ICP-AES法测定钢球中的铬、锰、钼、铜元素
田小亭;丛琳琳;王凡;白福全;董海成
【摘 要】钢球制成钢屑,用、盐酸溶解完全,高氯酸冒烟.通过对分析测试线、试样溶解、称样量的研究,实验结果表明Cr:267.716
nm,Mn:257.610nm,Mo:202.030 nm,Cu:324.754 nm作为分析线,配制合适的混合标准曲线.用电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES)法测定铬、锰、钼、铜元素含量.该方法通过基体匹配,提高了待测元素的准确度.通过加标回收率验证了方法的准确性.
【期刊名称】《广州化工》 【年(卷),期】2015(043)003 【总页数】3页(P125-126,140)
【关键词】钢球;电感耦合等离子体发射光谱仪;基体匹配;加标回收率 【作 者】田小亭;丛琳琳;王凡;白福全;董海成
【作者单位】中国兵器工业第五二研究所,内蒙古 包头014034;中国兵器工业第五二研究所,内蒙古 包头014034;中国兵器工业第五二研究所,内蒙古 包头014034;中国兵器工业第五二研究所,内蒙古 包头014034;中国兵器工业第五二研究所,内蒙古 包头014034 【正文语种】中 文 【中图分类】O657
钢球是以碳、铬、锰、钼等为主要添加金属元素，并通过锻打、旋压、轧制、研磨和铸造等方式生成的一种球状形铁合金耐磨体，它是当今粉碎工业和轴承工业的最重要组成部分。
钢球是重要的基础零部件，尤其是精密工业钢球在国民经济发展中起着巨大作用。在一些特殊条件下，常常需要特殊材质的钢球，来完成不同环境下所要求达到的功能。其实一些特殊材质钢球已广泛应用于国民经济各个领域中。它们的推广应用，不仅推动了钢球生产业的发展，而且也促进了相关行业的技术发展和科技进步。常用的钢球分析方法有分光光度法、原子吸收光谱法、电感耦合等离子体发射光谱法(ICP－AES)等。其中ICP－AES 法具有分析速度快、线性范围宽、同时测定多元素和容易校正基体干扰的优点［1］。
本文拟采用盐硝混酸溶解，高氯酸冒烟［2］。在所用仪器及器皿都经过校准的情况下选择铬、锰、钼、铜的最佳分析波长，配制合适的工作曲线，电感耦合等离子体发射光谱法测定［3－8］。 1 实验部分 1.1 仪器与试剂
美国热电IRIS Intrepid ⅡXSP 全谱直读电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP－AES)，仪器控制软件TEVA，电热板。
铁标准溶液:1000 μg/mL;锰标准溶液:1000 μg/mL;钼标准溶液:1000 μg/mL;铜标准溶液:1000 μg/mL;盐酸:ρ约1.18 g/mL;:ρ 约1.14 g/mL;高氯酸:ρ 约1.77 g/mL。所用试剂均为分析纯。 1.2 仪器工作条件
工作高频27.12 MHz，输出功率1150 W，冷却气流量16 L/min，辅助气流量0.5 L/min，蠕动泵转速100 r/min，垂直观察高度15 mm，雾化器压力26 psi，
积分时间:长波5 s，短波10 s。分析波长(nm):Cr:267.716，Mn:257.610，Mo:202.030，Cu:324.754。 1.3 样品溶液的制备
准确称量0.2000 g 样品于锥形瓶中，加入20 mL 盐硝混合酸(盐酸∶∶水=3∶1∶4)，加热溶解。待冒大气泡，取下稍冷，加3 mL 高氯酸，继续加热至冒大烟，补加2 mL 盐酸溶解盐类，取下冷却至室温，转移至200 mL 容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀待测。随同试样做空白试验。 1.4 工作曲线的配制
取10 mL 铁标准溶液于100 mL 容量瓶中，加入各元素标准溶液，配置混合标准溶液。按仪器工作条件测量的各元素分析线的光谱强度，建立校准工作曲线，测定待测元素浓度。各元素工作曲线浓度分别为:Cr 50 μg/mL、100 μg/mL、200 μg/mL、400 μg/mL、800 μg/mL;Mn 10 μg/mL、20 μg/mL、40 μg/mL、80 μg/mL、100 μg/mL;Mo 5 μg/mL、10 μg/mL、20 μg/mL、40 μg/mL、80 μg/mL;Cu 5 μg/mL、10 μg/mL、20 μg/mL、40 μg/mL、80 μg/mL。 2 结果与讨论 2.1 分析谱线的选择
电感耦合等离子体发射光谱仪灵敏度高，线性范围宽，各元素有不同强度的谱线，选择合适的分析测试线非常重要，元素含量高可选择低强度的谱线，元素含量低可选择高强度的谱线。钢球中铬含量较高，选择低强度谱线，其它元素为常规含量，选择高强度谱线即可。各元素分析谱线见表1。
表1 分析谱线波长Table 1 Wave length of analysis spectrum line元素 波长/nm Cr 267.716 Mn 257.610 Mo 202.030 Cu 324.754 2.2 仪器工作参数
试验表明:功率从900 W 增加到1250 W，待测元素的信背比逐渐下降，在功率
1150 W 时待测元素的信背比相对较高，因此选择RF 功率为1150 W;辅助气流量从0.4 ～0.8 L/min，待测元素的信背比在0.5 L/min 时出现极大值，因此选择辅助气流量0.5 L/min。 2.3 基体的影响
钢球基体铁基对铬、锰、钼、铜待测元素发射强度均有影响，且对强度的增感或抑制是同时存在的［2］。模拟钢球基体，合成样品，进行基体对待测元素的影响试验。结果表明，模拟样品中待测元素的发射强度下降，其它共存元素基本无影响。在配置工作曲线时加入铁以消除基体影响。 2.4 分析谱线的线性方程、相关系数、检出限
图1 Cr 线性范围图Fig.1 The linear range chart of Cr 图2 Mn 线性范围图Fig.2 The linear range chart of Mn 图3 Mo 线性范围图Fig.3 The linear range chart of Mo 图4 Cu 线性范围图Fig.4 The linear range chart of Cu
按照选定的各元素谱线，对配制好的工作曲线进行测定，各元素线性范围图如图1 ～图4 所示。
由图1 ～图4 可知，各元素的线性相关系数均在0.999 以上，达到电感耦合等离子体发射光谱仪的要求。在此工作曲线下做十一组空白试验，计算标准偏差，3 倍标准偏差为该元素的检出限。其中
Cr:0.0033%;Mn:0.0009%;Mo:0.0027%;Cu:0.0021%。 2.5 试样分解研究
试样的消解是成分分析检测试验的关键。按试验方法分别加入不同比例的盐酸、、以及高氯酸对试样的消解效果进行试验。试验结果表明盐酸∶∶水=3∶1∶4，高氯酸用量3 mL，测定结果比较稳定。溶样时，电炉温度不宜过高，否则酸蒸发过快，试样来不及消解完全，造成测试结果偏低。
2.6 方法准确度
对钢球进行加标回收率的试验，加标量一般为被测物的0.5 ～2.0 倍，且加标后的总含量不能超过方法的上限，所以选择含量适中的生产样品来进行试验，按照上述最优条件进行样品处理。对同一样品的每个元素选择三种不同加标量，分别为被测元素含量的0.5、1.0、1.5 倍。依次对样品命名为JB1、JB2、JB3。试验结果及回收率见表2。
表2 试验结果及回收率Table 2 The experimental results and recovery样品 元素 加值标/m前g加值标/m后g量加/标mg 回收率/%JB1 Cr 286 427 143 98.60 JB1 Mn 32.6 48.7 16.3 98.77 JB1 Mo 12.5 18.69 6.25 99.04 JB1 Cu 8.4 12.7 4.2 102.38 JB2 Cr 286 576 286 101.40 JB2 Mn 32.6 65.0 32.6 99.39 JB2 Mo 12.5 25.1 12.5 100.80 JB2 Cu 8.4 16.7 8.4 98.81 JB3 Cr 286 722 429 101.63 JB3 Mn 32.6 81.9 48.9 100.82 JB3 Mo 12.5 31.2 18.75 99.73 JB3 Cu 8.4 20.8 12.6 98.41
如表2 所示Cr、Mn、Mo、Cu 元素的回收率均介于98.41%～102.38%之间，符合化学分析方法的一般要求。说明该试验拟合的整套分析方法对于钢球中铬、锰、钼、铜的检测具有很好的应用潜力。 3 结 论
本文采用盐硝混酸、高氯酸冒烟消解钢球，用电感耦合等离子体发射光谱仪以铁基体匹配的工作曲线测定铬、锰、钼、铜的含量。经过试验，所建立方法具有操作简易、成本低的优点，检测结果的准确度达到应用要求。 参考文献
［1］ 刘虹，杨胜喜.ICP－AES 法测定不绣钢中元素钒［J］.冶金分析，2002，22(6):40－42.
［2］ 辛仁轩.等离子体发射光谱分析［M］.北京:北京工业出版社，2011:184－
200.
［3］ 鲁静冬，马英，陈一琼，等.ICP－AES 法联测合金钢中钼、镍、锰铬、钒［J］.四川冶金，2008，30(1):47－49.
［4］ 张光，高霞.ICP－AES 法测定高合金钢中主合金元素含量［J］.理化检验－化学分册，2003，39(2):85－87.
［5］ 宋传旺，庞晋山.电感耦合等离子体原子发射光谱同时测定不锈钢厨具铬、镍、镉、铅、砷迁移量［J］.理化检验－化学分册，2010，46(5):528－530. ［6］ 王国新，许玉宇，俞璐，等.电感耦合等离子体原子发射光谱法测定不锈钢中8 种合金元素［J］.理化检验－化学分册，2011，47(1):78－80.
［7］ 方琼.电感耦合等离子体原子发射光谱法测定高合金钢中铬、镍、钛、钼、铝、锰和铜量［J］.理化检验－化学分册，2012，48(6):737－739.
［8］ 申娟娟.电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP－AES)测定磷生铁中的Mn、P、Si［J］.四川环境，2014，33(2):34－36.
