電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定硼鐵中硼鋁硅磷

張彩芳（河北鋼鐵集團邯鋼技術(shù)中心，河北 邯鄲 056015）

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定硼鐵中硼鋁硅磷

張彩芳（河北鋼鐵集團邯鋼技術(shù)中心，河北 邯鄲 056015）

介紹了在600℃的溫度下用強堿（過氧化鈉+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)同時測定硼鐵中硼、鋁、硅、磷的方法。為消除基體元素的干擾對被測元素測定的影響和解決使用的標準樣品中待測元素含量沒有梯度的問題，本文采用標準樣品打底，按梯度加入待測元素的系列標準溶液繪制工作曲線，樣品中高含量的硼元素采用高精密度測量法，從而提高測定的準確度。實驗結(jié)果表明該方法簡便準確，相對標準偏差小于2.0%，可滿足日常分析檢測要求。

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法；硼鐵；硼；鋁；硅；磷

硼鐵是煉鋼工藝過程中重要的合金添加劑，可提高鋼的抗彎強度和硬度，因此硼鐵合金在煉鋼生產(chǎn)中有著實際的應用前景，快速有效的分析硼鐵中各元素對煉鋼生產(chǎn)有一定的指導意義。目前，硼鐵的分析方法大部分采用化學法[1-4]測定其中各成分，盡管這些方法選擇性強，分析準確，但該方法步驟繁瑣，實驗周期長，難以滿足日常檢測要求。也有文獻[5]報道用微波消解—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)，考慮到本實驗室沒有耐氫氟酸霧化器，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)射光譜儀進行分析。結(jié)果表明該方法準確可靠，測定值與化學值一致，測定誤差在國家標準允許差范圍內(nèi)。

1 實驗部分

1.1 實驗儀器

ICP6300型電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（美國熱電）；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;觀測高度:12mm；泵速:50r/min;樣品清洗時間: 30s；讀數(shù)次數(shù):2；觀測方式:垂直。

1.2 主要試劑和標準溶液

硼、鋁、硅、磷標準儲備液（國家鋼鐵材料測試中心鋼鐵研究總院提供）：1000 mg/L；硅標準溶液：100 mg/L、錳標準溶液：100 mg/L、鋁標準溶液：100mg/L由硅、錳、磷標準儲備液稀釋配制。

試劑：碳酸鈉固體（分級純）；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 實驗方法

稱取0.1000g試樣于預先盛有1克氫氧化鈉和2克過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的測定，同時將定容后的溶液作為母液，移取10ml到100ml容量瓶中，用于B的測定。

1.4 工作曲線

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

表1 工作曲線中被測元素的含量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、磷的單元素標準溶液，用等離子發(fā)射光譜法在共存被測元素波長處掃描被測元素背景信號強度值，結(jié)果表明各待測元素之間基本無干擾，而主體元素鐵的干擾已通過標準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 強堿熔融方法的比較和溫度選擇

對硼鐵標樣采用2克碳酸鈉+3克過氧化鈉、35ml硫酸（1+ 1）酸化，4克過氧化鈉、35ml硫酸（1+1）酸化，1克氫氧化鈉+2克過氧化鈉、30ml硫酸（1+1）酸化，通過實驗可見，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對待測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克過氧化鈉,實驗溫度選擇600℃為宜。

2.3 硼的高精密度測量法

硼鐵中硼元素的含量在15%-25%之間，為提高結(jié)果的準確度，采用了卡點法[6]，即在被測硼元素含量范圍約1%附近上下用標準樣品和標準溶液設(shè)置校準點，反復測量和校準，從表3可以看出，該方法準確度比普通校準曲線法高。

表3 高精度測量法與常規(guī)測量法的對比Table3 Comparison of high accuracy measurement and conventional measurement method

2.4 方法的準確度

按照實驗方法和選定的工作條件對硼鐵標樣GSB03-2599-2010進行測定，并將測定值的平均值與標準值相比較，結(jié)果表明兩者吻合，見表4。

表4 準確度Table 5 Accuracy w/%

2.5 方法的精密度

稱取同一標準樣品10份，按實驗方法1.3進行試驗，結(jié)果如表5所示。

由表5可見：該方法測定樣品中硼、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、磷含量的測定。

表5 精密度(n=10)Table 6 Precision w/%

測定值Found平均值A(chǔ)verage標準值Certified相對標準偏差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

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)進行測定,采用標準物質(zhì)打底加系列標準溶液的方法消除基體的干擾，并用高精密度法測量高含量硼，提高了準確度。結(jié)果證明，該方法簡單、快速，結(jié)果準確、可靠，完全可以滿足日常檢測要求。

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

[2]GB/T3653.4-1988硼鐵化學分析法EDTA容量法測定鋁量[S].

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

[4]GB/T3653.6-1988硼鐵化學分析方法銻磷鉬藍光度法測定磷量[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,原子吸收高精度測量法測定超塑合金中鎂[J].分析試驗室（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.