ICP–AES法测定铬镍不锈钢中锰、铬、镍、硅、磷、铜、钼的含量

铜、钼的含量

(深圳市太科检测有限公司，广东深圳518000)[摘要]目的：利用了电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)多元素同时测定的优点，建立了测定铬镍不锈钢中锰、铬、镍、硅、磷、铜、钼的含量的分析方法。方法：样品使用盐酸和混合酸溶液溶解，使用标准样品制作标准曲线，确定了恰当的工作条件和分析参数。结果：各元素的测定量在测试范围内与原子发射强度呈良好的线性关系，线性相关系数不小于0.9992，7种元素的检出限在0.0003%~0.0015%之间。本实验方法应用于铬镍不锈钢标准样品的测定，样品测定值与标准值基本相符，测定值的相对标准偏差在0.044%~1.1%之间(n=5)。结论：本实验方法操作简便、获得结果迅速，且精密度与准确度良好，可满足日常铬镍不锈钢中多种元素含量的检测需要。[关键词]ICP–AES法；铬镍不锈钢；原子含量测定；锰、铬、镍、硅、磷、铜、钼[中图分类号]O65[文献标识码]A[文章编号]1007-1865(2019)12-0157-02欧阳文颖

DeterminationofManganese,Chromium,Nickel,Silicon,Phosphorus,Copperand

MolybdenuminChromium-NickelStainlessSteelbyIcp-Aes

OuyangWenying(ShenzhenTaikeTestingCo.,Ltd.,Shenzhen518000,China)Abstract:Objective:Toestablishananalyticalmethodforthedeterminationofmanganese,chromium,nickel,silicon,phosphorus,copperandmolybdenuminchromium-nickelstainlesssteelbyinductivelycoupledplasmaatomicemissionspectrometry(ICP-AES).METHODS:Thesamplewasdissolvedinamixedacidsolutionofhydrochloricacidandnitricacid.Thestandardcurvewasmadewiththestandardsample,andtheappropriateworkingconditionsandanalyticalparametersweredetermined.ResultsTherewasagoodlinearrelationshipbetweenthequantitiesofeachelementandtheatomicemissionintensityinthetestrange.Thelinearcorrelationcoefficientwasnotlessthan0.9992.Thedetectionlimitsofthesevenelementswerebetween0.0003%and0.0015%.ThemethodhasbeenappliedtothedeterminationofstandardsamplesofChromium-NickelStainlesssteel.Themeasuredvaluesarebasicallyinagreementwiththestandardvalues.Therelativestandarddeviationofthemeasuredvaluesisbetween0.044%and1.1%(n=5).Conclusion:Themethodissimple,rapidandaccurate.Itcanmeettheneedsofdailydeterminationofvariouselementsinchromium-nickelstainlesssteel.Keywords:ICP-AESatomiccontentdeterminationofmanganese；chromium；nickel；silicon；phosphorus；copperandmolybdenuminchromium-nickelstainlesssteel奥氏体不锈钢1913年在德国问世，是全世界最重要的不锈钢钢种，其生产量和使用量约占不锈钢总产量及用量的70%。铬镍奥氏体不锈钢作为奥氏体不锈钢的主体钢种，Ni和Cr的含量较高，使其具有极佳的可塑性和韧性，方便冲压成型它的金属制品耐高温，加工性能好，在合金成分中还添加了诸如钼、铜、硅、氮、钛和铌等其他合金元素，在氧化性介质中耐蚀性优良，在多种不太强的腐蚀性环境中也非常耐蚀。传统检验不锈钢中铬、镍、镉、铅等合金元素迁移量的方法有石墨炉原子吸收光谱法和比色法等化学分析方法。其中，《低合金钢多元素含量的测定电感耦合等离子体原子发射光谱法》有国家标准GB/T20125-2006，而《不锈钢多元素含量的测定火花放电原子发射光谱法》有国家标准GB/T11170-2008[1]，只有ICP-AES法测定铬镍不锈钢中锰、铬、镍、硅、磷、铜、钼的含量没有国家标准，也没有固定的行业标准。由于使用其他方法测定不锈钢中每个元素时，需要分别测定，准确度和精密度较高，但是检测时间较长，操作复杂，效率也很低，不适合日常元素分析。尤其是单一的标准曲线无法满足铬镍不锈钢中多元素的检测，尤其是铬、镍的检测会造成偏离较大的影响。电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)具有多元素同时测定、线性范围宽、灵敏度高等优点，准确度和精密度良好，可极大提高工作效率，缩短检验周期[2]。于18MΩ·CM。氩气：纯度为99.999%混合酸溶液:75mL加225mL盐酸加部分水混匀，冷却至室温，定容至1000mL。铬镍不锈钢样品：GSBH40132–2003[太原钢铁(集团)有限公司钢铁研究所]，GBW01681-2005(山东省冶金科学研究院)，BH0228(抚顺钢厂)。1.3实验方法将不锈钢样品制成粉末，称取不锈钢样品0.1000g，置于100mL烧杯中，加入混合酸溶液10~20mL，在电炉上加热溶解，待样品充分溶解并冷却后，移入100mL容量瓶内，加水稀释至刻度，混匀后待测。采用与样品相同基体的标准样品溶解后在相同工作条件下进样，制作标准曲线，消除基体干扰。2结果与讨论

1实验部分

1.1主要仪器及工作条件IRISIntrepid型ICP-AES仪(美国热电仪器公司)恒温20±2℃，电压220V，功率1150W，观察垂直高度15mm，蠕动泵转速100r/min，辅助气流量0.50L/min，冷却气(氩气)流量19L/min，雾化器提升率0.65L/min，雾化器压力25Pa，积分时间20s。1.2实验所需试剂盐酸、均为分析纯；实验用水为二次蒸馏水，电阻率大[收稿日期][作者简介]2.1样品溶解方法的选择铬镍奥氏体不锈钢除去Ni和Cr的含量较高以外，合金成分中锰、硅、磷、铜、钼的含量也比较高，与碳素钢不同，铬镍不锈钢溶样时易生成碳化物及其他不溶物，需要专门处理[3]。在ICP-AES分析中，硫酸、磷酸粘度较大，易堵塞毛细管，影响进样效率,使进样操作变复杂；氢氟酸易腐蚀进样系统及矩管；硫酸、磷酸对原子化效率有影响。综合以上原因，本实验选用盐酸、混合酸溶液溶解样品，控制溶样总酸度小于10%，对合金中锰、铬、镍、硅、磷、铜、钼的含量测定取得了令人满意的成果。2.2元素分析谱线的选择查询离子发射光谱仪波长库中提供的波长谱线资料进行选择,查看各元素的谱线干扰和强度信息，选用强度较大的谱线作为预选分析线，用标准溶液进行各元素的谱图叠加与对照，舍去对共存元素存在干扰的谱线，选择干扰少、信背比高的谱线作为分析线[4]。经过实验对比，最后确定各元素的分析谱线如表1。2019-04-25欧阳文颖(1983-)，女，广东省兴宁市，汉族，中级工程师，毕业于嘉应学院，本科，研究方向为化学分析。·158·广东化工www.gdchem.com表17种元素分析谱线Tab.1SevenElementAnalysisLines元素Mn257.6Cr205.5Ni231.6Si251.6P178.2Cu324.72019年第12期第46卷总第398期Mo202.0分析波长/nm2.3实验方法检出限按照上述工作条件进行检出限实验。连续测定试剂空白溶液11次，以三倍标准偏差计算元素的检出限。实验结果如表2。表2线性回归方程、相关系数、标准偏差和检出限Tab.2Linearregressionequation,correlationcoefficient,standarddeviationanddetectionlimit元素MnCrNiSiPCuMo测量次数11111111111111线性回归方程/(μg/mL)Y=286925x+10972Y=14190x+201.39Y=24527x-205.81Y=13978x-172.06Y=1726.6x-220.61Y=36687x-1704.2Y=13122x-912.5相关系数0.99970.99990.99980.99940.99920.99960.9995标准偏差0.020.010.020.030.050.040.04检出限/(μg/mL)0.060.030.060.090.150.120.12由表2可知，采用本实验方法，测定结果的相关系数均在0.9992以上，证明各元素测定量在测定范围内与所选择元素对应分析谱线具有良好的线性关系，相对偏差在0.01-0.05之间，说明测定结果与标准值基本符合，检出限在0.03μg/mL-0.15μg/mL之间，仪器工作条件适合测定本实验中对应量的铬镍不锈钢样品中中锰、铬、镍、硅、磷、铜、钼的含量并可以得到较好实验结果。2.4不确定度的评定2.4.1样品称量时引起的不确定度当我们使用精确度为0.001g的电子天平称量不锈钢样品时，电子天平的分辨力、示差、重复性、最大读数等都会影响含量测定的不确定度。为了减小此影响，可以查阅天平检定证书，发现天平称量的最大允许误差为±0.5mg，依据均匀分布评定k=√3，标准偏差为0.5mg/√3=0.29mg。又因为天平的重复性误差是0.1mg，实验实际操作过程中，称量样品时，标准偏差即为0.1mg。所以试样称量的标准不确定度为0.31mg。本实验需称取0.1000g样品不锈钢，则其相对标准不确定度为0.31mg、0.1000g=3.1×10-3。2.4.2样品定容过程引入不确定度移液管量取溶液以及容量瓶定容时也会对测定结果的不确定度产生影响，产生估读误差、定容体积的重复性、温度对玻璃仪器的影响等影响因素。针对上述影响，我们可以依据JJG196-2006《常用玻璃量器》中的规定，遵循均匀分布的原则(玻璃仪器也可以遵循三角分布)估计标准不确定度，综合上述三项得到其不确定度。2.4.3元素分析谱线强度引入的不确定度被测元素分析谱线强度的相对不确定度可以通过重复测量同一溶液，统计其标准偏差得出。2.4.4样品重复测定元素含量引入的不确定度由于铬镍不锈钢中锰、铬、镍、硅、磷、铜、钼的分析谱线互相不干扰，所以可多次测定同意样品不锈钢，可以发现测定所得数据呈正态分布，将所得浓度数据代入贝尔赛法公式，即可得到样品重复测定锰、铬、镍、硅、磷、铜、钼各元素含量引入的不确定度。2.5精密度与准确度实验采用上述试验方法，利用GSBH40132-2003标准样品和GBW01681-2005标准样品进行精密度与准确度实验，每种元素分别测量5次，分别计算RSD值、平均值以及相对误差实验结果如表3。表3精密度与准确度实验结果Tab.3Experimentalresultsofprecisionandaccuracy元素MnCrNiSiPCuMoGSBH40132–2003标准样品标准值0.52915.067.660.5170.310.1423.09测定值0.525，0.524，0.522，0.526，0.52814.95，15.26，15.42，15.31，14.980.0447.62，7.55，7.68，7.591，7.680.514，0.503，0.53，0.502，0.5180.313，0.312，0.298，0.325，0.3140.146，0.139，0.146，0.142，0.1463.107，3.104，3.109，3.084，3.078RSD%0.81881.07251.160.1101.011.10921.1134平均值0.52915.1847.680.5160.3140.14183.088相对误差%0.7560.82340.6792.1282.58061.06760.395标准值4.7611.584.560.4700.300.1212.26GBW01681-2005标准样品测定值4.73，4.73，4.72，4.74，4.7911.59，11.63，11.4，11.39，11.4.59，4.54，4.52，4.61，4.630.468，0.459，0.456，0.463，0.4730.306，0.309，0.295，0.298，0.3080.128，0.122，0.125，0.126，0.1232.265，2.253，2.271，2.266，2.259RSD/%0.45520.95820.971.16341.01320.72310.3068平均值4.74211.4944.5880.46380.30020.12082.2628相对误差/%2.4790.7430.0441.3194.42.3140.1239由表4可知，7种元素测定结果的相对标准偏差为0.044%~1.1%，说明该方法具有良好的精密度，相对误差为0.12%~2.58%，说明测定值与认定值相符，方法准确度较高。有多种元素可同时测定、简便、快速的特点，在实际日常分析中有非常实用的价值，值得推广。3结论

参考文献

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建立了微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定植物样中锗的方法，本方法准确度高，精密度好，适合各种植物样中不同含量Ge的测定，可应用于日常大批量植物样品的分析测试。参考文献

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