用icp法同時(shí)測定鋁青銅中多元素含量的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用ICP法同時(shí)測定鋁青銅中多元素含量的方法，其測定步驟包括制備樣品溶液、配制工作曲線溶液、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干擾。本發(fā)明不需要對(duì)痕量元素進(jìn)行富集或分離處理，一次溶解處理樣品后可同時(shí)測定痕量、次量和主量元素的含量。采用基體匹配和多元光譜擬合法有效校正了基體對(duì)待測元素的光譜干擾,快速簡便，有效地縮短了分析周期、準(zhǔn)確可靠，適用于鋁青銅產(chǎn)品中多元素含量的質(zhì)量控制。
【專利說明】用ICP法同時(shí)測定錯(cuò)青銅中多元素含量的方法
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】 本發(fā)明屬于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(shí)測定鋁青 銅中多元素含量的方法。
[0002]

【背景技術(shù)】 鋁青銅是現(xiàn)代工業(yè)應(yīng)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(yīng)用于機(jī)械、汽車制造和建筑等領(lǐng)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(xué)性能和抗蝕性。鉛、硅等雜質(zhì)含量應(yīng)嚴(yán)格控制在一定范圍內(nèi)，否則會(huì)降低合金的力學(xué)性 能和工藝性能。因此準(zhǔn)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(xué)滴定法和光度法等傳統(tǒng)的元素分析方法操作繁瑣、準(zhǔn)確度低，不能滿足現(xiàn)代 化生產(chǎn)的需要，而電感稱合等離子體原子發(fā)射光譜法（Inductively coupled plasma,以下 簡稱ICP法)具有精密度好、靈敏度高、線性范圍寬及多元素同時(shí)測定等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于 元素分析領(lǐng)域。
[0004] 《GB/T 5121.27-2008銅及銅合金化學(xué)分析方法第27部分電感耦合等離子體 原子發(fā)射光譜法》規(guī)定了銅及銅合金中25個(gè)元素的測定方法。該分析方法的樣品稱樣量需 依據(jù)待測元素含量而定，例如測定含量為0. 1%?35%的元素時(shí)，對(duì)應(yīng)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?！禛B/T 5231-2001加工銅及銅合金化 學(xué)成分和產(chǎn)品形狀》對(duì)不同牌號(hào)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(dú)稱取樣品測定 鉛含量，即無法實(shí)現(xiàn)一次稱取處理樣品后同時(shí)測定所有元素的含量。
[0005] 2009年第23期《科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)》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、硅等雜質(zhì)元素，分析方法加標(biāo)回收率為86. 12%?157. 0%， 方法準(zhǔn)確度有待提高（注明何種刊物、何時(shí)出版、第幾期？）。2013年第5期《光譜實(shí)驗(yàn)室》 中《ICP-AES測定銅合金中的銅及10種雜質(zhì)元素》介紹了一種同時(shí)測定銅合金中銅及雜質(zhì) 元素的11種元素分析方法，但該方法僅適用于元素含量在0. 1%以上的這類銅合金，因此該 方法不適用于測定鋁青銅中含量低于0. 1%的元素。
[0006]


【發(fā)明內(nèi)容】
本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題而提出，其目的是提供一種用ICP法同時(shí)測定鋁青 銅中多元素含量的方法。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種用ICP法同時(shí)測定鋁青銅中多元素含量的方法，包括 以下步驟： (i) 制備樣品溶液 稱取0. 1克鋁青銅樣品于燒杯中，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、并加熱至樣品完全溶解，冷卻后將溶液轉(zhuǎn)移到IOOmL容量瓶中，用去離子水定容 至刻度，搖勻待用； (ii) 配制工作曲線溶液 稱取0. 08克高純銅八份分別置于燒杯中，編號(hào)為1?8號(hào)，每個(gè)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，冷卻后將 溶液分別轉(zhuǎn)移到八個(gè)IOOmL容量瓶中，向1?4號(hào)溶液中加入鉛、錫、娃單元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液， 向5?8號(hào)溶液中加入鋅、鎳、錳、鐵單元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，用去離子水將1?8號(hào)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(duì)鉛、錫、硅、鋅、鎳、錳、鐵七種待測元素各選擇三條光譜響應(yīng)強(qiáng)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(yōu)選待測元素波峰尖銳、基線平滑、無銅干 擾峰或銅干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(shè)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(qiáng) 度，建立工作曲線，將制備的樣品溶液引入ICP光譜儀進(jìn)樣系統(tǒng)，樣品溶液經(jīng)霧化、蒸發(fā)、電 離，產(chǎn)生特征譜線，譜線強(qiáng)度與元素濃度成正比，采用校準(zhǔn)曲線法進(jìn)行定量測定，ICP光譜儀 分析軟件程序自動(dòng)計(jì)算出樣品中元素含量； (V )多元光譜擬合法校正基體對(duì)待測元素的光譜干擾 當(dāng)基體對(duì)待測元素存在光譜干擾時(shí)，使用多元光譜擬合法校正基體對(duì)光譜干擾。
[0008] 所述的高純銅的純度質(zhì)量比為：99. 99%以上。
[0009] 所述的向1?4號(hào)溶液中加入鉛、錫、硅單元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液和向5?8號(hào)溶液中加 入鋅、鎳、錳、鐵單元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)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(biāo)準(zhǔn)溶液及銅基 體溶液的譜圖，在待測元素分析譜線下定義個(gè)譜線在分析中的作用，分析物a、干擾物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(fā)明的有益效果： (1)無需對(duì)痕量元素進(jìn)行富集或分離處理，一次溶解處理樣品可同時(shí)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(zhǔn)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(duì)待測元素的測定產(chǎn)生嚴(yán)重的光譜 干擾和非光譜干擾。優(yōu)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干 擾，提高分析方法準(zhǔn)確度。對(duì)于非光譜干擾，從兩方面加以校正：（a)選用常用無機(jī)酸中霧 化效率最高的硝酸，并控制較低酸度，以克服霧化干擾等非光譜干擾；（b)采用基體匹配法 配制工作曲線溶液，消除基體引入的誤差，提高分析準(zhǔn)確度。
[0012]

【專利附圖】

【附圖說明】 圖1是本發(fā)明的多元光譜擬合法校正模型中各譜線圖； 圖2是本發(fā)明中波長為206. 200nm處多元光譜擬合法校正前后鋅元素的光譜圖。
[0013]

【具體實(shí)施方式】 下面，結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明用ICP法同時(shí)測定鋁青銅中多元素含量的方法進(jìn)行 詳細(xì)說明： 一種用ICP法同時(shí)測定鋁青銅中多元素含量的方法，包括以下步驟： (i)制備樣品溶液：稱取0. 1克(準(zhǔn)確至0. 0001克）鋁青銅樣品于燒杯中，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，將燒杯置于電加熱板上加熱至樣品 完全溶解，冷卻后將溶液轉(zhuǎn)移到IOOmL容量瓶中，用去離子水定容至刻度，搖勻待用。
[0014] 在制備樣品溶液中，充分考慮鋁青銅所含元素的化學(xué)性質(zhì)和ICP法對(duì)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，盡量控制比較低的 酸度和盡量少的引入酸的種類，最大限度克服霧化去溶干擾。
[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(fā)射光譜儀 (美國Perkin-Elmer公司生產(chǎn))，濃度均為1. 00 mg/mL的鉛、錫、娃、鋅、鎳、猛、鐵單元素標(biāo) 準(zhǔn)儲(chǔ)備液，由國家有色金屬及電子材料分析測試中心研制，純度為99. 99%的高純金屬銅購 自山東省冶金科學(xué)研究院，硝酸為優(yōu)級(jí)純，實(shí)驗(yàn)用水為18. 25MQ ? cm去離子水。
[0016] (ii)配制工作曲線溶液：采用基體匹配法配制工作曲線溶液，根據(jù)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(zhǔn)確度。
[0017] 制備工作曲線溶液的具體方式為：稱取0. 08克(準(zhǔn)確至0. 0001克）高純銅的純度 質(zhì)量比為99. 99%以上，八份分別置于燒杯中，編號(hào)為1?8號(hào)。每個(gè)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，將燒杯置于電加熱板上加熱至高純 銅完全溶解，冷卻后將溶液分別轉(zhuǎn)移到八個(gè)IOOmL容量瓶中，向1?4號(hào)溶液中加入鉛、錫、 硅單元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，向5?8號(hào)溶液中加入鋅、鎳、錳、鐵單元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液(上述單元素 標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)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(hào)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(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液加入量

【權(quán)利要求】
1. 一種用ICP法同時(shí)測定鋁青銅中多元素含量的方法，其特征在于：包括以下步驟： (i) 制備樣品溶液 稱取0. 1克鋁青銅樣品于燒杯中，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、并加熱至樣品完全溶解，冷卻后將溶液轉(zhuǎn)移到100mL容量瓶中，用去離子水定容 至刻度，搖勻待用； (ii) 配制工作曲線溶液 稱取0. 08克高純銅八份分別置于燒杯中，編號(hào)為1?8號(hào)，每個(gè)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，冷卻后將 溶液分別轉(zhuǎn)移到八個(gè)l〇〇mL容量瓶中，向1?4號(hào)溶液中加入鉛、錫、娃單元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液， 向5?8號(hào)溶液中加入鋅、鎳、錳、鐵單元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，用去離子水將1?8號(hào)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(duì)鉛、錫、硅、鋅、鎳、錳、鐵七種待測元素各選擇三條光譜響應(yīng)強(qiáng)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(yōu)選待測元素波峰尖銳、基線平滑、無銅干 擾峰或銅干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(shè)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(qiáng) 度，建立工作曲線，將制備的樣品溶液引入ICP光譜儀進(jìn)樣系統(tǒng)，樣品溶液經(jīng)霧化、蒸發(fā)、電 離，產(chǎn)生特征譜線，譜線強(qiáng)度與元素濃度成正比，采用校準(zhǔn)曲線法進(jìn)行定量測定，ICP光譜儀 分析軟件程序自動(dòng)計(jì)算出樣品中元素含量； (v )多元光譜擬合法校正基體對(duì)待測元素的光譜干擾 當(dāng)基體對(duì)待測元素存在光譜干擾時(shí)，使用多元光譜擬合法校正基體對(duì)光譜干擾。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用ICP法同時(shí)測定鋁青銅中多元素含量的方法，其特征 在于：所述的高純銅的純度質(zhì)量比為：99. 99%以上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用ICP法同時(shí)測定鋁青銅中多元素含量的方法，其特征 在于：所述的向1?4號(hào)溶液中加入鉛、錫、硅單元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液和向5?8號(hào)溶液中加入 鋅、鎳、錳、鐵單元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液的濃度均為1.0 mg/mL。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用ICP法同時(shí)測定鋁青銅中多元素含量的方法，其特征 在于：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(biāo)準(zhǔn)溶液及銅基體 溶液的譜圖，在待測元素分析譜線下定義個(gè)譜線在分析中的作用，分析物a、干擾物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(hào)】G01N21/71GK104406957SQ201410709495
【公開日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年12月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月1日
【發(fā)明者】關(guān)寧昕, 張桂芬, 何雨珊, 曹昆武, 姚江偉 申請(qǐng)人:核工業(yè)理化工程研究院