菅豫梅，王 培

（自貢硬質(zhì)合金有限責(zé)任公司技術(shù)部，四川 自貢 643011）

碳化鉻基噴涂合金粉是航空及燃機(jī)領(lǐng)域重要噴涂材料之一。鉻基合金粉末中添加碳化鎢，可提高合金粉顯微硬度，增強(qiáng)耐磨、耐腐蝕等性能，因此，研發(fā)人員在試驗(yàn)過程中提出了碳化鉻基噴涂合金粉中鎢量的準(zhǔn)確測(cè)定要求。碳化鉻基噴涂合金粉中鎢量的測(cè)定方法未見報(bào)道。文獻(xiàn)報(bào)道鎢的測(cè)定方法雖然較多，有電感耦合等離子體發(fā)射光譜法［1］，電感耦合等離子體質(zhì)譜法［2］，X射線熒光光譜法［3］，極譜分析法［4］，差式光度法［5］和容量法［6］。由于此產(chǎn)品是燒結(jié)后極難溶的碳化鉻基體，參照文獻(xiàn)法無法進(jìn)行定量測(cè)試，也未查到相應(yīng)的國(guó)行標(biāo)。

本試驗(yàn)用硫酸、磷酸和硝酸溶解樣品，用氫氟酸、硝酸絡(luò)合試樣溶液中的鎢，選擇合適的儀器分析條件，采用標(biāo)準(zhǔn)工作曲線法測(cè)定碳化鉻基噴涂合金粉中的鎢量。方法精密度試驗(yàn)RSD＜5%，標(biāo)準(zhǔn)加入回收率為97.9%～113.5%。方法簡(jiǎn)便快速，適用于生產(chǎn)分析。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試劑與材料

1.硫酸（ρ＝1.84 g／mL）。

2.磷酸（ρ＝1.70 g／mL）。

3.硝酸（ρ＝1.42 g／mL）。

4.氫氟酸（優(yōu)級(jí)純，40%）。

5.國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心、國(guó)標(biāo)（北京）檢驗(yàn)認(rèn)證有限公司生產(chǎn)的鎢國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)溶液（濃度為1 000μg／mL）。

6.高純氬氣（≥99.99%）。

本方法所用水為三級(jí)純水。

1.2 儀器

1.電子天平：感量d＝0.01 mg。

2.美國(guó)熱電iCAP6300型電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀（配耐氫氟酸腐蝕材質(zhì)的中心管、霧化器和霧化室）。

1.3 試樣分析步驟

將準(zhǔn)確稱取的試樣置于玻璃三角瓶中，分別加入20 mL硫酸，10 mL磷酸，置于高溫電爐上加熱煮沸，溶解約15 min，取下冷卻。再用玻璃移液管沿杯壁緩慢加入5 mL硝酸，置于高溫電爐上加熱溶解完全，取下冷卻。用水將三角瓶中溶液轉(zhuǎn)入100 mL玻璃容量瓶中，定容，搖勻。在一個(gè)100 mL聚丙烯容量瓶中加入1.0 mL氫氟酸和3.0 mL硝酸，再分取玻璃容量瓶中的試樣溶液10.0 mL于此聚丙烯容量瓶中，搖動(dòng)，使鎢被絡(luò)合，再加水定容，搖勻。將試液在電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀上，于選定的儀器測(cè)定條件下，測(cè)定試液的發(fā)射強(qiáng)度，通過試液與標(biāo)準(zhǔn)工作曲線發(fā)射強(qiáng)度比較，由計(jì)算機(jī)軟件自動(dòng)計(jì)算出經(jīng)空白校正后的元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

2 結(jié)果與討論

2.1 硫酸用量試驗(yàn)

平行稱五份碳化鉻基合金粉樣品各0.100 0 g，按表1加入不同量的硫酸，再分別加10 mL磷酸，加熱煮沸溶解20 min，取下冷卻，再分別加5 mL硝酸，加熱溶解，溶解情況見表1。

表1 硫酸用量選擇

由表1知：硫酸用量在15～30 mL，樣品消解完全。本試驗(yàn)選20 mL為硫酸用量。

2.2 磷酸用量試驗(yàn)

平行稱四份碳化鉻基合金粉樣品各0.100 0 g，分別加入20 mL硫酸，按表2加入不同量的磷酸，加熱煮沸溶解約20 min，取下冷卻，再分別加5 mL硝酸，加熱溶解，溶解情況見表2。

由表2知：磷酸用量在5～20mL，樣品溶解完全。為避免高溫溶解過程生成焦磷酸不溶物，本試驗(yàn)選10 mL為磷酸用量。

表2 磷酸用量選擇

2.3 硝酸用量試驗(yàn)

平行稱四份碳化鉻基合金粉樣品各0.100 0 g，分別加入20 mL硫酸，10 mL磷酸，加熱煮沸溶解約20 min，取下冷卻，按表3分別加入不同量的硝酸，繼續(xù)加熱溶解，溶解情況見表3。

表3 硝酸用量選擇

由表3知：硝酸用量在2～15 mL，樣品溶解完全。本試驗(yàn)選5 mL為硝酸用量。

2.4 最佳儀器工作參數(shù)

通過試驗(yàn)，對(duì)儀器的最佳工作參數(shù)進(jìn)行了選擇，結(jié)果見表4。

表4 最佳儀器工作參數(shù)

2.5 高含量鉻、鎳對(duì)鎢的光譜干擾試驗(yàn)

2.5.1 高含量鉻對(duì)鎢的干擾試驗(yàn)

平行稱兩份添加了高鎳的碳化鉻基合金粉樣品各0.100 0 g，一份按試驗(yàn)方法1.3操作，測(cè)試鎢含量；另一份先按試驗(yàn)方法1.3操作，再加10 mL高氯酸，將鉻氧化為高價(jià)態(tài)深棕紅色，分次加3～5 g氯化鈉，加熱將鉻生成氣態(tài)氯化鉻酰逸出分離，至溶液呈淺黃色或淺綠色時(shí)，取下冷卻，用水定容，分取溶液，按試驗(yàn)方法1.3操作，測(cè)試鎢含量，結(jié)果見表5。

2.5.2 高含量鎳對(duì)鎢的干擾試驗(yàn)

稱一份添加了高鎳的碳化鉻基合金粉樣品0.100 0 g，加入1 g無水碳酸鈉，4 g過氧化鈉，在750℃高溫爐中熔融15 min，取出，用熱水浸溶，鉻、鎢溶解，鎳生成氫氧化鎳沉淀。用水定容200 mL，用濾紙干過濾分離氫氧化鎳后，分取溶液，按試驗(yàn)方法1.3操作，測(cè)試鎢含量，結(jié)果見表5。

由表5比較，采用三種不同樣品處理方法，分離鉻或鎳與未分離鉻或鎳的鎢檢測(cè)結(jié)果比較，相對(duì)偏差小于6%。本試驗(yàn)選不分離鉻、鎳的酸溶法為樣品處理方法，操作更簡(jiǎn)便，更適于生產(chǎn)分析。

表5 干擾試驗(yàn)數(shù)據(jù)

2.6 測(cè)量譜線選擇試驗(yàn)

稱1＃碳化鉻基合金粉樣品，按試驗(yàn)方法1.3操作，在ICP發(fā)射光譜儀上進(jìn)行測(cè)量，比較鎢的不同譜線譜圖，選擇最佳的測(cè)試譜線，具體見表6。

表6 測(cè)量譜線選擇

比較表6，本試驗(yàn)選λ＝207.911 nm和λ＝209.475 nm峰位作為鎢的測(cè)試峰位。λ＝207.911 nm靈敏度更高，作為測(cè)試首選波長(zhǎng)。

2.7 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線試驗(yàn)

1.在五個(gè)容量瓶中各加入1.0 mL氫氟酸和3.0 mL硝酸，再分別加入0、0.10、0.50、1.00、2.00 mL鎢標(biāo)準(zhǔn)溶液，用水稀釋至刻度，搖勻，各標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為0、100、500、1 000、2 000μg／100 mL。

2.在選定的儀器條件測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)系列溶液鎢元素的發(fā)射強(qiáng)度，通過計(jì)算機(jī)中的程序自動(dòng)繪制擬合曲線，如圖1、圖2所示。

圖1 鎢標(biāo)準(zhǔn)工作曲線（λ＝207.911 nm）

圖2 鎢標(biāo)準(zhǔn)工作曲線（λ＝209.475 nm）

由圖1、圖2知，鎢元素標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)大于0.999 5%，說明兩個(gè)峰位曲線線性良好，可用于生產(chǎn)分析。

2.8 方法檢測(cè)限和定量下限試驗(yàn)

采用標(biāo)準(zhǔn)工作曲線對(duì)方法檢測(cè)限MDL進(jìn)行測(cè)定，定量下限RQL為10倍的MDL，測(cè)定結(jié)果見表7。

表7 方法檢測(cè)限和定量下限μg／100 mL

由表7知，儀器對(duì)鎢的方法檢測(cè)限＜1.50 μg／100 mL，定量下限＜15.0μg／100 mL，測(cè)試靈敏度能滿足鉻基合金粉中鎢量的準(zhǔn)確測(cè)試。

2.9 鎢測(cè)試倍比試驗(yàn)

分別稱1＃、2＃碳化鉻基合金粉樣品各0.100 0 g和0.200 0 g，測(cè)試鎢含量，結(jié)果見表8。

表8 倍比試驗(yàn)

由表8可知，兩種稱樣量相對(duì)偏差小于5%。為減少處理時(shí)間，本試驗(yàn)選0.100 0 g為樣品稱樣量。

2.10 精密度試驗(yàn)

平行稱1＃、2＃碳化鉻基合金粉樣品各10份，稱樣量為0.100 0 g，測(cè)試鎢含量，結(jié)果見表9。由表9知相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于5%，本試驗(yàn)精密度能滿足生產(chǎn)分析需要。

表9 精密度試驗(yàn) %

2.11 加標(biāo)回收試驗(yàn)

平行稱取2＃、3＃碳化鉻基合金粉樣品0.100 0 g各兩份，按表11定量加入鎢元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)，結(jié)果見表10。

表10 加標(biāo)回收試驗(yàn) %

由表10知：加標(biāo)回收率為99.3%～107.2%，準(zhǔn)確性可滿足生產(chǎn)分析需要。

3 結(jié) 論

碳化鉻基噴涂合金粉是航空及燃機(jī)領(lǐng)域重要噴涂材料之一，是極難溶樣品。本試驗(yàn)采用硫酸、磷酸和硝酸可完全溶解樣品，用氫氟酸、硝酸可以絡(luò)合試樣溶液中的鎢，避免加水稀釋過程產(chǎn)生鎢酸沉淀，影響分析準(zhǔn)確度。在電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀上采用標(biāo)準(zhǔn)工作曲線法測(cè)定碳化鉻基噴涂合金粉中的鎢量。方法快速，易操作，能滿足生產(chǎn)分析的需要。