電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定硼鐵中硼鋁硅磷

張彩芳（河北鋼鐵集團(tuán)邯鋼技術(shù)中心，河北 邯鄲 056015）

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定硼鐵中硼鋁硅磷

張彩芳（河北鋼鐵集團(tuán)邯鋼技術(shù)中心，河北 邯鄲 056015）

介紹了在600℃的溫度下用強(qiáng)堿（過(guò)氧化鈉+氫氧化鈉）熔融試樣，不用分離鐵等的干擾，然后用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法(ICP—AES)同時(shí)測(cè)定硼鐵中硼、鋁、硅、磷的方法。為消除基體元素的干擾對(duì)被測(cè)元素測(cè)定的影響和解決使用的標(biāo)準(zhǔn)樣品中待測(cè)元素含量沒(méi)有梯度的問(wèn)題，本文采用標(biāo)準(zhǔn)樣品打底，按梯度加入待測(cè)元素的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液繪制工作曲線，樣品中高含量的硼元素采用高精密度測(cè)量法，從而提高測(cè)定的準(zhǔn)確度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法簡(jiǎn)便準(zhǔn)確，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于2.0%，可滿足日常分析檢測(cè)要求。

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法；硼鐵；硼；鋁；硅；磷

硼鐵是煉鋼工藝過(guò)程中重要的合金添加劑，可提高鋼的抗彎強(qiáng)度和硬度，因此硼鐵合金在煉鋼生產(chǎn)中有著實(shí)際的應(yīng)用前景，快速有效的分析硼鐵中各元素對(duì)煉鋼生產(chǎn)有一定的指導(dǎo)意義。目前，硼鐵的分析方法大部分采用化學(xué)法[1-4]測(cè)定其中各成分，盡管這些方法選擇性強(qiáng)，分析準(zhǔn)確，但該方法步驟繁瑣，實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng)，難以滿足日常檢測(cè)要求。也有文獻(xiàn)[5]報(bào)道用微波消解—等離子體原子發(fā)射光譜法(ICP-AES)，試樣用鹽酸，硝酸和氫氟酸溶解，但該方法需要帶有耐氫氟酸的霧化系統(tǒng)，考慮到本實(shí)驗(yàn)室沒(méi)有耐氫氟酸霧化器，所以采用了堿熔的方法，研究了合適比例的熔劑，堿熔試樣后用硫酸酸化引入到電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀進(jìn)行分析。結(jié)果表明該方法準(zhǔn)確可靠，測(cè)定值與化學(xué)值一致，測(cè)定誤差在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)允許差范圍內(nèi)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器

ICP6300型電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（美國(guó)熱電）；電子天平（BS224S賽多利斯）。

儀器的最佳工作條件:功率:1150W；霧化器壓力:0.2MPa;輔助氣流量:1L/min;觀測(cè)高度:12mm；泵速:50r/min;樣品清洗時(shí)間: 30s；讀數(shù)次數(shù):2；觀測(cè)方式:垂直。

1.2 主要試劑和標(biāo)準(zhǔn)溶液

硼、鋁、硅、磷標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（國(guó)家鋼鐵材料測(cè)試中心鋼鐵研究總院提供）：1000 mg/L；硅標(biāo)準(zhǔn)溶液：100 mg/L、錳標(biāo)準(zhǔn)溶液：100 mg/L、鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液：100mg/L由硅、錳、磷標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液稀釋配制。

試劑：碳酸鈉固體（分級(jí)純）；氫氧化鈉固體（分析純）；硫酸（分析純）；高純氬氣（Ar＞99.99%）；水用二次去離子水。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

稱取0.1000g試樣于預(yù)先盛有1克氫氧化鈉和2克過(guò)氧化鈉混和熔劑的石墨坩堝中，攪拌均勻，上鋪一層薄薄的過(guò)氧化鈉，置于高溫爐口，待固體變成溶液后回轉(zhuǎn)混勻，再置于高溫爐中部，在間斷搖動(dòng)下熔融10分鐘，至試樣完全溶解，取出稍冷，置于盛有100ml水的玻璃燒杯中，加熱浸出，洗凈坩堝。加入30ml硫酸（1+1）酸化分解，加熱煮沸至溶液清亮，冷卻，定容200ml容量瓶中，用于Al、Si、P的測(cè)定，同時(shí)將定容后的溶液作為母液，移取10ml到100ml容量瓶中，用于B的測(cè)定。

1.4 工作曲線

稱取0.1000g硼鐵YSBC37656-1標(biāo)樣三份，0.1000gDH1702標(biāo)樣兩份,分別按1.3實(shí)驗(yàn)方法溶解后，在其中兩份YSBC37656-11標(biāo)樣和一份DH1702標(biāo)樣中分別加入一定量的硼、鋁、硅、磷標(biāo)準(zhǔn)溶液，配制成如表1所示的濃度（含量）的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液。

表1 工作曲線中被測(cè)元素的含量Table1 Content of the measured elements in the working curve w/%

2 結(jié)果與討論

2.1 譜線的選擇和基體干擾的消除

分別配制質(zhì)量百分比濃度為10mg/L的硼、鋁、硅、磷的單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，用等離子發(fā)射光譜法在共存被測(cè)元素波長(zhǎng)處掃描被測(cè)元素背景信號(hào)強(qiáng)度值，結(jié)果表明各待測(cè)元素之間基本無(wú)干擾，而主體元素鐵的干擾已通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)樣品打底繪制工作曲線消除，所以根據(jù)儀器提供的譜線干擾和譜線強(qiáng)度信息，選擇干擾小，信背比高的譜線。如表2。

表2 元素的最佳分析譜線Table 2 The best analytical spectral lines of elements

2.2 強(qiáng)堿熔融方法的比較和溫度選擇

對(duì)硼鐵標(biāo)樣采用2克碳酸鈉+3克過(guò)氧化鈉、35ml硫酸（1+ 1）酸化，4克過(guò)氧化鈉、35ml硫酸（1+1）酸化，1克氫氧化鈉+2克過(guò)氧化鈉、30ml硫酸（1+1）酸化，通過(guò)實(shí)驗(yàn)可見，前兩者需要在高溫（800℃--850℃）下才能溶解，并且熔劑用量較多，而ICP—AES對(duì)待測(cè)溶液的含鹽量有一定要求，熔劑用量太多影響溶液的提取量和儀器的精度。第三種方法在600℃便能溶解完全并且容易浸出，熔劑用量少。綜合考慮,采用1克氫氧化鈉+2克過(guò)氧化鈉,實(shí)驗(yàn)溫度選擇600℃為宜。

2.3 硼的高精密度測(cè)量法

硼鐵中硼元素的含量在15%-25%之間，為提高結(jié)果的準(zhǔn)確度，采用了卡點(diǎn)法[6]，即在被測(cè)硼元素含量范圍約1%附近上下用標(biāo)準(zhǔn)樣品和標(biāo)準(zhǔn)溶液設(shè)置校準(zhǔn)點(diǎn)，反復(fù)測(cè)量和校準(zhǔn)，從表3可以看出，該方法準(zhǔn)確度比普通校準(zhǔn)曲線法高。

表3 高精度測(cè)量法與常規(guī)測(cè)量法的對(duì)比Table3 Comparison of high accuracy measurement and conventional measurement method

2.4 方法的準(zhǔn)確度

按照實(shí)驗(yàn)方法和選定的工作條件對(duì)硼鐵標(biāo)樣GSB03-2599-2010進(jìn)行測(cè)定，并將測(cè)定值的平均值與標(biāo)準(zhǔn)值相比較，結(jié)果表明兩者吻合，見表4。

表4 準(zhǔn)確度Table 5 Accuracy w/%

2.5 方法的精密度

稱取同一標(biāo)準(zhǔn)樣品10份，按實(shí)驗(yàn)方法1.3進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果如表5所示。

由表5可見：該方法測(cè)定樣品中硼、硅、鋁、磷的含量，RSD值均小于2.0%。表明該方法精密度良好，完全能滿足硼鐵中硼、鋁、硅、磷含量的測(cè)定。

表5 精密度(n=10)Table 6 Precision w/%

測(cè)定值Found平均值A(chǔ)verage標(biāo)準(zhǔn)值Certified相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD 20．62 20．56 20．42 20．36 20．46 20．62 20．50 20．32 20．39 20．46 20．47 20．58 0．48 0．996 0．989 0．990 0．995 0．988 0．992 0．990 0．986 0．996 0．989 0．991 0．99 0．34 1．68 1．65 1．67 1．66 1．62 1．65 1．63 1．68 1．68 1．63 1．66 1．68 1．3 0．0172 0．0168 0．0166 0．0173 0．0175 0．0168 0．0171 0．0169 0．0168 0．0170 0．017 0．017 1．5

3 結(jié)語(yǔ)

硼鐵樣品采用堿熔法分解，不需要分離鐵等共存物，引入電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法(ICP—AES)進(jìn)行測(cè)定,采用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)打底加系列標(biāo)準(zhǔn)溶液的方法消除基體的干擾，并用高精密度法測(cè)量高含量硼，提高了準(zhǔn)確度。結(jié)果證明，該方法簡(jiǎn)單、快速，結(jié)果準(zhǔn)確、可靠，完全可以滿足日常檢測(cè)要求。

[1]GB/T3653.1-1988硼鐵化學(xué)分析方法堿量滴定法測(cè)定硼量[S].

[2]GB/T3653.4-1988硼鐵化學(xué)分析法EDTA容量法測(cè)定鋁量[S].

[3]GB/T3653.3-1988硼鐵化學(xué)分析法高氯酸脫水重量法測(cè)定硅量[S].

[4]GB/T3653.6-1988硼鐵化學(xué)分析方法銻磷鉬藍(lán)光度法測(cè)定磷量[S].

[5]羅倩華,王克娟.微波消解-電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定硼鐵中硼[J].冶金分析（Metallurgical Analysis),2007, 27(8):35-38.

[6]王志臣,原子吸收高精度測(cè)量法測(cè)定超塑合金中鎂[J].分析試驗(yàn)室（Chinese Journal of Analysis Labora-tory）,1983,(1):13.

張彩芳（1980-）女，工程師，主要從事冶金分析工作.