元素鈹量為鋁量的1～9倍之間。試驗于30μg／mL鋁量（相當于日常檢測試樣近似濃度）標準溶液中，分別加入相應量鈹元素標準溶液，滿足實際共存量范圍，以加標回收試驗數據考察鈹對鋁的測定干擾情況。數據如圖2所示。

圖2 共存元素干擾試驗

圖2結果證明：鈹的共存量在3倍以內，回收率＞99%，10倍以內，回收率＞98%，對鋁的干擾基本可忽略。

2.4 方法的準確度試驗

于高鈹鈹鋁合金試樣，加入約為原液鋁量0.5～1倍的鋁標準溶液，取加標回收率試驗數據驗證本法準確度，所得加標回收率數據見表3。

表3 方法的加標回收試驗

由表3數據可見，鋁的加標回收率為98.9%～102.0%，證明方法準確度滿足試驗要求。

2.5 方法的精密度試驗

平行稱取0.100 0 g（精確至0.000 1 g）高鈹鈹鋁合金試樣11份置于150 mL燒杯中，按照1.3.1試驗步驟進行樣品預處理，于Agilent5110電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀進樣測定，統(tǒng)計11組測定數據相對標準偏差驗證方法的精密度，精密度試驗數據見表4。

表4 方法的精密度驗證（n＝11） %

由表4數據可見，本法測定高鈹鈹鋁合金中的鋁，相對標準偏差（n＝11）在0.71%～1.33%之間，證明方法精密度滿足試驗要求。

2.6 方法檢測結果比對

將同一份高鈹鈹鋁合金試樣分別采用本法與差減法測定，檢驗本法與差減法測定結果是否一致。兩種方法測定比對數據見表5。

表5 對比試驗數據 %

表5表明，本法與差減法測定結果一致，證明本法結果可靠。

3 結 論

本文經過條件試驗及方法驗證建立了ICPAES法測定高鈹鈹鋁合金中鋁量的分析方法。該方法方便操作、易于控制、準確高效，為高鈹鈹鋁合金產業(yè)開發(fā)及研究帶來更好的檢測服務。