Mo元素對焊接材料中微量B的測定干擾研究

王琪昭等

0前言

隨著石油化工行業的不斷發展，耐熱鋼材料得到越來越廣泛的應用，對配套焊條也提出了越來越高的要求。熱強性和低溫沖擊韌性一直是決定其水平高低的兩大重要因素。Mo能明顯提高基體的再結晶溫度，是決定其熱強性的主要元素之一。硼常被譽為鋼鐵合金中的維生素，即使含量甚微也能對其質量產生很大影響[1]，它既是表面活化元素，可以填充晶界空位，阻礙晶界原子擴散，提高耐熱鋼焊條的熱強性，還可以細化晶粒，改善其低溫沖擊韌性。在焊條的制造過程中，往往加入0.003%左右的B，含量太多或太少都會有不利影響。因此，對焊接材料中硼的分析建立準確、可靠的方法很有必要。電感耦合等離子體原子發射光譜（ICP-AES）分析法是目前應用較廣、發展較快的測硼方法，具有準確度和靈敏度高、測定濃度范圍大、前處理簡單、能夠同時測定多種元素等優點[2]。用ICP-AES法檢測硼，雖然有很好的檢測限，但是測定硼的幾條譜線都不同程度地受到各元素的干擾，其中Mo元素對B的干擾影響尤為突出，這是因為Mo的某些光譜線接近于B的譜線，從而影響了元素測定的準確性。本文主要研究Mo元素對微量B測定時的干擾，通過干擾系數校正法，使B的測定結果更為準確。

測定鐵基焊接材料中微量硼的儀器法有GB/T 223.81—2007[3]，即微波消解-電感耦合等離子體質譜法測定合金中的總鋁和總硼，這個國家標準需要用氫氟酸溶樣，需要配備耐氫氟酸溶液的霧化進樣系統。本法只需用鹽酸和硝酸混合酸溶解樣品，不需配備耐氫氟酸溶液的霧化進樣系統，用ICP-AES法直接測定鋼中硼含量，可通過干擾系數校正法來提高分析準確度和精密度，經回收率試驗和準確度試驗證明該方法簡便、快速、準確可靠。

1實驗方法及材料

1.1試劑及其他材料

（1）優級純鹽酸，優級純硝酸，稀王水（80 mL鹽酸+240 mL純硝酸+640 mL水）。

（2）B標準溶液（國家鋼鐵材料測試中心鋼鐵研究總院）：1 000 μg/mL，使用時用水稀釋為10 μg/mL硼標準溶液； Mo標準溶液（國家鋼鐵材料測試中心鋼鐵研究總院）：1 000 μg/mL。

（3）水為二次去離子水。

（4）工作氣體為99.99%氬氣。

1.2試驗儀器及工作條件

電感耦合等離子體原子發射光譜儀（iCAP6300型，美國賽默飛公司）。其工作參數如下：高頻發射功率115 kW；冷卻水流量12 L/ min；輔助氣為氬氣，流量為05 L/min；蠕動泵速55 r/min；霧化器壓力0193 MPa；觀測高度15 mm；積分時間，波長大于260 mm時為10 s，波長小于260 mm時為5s。

1.3樣品處理

稱取0.500 0 g合金試樣，移入100 mL石英燒杯中，再向燒杯中加入30 mL稀王水，溶解，煮沸，冷卻后稀釋至100 mL，塑料容量瓶中待測。

1.4標準曲線及樣品測定

稱取0.500 0 g純鐵6份，按上述方式溶解。分別加入硼標準溶液，配制含硼0.002%～0.01%的標準系列樣品。用去離子水稀釋至100 mL。在電感耦合等離子體原子發射光譜儀上，于選定的儀器條件下，測量校正曲線標準系列和樣品強度，兩者相互比較后得到樣品含硼量。

2結果與討論

2.1酸度的影響

合金中的微量硼可溶于硝酸、鹽酸及其混合酸中，但為避免溶樣過程中硅析出影響其測量的準確度，故選用稀王水溶樣。在100 mL塑料容量瓶中加入一定量的硼標準溶液，然后加入不同量的稀王水，進行酸度實驗，實驗結果表明，加入15～50 mL稀王水對各元素譜線強度無明顯影響，故本法選擇加入30 mL稀王水。

2.2硼元素譜線的特性與光譜干擾實驗

從儀器提供的B特征譜線中選擇測定強度最高的4條譜線即B182.641 nm，B249.677 nm，B249.733 nm，B208959 nm進行優化，但譜線B182.641 nm受S182034 nm影響，與硫產生譜峰重疊，致使強度增大，不能采用；而譜線B249.677 nm和B249.733 nm均受鐵譜線干擾，與Fe249.783 nm的波長差分別為0.106 nm和0.05 nm，其中譜線B249.733受干擾最強；B的208.959 nm受Mo208.952 nm的干擾，必須進行元素間的干擾校正。本文主要研究Mo對微量B的干擾，故選譜線B208.959 nm。

2.3標準曲線的繪制

移取6份基準純鐵0.500 0 g，分別置于100 mL石英燒杯中，按表1分別移取硼標準溶液于石英燒杯中，在實驗條件下，測定標準溶液中硼的譜線強度，以分析元素濃度為橫坐標，譜線強度為縱坐標，繪制硼元素的標準曲線，線性擬合結果如表2所示。

2.4基體干擾校正

干擾大體可分物理干擾、電離干擾、光譜干擾、化學干擾。本文主要研究光譜干擾，采用標準加入法，研究被測元素的分析線與共有元素的分析線之間的關系。

用純Fe打底，加入不同量的Mo計算干擾系數，各樣品的譜圖如圖1所示。干擾系數實驗結果如表3所示，其中，相對標準偏差（RSD）=標準偏差（SD）/計算結果的算術平均值×100%，干擾系數k=測定值/Mo的添加百分含量，所以1 mol的Mo對B的干擾系數平均為0.028 05。

2.5方法檢出限和測定限

檢出限是分析化學中表示檢出反應和分析方法靈敏度的一種指標。

檢出限一般有儀器檢出限、分析方法檢出限之分。儀器檢出限是指分析儀器能檢出與噪音相區別的小信號的能力，而方法檢出限不但與儀器噪音有關，而且還決定于方法全部流程的各個環節，如取樣，分離富集，測定條件優化等，即分析者、環境、樣品性質等對檢出限也均有影響，實際工作中應說明獲得出限的具體條件。

應用所建立的標準曲線，測量純鐵空白11次，以其測量結果的標準偏差的3倍作為檢出限，10倍為測定方法的限定線，故硼的方法檢出限為0.0003%，測定限為0.001%。

2.6精密度試驗

按實驗方法，對3個鋼樣進行精密度試驗，測定結果見表4。用本方法對不同含量的鋼樣進行測定。

從表4可以看出，本方法的測定結果與標準值基本一致。

2.7回收率實驗

3結論

本法選用B208.959 nm線作為分析線，用干擾系數校正法結果準確。 用稀王水溶解試樣，等離子發射光譜法測定，操作簡便、快速、準確度高。該方法已應用于鋼中微量硼的測定，結果令人滿意。在本文選定的儀器條件下，對樣品的溶解、譜線的選擇、線性度、干擾校正、方法的精密度及樣品回收率等進行了大量實驗，結果表明：采用電感耦合等離子體原子發射光譜儀分析Mo對合金中微量B的干擾快速、準確，解決了其它方法分析周期長、靈敏度低的問題，有效地滿足了科研及生產的實際需要，尤其是為耐熱鋼焊條的研制提供了可靠的數據支撐，現已很好地應用于實際分析測試工作中。

參考文獻

[1]盧鐘錄， 符寧， 宋純智，等實用冶金分析方法與基礎[M]. 遼寧： 遼寧科學技術出版社， 1990：48-52.

[2]萬家亮. 現代光譜分析手冊[M]， 武漢：華中師范大學出版社， 1987：196

[3]GB/T 223.81—2007鋼鐵及合金總鋁和總硼含量的測定，微波消解-電感耦合等離子體質譜法[S].

0前言

隨著石油化工行業的不斷發展，耐熱鋼材料得到越來越廣泛的應用，對配套焊條也提出了越來越高的要求。熱強性和低溫沖擊韌性一直是決定其水平高低的兩大重要因素。Mo能明顯提高基體的再結晶溫度，是決定其熱強性的主要元素之一。硼常被譽為鋼鐵合金中的維生素，即使含量甚微也能對其質量產生很大影響[1]，它既是表面活化元素，可以填充晶界空位，阻礙晶界原子擴散，提高耐熱鋼焊條的熱強性，還可以細化晶粒，改善其低溫沖擊韌性。在焊條的制造過程中，往往加入0.003%左右的B，含量太多或太少都會有不利影響。因此，對焊接材料中硼的分析建立準確、可靠的方法很有必要。電感耦合等離子體原子發射光譜（ICP-AES）分析法是目前應用較廣、發展較快的測硼方法，具有準確度和靈敏度高、測定濃度范圍大、前處理簡單、能夠同時測定多種元素等優點[2]。用ICP-AES法檢測硼，雖然有很好的檢測限，但是測定硼的幾條譜線都不同程度地受到各元素的干擾，其中Mo元素對B的干擾影響尤為突出，這是因為Mo的某些光譜線接近于B的譜線，從而影響了元素測定的準確性。本文主要研究Mo元素對微量B測定時的干擾，通過干擾系數校正法，使B的測定結果更為準確。

測定鐵基焊接材料中微量硼的儀器法有GB/T 223.81—2007[3]，即微波消解-電感耦合等離子體質譜法測定合金中的總鋁和總硼，這個國家標準需要用氫氟酸溶樣，需要配備耐氫氟酸溶液的霧化進樣系統。本法只需用鹽酸和硝酸混合酸溶解樣品，不需配備耐氫氟酸溶液的霧化進樣系統，用ICP-AES法直接測定鋼中硼含量，可通過干擾系數校正法來提高分析準確度和精密度，經回收率試驗和準確度試驗證明該方法簡便、快速、準確可靠。

1實驗方法及材料

1.1試劑及其他材料

（1）優級純鹽酸，優級純硝酸，稀王水（80 mL鹽酸+240 mL純硝酸+640 mL水）。

（2）B標準溶液（國家鋼鐵材料測試中心鋼鐵研究總院）：1 000 μg/mL，使用時用水稀釋為10 μg/mL硼標準溶液； Mo標準溶液（國家鋼鐵材料測試中心鋼鐵研究總院）：1 000 μg/mL。

（3）水為二次去離子水。

（4）工作氣體為99.99%氬氣。

1.2試驗儀器及工作條件

電感耦合等離子體原子發射光譜儀（iCAP6300型，美國賽默飛公司）。其工作參數如下：高頻發射功率115 kW；冷卻水流量12 L/ min；輔助氣為氬氣，流量為05 L/min；蠕動泵速55 r/min；霧化器壓力0193 MPa；觀測高度15 mm；積分時間，波長大于260 mm時為10 s，波長小于260 mm時為5s。

1.3樣品處理

稱取0.500 0 g合金試樣，移入100 mL石英燒杯中，再向燒杯中加入30 mL稀王水，溶解，煮沸，冷卻后稀釋至100 mL，塑料容量瓶中待測。

1.4標準曲線及樣品測定

稱取0.500 0 g純鐵6份，按上述方式溶解。分別加入硼標準溶液，配制含硼0.002%～0.01%的標準系列樣品。用去離子水稀釋至100 mL。在電感耦合等離子體原子發射光譜儀上，于選定的儀器條件下，測量校正曲線標準系列和樣品強度，兩者相互比較后得到樣品含硼量。

2結果與討論

2.1酸度的影響

合金中的微量硼可溶于硝酸、鹽酸及其混合酸中，但為避免溶樣過程中硅析出影響其測量的準確度，故選用稀王水溶樣。在100 mL塑料容量瓶中加入一定量的硼標準溶液，然后加入不同量的稀王水，進行酸度實驗，實驗結果表明，加入15～50 mL稀王水對各元素譜線強度無明顯影響，故本法選擇加入30 mL稀王水。

2.2硼元素譜線的特性與光譜干擾實驗

從儀器提供的B特征譜線中選擇測定強度最高的4條譜線即B182.641 nm，B249.677 nm，B249.733 nm，B208959 nm進行優化，但譜線B182.641 nm受S182034 nm影響，與硫產生譜峰重疊，致使強度增大，不能采用；而譜線B249.677 nm和B249.733 nm均受鐵譜線干擾，與Fe249.783 nm的波長差分別為0.106 nm和0.05 nm，其中譜線B249.733受干擾最強；B的208.959 nm受Mo208.952 nm的干擾，必須進行元素間的干擾校正。本文主要研究Mo對微量B的干擾，故選譜線B208.959 nm。

2.3標準曲線的繪制

移取6份基準純鐵0.500 0 g，分別置于100 mL石英燒杯中，按表1分別移取硼標準溶液于石英燒杯中，在實驗條件下，測定標準溶液中硼的譜線強度，以分析元素濃度為橫坐標，譜線強度為縱坐標，繪制硼元素的標準曲線，線性擬合結果如表2所示。

2.4基體干擾校正

干擾大體可分物理干擾、電離干擾、光譜干擾、化學干擾。本文主要研究光譜干擾，采用標準加入法，研究被測元素的分析線與共有元素的分析線之間的關系。

用純Fe打底，加入不同量的Mo計算干擾系數，各樣品的譜圖如圖1所示。干擾系數實驗結果如表3所示，其中，相對標準偏差（RSD）=標準偏差（SD）/計算結果的算術平均值×100%，干擾系數k=測定值/Mo的添加百分含量，所以1 mol的Mo對B的干擾系數平均為0.028 05。

2.5方法檢出限和測定限

檢出限是分析化學中表示檢出反應和分析方法靈敏度的一種指標。

檢出限一般有儀器檢出限、分析方法檢出限之分。儀器檢出限是指分析儀器能檢出與噪音相區別的小信號的能力，而方法檢出限不但與儀器噪音有關，而且還決定于方法全部流程的各個環節，如取樣，分離富集，測定條件優化等，即分析者、環境、樣品性質等對檢出限也均有影響，實際工作中應說明獲得出限的具體條件。

應用所建立的標準曲線，測量純鐵空白11次，以其測量結果的標準偏差的3倍作為檢出限，10倍為測定方法的限定線，故硼的方法檢出限為0.0003%，測定限為0.001%。

2.6精密度試驗

按實驗方法，對3個鋼樣進行精密度試驗，測定結果見表4。用本方法對不同含量的鋼樣進行測定。

從表4可以看出，本方法的測定結果與標準值基本一致。

2.7回收率實驗

3結論

本法選用B208.959 nm線作為分析線，用干擾系數校正法結果準確。 用稀王水溶解試樣，等離子發射光譜法測定，操作簡便、快速、準確度高。該方法已應用于鋼中微量硼的測定，結果令人滿意。在本文選定的儀器條件下，對樣品的溶解、譜線的選擇、線性度、干擾校正、方法的精密度及樣品回收率等進行了大量實驗，結果表明：采用電感耦合等離子體原子發射光譜儀分析Mo對合金中微量B的干擾快速、準確，解決了其它方法分析周期長、靈敏度低的問題，有效地滿足了科研及生產的實際需要，尤其是為耐熱鋼焊條的研制提供了可靠的數據支撐，現已很好地應用于實際分析測試工作中。

參考文獻

[1]盧鐘錄， 符寧， 宋純智，等實用冶金分析方法與基礎[M]. 遼寧： 遼寧科學技術出版社， 1990：48-52.

[2]萬家亮. 現代光譜分析手冊[M]， 武漢：華中師范大學出版社， 1987：196

[3]GB/T 223.81—2007鋼鐵及合金總鋁和總硼含量的測定，微波消解-電感耦合等離子體質譜法[S].

0前言

隨著石油化工行業的不斷發展，耐熱鋼材料得到越來越廣泛的應用，對配套焊條也提出了越來越高的要求。熱強性和低溫沖擊韌性一直是決定其水平高低的兩大重要因素。Mo能明顯提高基體的再結晶溫度，是決定其熱強性的主要元素之一。硼常被譽為鋼鐵合金中的維生素，即使含量甚微也能對其質量產生很大影響[1]，它既是表面活化元素，可以填充晶界空位，阻礙晶界原子擴散，提高耐熱鋼焊條的熱強性，還可以細化晶粒，改善其低溫沖擊韌性。在焊條的制造過程中，往往加入0.003%左右的B，含量太多或太少都會有不利影響。因此，對焊接材料中硼的分析建立準確、可靠的方法很有必要。電感耦合等離子體原子發射光譜（ICP-AES）分析法是目前應用較廣、發展較快的測硼方法，具有準確度和靈敏度高、測定濃度范圍大、前處理簡單、能夠同時測定多種元素等優點[2]。用ICP-AES法檢測硼，雖然有很好的檢測限，但是測定硼的幾條譜線都不同程度地受到各元素的干擾，其中Mo元素對B的干擾影響尤為突出，這是因為Mo的某些光譜線接近于B的譜線，從而影響了元素測定的準確性。本文主要研究Mo元素對微量B測定時的干擾，通過干擾系數校正法，使B的測定結果更為準確。

測定鐵基焊接材料中微量硼的儀器法有GB/T 223.81—2007[3]，即微波消解-電感耦合等離子體質譜法測定合金中的總鋁和總硼，這個國家標準需要用氫氟酸溶樣，需要配備耐氫氟酸溶液的霧化進樣系統。本法只需用鹽酸和硝酸混合酸溶解樣品，不需配備耐氫氟酸溶液的霧化進樣系統，用ICP-AES法直接測定鋼中硼含量，可通過干擾系數校正法來提高分析準確度和精密度，經回收率試驗和準確度試驗證明該方法簡便、快速、準確可靠。

1實驗方法及材料

1.1試劑及其他材料

（1）優級純鹽酸，優級純硝酸，稀王水（80 mL鹽酸+240 mL純硝酸+640 mL水）。

（2）B標準溶液（國家鋼鐵材料測試中心鋼鐵研究總院）：1 000 μg/mL，使用時用水稀釋為10 μg/mL硼標準溶液； Mo標準溶液（國家鋼鐵材料測試中心鋼鐵研究總院）：1 000 μg/mL。

（3）水為二次去離子水。

（4）工作氣體為99.99%氬氣。

1.2試驗儀器及工作條件

電感耦合等離子體原子發射光譜儀（iCAP6300型，美國賽默飛公司）。其工作參數如下：高頻發射功率115 kW；冷卻水流量12 L/ min；輔助氣為氬氣，流量為05 L/min；蠕動泵速55 r/min；霧化器壓力0193 MPa；觀測高度15 mm；積分時間，波長大于260 mm時為10 s，波長小于260 mm時為5s。

1.3樣品處理

稱取0.500 0 g合金試樣，移入100 mL石英燒杯中，再向燒杯中加入30 mL稀王水，溶解，煮沸，冷卻后稀釋至100 mL，塑料容量瓶中待測。

1.4標準曲線及樣品測定

稱取0.500 0 g純鐵6份，按上述方式溶解。分別加入硼標準溶液，配制含硼0.002%～0.01%的標準系列樣品。用去離子水稀釋至100 mL。在電感耦合等離子體原子發射光譜儀上，于選定的儀器條件下，測量校正曲線標準系列和樣品強度，兩者相互比較后得到樣品含硼量。

2結果與討論

2.1酸度的影響

合金中的微量硼可溶于硝酸、鹽酸及其混合酸中，但為避免溶樣過程中硅析出影響其測量的準確度，故選用稀王水溶樣。在100 mL塑料容量瓶中加入一定量的硼標準溶液，然后加入不同量的稀王水，進行酸度實驗，實驗結果表明，加入15～50 mL稀王水對各元素譜線強度無明顯影響，故本法選擇加入30 mL稀王水。

2.2硼元素譜線的特性與光譜干擾實驗

從儀器提供的B特征譜線中選擇測定強度最高的4條譜線即B182.641 nm，B249.677 nm，B249.733 nm，B208959 nm進行優化，但譜線B182.641 nm受S182034 nm影響，與硫產生譜峰重疊，致使強度增大，不能采用；而譜線B249.677 nm和B249.733 nm均受鐵譜線干擾，與Fe249.783 nm的波長差分別為0.106 nm和0.05 nm，其中譜線B249.733受干擾最強；B的208.959 nm受Mo208.952 nm的干擾，必須進行元素間的干擾校正。本文主要研究Mo對微量B的干擾，故選譜線B208.959 nm。

2.3標準曲線的繪制

移取6份基準純鐵0.500 0 g，分別置于100 mL石英燒杯中，按表1分別移取硼標準溶液于石英燒杯中，在實驗條件下，測定標準溶液中硼的譜線強度，以分析元素濃度為橫坐標，譜線強度為縱坐標，繪制硼元素的標準曲線，線性擬合結果如表2所示。

2.4基體干擾校正

干擾大體可分物理干擾、電離干擾、光譜干擾、化學干擾。本文主要研究光譜干擾，采用標準加入法，研究被測元素的分析線與共有元素的分析線之間的關系。

用純Fe打底，加入不同量的Mo計算干擾系數，各樣品的譜圖如圖1所示。干擾系數實驗結果如表3所示，其中，相對標準偏差（RSD）=標準偏差（SD）/計算結果的算術平均值×100%，干擾系數k=測定值/Mo的添加百分含量，所以1 mol的Mo對B的干擾系數平均為0.028 05。

2.5方法檢出限和測定限

檢出限是分析化學中表示檢出反應和分析方法靈敏度的一種指標。

檢出限一般有儀器檢出限、分析方法檢出限之分。儀器檢出限是指分析儀器能檢出與噪音相區別的小信號的能力，而方法檢出限不但與儀器噪音有關，而且還決定于方法全部流程的各個環節，如取樣，分離富集，測定條件優化等，即分析者、環境、樣品性質等對檢出限也均有影響，實際工作中應說明獲得出限的具體條件。

應用所建立的標準曲線，測量純鐵空白11次，以其測量結果的標準偏差的3倍作為檢出限，10倍為測定方法的限定線，故硼的方法檢出限為0.0003%，測定限為0.001%。

2.6精密度試驗

按實驗方法，對3個鋼樣進行精密度試驗，測定結果見表4。用本方法對不同含量的鋼樣進行測定。

從表4可以看出，本方法的測定結果與標準值基本一致。

2.7回收率實驗

3結論

本法選用B208.959 nm線作為分析線，用干擾系數校正法結果準確。 用稀王水溶解試樣，等離子發射光譜法測定，操作簡便、快速、準確度高。該方法已應用于鋼中微量硼的測定，結果令人滿意。在本文選定的儀器條件下，對樣品的溶解、譜線的選擇、線性度、干擾校正、方法的精密度及樣品回收率等進行了大量實驗，結果表明：采用電感耦合等離子體原子發射光譜儀分析Mo對合金中微量B的干擾快速、準確，解決了其它方法分析周期長、靈敏度低的問題，有效地滿足了科研及生產的實際需要，尤其是為耐熱鋼焊條的研制提供了可靠的數據支撐，現已很好地應用于實際分析測試工作中。

參考文獻

[1]盧鐘錄， 符寧， 宋純智，等實用冶金分析方法與基礎[M]. 遼寧： 遼寧科學技術出版社， 1990：48-52.

[2]萬家亮. 現代光譜分析手冊[M]， 武漢：華中師范大學出版社， 1987：196

[3]GB/T 223.81—2007鋼鐵及合金總鋁和總硼含量的測定，微波消解-電感耦合等離子體質譜法[S].