电感耦合等离子体光谱法测定镍基高温合金中的硅、锰、磷

５４　化学分析计量　２０１１年，第２０卷，第４期　电感耦合等离子体光谱法测定镍基高温合金中的硅、锰、磷　赵容超唐本玲　１０００８１）　（钢铁研究总院，北京摘要建立了电感耦合等离子体光谱测定镍基高温合金中硅、锰、磷元素的方法，优化了试样前处理方法，对前　处理所用酸的酸度进行不同比例试验，确定了仪器测量条件及分析谱线。在一定浓度范围内，各元素的浓度与谱线　强度呈线性关系，相关系数大于０．９９９　９。加标回收率为９３．３％～１０６．７％，测定结果的相对标准偏差小于３．０％　（ｎ＝１０）。该方法具有良好的精密度和准确度，能够满足日常分析中对镍基高温合金中硅、锰、磷含量测定的需要。　关键词　电感耦合等离子体光谱镍基高温合金硅锰磷　镍基高温合金具有密度小、强度高、抗氧化、耐　高温等优异性能，主要用于航空、航天、核反应堆和　电站等领域，准确测定其中的化学成分是对材料进　行质量控制的重要保证。电感耦合等离子体发射光　谱法（ＩＣＰ—ＡＥＳ）具有线性范围宽、检测限低、干扰　少且易排除等优点ｕ　Ｊ。采用传统的溶样方式及化　学检测方法对镍基高温合金中的硅、锰、磷进行测定　容量瓶中，混匀。　（２）盐酸一硝酸一氢氟酸溶解试样　称取０．２００　ｇ试样置于聚四氟乙烯烧杯中，加　入１０　ｍＬ盐酸一硝酸（体积比７：１），低温加热样品　至不再反应，冷却，缓慢加入氢氟酸０．５　ｍＬ，盖上盖　子，于水温５０％的水浴锅中加热，试样溶解完全后，　冷却至室温，定容至５０　ｍＬ塑料容量瓶中，混匀。　２结果与讨论　２．１试样前处理方法　时，耗时长且操作繁琐。因此笔者优化了样品前处　理：方法，缩短了样品溶解时间，采用ＩＣＰ—ＡＥＳ对试　样进行检测，确定了方法的检出限，并根据镍基高温　合金中分析元素的含量范围进行了精密度及回收率　等试验　Ｊ。　２实验部分　１．１　主要仪器与试剂　成分简单的镍基高温合金用盐酸一硝酸混合　酸，高温加热可溶解完全；当样品中Ｎｂ、Ｔａ元素含　量较高时，盐酸、硝酸的混合酸溶解极其缓慢，此时　加入适量的氢氟酸可加速溶解，但测定ｓｉ元素时，　为了防止ｓｉ元素在温度较高时与氢氟酸生成易挥　发的氟化硅，要选择温度较低的水浴进行溶解。采　用盐酸、硝酸不同比例（１：０、１：２、３：１、５：１、７：２、　２０：１、Ｏ：１）的混合酸，对试样进行溶解试验，结果发　ｍＬ，吸取２　０００　ｍＬ　全谱直读等离子体光谱仪：ＩＲＩＳ　Ｉｎｔｒｅｐｉｄ　ＩＩ　ＸＳＰ　型，配有耐氢氟酸同心雾化器和雾室，美国热电公　司；　锰、磷标准溶液：２０　现盐酸与硝酸体积比为７：２时，溶解时间较短。两　种溶样方法相比，１．３中方法（２）能更好地满足各种　的标准储备液（钢铁研究总院），逐级稀释而成；　硅标准溶液：１Ｏ　ｇ／ｍＬ，吸取５００　ｇ／ｍＬ的硅　成分的镍基高温合金前处理需求，因此本实验选用　该方法进行样品前处理。　２．２分析条件　标准储备溶液（钢铁研究总院），逐级稀释而成；　实验所用其它试剂均为优级纯，实验用水为离　子交换水。　（２）分析谱线的选择及干扰试验　１．２仪器工作参数　镍基高温合金中的主要基体为Ｎｉ元素，因此本　实验采用基体匹配法有效消除基体带来的干扰。基　高频功率：ｌ　１５０　Ｗ；积分时间：短波１０　Ｓ，长波５　Ｓ；载气流量：１４　Ｌ／ｍｉｎ；辅助气流量：０．５　Ｉｆｍｉｎ；泵　速：７５　ｒ／ｍｉｎ。　１．３溶样方法　于灵敏度高、基体干扰小等原则对多条谱线进行筛　选，结果表明，Ｍｎ元素的２５７．６１０　ｎｍ和２９３．９３０　ｎｍ两条谱线均无明显干扰，且灵敏度高，两条谱线　测得值一致；Ｐ元素灵敏度低，可供选择的谱线少，　选择常用谱线１７８．２８４　ｎｍ和２２３．６２８　ａｍ进行检　收稿日期：２０１１—０４—０７　（２）盐酸一硝酸溶解试样　称取０．２００　ｇ试样置于１５０　ｍＬ烧杯中，加入１０　ｍＩ　盐酸一硝酸（体积比７：２），盖上表面皿，低温加　热溶解样品至不再反应，冷却至室温，定容至５０　ｍＬ　赵容超，等：电感耦合等离子体光谱法测定镍基高温合金中的硅、锰、磷　５５　测，其中１７８．２８４　ｎｍ的谱线背景干扰相对较弱，灵　表３精密度和回收试验结果（ｎ＝１０）　％　敏度较高，２１３．６１８　ｎｍ的谱线左侧存在２１３．６０６　ｎｍ　元素　本底值　加入量　测定平均值　回收率　ＲＳＤ　Ｍｏ元素谱线，干扰较强；Ｓｉ元素选择１８５．０６７　ｎｍ和　０．１　０．２７　９４．４　２．Ｏ２　Ｓｉ　Ｏ．１８　Ｏ．２　Ｏ．３９　１０５．６　１．０１　２５１．６１１　ｎｍ进行检测，１８５．０６７　ｎｍ赴无明显干扰，　Ｏ．３　０．４７　９４．４　１．１３　２５１．６１１　ｎｍ处存在Ｍｏ元素２５１．６１１　ｎｍ的光谱重　Ｏ．１　０．４４　１００．０　１．ＯＯ　叠干扰，出现测定值增大的现象。最终选定的各元　Ｍｎ　０．３４　０．２　０．５５　１０２．９　０．９４　Ｏ．３　０．６３　９７．１　１．３４　素谱线见表１。　Ｏ．０ｏ１０　０．００２４　９３．３　０．１５　表１各元素的分析谱线　Ｐ　０．００１　５　０．００２０　Ｏ．０ｏ３４　９３．３　０．８７　０．００３０　０．００４６　１０６．７　１．０１　元素　Ｓｉ　Ｍｎ　Ｐ　分析谱线／ｎｍ　１８５．０６７　２５７．６１０　１７８．２８４　２．５标准样品测定　２９３．９３０　采用本方法对３种钢铁研究总院研制的镍基高　（２）功率、泵速、载气流量的选择　温合金标准样品中的硅、锰、磷元素进行测定，随批　对功率、泵速、载气流量以及辅助气流量４个因　做标准曲线，由曲线计算试样中各元素的含量，测定　素进行试验，结果表明功率为１　１５０Ｗ、载气流量１４　结果见表３。从表３可以看出，本方法测定值与标　Ｌ／ｍｉｎ、辅助气流量０．５　Ｌ／ｍｉｎ、泵速７５　ｒ／ｒａｉｎ的分　准值基本一致，其测定结果的相对误差均小于７％，　析条件最佳。　说明该方法具有较高的准确度。　２．３工作曲线及检出限　表３标准样品分析结果　％　称取与试样量相当的高纯镍（９９．９９％）数份，　标准样品编号　元素　标准值　测定值　相对误差　分别置于１５０　ｍＬ烧杯中，加入适量各元素的标准溶　Ｓｉ　Ｏ．１８　０．１７　—５．８８　液，按实验方法操作，定容于５０　ｍＬ容量瓶中，混匀。　ＹＳＢＣ　ｌ１５１７—９９　Ｍｎ　０．３４　０．３５　２．８６　Ｐ　０．００ｌ　５　０．００１　５　０　以各元素的浓度为横坐标（Ｘ），分析线强度为纵坐　ｓｉ　０．３５　０．３５　０　标（１，），绘制工作曲线，对试剂空白溶液连续测定１０　ＹＳＢＣ　ｌ１５０７—９３　Ｍｎ　０．５４　Ｏ．５５　１．８２　次，取３倍标准偏差作为仪器的检出限，线性方程、　Ｐ　０．０１６　０．０１５　—６．６７　Ｓｉ　Ｏ．７２　０．７３　１．３７　线性范围和检出限列于表２。由表２可知，相关系　ＹＳＢＣ　１１５０８—９３　Ｍｎ　０．７３　０．７４　１．３５　数均大于０．９９９９，说明线性关系较好，可以满足各　Ｐ　Ｏ．１２　０．１２　０　元素的测试要求。　３　结语　表２线性方程、线性范围和检出限　通过优化样品前处理方法并利用ＩＣＰ—ＡＥＳ法　元素　线性方程　线性范围／％　相关系数　检出限／％　快速测定镍基高温合金中的硅、锰、磷元素，方法具　Ｓｉ　Ｙ＝２３．１０＋３９０５．３４Ｘ　０．０５０　１．０ｏ　０．９９９９９３　Ｏ．０００５　有良好的精密度和准确度，大大提高了工作效率，能　Ｍｎ　Ｙ：３０９８．４５＋４０９４７３．１８　Ｘ　０．１０　１．ｏｏ　０．９９９９２９　０．０００５　更好地满足日常分析的需要。　Ｐ　Ｙ＝１．３７＋４３９２．４２　Ｘ　０．ｏｏ１０—０．２０　０．９９９９７０　０．０ｏＯ３　参考文献　２．４精密度与加标回收试验　【１］辛仁轩．等离子体发射光谱分析［Ｍ］．北京：化学工业出版社，　采用本法加入不同量的标准溶液到已知含量的　２００５．　样品中（ＹＳＢＣ　１１５１７—９９钢铁研究总院研制），按　［２］　有色金属工业分析丛书编委会．难熔金属和稀散金属冶金分　实验方法操作，进行精密度及回收试验，测定结果见　析［Ｍ］．北京：冶金工业出版社，１９９２．　表３。由表３可知，测定结果的相对标准偏差小于　［３］　童坚．ＩＣＰ—ＯＥＳ法测定高温合金中的多种化学成分［Ｊ］．分析　实验室，２００１，２０（３）：２０—２２．　３．Ｏ％，回收率为９３．３％一１０６．７％，表明方法具有　［４］李超．ＩＣＰ—ＡＥＳ测定铸铁中的硅、锰、磷、铜［Ｊ］．光谱实验　较高的精密度和准确度。　室，２００４，２１（３）：５５６—５５８．　ＤＥＴＥＲＭＩＮＡＴＩｏＮ　ＯＦ　ＳＩＬＩＣｏＮ．ＭＡＮＧＡＮＥＳＥ　ＡＮＤ　ＰＨｏＳＰＨｏＲＵＳ　ＩＮ　ＮＩＣＫＥＬ—ＢＡＳＥ　ＳＵＰＥＲＡＬＬＯＹ　ＢＹ　ＩＣＰ—ＡＥＳ　Ｚｈａｏ　Ｒｏｎｇｃｈａｏ，Ｔａｎｇ　Ｂｅｎｌｉｎｇ　（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｉｒｏｎ　Ｓｔｅｅｌ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００８１，Ｃｈｉｎａ）　５６　化学分析计量　２０１１年，第２０卷第４期　，ＡＢＳＴＲＡＣＴ　Ａ　ｍｅｔｈｏｄ　ｗａｓ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｉｌｉｃｏｎ，ｍａｎｇａｎｅｓｅ　ａｎｄ　ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ　ｉｎ　ｎｉｃｋｅｌ—ｂａｓｅ　ｓｕｐｅｒａｌｌｏｙ　ｂｙ　ＩＣＰ—ＡＥＳ．Ｔｈｅ　ｓａｍｐｌｅ　ｐｒｅ—ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅ　ａｃｉｄｉｔｙ，ａｐｐａｒａｔｕｓ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｌｉｎｅｓ　ｗｅｒｅ　ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ　ａｎｄ　ｓｅｌｅｃｔｅｄ．Ｔｈｅ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ｗａｓ　ｌｉｎｅａｒ　ｗｉｔｈ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｌｉｎｅ　ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ　ｗｉｔｈ　ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　ｃｏｅｆｉｃｉｆｅｎｔ　ｍｏｒｅ　ｔｈａｎ　０．９９９　９．　Ｔｈｅ　ｒｅｃｏｖｅｒｙ　ｗａｓ　９３．３％一１０６．７％，ａｎｄ　ｒｅｌａｔｉｖｅ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ｄｅｖｉａｔｉｏｎ　ｗａｓ　ｌｅｓｓ　ｔｈａｎ　３％（ｎ＝１０）．Ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｃａｎ　ｂｅ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｄｅ—　ｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｓｉ，Ｍｎ，Ｐ　ｉｎ　ｎｉｃｋｅｌ—ｂａｓｅ　ｓｕｐｅｒａｌｌｏｙ　ｗｉｔｈ　ｆｉｎｅ　ａｃｃｕｒａｃｙ　ａｎｄ　ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ．　ＫＥＹＷＯＲＤＳ　ＩＣＰ—ＡＥＳ，ｎｉｃｋｅｌ—ｂａｓｅ　ｓｕｐｅｒａｌｌｏｙ，ｓｉｌｉｃｏｎ，ｍａｎｇａｎｅｓｅ，ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ　◆●　●●●●ｉｉ●ｉｉ●ｉ●ｉｉ●ｉｉ●ｉ●ｉｉ●ｉｉ●ｉ　ｉｉｉｉ●ｉ●Ｉ●Ｉ●Ｉ●Ｉ●Ｉ●ＩＩ●ｉＩＩ●Ｉ．Ｉ●¨ＩＩ●Ｉ●Ｉ●Ｉｉ●Ｉ●ＩＩ．川Ｉ●Ｉ．Ｉ¨ｌＩ●Ｉ●Ｉ●ＩＩＩ●●Ｉ●ＩＩ●Ｉ●Ｉ●ＩｉＩ●Ｉ●●ＩＩ　欢迎订阅《化学分析计量》、《工程塑料应用》及合订本光盘　邮发代号２４—１３８，２４—４２全国各地邮局均可订阅　也可直接通过邮局或银行汇款向《化学分析计量》杂志社订阅《化学分析计量》、《工程塑料应用》及合订本光盘，请注明　订阅期ＴＵ／光盘的名称、收件人、邮编及地址。　《化学分析计量》　国内外公开发行的全国性分析、计　量专业技术类刊物，双月刊，大１６开本，单月２０日出版。本　刊为中国科技核心期刊，荣获６项省部委级优秀期刊奖，入　选美国化学文摘（ＣＡ）千种表。２０１１年定价１５　片）免费索取样刊。　表１《化学分析计量》单册期刊、合订本价格表　年份　期数　每册单价／元　全年定ｆｉｒ／元　合订本／元　３　４　５　６　７　７５　．创刊号～１９９８　９　１９９９２０ｏ１　２００２　２００３　２Ｏ０４　２００５　２ｏｏ６　２００７　１４　６　６　６　６　６　６　２７　５６　３０　３６　４２　４５　４８　５４　３３　６２　７２　９３　１０８　期，全年　９０　。创刊号以来的期刊价目见表１。欢迎读者来函（附名　《工程塑料应用》　国内外公开发行的全国性塑料专业　技术类刊物，月刊，大１６开本，每月１０日出版。本刊为中文　８　９　核心期刊，是中国工程塑料工业协会会刊，荣获首届、第二　届、第三届国家期刊奖等２６项国家、省部委级优秀期刊奖，　人选美国化学文摘（ＣＡ）千种表。２０１１年定价１５　（附名片）免费索取样刊。　《化学分析计量》、《工程塑料应用》合订本光盘我社　期，全　２００８　２ｏｏ９　２０１０　６　６　６　１０　１２　ｌ３　６０　７２　７８　６６　７８　８４　年１８０元。１９８６年以来的期刊价目见表２。欢迎读者来函　２０１１　合计　６　８３　１５　９０　９Ｏ（单册）　５５０（优惠）　６００（优惠）　表２《工程塑料应用》单册期刊、合订本价格表　年份　期数　每册单价／元　全年定价／元　合订本／元　１９８６～１９８９　１６　１９９０～１９９２　１２　１９９３、１９９４　１０　已将《化学分析计量》自创刊号（１９９２年）至２０１０年底共１９　卷７７期的期刊电子化，并制成合订本光盘，现公开发售；同　０．８２５　１．４　２．４　１３．２　１６．８　２４　１９　２３　３０　时也将《工程塑料应用》自创刊号（１９７３年）至２０１０年底共　３８卷２５４期的期刊电子化，并制成合订本光盘，现公开发　售　分别利用这两种合订本光盘既可按作者、文题、关键词、　１９９５　１９９６　１９９７　１９９８　１９９９　２０００　６　６　６　ｌ２　１２　１２　２．８　３　３．５　３．５　４　５　１６．８　ｌ８　２１　４２　４８　６０　２３　２４　２７　４８　５４　６６　年、期等分类查阅各期刊已发表的所有科技文章和科技信息　的：全文，又可根据读者自定义的关键词进行全文检索，非常　方便、实用。　《化学分析计量》合订本光盘优惠售价２００元；《工程塑　料应用》合订本光盘优惠售价５００元。　邮局汇款　２００１　２００２　２０ｏ３　１２　１２　１２　５．５　６　６．５　６６　７２　７８　７８（两本）　８４（两本）　９Ｏ（两本）　收款单位：山东省济南市１０８信箱杂志社　邮编：２５００３１传真：（０５３１）８５９４７３５５　８５８７８０５７　电话：（０５３１）８５８７８１３２　８５８７８２２３　８５８７８２７８　银行汇款　２００４　２００５　２ｏｏ６　２０ｏ７　２００８　１２　１２　ｌ３　１２　１２　７　７．５　８　９　１０　８４　９０　１０４　ｌＯ８　１２０　９６（两本）　１０２（两本）　１１６（两本）　１２０（两本）　１３２（两本）　户　名：中国兵器工业集团第五三研究所　２ｏ０９　２０１０　１２　１２　１２　１３　１４４　１５６　１５６（两本）　１６８（两本）　开户银行：济南市工商银行经十一路支行　帐　网上订阅号：ｌ６０２ｏ０１２２９０１４４２５５４６　ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃａｍ１９９２．ｃｏｒｎ　２０１１　合计　１２　２２５　１５　１８Ｏ　１８０（单册）　１１００（优惠）　１２００（优惠）