金屬材料化學分析方法現狀及發展趨勢

文/李岱納（寧波市鄞州區質量檢測中心）

在基礎合金材料之中，硅、錳、碳、鉀、磷、硫等均為重要元素，能夠對材料產生較大影響，如果要對金屬材料性能進行有效掌握，需要首先明確元素含量，并以此為基礎，對性能更加良好的金屬材料進行研發，所以需要深入探究金屬材料化學分析方法。

一、重量分析法

重量分析法屬于經典的定量分析方法，出現及應用時間較早，當前技術基本發展成熟，應用該方法原理為，采用一定化學反應的方式，將材料待測組分與試樣中的其他組分通過沉淀，氣化、電解、萃取等方法分離，即可對其中的待測元素含量進行計算并得到結果。此法普遍適用于成分含量較高的化學元素檢測，總體上可以體現出操作便捷的特點，但必須經過準確合理的分離手段，以保障結果準確，對檢測人員的職業素質有一定要求。

二、滴定分析法

滴定分析法也就是針對兩種不同的溶液相互進行滴加，并采用顯色劑對反應終止進行判斷，再根據化學反應計量關系，對待測金屬成分的含量進行計算。根據化學反應類型不同，滴定分析法可以劃分成為4類；（1）酸堿滴定法：主要針對C、B、Si等元素進行應用；（2）氧化還原滴定法：主要針對Cr、Fe、Pn、S、Mn等元素進行應用；（3）沉淀滴定法：利用沉淀反應進行的滴定方法。

（4）絡合滴定法：主要針對Zn、Ni、Mg、Al等元素進行應用。應用滴定分析法，僅需借助簡單的玻璃儀器，整體上操作便捷，同時成本較低，當前多應用于中小企業。

三、分光光度法

分光光度法是基于測量溶液中物質對光的選擇性吸收程度而建立的分析方法。包括比色法、紫外及可見分光光度法及紅外光譜法等。分光光度法依據朗伯-比爾定律，在入射光處于相應的范圍內時，溶液吸光度與溶液濃度成正比，對吸光度變化進行掌握，即可對待測元素濃度進行計算。應用該方法首先需要構建起合理的標準溶液吸收光譜曲線，并據此定量分析元素濃度。通常紫外、紅外、可見及原子吸收分光光度計，均需對分光光度法進行應用。該方法具有應用儀器設備數量較少的優勢，同時操作便捷、靈敏度高、可大范圍進行應用。

四、X射線熒光光譜法

在X射線熒光光譜法之中具有較為完善的理論支撐，物質基態原子在吸收具有特定波長的X射線之后，其外層電子能夠被激發并呈高能態，處于該狀態的電子十分不穩定，能夠躍回至低能態或是基態，同時發射熒光，熒光強度則與待檢元素濃度成正比，對熒光強度進行檢定，即能掌握元素含量。在原子輻射熒光波長與照射X射線波長存在差異時，則可將其稱為非共振熒光，而二者相同則屬于共振熒光，分析工作中通常應用共振熒光。該方法具有檢出限低、分析速度快的特點，如果能夠采用激光針對激光光源進行分析，則效果更加良好，同時缺點為樣品對于均一性的要求較高，易出現偏差。

五、原子吸收光譜法

原子吸收光譜法的工作原理在于使用被測元素的純金屬對空心陰極燈中的陰極進行制作，因為該光源為特征波長光，可在分光系統之中對該部件進行尋找，并將其定位至峰線極大位置。與此同時，吸收池溶液受到原子化器作用影響，生成基態，原子基態原子對特征波長光面進行吸收并發展至激發態，再以特征波長光強度的變化對金屬層的含量進行分析。

六、火焰原子吸收光譜法

火焰原子吸收光譜法，即為通過火焰高溫燃燒，針對試樣原子化元素含量進行分析，能夠體現出讀測精度較高、噪聲較小且基體效應較小的特點，但是同時點火過程較為煩瑣，靈敏度較弱，僅能針對液體樣品進行分析。

七、電感耦合等離子體質譜法

電感耦合等離子體質譜法，也就是以電感耦合等離子發射光譜儀作為基礎對元素進行分析，相對于傳統的電感耦合等離子發射光譜法，增加了四級質譜儀，可針對各種離子譜的強度進行分析，主要在同位素以及超衡量的比值中進行應用，例如檢測微量元素、難熔金屬元素以及貴金屬元素等，具有測試周期短、操作便捷、靈敏度高的特點，且可以做到同時快速的檢測出多種待測元素，檢出范圍也比較廣，相比于原子吸收光譜儀，提高了工作效率。但其應用及維護成本較高且采購設備成本也較高。目前在地質學中的應用頻率較高[3]。

八、結束語

當前，我國工業和建筑業均得到了良好發展，對性能更加良好的金屬材料進行研發，已經成為行業發展的重點組成部分之一，基于此，開展快速且簡潔的金屬材料化學測定工作越來越重要。根據上文可以了解到，傳統的手工理化檢測方法，由于其試驗過程煩瑣，且數據穩定可靠性不夠高，對壞境、人員的要求較高，同時長期的試驗過程中接觸大量的化學試劑，也會不同程度的對檢測人員造成身體危害。隨著科學技術的不斷進步，代替傳統手工檢測方法的是對檢測儀器的研發，利用設備儀器可以很好的快速得到可靠數據，并且縮短前期試樣處理，也減少了化學試劑對檢測人員的危害。各種大型儀器設備的靈敏度越來越高且分析周期短，使用便捷，檢出限低，同時具有綠色環保特點。故而，未來的化學檢測將越來越依靠儀器設備，以提高工作效率。但是，儀器設備的使用維護也要求我們的檢測人員要不斷進步學習新知識理論，掌握不斷進步的檢測方法。