ICP-OES法测定钛合金中的铬

第２０卷总第７９期　２０１４年第２期　特钢技术　Ｓｐｅｃｉａｌ　Ｓｔｅｅｌ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｖｏ１．２０（７９）　２０１４．Ｎｏ．２　ＩＣＰ—ＯＥＳ法测定钛合金中的铬　陈磊　（攀长钢公司质量计量中心，四川江油６２１７０１）　摘要：研究了运用电感耦合等离子体原子发射光谱法（ＩＣＰ＿０ＥＳ）测定钛合金中的铬元素，试验通过　对钛合金的溶解方法、元素分析谱线的选择、酸度的影响、干扰情况消除等方面进行讨论。并对仪器测量　条件进行优化。对标准样品进行加标回收试验，回收率在９７％～１０３％之间。进行准确度和精密度试　验，测量结果与认定值相符，相对标准偏差＜１．０％。　关键词：电感耦合等离子体原子发射光谱法；钛合金；铬；ＩＣＰ－ＯＥＳ　中图分类号：ＴＧ１１５．３＋３９　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７４—０９７１（２０１４）０１—０４４—０３　Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｃｈｒｏｍｉｕｍ　ｉｎ　Ｔｉｔａｎｉｕｍ　Ａｌｌｏｙｓ　ｂｙ　Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｐｌａｓｍａ－Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｅｍｉｓｓｉｏｎ　Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ　Ｃｈｅｎ　Ｌｅｉ　（Ｑｕａｌｉｔｙ＆Ｍｅｔｅｒｉｎｇ　Ｃｅｎｔｒａｌ，Ｐａｎｇａｎｇ　Ｇｒｏｕｐ　Ｓｉｅｈｕａｎ　Ｃｈａｎｇｃｈｅｎｇ　Ｓｐｅｃｉａｌ　Ｓｔｅｅｌ　Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｊｉａｎｇｙｏｕ，Ｓｉｃｈｕａｎ，６２１７０１）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ　ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｃｈｒｏｍｉｕｍ　ｉｎ　Ｔｉｔａｎｉｕｍ　ｂｙ　Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｐｌａｓｍａ－Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｅｍｉｓｓｉｏｎ　Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ（ＩＣＰ－ＯＥＳ）ｗａｓ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ．Ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ　ｓｔｕｄｉｅｄ　ｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄｓ，　ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｎａｌａｙｔｉｃａｌ　ｓｐｅｃｔｒａｌ　ｌｉｎｅｓ　ｏｆ　ｅｌｅｍｅｎｔｓ，ａｃｉｄｉｔｙ　ａｎｄ　ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ａｎｄ　ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ　ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ　ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ｕｎｄｅｒ　ｔｈｅ　ｏｐｔｉｍｕｍ　ａｎａｌｙｔｉｃａｌ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｆｏｒ　ａ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ｓａｍｐｌｅ　ｓｐｉｋｅｄ　ｒｅｃｏｖｅｒｙ　ｔｅｓｔ，ｔｈｅ　ｒｅｃｏｖｅｒｙ　ｒａｔｅ　ｒｅａｃｈｅｄ　ｂｅｔｗｅｅｎ　９７％ａｎｄ　１０３％．Ｆｏｒ　ａｃｃｕｒａｃｙ　ａｎｄ　ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　ｔｅｓｔ，ｔｈｅ　ｔｅｓｔ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｗｅｒｅ　ｉｎ　ｃｏｎｆｏｒｍｉｔｙ　ｗｉｔｈ　ｃｅｒｔｉｉｆｅｄ　ｖａｌｕｅｓ．ａｎｄ　ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｉｖｅ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ｄｅｖｉａｔｉｏｎ　ｗａｓ　ｌｅｓｓ　ｔｈａｎ　１．Ｏ％．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｐｌａｓｍａ－Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｅｍｉｓｓｉｏｎ　Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ，Ｔｉｔａｎｉｕｍ　ａｌｌｏｙ，Ｃｈｒｏｍｉｕｍ，　ＩＣＰ一０ＥＳ　近年来，随着钛合金用途的不断扩大，对其质　量的要求也日渐提高，因此如何准确测定其各元素　的含量成为了重要的研究课题ｎ，２１。电感耦合等离子　体原子发射光谱（ＩＣＰ—ＯＥＳ）具有分析精度高、速度　快、干扰小、检出限低、线性范围宽、可进行多元素　同时测定等优点　棚，目前已在分析测试中广泛使　工作条件：功率：１　３００Ｗ；等离子体流量：１５Ｌ／　ｍｉｎ；雾化气流量：０．８　Ｌ／ｍｉｎ；辅助气流量：０．２　Ｌ／ｍｉｎ；　样品提升量：１．７　ｍＬ／ｍｉｎ；观测方式：水平；冲洗时　间：３０　Ｓ；积分时间：５　Ｓ。　１－２试剂　铬标准溶液：浓度均为１．００　ｍｇ／ｍＬ，使用时逐级　稀释；　硫酸（优级纯）；（优级纯）；高纯水（１８Ｍｆｌ・　ｃｍ）；高纯钛：纯度大于９９．９９％。　１．３样品处理　用。为了更好地适应我公司钛合金快速分析的需　求，本文利用ＩＣＰ—ＯＥＳ对钛合金中铬元素的测定进　行了条件试验，并建立了相应的方法，取得了满意　的结果　１试验部分　１．１主要仪器及条件　仪器：Ｏｐｔｉｍａ５３００ＤＶ型ＩＣＰ—ＯＥＳ（美国ＰＥ公　司），频率４０．６８ＭＨｚ；抗氢氟酸雾化器。　收件日期：２０１４－１２一Ｏ９　修回日期：２０１４－０３—２５　称取０．１０００　ｇ试样于２００　ｍＬ锥形瓶中（精确至　０．０００１　ｇ），加１０　ｍＬ（１：１）硫酸，低温加热溶解，加３　４滴氧化低价钛为高价钛，移至高温冒微烟，取　下冷却至室温，将溶液转移至２００　ｍＬ容量瓶中，用　高纯水稀释至刻度线，摇匀。　作者简介：陈磊，男，２０１２年毕业于四川机电职业技术学院，现就职于攀长钢质量计量中心，主要从事化学分析，Ｅ－ｍａｉｌ：４０６２９５１９４＠ｑｑ．ｃｏｒｎ　２０１４年第２期　陈磊：ＩＣＰ—ＯＥＳ法测定钛合金中的铬　・４５・　１．４工作曲线的制作　样水解，必须保证一定的酸度，本试验选用先加　１０ｍＬ硫酸（１：１），进行低温加热溶解，再滴加３～４滴　，继续高温加热至冒微烟。　２．３干扰消除　称取０．１０００　ｇ与样品基体（不含铬）相近的钛合　金标准样品２００　ｍＬ放于锥形瓶中，加入适量的铬标　准溶液，按照样品处理方法对其进行溶解，同时配　制空白溶液，上机进行测定，绘制其工作曲线。　本试验控制酸度在将样品溶解后稍有剩余，使　酸度干扰减少到最小；通过基体匹配和扣除试剂空　白消除物理干扰对测定元素的影响；对于光谱干扰　主要是谱线干扰，由于在谱线选择时已考虑了谱线　２试验结果与讨论　２．１元素分析谱线的确定　按照待测试样的基体、待测和共存元素的含　量，配置相应的单标元素溶液。首先，选出铬元素　的几条灵敏线对单标元素溶液进行谱线扫描；然后　将扫描得到的谱图进行分析，最终选择灵敏度高、　光谱干扰小、背景低及信噪比高的谱线２０５．５６０ｎｍ　作为铬元素的分析谱线。　２．２酸度试验　经试验确定采用硫酸溶解试样，但硫酸的引入　对样品提升量会产生影响，加入的硫酸量（１：１）在小　于１５　ｍＬ时，测量值会更接近真实值。为了防止试　Ｏ．ｏｏＯ８　０．ｏｏ０７　Ｕ　筮０．０００６　０．ｏｏＯ５　Ｏ．ｏｏ０４　１１００　１１５０　１２００　１２５０　１３００　１３５０　功率（　图１功率的影响　Ｆｉｇ．１　Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆｐｏｗｅｒ　Ｏ．ＯＯＯ９　Ｏ．ｏｏＯ８　Ｕ　０．０００７　∞　Ｏ．ＯＯｏ６　Ｏ．ｏｏＯ５　Ｏ．ｏｏ０４　０．２　０．４　０．６　０。８　１．Ｏ　辅助气流量（Ｌ／ｍｉｎ）　图３辅助气流量的影响　Ｆｉｇ．３　Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆａｕｘｉｌｉａｒｙ　ｆｌｏｗ　２．５检出限试验　在方法的最佳试验条件下，对试剂空白溶液进　的干扰，所以基本上可以消除光谱干扰。　２．４仪器分析参数的优化　将背景等校准浓度（ＢＥＣ）作为指标，考察高频　发生器的功率、辅助气流量、雾化气流量以及样品　提升量对本方法的影响，结果见图１～图４。由图可　知，分析铬元素时，功率１　３００Ｗ、雾化气流量０．８　ＩＪ，　ｍｉｎ、辅助气流量０．２　Ｌ／ｍｉｎ、样品提升量１．７ｍＬ／ｍｉｎ，　其ＢＥＣ值最低，故选择高频发生器的功率为　１３００Ｗ；雾化气流量：０．８　Ｌ／ｍｉｎ；辅助气流量：０．２　Ｌ／　ｍｉｎ；样品提升量：１．７　ｍＬ／ｍｉｎ。　Ｕｒ．ｔ．ａ　０．０００６　∞　０．６　Ｏ．７　０．８　０．９　１．Ｏ　雾化器流量（Ｌ／ｍｉｎ）　图２雾化器流量的影响　Ｆｉｇ．２　Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ￣ｏｍｉｚｅｒｆｌｏｗ　Ｏ．ＯＯＯ８　Ｏ．ｏｏ０７　譬Ｏ．０００６　∞　Ｏ．ＯＯＯ５　Ｏ．ｏｏＯ４　１．０　１．２　１．４　１．６　１．８　２，Ｏ　样品提升量（ｍＬ／ｍｉｎ）　图４样品提升量的影响　Ｆｉｇ．４　Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｓａｍｐｌｅ　ｕｐｔａｋｅ　ｒａｔｅ　行重复测定（１１次），取其结果标准偏差的３倍作为　元素的检出限值，测得检出限为０．０００８％。　・４６・　特钢技术　２．８加标回收试验　第２０卷第２期　２．６精密度试验　按照试验方法，对钛合金标准样品进行１　１次平　行测定，结果详见列表１。从测定结果可知，相对标　准偏差（ＲＳＤ）均小于１．０％，表明精密度高，说明本　试验方法可行，结果可靠。　表１钛合金中Ｃｒ元素的精密度试验结果（￣－１１）　Ｔａｂｌｅ　１　Ｒｅｓｕｌｔｓ　ｏｆ　ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　ｔｅｓｔ　ｏｎ　Ｃｈｒｏｍｉｕｍ　ｉｎ　Ｔｉｔａｎｉｕｍ　ａｌｌｏｙ　用钛合金标准样品分别加入不同梯度铬标液　后进行溶样，按测定方法进行加标回收试验，平行　测定３次，结果详见表３。回收率在９７％～１０３％之　间，说明本试验方法准确可靠。　表３钛合金中Ｃｒ元素的回收率试验结果（ｎ＝３）　Ｔａｂｌｅ　３　Ｒｅｓｕｌｔｓ　ｏｆ　ｒｅｃｏｖｅｒｙ　ｔｅｓｔ　ｏｎ　Ｃｈｒｏｍｉｕｍ　ｉｎ　Ｔｉｔａｎｉｕｍａｌｌｏｙ　３结语　本文对钛合金中铬元素的分析谱线、酸度试　２．７准确度试验　验、干扰情况进行了探讨，并以ＢＥＣ为指标，确定了　按照试验方法，选择钛合金标准样品中不同含　量的铬进行准确度试验，测定每个标准样品３次，所　得数据详见表２。由表２的数据可知，标准样品铬的　测定值与认定值一致，误差均在可允许的偏差范围　仪器工作参数，通过精密度、准确度和回收试验，证　明该试验方法操作简便，数据可靠，可用于钛合金　中铬元素的快速测定。　参考文献　内，准确度好。　表２钛合金中Ｃｒ元素的准确度试验结果（Ｊｌ＝３）　Ｔａｂｌｅ　２　Ｒｅｓｕｌｔｓ　ｏｆ　ａｃｃｕｒａｃｙ　ｔｅｓｔ　ｏｎ　Ｃｈｒｏｍｉｕｍ　ｉｎ　Ｔｉｔａｎｉｕｍ　ａｌｌｏｙ　［１】成勇．ＩＣＰ—ＡＥＳ测定钛合金中硅钒铁铝镍钼铬Ⅱ】．稀有　金属材料与工程，２０１２，４１（１０）　［２】羊送球，黄永红．ＩＣＰ—ＯＥＳ法测定钛合金中硼含量Ｕ】＿钛　工业进展，２００６，２３（２）：３５—３６　【３】朱莉．ＩＣＰ—ＯＥＳ法测定钛合金中的铜、钴Ｕ】．特钢技术，　２０１３，１９（７５）：４８—５１　【４】辛仁轩．等离子体发射光谱分析【Ｍ］．北京：化学工业出　版社．２００５　（上接第４３页）　参考文献　…１李志波．ＩＣＰ—ＡＥＳ法测定钛合金中多元素的研究．分析测　试技术与仪器，２００５．１５（３）　【５】战国利．ＩＣＰ—ＡＥＳ法测定钛合金中的６种元素．光谱实验　室．２０００，１７（４）　『６张兴梅．６１ＩＣＰ—ＡＥＳ法测定钛合金中合金元素含量．锅炉制　造．２００１（３）　ｆ２１吴世凯．ＩＣＰ—ＡＥＳ法同时测定钛合金中八种元素的研究．　特钢技术．２００７，１３（４）　【７】杜米芳，李治亚，李景滨，等．电感耦合等离子体原子发　射光谱（ＩＣＰ—ＡＥＳ）法测定海绵钛中铁硅锰镁．冶金分析，　２００９．２９（７）：２４—２７　［３】郭剑虹；刘少清＿用ＩＣＰ－ＡＥＳ法测定钛合金中多元素．宝　钢技术．２００１（２）　【８】邹玲玲，张学俊，郭玉生．电感耦合等离子体原子发射光　『４１王红峰、董俊明．ＩＣＰ—ＡＥＳ法测定钛合金中铝、钒、钼、铁、　锆．化学分析计量，２００４．１３（３）　谱（１ｏｐ—ＡＥＳ）法测定高纯钛中痕量元素【Ｊ１．理化检验一　化学分册，２００７，４３（３）：２１３－２１４，２２０