用icp法同時測定鋁青銅中多元素含量的方法
2023-10-05 14:06:09
用icp法同時測定鋁青銅中多元素含量的方法
【專利摘要】本發明公開了一種用ICP法同時測定鋁青銅中多元素含量的方法，其測定步驟包括製備樣品溶液、配製工作曲線溶液、確定待測元素分析譜線、ICP法測定樣品中待測元素含量和多元光譜擬合法校正光譜幹擾。本發明不需要對痕量元素進行富集或分離處理，一次溶解處理樣品後可同時測定痕量、次量和主量元素的含量。採用基體匹配和多元光譜擬合法有效校正了基體對待測元素的光譜幹擾,快速簡便，有效地縮短了分析周期、準確可靠，適用於鋁青銅產品中多元素含量的質量控制。
【專利說明】用ICP法同時測定錯青銅中多元素含量的方法
[0001]
【技術領域】 本發明屬於一種測定金屬中多元素含量的方法，具體涉及一種用ICP法同時測定鋁青 銅中多元素含量的方法。
[0002]
【背景技術】 鋁青銅是現代工業應用極其廣泛的一種銅合金，具有非常好的耐磨性和耐腐蝕性能， 常應用於機械、汽車製造和建築等領域中。普通鋁青銅合金是在銅中添加鋁而形成的二元 青銅合金，為了改善合金性能，常在二元鋁青銅中添加鐵、錳、鎳等元素，以提高鋁青銅的 力學性能和抗蝕性。鉛、矽等雜質含量應嚴格控制在一定範圍內，否則會降低合金的力學性 能和工藝性能。因此準確分析鋁青銅中各元素的含量具有十分重要的意義。
[0003] 化學滴定法和光度法等傳統的元素分析方法操作繁瑣、準確度低，不能滿足現代 化生產的需要，而電感稱合等離子體原子發射光譜法（Inductively coupled plasma,以下 簡稱ICP法)具有精密度好、靈敏度高、線性範圍寬及多元素同時測定等優點，廣泛應用於 元素分析領域。
[0004] 《GB/T 5121.27-2008銅及銅合金化學分析方法第27部分電感耦合等離子體 原子發射光譜法》規定了銅及銅合金中25個元素的測定方法。該分析方法的樣品稱樣量需 依據待測元素含量而定，例如測定含量為0. 1%?35%的元素時，對應稱樣量為0. 1克，而測 定含量為〇. 001%?〇. 1%的元素，稱樣量則為I. 〇克。《GB/T 5231-2001加工銅及銅合金化 學成分和產品形狀》對不同牌號鋁青銅中多種元素含量限定在〇. 1%以上，而鉛含量限定在 0. 02%?0. 05%之間，若使用《GB/T 5121. 27-2008》推薦的分析方法，需單獨稱取樣品測定 鉛含量，即無法實現一次稱取處理樣品後同時測定所有元素的含量。
[0005] 2009年第23期《科技創新導報》中《鋁青銅中鋁鐵錳鎳鋅含量的測定方法研究》測 定了五種元素含量，但未測定鉛、矽等雜質元素，分析方法加標回收率為86. 12%?157. 0%， 方法準確度有待提高（註明何種刊物、何時出版、第幾期？）。2013年第5期《光譜實驗室》 中《ICP-AES測定銅合金中的銅及10種雜質元素》介紹了一種同時測定銅合金中銅及雜質 元素的11種元素分析方法，但該方法僅適用於元素含量在0. 1%以上的這類銅合金，因此該 方法不適用於測定鋁青銅中含量低於0. 1%的元素。
[0006]
【發明內容】
本發明為解決現有技術存在的問題而提出，其目的是提供一種用ICP法同時測定鋁青 銅中多元素含量的方法。
[0007] 本發明的技術方案是：一種用ICP法同時測定鋁青銅中多元素含量的方法，包括 以下步驟： (i) 製備樣品溶液 稱取0. 1克鋁青銅樣品於燒杯中，加入硝酸與水的體積比1 :1?1. 2 :1的硝酸溶液，蓋 上表面皿、並加熱至樣品完全溶解，冷卻後將溶液轉移到IOOmL容量瓶中，用去離子水定容 至刻度，搖勻待用； (ii) 配製工作曲線溶液 稱取0. 08克高純銅八份分別置於燒杯中，編號為1?8號，每個燒杯中各加入硝酸與 水的體積比1 :1?1. 2 :1的硝酸溶液10mL，蓋上表面皿，加熱至高純銅完全溶解，冷卻後將 溶液分別轉移到八個IOOmL容量瓶中，向1?4號溶液中加入鉛、錫、娃單元素標準儲備液， 向5?8號溶液中加入鋅、鎳、錳、鐵單元素標準儲備液，用去離子水將1?8號容量瓶中溶 液分別定容至刻度，搖勻待用； (iii) 確定待測元素分析譜線 對鉛、錫、矽、鋅、鎳、錳、鐵七種待測元素各選擇三條光譜響應強度大、信噪比高的推薦 譜線，比較每一條譜線處波峰形狀和基線情況，優選待測元素波峰尖銳、基線平滑、無銅幹 擾峰或銅幹擾峰較小的譜線作為分析譜線，確定出各元素分析譜線； (iv) 測定樣品中待測元素含量 在設定的ICP光譜儀工作條件下，依次測定空白溶液和工作曲線溶液中各元素光譜強 度，建立工作曲線，將製備的樣品溶液引入ICP光譜儀進樣系統，樣品溶液經霧化、蒸發、電 離，產生特徵譜線，譜線強度與元素濃度成正比，採用校準曲線法進行定量測定，ICP光譜儀 分析軟體程序自動計算出樣品中元素含量； (V )多元光譜擬合法校正基體對待測元素的光譜幹擾 當基體對待測元素存在光譜幹擾時，使用多元光譜擬合法校正基體對光譜幹擾。
[0008] 所述的高純銅的純度質量比為：99. 99%以上。
[0009] 所述的向1?4號溶液中加入鉛、錫、矽單元素標準儲備液和向5?8號溶液中加 入鋅、鎳、錳、鐵單元素標準儲備液的濃度均為1.0 mg/mL。
[0010] 所述多元光譜擬合法校的具體為：分別收集空白溶液、待測元素標準溶液及銅基 體溶液的譜圖，在待測元素分析譜線下定義個譜線在分析中的作用，分析物a、幹擾物i、空 白b，建立為MSF文件，利用所建立的MSF文件模型分析樣品。
[0011] 本發明的有益效果： (1)無需對痕量元素進行富集或分離處理，一次溶解處理樣品可同時測定鋁青銅中痕 量元素、次量元素和主量元素，方法快速簡便，準確可靠，有效提高了分析測試效率。（2)鋁 青銅中銅含量在70%?90%，大量銅基體的存在很容易對待測元素的測定產生嚴重的光譜 幹擾和非光譜幹擾。優選各待測元素分析譜線和使用多元光譜擬合法可有效校正光譜幹 擾，提高分析方法準確度。對於非光譜幹擾，從兩方面加以校正：（a)選用常用無機酸中霧 化效率最高的硝酸，並控制較低酸度，以克服霧化幹擾等非光譜幹擾；（b)採用基體匹配法 配製工作曲線溶液，消除基體引入的誤差，提高分析準確度。
[0012]
【專利附圖】
【附圖說明】 圖1是本發明的多元光譜擬合法校正模型中各譜線圖； 圖2是本發明中波長為206. 200nm處多元光譜擬合法校正前後鋅元素的光譜圖。
[0013]
【具體實施方式】 下面，結合實施例和附圖對本發明用ICP法同時測定鋁青銅中多元素含量的方法進行 詳細說明： 一種用ICP法同時測定鋁青銅中多元素含量的方法，包括以下步驟： (i)製備樣品溶液：稱取0. 1克(準確至0. 0001克）鋁青銅樣品於燒杯中，加入硝酸溶 液(硝酸與水的體積比1 :1?I. 2 :l)10mL，蓋上表面皿，將燒杯置於電加熱板上加熱至樣品 完全溶解，冷卻後將溶液轉移到IOOmL容量瓶中，用去離子水定容至刻度，搖勻待用。
[0014] 在製備樣品溶液中，充分考慮鋁青銅所含元素的化學性質和ICP法對樣品處理所 用試劑的要求。ICP法光譜分析中，在保證樣品能夠充分溶解的前提下，儘量控制比較低的 酸度和儘量少的引入酸的種類，最大限度克服霧化去溶幹擾。
[0015] 其中，所用儀器及試劑分別為：〇ptima 7000DV型電感耦合等離子體發射光譜儀 (美國Perkin-Elmer公司生產)，濃度均為1. 00 mg/mL的鉛、錫、娃、鋅、鎳、猛、鐵單元素標 準儲備液，由國家有色金屬及電子材料分析測試中心研製，純度為99. 99%的高純金屬銅購 自山東省冶金科學研究院，硝酸為優級純，實驗用水為18. 25MQ ? cm去離子水。
[0016] (ii)配製工作曲線溶液：採用基體匹配法配製工作曲線溶液，根據銅基體在鋁青 銅樣品溶液中含量，同樣在工作曲線溶液中加入相同量的銅基體，以消除基體引入的誤差， 提高分析準確度。
[0017] 製備工作曲線溶液的具體方式為：稱取0. 08克(準確至0. 0001克）高純銅的純度 質量比為99. 99%以上，八份分別置於燒杯中，編號為1?8號。每個燒杯中各加入硝酸溶 液(硝酸與水的體積比1 :1?I. 2 :l)10mL，蓋上表面皿，將燒杯置於電加熱板上加熱至高純 銅完全溶解，冷卻後將溶液分別轉移到八個IOOmL容量瓶中，向1?4號溶液中加入鉛、錫、 矽單元素標準儲備液，向5?8號溶液中加入鋅、鎳、錳、鐵單元素標準儲備液(上述單元素 標準儲備液濃度均為1.0 mg/mL)，具體加入量見表1。用去離子水將1?8號容量瓶中溶 液分別定容至刻度，搖勻待用。
[0018] 表1工作曲線溶液對應的標準儲備液加入量
【權利要求】
1. 一種用ICP法同時測定鋁青銅中多元素含量的方法，其特徵在於：包括以下步驟： (i) 製備樣品溶液 稱取0. 1克鋁青銅樣品於燒杯中，加入硝酸與水的體積比1 :1?1. 2 :1的硝酸溶液，蓋 上表面皿、並加熱至樣品完全溶解，冷卻後將溶液轉移到100mL容量瓶中，用去離子水定容 至刻度，搖勻待用； (ii) 配製工作曲線溶液 稱取0. 08克高純銅八份分別置於燒杯中，編號為1?8號，每個燒杯中各加入硝酸與 水的體積比1 :1?1. 2 :1的硝酸溶液10mL，蓋上表面皿，加熱至高純銅完全溶解，冷卻後將 溶液分別轉移到八個l〇〇mL容量瓶中，向1?4號溶液中加入鉛、錫、娃單元素標準儲備液， 向5?8號溶液中加入鋅、鎳、錳、鐵單元素標準儲備液，用去離子水將1?8號容量瓶中溶 液分別定容至刻度，搖勻待用； (iii) 確定待測元素分析譜線 對鉛、錫、矽、鋅、鎳、錳、鐵七種待測元素各選擇三條光譜響應強度大、信噪比高的推薦 譜線，比較每一條譜線處波峰形狀和基線情況，優選待測元素波峰尖銳、基線平滑、無銅幹 擾峰或銅幹擾峰較小的譜線作為分析譜線，確定出各元素分析譜線； (iv) 測定樣品中待測元素含量 在設定的ICP光譜儀工作條件下，依次測定空白溶液和工作曲線溶液中各元素光譜強 度，建立工作曲線，將製備的樣品溶液引入ICP光譜儀進樣系統，樣品溶液經霧化、蒸發、電 離，產生特徵譜線，譜線強度與元素濃度成正比，採用校準曲線法進行定量測定，ICP光譜儀 分析軟體程序自動計算出樣品中元素含量； (v )多元光譜擬合法校正基體對待測元素的光譜幹擾 當基體對待測元素存在光譜幹擾時，使用多元光譜擬合法校正基體對光譜幹擾。
2. 根據權利要求1所述的一種用ICP法同時測定鋁青銅中多元素含量的方法，其特徵 在於：所述的高純銅的純度質量比為：99. 99%以上。
3. 根據權利要求1所述的一種用ICP法同時測定鋁青銅中多元素含量的方法，其特徵 在於：所述的向1?4號溶液中加入鉛、錫、矽單元素標準儲備液和向5?8號溶液中加入 鋅、鎳、錳、鐵單元素標準儲備液的濃度均為1.0 mg/mL。
4. 根據權利要求1所述的一種用ICP法同時測定鋁青銅中多元素含量的方法，其特徵 在於：所述多元光譜擬合法校的具體為：分別收集空白溶液、待測元素標準溶液及銅基體 溶液的譜圖，在待測元素分析譜線下定義個譜線在分析中的作用，分析物a、幹擾物i、空白 b，建立為MSF文件，利用所建立的MSF文件模型分析樣品。
【文檔編號】G01N21/71GK104406957SQ201410709495
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年12月1日 優先權日:2014年12月1日
【發明者】關寧昕, 張桂芬, 何雨珊, 曹昆武, 姚江偉 申請人:核工業理化工程研究院