ICP－AES法測定鍍錫板表面鈍化鉻量

周桂海 胡宏衛

（上海梅山鋼鐵股份有限公司技術中心，南京210039）

ICP－AES法測定鍍錫板表面鈍化鉻量

周桂海 胡宏衛

（上海梅山鋼鐵股份有限公司技術中心，南京210039）

提出了ICP－AES法測定鍍錫板表面鈍化鉻量檢測方法。對樣品溶解、校準曲線制備、設備參數等影響因素進行了研究，選擇波長為205.560nm譜線為鉻的分析線，鉻的譜線強度與鉻的含量呈線性關系，其線性回歸方程y＝0.00758x＋0.00935。應用此法分析了鍍錫板表面鈍化鉻量，相對標準偏差（n＝11）在3.6%～9.3%之間。

ICP－AES 鍍錫板 鈍化鉻 檢測

鍍錫板（俗稱馬口鐵）是指表面鍍有一薄層金屬錫的鋼板，在日常生活中使用十分廣泛。為了改善鍍錫板的抗變色性和涂漆性能，往往在鍍錫板表面進行鈍化處理［1］。目前，采用重鉻酸鈉對鍍錫板表面鈍化是最常見的鈍化處理方法，但為了保證鍍錫板表面鈍化處理效果，必須對鍍錫板表面鈍化鉻進行檢測。目前測定鍍錫板表面鈍化鉻的試驗方法一般有二苯碳酰二肼分光光度法［2］、陽極溶解測厚法［3］、輝光放電發射光譜法等［4，5］。但這些方法相對操作復雜，檢測數據準確度和精密度相對較差，很難滿足日常生產檢測指標控制要求。本實驗采用ICPAES法對鍍錫板表面鈍化鉻進行檢測研究，該方法具有很強的實用性，操作簡便、準確度高、精密度好，完全滿足實際生產工藝和研究對質量控制要求。

1 實驗部分

1.1 主要儀器

iCAP6300電感耦合等離子發射光譜儀（美國熱電公司）。

1.2 主要化學試劑

硫酸（1.84g／cm3）、高純氬氣（99.999%）、水為實驗室一級用水鉻標準溶液（1000mg／L）：北京鋼鐵研究總院，用時需要逐級稀釋。

1.3 儀器主要工作條件

CID86檢測器，中階梯光柵＋石英棱鏡二維交叉色散系統，等離子氣流速12L／min，輔助氣流速0.5L／min，霧化氣流速0.70L／min，射頻功率1200w，水平觀測方向，積分時間5s，鉻檢測波長205.560nm。

1.4 實驗方法

準確裁剪大小為50mm＊50mm鍍錫板樣品，邊部用耐酸膠帶或耐酸涂料封住，置于400mL燒杯中，用移液管加入50mL硫酸（1＋11），置于高溫電爐加熱并煮沸120s后取下，稍冷，取出試樣，表面用水洗凈后，將燒杯中溶液轉移到100mL容量瓶中，用水稀釋到刻度，搖勻。用電感耦合等離子發射光譜儀在波長205.560nm處測定溶液中鉻強度，然后根據標準工作曲線查出或計算出溶液中鉻濃度C（mg／L）最終按照公式WCr＝（C×V）／S計算出鍍錫板表面鈍化鉻含量。

公式中 WCr：鍍錫板表面鈍化鉻量，單位mg／m2；C：待測溶液中鉻濃度，單位mg／L；V：待測溶液體積，單位，L；S：鍍錫板溶解表面積，單位m2。

2 結果與討論

2.1 溶樣酸選擇

選擇合適的溶樣酸是測定鍍錫板表面鈍化鉻關鍵。本實驗首先選擇了鹽酸（1＋11）、硝酸（1＋11）、硫酸（1＋11）3種常見的酸進行試驗，發現鹽酸、硝酸在加熱溶解過程中溶樣速度快，不易控制，導致樣品表面錫層甚至鐵基都被溶解，產生大量乳狀沉淀，嚴重影響到溶液中鉻含量測定，而硫酸相對鹽酸、硝酸溶樣速度較慢，易控制，無大量沉淀現象，故選用硫酸作為溶樣酸。

2.2 溶樣時間控制

對硫酸溶樣時間進行優化試驗。選擇加入50ml硫酸（1＋11）在加熱煮沸不同時間后測定定溶液中Cr、Sn、Fe含量并觀察樣品表面溶解情況，試驗結果見圖1、圖2。

圖1 鉻浸出量隨時間變化曲線

圖2 錫、鐵浸出量隨時間變化曲線

試驗結果表明：加入50硫酸（1＋11），樣品在加熱溶解速度非常穩定，易控制，當煮沸到120s后，還沒有溶解到鐵基樣品，溶解樣品表面均勻，表面鉻全部被溶解。故選用硫酸（1＋11）酸度煮沸120s作為鍍錫板浸取時間。

2.3 分析譜線選擇

由于ICP的激發能力很強，幾乎每一種分析元素不同程度均存在光譜“干擾”。因此在選擇分析譜線時，既要保證有著合適的靈敏度，同時也盡量避免其它的譜線干擾。本實驗重點考察溶液中鐵和錫元素對待測鉻元素干擾情況，對含有10ug／mL鉻、錫、鐵溶液選用鉻常用分析波長205.560nm和283.563nm進行檢測，譜圖分別見圖3、圖4：

圖3 Cr在分析波長205.560nm處譜圖

圖4 鉻在分析波長283.563nm處譜圖

由圖3、4可知，在分析波長283.563nm處，鉻有較強靈敏度，但樣品中鐵對鉻譜線有較強的干擾，而分析波長205.560nm處，雖然靈敏度相對較低，但干擾較少，背景強度較低，故選擇在波長205.560nm處測定鉻強度。

2.4 高頻功率的選擇

選擇了為950w～1350w功率范圍內進行試驗，試驗表明，鉻的譜線強度都隨功率的增加而增加。但功率過大也會帶來背景輻射增強，信背比變差，檢出限反而不能降低，故高頻功率選擇1200w。

2.5 硫酸對ICP檢測強度影響

對于ICP檢測來說，樣品中酸的濃度和種類對激發強度有著明顯的影響。本實驗使用硫酸的粘度較大，一般不適合用于ICP測定，為了將硫酸對ICP測定結果影響降低，實驗采用用移液管準確加入硫酸體積措施，保證每瓶待測溶液中硫酸量一定，以平衡硫酸對ICP檢測強度影響。

2.6 校準曲線、線性范圍

為了保證校準曲線與樣品基體保持一致，在工作曲線溶液中用移液管準確加入50mlH2SO4（1＋11），然后分別加入0、0.50、1.00、3.00、5.00、7.00、8.00、10.00mL鉻標準溶液（5.000mg／L），用電感耦合等離子發射光譜儀在波長205.560nm處測定鉻強度，計算線性回歸方程。試驗表明：鉻的光譜強度與溶液中鉻濃度在0.025mg／L～0.50mg／L之間呈線性關系，線性回歸方程為y＝0.00758x＋0.00935，相關系數r為0.9999。

2.7 檢出限和檢測下限

在選定的工作條件下，按照本實驗方法，以空白溶液進行ICP－AES測定，其11次測定值的3倍標準偏差所對應的濃度即為方法檢出限。根據檢出限理論計算公式DL＝3×BEC×RSD計算測得方法的檢出限為0.01mg／L。其計算鍍錫板表面鈍化鉻測定下限為0.2mg／m2

注：上述公式中DL為檢出限；BEC為背景等效濃度；RSD為純鐵樣品連續11次測量強度的相對標準偏差。

2.8 精密度與準確度試驗

分別采用本方法和輝光光譜法對6組鍍錫板表面鈍化鉻進行測定，結果見表1。結果表明，本方法檢測數據精密度明顯優于輝光光譜法。

表1 精密度試驗（n＝11）

2.9 回收試驗

回收試驗，結果見表2。

表2 回收試驗

3 結論

本實驗建立了ICP－AES法測定鍍錫板表面鈍化鉻量，用于實際樣品檢測，結果表明所建立方法具有操作簡便，檢測數據準確可靠，檢測效率高等優點，滿足現代鋼鐵鍍錫板生產對表面鈍化鉻檢測要求。

［1］國際錫研究所編，周其良譯 .鍍錫板指南.北京：冶金工業出版社，1989：24.

［2］潘教麥，陳亞森，等.顯色劑及其在冶金分析中的應用.上海：上海科學技術出版社，1981：324.

［3］《表面處理工藝手冊》編審委員會.表面處理工藝手冊.上海：上海科學技術出版社，1991：396.

［4］徐永林.鍍錫板鍍層的輝光放電光譜法解析［J］.冶金分析，2015，35（3）：7－12.

［5］史玉濤，李小住，王海舟.鍍錫鋼板輝光放電發射光譜法定量深度分析研究［J］.冶金分析，2007，27（2）：1－6.

Determination of surface chromate passivation of tin plate by ICP－AES.

Zhou Guihai，Hu Hongwei

（Technology center，Shanghai Meishan Iron and Steel Co.Ltd.，Nanjing210039，China）

The sample dissolution，calibration curve and instrument analysis parameters were studied in detail，and a wavelength of 205.560nm was selected as analytical line for Cr.Linear relationship between values of spectral line intensity of Cr and content of Cr was obtained as showed by the linear regression equation of y＝0.0436x＋0.00574.The proposed method was applied to the analysis of tin plate samples，giving results of RSD’s（n＝11）in the range of 3.6%－9.3%.

ICP－AES；tin plate；chromate passivation；analysis

10.3936／j.issn.1001－232x.2017.01.007

2016－06－20

周桂海，男，1979年出生，高級工程師，主要從事分析測試技術研究工作。