３２ 分析仪器 ２０１２年第５期 ＩＣＰ—ＡＥＳ测定２Ｅ１２铝合金中 钛、铜、镁、锰、锌、铬、硅和铁的研究 谢绍金杨春晟 （北京航空材料研究院，北京１ＯＯ０９５） 摘要采用ＩｃＰ—ＡＥＳ法对２Ｅ１２铝合金中钛、铜、镁、锰、锌、铬、硅和铁的测定进行了研究，着重进行了基 体元素及待测元素在测定浓度范围内的线性相关性试验，进行了酸度试验，测定了２Ｅ１２铝合金中８种元素的含 量，得到了较好的精密度和准确度。方法简便，可靠，获得了满意的分析结果。 关键词 电感耦合等离子体一原子发射光谱法２Ｅ１２铝合金钛、铜、镁、锰、锌、铬、硅和铁 Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｉ，Ｃｕ，Ｍｇ，Ｍｎ，Ｚｎ，Ｃｒ，Ｓｉ ａｎｄ Ｆｅ ｉｎ ２Ｅ１２ Ａｌ Ａｌｌｏｙ ｂｙ ＩＣＰ－ＡＥＳ． Ｘｉｅ Ｓｈａｏｊｉｎ，Ｙａｎｇ Ｃｈｕｎｓｈｅｎｇ（Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ，１０００９５， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｉ，Ｃｕ，Ｍｇ，Ｍｎ，Ｚｎ，Ｃｒ，Ｓｉ ａｎｄ Ｆｅ ｉｎ ２Ｅ１２ Ａ１ Ａｌｌｏｙ ｂｙ ＩＣＰ—ＡＥＳ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｍａｔｒｉｘ ａｎｄ ＣＯ—ｅｘｉｓｔ ｅｌｅｍｅｎｔ ｉｎ ２Ｅ１２ Ａ１ Ａｌｌｏｙ ｗｅｒｅ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｌｉｎｅａｒ ｅｑｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｃｕｒｖｅ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅ ａｃｉｄ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｔｈｅ ｅｌｅｍｅｎｔｓ Ｔｉ，Ｃｕ，Ｍｇ，Ｍｎ，Ｚｎ，Ｃｒ，Ｓｉ ａｎｄ Ｆｅ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｒａｐｉｄ ａｎｄ ｒｅｌｉａｂｌｅ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ａｎｄ ａｃｃｕｒａｃｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＩＣＰ—ＡＥＳ；２Ｅ１２ Ａｌ Ａｌｌｏｙ；Ｔｉ，Ｃｕ，Ｍｇ，Ｍｎ，Ｚｎ，Ｃｒ，Ｓｉ ａｎｄ Ｆｅ １ 前言 ２Ｅ１２铝合金是一种可热处理强化铝合金，经固 溶热处理、自然时效或人工时效后具有较高的强 度。该合金还具有良好的塑性成形能力和机械加 工性能，能够获得各种类型的制品，因而它是航空 工业中的一种新型的铝合金。准确测定这种材料 中的合金元素钛、铜、镁、锰、锌、铬、硅和铁的化学 成份，对研制这种新材料是必不可少的。ＩＣＰ— 的测定进行了系统研究，以盐酸２Ｏ ｍＬ少量溶 解２Ｅ１２铝合金材料，加入内标元素钇以消除非光 谱干扰，得到了很好的分析结果。 ２ 实验部分 ２．１仪器及工作条件 ＪＹ １７０ ＵＬＴＲＡＣＥ电感耦合等离子体发射光 谱仪（法国Ｊｏｂｉｎ Ｙｖｏｎ公司）。 高频频率４Ｏ．６８ ＭＨｚ，入射功率１．０ ｋＷ，冷却 气流量１５ Ｌ・ｍｉｎ＿。，辅助气流量０ Ｌ・ｍｉｎ，护套 气流量０．２ Ｌ・ｒａｉｎ～，积分方式为一点式，积分时 间为２ Ｓ，样品抽升量１．２ ｍ Ｌ・ｍｉｎ＿。。分析线分 别为Ｔｉ ３３４．９４１ ｎｍ，Ｃｕ ３２７．３９６ ｎｍ，Ｍｇ ２７９．５５３ ｎｍ，Ｍｎ ２５７．６１０ ｒｉｍ，Ｚｎ ２１３．８５６ ｎｍ，Ｃｒ ２８３．５６３ ＡＥＳ法相对于其他分析方法而言具有线性范围宽， 基体效应小，动态范围宽，快速、简便，可以多元素 同时测定，常量元素加入内标后，稳定性好等特 点ｎ ］，因而常令分析工作者所注目。 目前铝合金中的分析采用ＩＣＰ—ＡＥＳ法＿４ 和原 子吸收法 ］。２Ｅ１２铝合金材料中的多元素的ＩＣＰ —ｎｍ，Ｓｉ ２５１．６１１ ｎｍ，Ｆｅ ２３９．５６２ ａｍ，内标线Ｙ ＡＥＳ法的同时测定，目前在文献中未见报道。本 ３７１．０２８ ｎｍ。钛、铜、镁、锰、锌、铬、硅和铁均为 １．００ ｍｇ・ｍＬ 。 文对钛、铜、镁、锰、锌、铬、硅和铁的ＩＣＰ—ＡＥＳ法 作者简介：谢绍金，男，１９６１年出生，高级工程师，研究方向：光谱分析。 ２０１２年第５期 ２．２ 实验方法 ２．２．１试验处理 分析仪器 ３３ 是如此。多重谱线光谱的谱线重叠干扰（中心重叠 和两翼重叠）是ＩＣＰ光谱法中最主要的光谱干扰 之一。 称取０．１０００ｇ ２Ｅ１２铝合金试样于１００ ｍＬ玻 璃烧杯中，加入２０ ｍＬ ＨＣ１，待剧烈反应停止后加 入５ｍＬ ＨＮＯ。，低温溶解至试样完全溶解，煮沸驱 除氮的氧化物，冷却室温，将溶液移人１００ ｍＬ容量 瓶中，加入２．ＯＯ ｍＬ钇（Ｙ）内标溶液（０．２ ｍｇ・ ｍＬ ）用水稀释至刻度，混匀，待测。 ２．２。２测量 配制Ａｌ ９０ ，Ｃｕ ４．０ ，Ｍｇ １．５ Ａ，Ｍｎ ０．５ｏ ， Ｚｎ ０．１０ ，Ｚｎ ０．１０ ，Ｃｒ ０．０５ ，Ｓｉ ０．０５ ，Ｆｅ ０．１０％的溶液。在光谱仪的谱线库中选出各待测 元素的较灵敏的谱线，用上述所配制的溶液，在所 选择的谱线附近扫描，得到８个待测元素的谱线扫 描图，试验结果表明，基体、各共存元素及内标元素 间无相互干扰，且选出的谱线制作校准曲线，并可 用试剂空白溶液作为低标溶液。结果见表１。 ３．２校准曲线 按铝合金２Ｅ１２中的８个元素的含量，加入相 按选定的工作条件，以高、低标溶液对仪器进 行标准化，测量样品中的各元素的浓度，并计算成 百分含量。 ３结果与讨论 ３．１干扰试验 应元素的标准溶液，按试验方法处理，配制标准系 列溶液，结果见表１。 由于ＩＣＰ具有放电较强的激发和电离能力，因 而具有较丰富的原子线和离子谱线，特别是在样品 中含有浓度较大的具有多重谱线光谱的元素时，更 由表１看出，各元素在测试含量范围内呈良好 的线性关系。 表１校准曲线方程 ３．３ 内标元素用量选择 表２ 内标元素用量选择（ｎ一２０） 钇加入量 （ｍｇ） Ｃｕ ｏ （ ） 由于ＩＣＰ—ＡＥＳ法中存在非光谱干扰，样品酸 度、盐类浓度的微小变化，仪器本身的参数及工作 状态的微小变化都会直接影响测定的准确度和精 密度。因此要加入内标元素以减小和消除这种影 响，通过光谱干扰研究，钇３７１．０２８ ｎｍ谱线强度较 强，而且基体和各共存元素不干扰钇３７１．０２８ ｎｍ 谱线，同时钇的加入也不干扰待测元素的测定。试 验中，２Ｅ１２—１样品作为试样，用钇３７１．０２８ ｎｍ作 ０．２０ ０．４０ ０．８０ １．２Ｏ ２．００ ２．８Ｏ ２．Ｏ５ １．８４ １．５１ ２．１４ ２．１９ ２．２１ ２．２５ Ｍｇ １．５３ ｌ＿１２ ０．８２ １．６４ １．７０ １．７２ １．７５ Ｍｎ １Ｉ １Ｏ ０．８１ ０．６２ １．０９ １．１２ １．１４ １．１６ Ｓｉ Ｏ．９４ ０．６２ ０．５１ ０．９７ １．０８ １．１０ １．１２ ＲＳＤ Ｚｎ ０．３９ ０．３０ ０．２８ ０．４０ ０．４５ ０．４７ ０．４９ Ｔｉ Ｏ．５４ ０．４１ ０．３１ ０．５６ ０．７２ ０．７４ ０．７８ Ｆｅ ０．８７ ０．６９ ０．５０ ０．８９ １．１０ １．１１ 为内标线，加入不同量的钇内标溶液，结果见表２。 １．２８ Ｃｒ ０．５１ ０．３９ ０．２５ ０．５３ ０．６１ ０．６２ ０．７０ ３４ 分析仪器 ２０１２年第５期 由表２可以看出，用０．４０ ｍｇ的钇作内标时，精 密度为最好（２０次测量的ＲＳＤ％为最小）。 ３．４酸度试验 盐酸、等无机酸的引入均使分析物的提升 及谱线强度减小，而加入内标后，可以减小或消除 这种影响，因为虽然无机酸用量的增减可直接影响 待测溶液的提升率，但是内标元素加入后使得内标 元素与分析元素进入ＩＣＰ激发区域同步增加或减 少，所以内标的加入能使效应影响明显减小。以 ２Ｅ１２铝合金为试样，分别用１０，１５，２Ｏ，２５，３Ｏ ｍＬ 盐酸溶解样品，加入５ ｍＬ，２．Ｏ０ ｍＬ钇内标溶 液（Ｏ．２ ｍｇ・ｍＬ ），定容至１００ ｍＬ容量瓶中，各 元素的强度与内标强度比值见表３。 表３酸度试验 从上表３的数据可以看出，盐酸的用量增加，所 有８个元素的强度比没有明显变化，故试验选择２Ｏ ｍＬ ＨＣ１，５ ｍＬ ＨＮＯ。溶解试样。 ３．５方法的准确度和精密度 按所选定的仪器工作参数与分析方法，其精密 度和准确度结果见表４。 表４精密度及回收率（ｎ＝８） （％） 从精密度和准确度的数据可以确定，测定２Ｅ１２ 铝合金中钛、铜、镁、锰、硅、锌、铬和铁等８个元素的 含量均可得到满意的结果。 参考文献 ［１］Ｔｈｏｍｐｓｏｎ Ｍ，Ｗａｌｓｈ Ｊ Ｎ．符斌，殷欣平译．ＩＣＰ光谱分 析指南ＩＭ］，北京：冶金工业出版社，１９９１ Ｅ２］辛仁轩编．电感耦合等离子体光源一原理、装置和应用 ［Ｍ］，光谱实验室，１９８４ ［３］徐秋心主编．实用发射光谱分析［Ｍ］，成都：四川科学技 术出版社，１９９３ Ｅ４］杨春晟、李国华、徐秋心主编．原子光谱分析［Ｍ］，北京： 化学工业出版社，２０１０ Ｅ５］中华人民共和国航空行业标准：铝合金化学成分光谱分 析方法［Ｓ］，ＨＢ ６７３１．１—１１，２００５，北京：国防科学技术 工业委员会发布，２００６．５．１实施 Ｅ６］谢绍金，董天祥．碱溶ＩＣＰ—ＡＥＳ法同时测定Ａ１ Ｓｉ／ＳｉＣ 复合材料中的高含量硅和低含量镁、钛、铁ＥＪ］，光谱实 验室，２０００，１７（３）：２３—２９ ［７］谢绍金，赵海玉．ＩＣＰ—ＡＥＳ测定钛基复合材料中的镍、 钕和铁的研究ＥＪ１，光谱实验室，２００３，２０（２），２３４—２３７ 收稿日期：２０１２—０６—１８
