微波消解-ICP-AES法同時測定銅鉻鋯合金中的鉻、鋯

何一芳，王立新，蔣月娟，張學彬

（1.寧波市產品質量監督檢驗研究院，浙江 寧波 315048；2.寧波金田銅業（股份）集團有限公司，浙江 寧波 315034）

微波消解-ICP-AES法同時測定銅鉻鋯合金中的鉻、鋯

何一芳1，王立新2，蔣月娟1，張學彬1

（1.寧波市產品質量監督檢驗研究院，浙江 寧波 315048；2.寧波金田銅業（股份）集團有限公司，浙江 寧波 315034）

建立微波消解技術-電感耦合等離子體原子發射光譜法（ICP-AES）同時測定銅-鉻-鋯合金中鉻、鋯元素含量的分析方法。研究分析條件中消解試劑、微波消解程序的優化和分析譜線的選擇,并測定分析結果的精密度和準確度。結果表明：該方法簡單、快速，其精密度和準確度都能達到標準要求，鉻的相對標準偏差為2.10%，鋯的相對標準偏差為0.52%，并且該方法能夠同時測定鉻和鋯。

微波消解；ICP-AES；銅-鉻-鋯合金；鉻；鋯

0 引 言

銅-鉻-鋯合金（含鉻0.2%～1.2%，鋯0.05%～0.5%）材料具有高強度、高導電性、高導熱性、耐高溫、沖擊不產生火花等優良特性，是目前綜合性能最好的高強高導耐高溫銅基材料，已成為高性能銅合金材料的代表。

銅-鉻-鋯合金中鉻、鋯的測定方法[1-2]有分光光度法、滴定法、原子吸收法等，但這些方法不僅只能單個測定，而且樣品前處理均需使用貴重的鉑金器皿，測試過程復雜繁瑣，測試速度慢。

微波消解是近年來一種較新的樣品前處理技術，該技術具有溶樣能力強、速度快、無損失、污染少等優點[3-5]。國內外采用該技術進行樣品消解的研究日益增多，但尚未見用于銅-鉻-鋯合金樣品消解的報道。電感耦合等離子體原子發射光譜法（ICP-AES）作為一種高效的分析方法，具有靈敏度高、檢出限低、穩定性好、干擾少、工作曲線線性范圍寬、分析速度快、可實現多元素同時或順序測定等優點[6-10]。因此，本文采用微波消解-ICP-AES分析法同時測定銅-鉻-鋯合金中鉻和鋯元素的含量，通過條件優化，用參考物質驗證，證明此方法簡便、快捷，其準確度和精密度都能滿足標準要求。

1 試驗部分

1.1 儀器與設備

美國Thermo Fisher公司的IRIS Intrepid IIXSP型電感耦合等離子體發射光譜（ICP-AES）儀，上海新儀MDS-8G型多通量密閉微波化學工作站。

1.2 試劑及溶液

濃HNO3、HCl均為AR級；HF采用等溫擴散法提純（濃度為原始酸的3/4）；水為蒸餾水。

標準儲備液：Cr、Zr元素國家標準溶液，質量濃度均為1mg/mL，購自北京納克儀器有限公司。

純銅基體溶液：稱取1.0000g（銅≥99.95%），用10mL HNO3溶解，移入100mL容量瓶中，冷卻后定容至刻度，其質量濃度為10mg/mL。

混合標準溶液：將標準儲備液用5%(體積分數)的王水介質逐級稀釋配制系列混合標準溶液，其質量濃度見表1。

表1 混合標準溶液

1.3 ICP-AES測試工作條件

電感耦合等離子體原子發射光譜儀測定鉻和鋯的最佳工作條件見表2（1psi=6.895kPa）。

表2 ICS-AES儀器最佳測試工作條件

1.4 試驗處理

稱取0.1000g銅-鉻-鋯合金樣品置于微波消解罐中，加入8 mL王水、5 mL HF，加蓋置于MDS-8G型多通量密閉微波儀中，按預設微波消解程序進行消解。待程序結束后冷卻降溫泄壓，用專用消解罐加熱器加熱蒸干，加5 mL王水和適量蒸餾水，將樣品液轉移至100 mL的容量瓶，冷卻后定容至刻度、搖勻，待測。

標準工作曲線制作和樣品測定：在ICP-AES的最佳測量條件下，對系列標準溶液和樣品溶液進行測定，取3次測定平均值，繪制工作曲線并計算樣品溶液的質量濃度，根據稱取樣品質量計算出樣品中鉻、鋯元素的百分含量。

2 結果與討論

2.1 優化的微波消解程序

微波消解樣品時，消解罐內的溫度和壓力都比較高，為保證安全，在試驗時必須控制溶劑量和樣品量，并且升溫幅度不宜過大。試驗溶液的總體積控制在13mL左右，樣品量為0.100 0g，升溫采用4個階段。微波消解程序如表3所示。

表3 優化后的微波消解程序1）

2.2 氫氟酸的用量

按照表3的微波消解程序，采用不同的王水和氫氟酸用量比例對同一銅-鉻-鋯合金樣品進行消解，結果表明：氫氟酸的用量對樣品中鋯完全消解影響較大；當王水和氫氟酸用量分別為8mL和5 mL時，樣品中鋯和鉻可完全消解，溶劑的用量也較少。

2.3 分析譜線的選擇

根據儀器數據庫的分析譜線信息，選擇靈敏度較高、無干擾的分析譜線，然后用選擇的分析譜線對鉻、鋯的系列混合標準溶液進行測試并拍攝圖譜。分析拍攝的譜線圖譜，確定有無干擾峰，并比較同一元素不同譜線的信背比，選擇無干擾和信背比高的譜線作為分析譜線。經過試驗，本方法選擇的分析譜線為Cr 267.716nm，Zr 339.198nm。

2.4 基體干擾實驗

銅-鉻-鋯合金樣品中除基體銅外，鉻的質量分數為0.2%～1.2%，鋯的質量分數為0.05%～0.5%，其余元素的含量都較低（質量分數＜0.01%，測試質量濃度＜0.1μg/mL），對鉻和鋯的測試影響很小，可忽略不計，所以基體干擾只考慮Cu的影響。

分別考察了0～5000μg/mL Cu標準溶液對測定Cr（0.89μg/mL）、Zr（0.35μg/mL）的影響，結果見表4。從表4可以看出，Cu基體對Cr、Zr的測定有一定的負干擾，在1000μg/mL時，其干擾不明顯。只要做到標準曲線溶液與試樣溶液的基體匹配，就可以保證分析結果的準確性。

2.5 酸度對ICP-AES測定的影響

以王水作為介質進行測試，在Zr、Cr質量濃度分別為1，5μg/mL和5，10μg/mL時，分別在體積分數為1%，3%，5%，10%，20%的王水介質中用ICP-AES進行測定。結果表明：王水介質的濃度對Zr、Cr的測試基本無影響，見表5。本文選擇體積分數為5%的王水作為介質。

表4 Cu基體對測定的影響 μg/mL

表5 王水介質對測定的影響

2.6 方法的精密度和準確度

分別對3個含有鉻、鋯的銅-鉻-鋯合金樣品按本法進行6次平行測定，計算平均值和相對標準偏差，并與JB/T 9552-1999《銅鉻鋯合金化學分析方法》的測定結果比對，見表6和表7。

從表6和表7可見，本法與標準方法測得鉻、鋯元素的值基本一致，誤差均在標準規定范圍內（表9），鉻的平均相對標準偏差為2.10%，鋯的平均相對標準偏差為0.52%。

為使測量結果更加準確，采用鉻青銅和鋯青銅參考物質作為標樣對照測定結果，見表8，其測定結果與標準值一致，誤差均在標準規定范圍內（表9）。

表6 精密度和方法比較（n=6）

表7 精密度和方法比較（n=6）

表8 參考物質測定結果

表9 標準方法允許測試誤差

3 結束語

通過試驗，建立了微波消解樣品，ICP-AES法同時測定銅-鉻-鋯合金中的鉻、鋯元素含量的方法，該方法簡單、快速，其精密度和準確度都能達到標準的要求，鉻的平均相對標準偏差為2.10%，鋯的平均相對標準偏差為0.52%。能滿足銅-鉻-鋯合金產品生產和質量控制的日常分析要求。

[1]JB/T 9552.6—1999銅鉻鋯合金化學分析方法 焦硫酸鉀熔融-偶氮胂III光度法測定鋯[S].北京：中國標準出版社，1999.

[2]JB/T 9552.2—1999銅鉻鋯合金化學分析方法 過硫酸銨氧化測定鉻[S].北京：中國標準出版社，1999.

[3]郭滿棟，馬淑娟，王曉華，等.微波在分析化學及有機合成中的應用[J].理化檢驗：化學分冊，2002，38（3）：158.

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[6]吳顯欣，陳天裕，王安寶.端視等離子體原子發射光譜儀的性能評價[J].理化檢驗：化學分冊，2004，40（5）：305-307.

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Simultaneous determination of chromium and zirconium in Cu-Cr-Zr alloy by microwave digestion-ICP-AES

HE Yi-fang1，WANG Li-xin2，JIANG Yue-juan1，ZHANG Xue-bin1
（1.Ningbo Academe of Supervision and Inspection for Product，Ningbo 315048，China；2.Ningbo Jintian Copper（Group）Co.，Ltd.，Ningbo 315034，China）

An analysis method has been established to simultaneously determine Cr and Zr in Cu-Cr-Zralloy with microwave digestion technique and ICP-AES method.Digestion reagents，optimization of microwave digestion program and analytic curve were studied，and the accuracy and precision of analysis results were determined.The results show that the method is simple and quick，its accuracy and precision reach to the request of standard，and the RSDs of Cr and Zr are respectively2.10% and 0.52%.Thecontentsofchromium and zirconium can bedetermined simultaneously by the method.

microwave digestion；ICP-AES；Cu-Cr-Zr alloy；chromium；zirconium

TG115；O657.31；O614.61+1；O614.41+2

：A

：1674-5124（2014）05-0052-03

10.11857/j.issn.1674-5124.2014.05.013

2014-03-19；

：2014-05-17

何一芳（1962-），女，浙江寧波市人，工程師，主要從事金屬材料的化學分析研究和測試工作。