電感耦合等離子體原子發射光譜法（ICP－AES）測定鐵鎳軟磁合金中的鎳

陳美娜 羅仕蓮 黃中越 程石 李彩華

（廣東省冶金產品質量監督檢測中心，廣州510640）

1 引言

鐵鎳高導磁合金是在電源技術中應用廣泛的軟磁合金材料。它具有高的初始磁導率和最大磁導率，并且損耗低，性能穩定，在極低溫度下也能保持較高的初始磁導率。常見的鐵鎳合金由鎳（30%～88%）、鐵和添加少量的鉬、銅、鎢等元素組成［1］，主要根據鎳的含量進行分類。因此準確測定合金中的鎳含量對鐵鎳合金材料的判別和質量控制十分重要。電感耦合等離子體原子發射光譜（ICP－AES）法具有動態線性范圍寬、精密度好、干擾水平低等優點，是目前冶金行業中廣泛使用的分析方法［2］。近幾年用ICP－AES法測定鎳礦中的鎳含量已被廣泛報道［3］，也有用次靈敏線原子吸收光譜法測定合金中鎳的報道［4］。而采用丁二酮肟分光光度法和重量法［5－6］對鎳的分析，方法操作過程繁瑣，分析周期長，工作效率較低，難以滿足現代冶金分析和材料研究的需要。使用ICP－AES法測定鐵鎳合金中的鎳含量，建立了快速準確的分析方法，滿足生產應用的需求。

2 實驗部分

2.1 儀器與試劑

SPECTRO CIROS VISION全譜直讀等離子體發射光譜儀。

硝酸、硫酸、鹽酸均為優級純，實驗用水為二次去離子水。

釔標準儲備溶液（1.00mg／mL）：稱取1.2699g三氧化二釔（質量分數大于99.9%，先于1000℃灼燒1h，置于干燥器中冷卻至室溫），置于250mL燒杯中，加入50mL鹽酸（1＋1），加熱溶解，冷卻至室溫，移入1000mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻。

釔標準溶液（50.00μg／mL）：移取50mL釔標準儲備溶液（1.00mg／mL）移入1000mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻。

鎳標準儲備溶液（1000μg／mL），由國家鋼鐵材料測試中心鋼鐵研究總院提供。

2.2 儀器工作條件

高頻功率27.12MHz，輸出功率1400W，冷卻氣流量12.0L／min，輔助氣流量1.0L／min，載氣流量1.0L／min，霧化器壓力0.8MPa，蠕動泵轉速2L／min，積分時間24s。

2.3 實驗方法

2.3.1 試樣的制備與測定

稱取0.1000g試樣置于150mL燒杯中，加入20mL硝酸（1＋4），低溫加熱溶解完全，冷卻至室溫后加入10mL釔內標溶液（50.00μg／mL），移入200mL容量瓶中，定容至刻度線，搖勻待測。

2.3.2 工作曲線的繪制

在配制工作曲線時應保證標準系列溶液和待測溶液的基體匹配，有效地消除基體效應。故按照表1，選取5個標準樣品按實驗方法操作，建立工作曲線，其回歸方程為：Y＝－1.1897 X＋8.3083，相關系數r＝0.99983，曲線的相關性良好。

表1 標準樣品Table 1 Standard samples

3 結果與討論

3.1 高頻功率的影響

在載氣壓力為0.8MPa，流速為1.0L／min條件下，實驗了輸出功率為1200，1300，1400，1500W時，待測譜線的強度、背景強度、強度濃度比等。結果表明功率增加，譜線強度增加，背景強度和強度濃度比增強，但信背比下降。而較高的高頻功率有利于降低基體效應，即可忽略化學干擾。綜合考慮，選擇1400W為高頻功率，

3.2 最佳分析線

分析線的選擇直接影響測定的靈敏度和精密度。ICP－AES有較多的原子和離子譜線，當樣品中存在高濃度的元素時，存在較多的譜線重疊干擾。因此在選擇譜線時，避免使用靈敏度高的譜線，而選用強度適宜的次靈敏線［7］。通過考察譜線的背景干擾、穩定程度等因素的影響，確定Ni的分析線為221.647nm。

3.3 溶解酸的選擇［8］

實驗采用硝酸（1＋4）、鹽酸（1＋1）、稀王水、硫酸（1＋4）等4種不同酸溶解樣品。結果表明，用鹽酸（1＋1）、稀王水、硫酸（1＋4）溶解試樣，樣品均溶解速度慢且不能完全溶解。而采用硝酸（1＋4）溶解試樣，樣品能完全溶解，有利于獲得穩定的結果。

3.4 酸度的影響

在待測溶液中加入不同量的HNO3，考察酸度在上述工作條件下對分析結果的影響。實驗結果表明，鎳的譜線強度隨HNO3濃度的增大變化不大。為了盡可能降低酸基體效應，在試樣溶液中使用的酸量應盡量少［9］。實驗選擇使用 HNO3濃度為0.9mol／L。

3.5 內標元素的選擇

在測定高含量的主體元素Ni時，由于溶液稀釋量和黏度差異引起霧化效率的變化、儀器分析信號瞬間波動等各種因素引起的譜線強度不穩定，對檢測結果有顯著影響，因此采用內標法校正。加入內標元素后，被測元素與內標元素的信號變化是同步的，因此它們的比值基本不變，有利于提高測定的準確度。

3.6 精密度實驗

在選定的工作條件下，選取標準樣品7031分別測定6次，結果見表2。測得相對標準偏差RSD為0.67%，表明該方法測定重復性好，精密度高。

表2 精密度試驗Table 2 Precision tests（n＝6） ／%

3.7 回收率實驗

在上述試樣中分別加入不同量的鎳標準溶液，按實驗分析方法操作，測定方法的回收率，加標回收率實驗結果如表3所示。實驗結果表明，方法的回收率在99.8%～100.1%之間，滿足分析測試要求，是準確可靠的。

表3 回收率實驗Table 3 Recovery tests（n＝6） ／%

3.8 樣品分析

用上述ICP－AES法和分光光度法分別對2個試樣進行測定，分析結果見表4。

表4 樣品分析結果Table 4 Analytical results of the samples ／%

4 結語

研究結果表明，采用內標法的ICP－AES法與傳統的化學方法分析結果一致，但ICP－AES法更加簡單、快速，并且準確性高、精密度好，能夠滿足現代工業生產中快速測定高鎳含量的需求。

［1］徐澤瑋.電源技術中應用的軟磁材料發展回顧和分析（一）［J］.金屬功能材料，2001，8（5）：1－7.

［2］阮桂色.電感耦合等離子體原子發射光譜（ICP－AES）技術的應用進展［J］.中國無機分析化學，2011，1（4）：15－18.

［3］何飛頂，李華昌，馮先進.電感耦合等離子體原子發射光譜法（ICP－AES）法測定紅土鎳礦中的 C d，Co，Cu，Mg，Mn，Ni，Pb，Zn，Ca 9種元素［J］.中國無機分析化學，2011，1（2）：39－41.

［4］李佗，楊軍紅.次靈敏線火焰原子吸收光譜法測定鎳鎂合金中鎂［J］.中國無機分析化學，2012，2（1）：67－69.

［5］王永利.過硫酸銨－丁二酮肟示差分光光度法測定鎳鐵中的鎳［J］.東北林業大學學報，2009，29（4）：82－83.

［6］國家技術監督局.GB／T 223.25—1994鋼鐵及合金化學分析方法 丁 二酮肟重量法測定鎳量［S］.北京：中國標準出版社，1994.

［7］羅仕蓮，程石，黃中越.ICP－AES法測定高錳不銹鋼的主量和次量元素［C］.SPECTRO光譜分析論文集，2007，8：86－90.

［8］溫笑蕾.丁二酮肟光度法替代重量法測定鎳含量［J］.化學工程師，2004，7（106）：33－34.

［9］辛仁軒.等離子體發射光譜分析［M］.北京：化學工業出版社，2011：130－177.