電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）測定5XXX系鋁合金中的高鎂含量

田永紅 劉海生

（中國鋁業(yè)西北鋁加工廠，甘肅隴西748111）

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）測定5XXX系鋁合金中的高鎂含量

田永紅 劉海生

（中國鋁業(yè)西北鋁加工廠，甘肅隴西748111）

采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定5XXX系鋁合金中的高鎂含量，選擇20mL稀王水溶液溶解試樣，以消除合金中的基體元素及其它共存元素的干擾為目標，選擇測定鎂含量的分析譜線為280.270nm。分別稱取與分析試樣基體近似的三種鋁合金標準物質0.100 0g，按試樣相同的溶解方法處理并定容至100mL，選擇儀器工作條件，制作分析曲線，進行曲線校準，按照同樣的方法對4個樣品各測定6次，測定值的相對標準偏差均不大于0.59%，用標準加入法測得加標回收率在94.0%～104.0%，測定值和環(huán)己二胺四乙酸分離絡合滴定法測定的5XXX系鋁合金中的鎂量結果一致。

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法；5XXX系鋁合金；高鎂

0 前言

5XXX系鋁合金也稱為鋁鎂合金，其主要基體元素為鋁，含鎂量在3%～6%，主要特點是密度低，抗拉強度高，延伸率高，廣泛應用于在液體或氣體介質中工作的低載荷零件，如郵箱、汽油或潤滑油導管，各種液體容器和其它用深拉制作的小負荷零件，也常用于交通車輛、船舶的鈑金件，儀表、街燈支架與鉚釘、五金制品、電器外殼等。目前，鋁鎂合金中高鎂含量的分析檢測主要采用環(huán)己二胺四乙酸（CDTA）分離絡合滴定法、氰化鉀掩蔽絡合滴定法和光電直讀光譜分析法三種分析方法。然而，環(huán)己二胺四乙酸分離絡合滴定法分析速度慢，時間長，已跟不上爐前生產(chǎn)的需要；氰化鉀掩蔽絡合滴定法中所使用的氰化鉀試劑為劇毒品，若濃度大于10mg/L就會造成人員中毒，在市場上現(xiàn)已很難購到，且其廢液對環(huán)境也造成了危害；光電直讀光譜分析法雖然速度較快，但對試樣的均勻性有較高的要求。所以，能否提高5XXX系鋁合金中高鎂含量的分析效率已成為一個亟待解決的問題。

近年來，隨著光譜儀器的發(fā)展［1］，電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法已經(jīng)成為合金中元素測定的重要方法［2－5］，為此，采用靈敏度更高、分析速度更快的電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀進行5XXX系鋁合金中鎂元素含量的分析。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

iCAP6300型電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀（賽默飛世爾科技公司）；玻璃同心霧化室；GYA-4C型氬氣凈化機；UPT超純水機。

E236標準物質：鎂質量百分數(shù)為3.93%；E233標準物質：鎂質量百分數(shù)為6.33%；E235標準物質：鎂質量百分數(shù)為9.96%。

鎂標準溶液（1.000g/L）：購自國家鋼鐵材料測試中心。

鹽酸、硝酸為優(yōu)級純。實驗用水為超純水。

1.2 儀器工作參數(shù)

儀器的最優(yōu)工作參數(shù)：射頻功率為1 150W，霧化器氣體流量為0.70L/min，輔助氣流量為0.5L/min，蠕動泵轉速為45r/min。

1.3 實驗方法

1.3.1 標準樣品及待測試樣溶液的制備

分別準確稱取標準物質E233、E235、E236和待測試樣各0.100 0g于100mL干凈的燒杯中，緩慢加入稀王水20mL，待劇烈反應緩和后，用10mL水沖洗杯壁，并冷卻至室溫，轉移至100mL容量瓶中，加水稀釋至刻度，搖勻。

1.3.2 樣品的測定

設定儀器工作條件，以標準物質E233、E235、E236中鎂元素含量為標準建立工作曲線，并運行校正標準，完成曲線的校準，在此曲線下測定樣品，得出此樣品溶液中鎂元素含量。

2 結果與討論

2.1 分析線的選擇

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀在分析鎂元素時，基體鋁及其它共存元素會對鎂元素產(chǎn)生光譜干擾，為優(yōu)選鎂元素分析譜線，首先為鎂元素初選靈敏度滿足測定要求的4條較強的鎂元素譜線，并進行干擾實驗，同時測得鎂質量百分數(shù)為4.98%的同一標準物質對比結果見表1。

表1 同一標準物質分別在4條譜線下連續(xù)6次的分析結果Table 1 Analytical results of the same standard material of four spectral line of the analysis of six times in a row（n＝6）/%

由表1可知：鎂在譜線279.079nm和280.270nm下連續(xù)6次測得的平均值均為4.981%，更接近4.98%的真值，但在譜線279.079nm下分析的數(shù)據(jù)的相對標準偏差為0.24%，而在譜線280.270nm下分析的數(shù)據(jù)的相對標準偏差為0.088%，相比之下譜線280.270nm下的分析結果更好，故本實驗選擇譜線280.270nm作為分析譜線。

2.2 溶樣酸的選擇

分別使用鹽酸（1＋1）、硝酸（1＋1）和稀王水對鋁鎂合金樣品進行溶解實驗，結果發(fā)現(xiàn)：使用以上3種酸進行溶解試樣，所得的測定值與理論值均相接近，但溶解速度以稀王水最快，且個別試樣中的雜質不易溶于鹽酸（1＋1）及硝酸（1＋1）中，所以實驗選用稀王水作為溶解酸。

2.3 曲線校準

分別用溶解好的標準樣品E233、E235、E236進行曲線校準，以發(fā)射強度為縱坐標，鎂元素含量為橫坐標繪制曲線，得出其線性相關系數(shù)為0.999 992，其曲線圖見圖1。

圖1 鋁合金中鎂元素曲線校準圖Figure 1 Curve graph of magnesium in aluminum magnesium alloy.

2.4 精密度實驗

按實驗方法分別對鎂質量百分數(shù)為1＃（3.93%），2＃（4.98%），3＃（5.44%）和4＃（6.82%）的四個鋁鎂合金樣品平行測定6次，計算其相對標準偏差，結果見表2。

表2 精密度實驗結果Table 2 Precision tests of the method（n＝6） /%

由表2可見，鎂含量在5.44%～6.82%范圍內(nèi)時，RSD＜0.2%；鎂含量在3.93%～5.44%范圍內(nèi)時，RSD＜0.6%。表明該方法操作性強，精密度和重現(xiàn)性較好，可以滿足5XXX系鋁合金中高鎂含量測定的需要。

2.5 加標回收實驗

為評估方法測定結果的準確性，分別稱取6份同一標準物質0.100 0g，緩慢加入20mL稀王水，待劇烈反應緩和后，冷卻至室溫，轉移至100mL容量瓶中，分別加入0.5，1.0，1.5，2.0，2.5和3.0mg鎂標準溶液（（1.000g/L）進行加標回收實驗，結果見表3。

表3 加標回收實驗結果Table 3 Recovery tests of the method/%

由表3可知：本方法測定鋁鎂合金中鎂元素的加標回收率在94.0%～104.0%，說明方法結果準確、可靠。

2.6 方法對比

用CDTA分離絡合滴定法對鎂含量為3.93%、4.98%、5.44%和6.82%的四個鋁合金樣品進行測定，并將測定結果與實驗方法所測得結果進行對比，結果見表4。

表4 鋁合金樣品對比分析結果Table 4 Compasion of determination of Mg in aluminum alloy samples /%

3 結論

采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定5XXX系鋁合金中的高鎂含量，于試樣同等處理條件下溶解試樣相近標準物質作為曲線校準標準溶液，有效地消除了基體和共存元素的干擾，通過精密度實驗、加標回收實驗和方法對比實驗可知，該方法安全可靠，簡便快捷，能準確測定5XXX系鋁合金中的高鎂含量，綜合指標達到了預期目標，完全能滿足快速分析的需要。與過去一直沿用的氰化鉀絡合滴定法相比較，具有低毒低耗、分析重復性更好、分析結果更加準確的特點，并減少了安全隱患、管理成本和環(huán)境污染，也縮短了爐前高鎂合金的分析時間，提高了生產(chǎn)效率。

［1］李佗，楊軍紅 .次靈敏線火焰原子吸收光譜法測定鎳鎂合金中鎂［J］.中國無機分析化學，2012，2（1）：67-69.

［2］阮桂色.電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜（ICP-AES）技術的應用進展［J］.中國無機分析化學，2011，1（4）：15-18.

［3］謝麗云，張敏.iCP-AES法測定鋁及鋁合金中24種元素［J］.有色金屬加工，2006，35（3）：20-21.

［4］李帆，田丹華，張寶松，等.iCP-AES法測定鋁合金中主量元素和雜質元素的方法［J］.材料工程，2002（12）：19-21.

［5］鮑葉琳，劉鵬宇 .電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）測定稀土鎂合金中鋯［J］.中國無機分析化學，2013，3（增刊）：83-85.

Determination of Magnesia in 5XXX Series Al Alloy by Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry

TIAN Yonghong，LIU Haisheng
（Chinalco Northwest Aluminum Processing Plant，Longxi，Gansu748111，China）

In the present paper，the content of magnesia in 5XXX series aluminum alloy was determined by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry（ICP-AES）.The sample was digested by 20mL dilute aqua regia medium to overcome the interference of matrix elements and other coexisting elements in the alloy then the content of magnesium was measured by ICP-AES at 280.270nm as analytical spectral line.Three kinds of aluminum alloy standard materials，as well as the sample（with the similar matrix）were weighed to 0.100 0g for digestion，then the digestion solutions was kept at 100mL.Instruments operating parameters were studied and calibration curves were made.The above-mentioned four samples were determined six times，respectively.The relative standard deviations（RSDs）were less than 0.59%.The recovery was in the range of 94.0%～104.0%.The measured values of magnesia obtained by the proposed method in 5XXX series aluminum alloy were consistent with those obtained by 1，2-diaminocyclohexane tetraacetic acid separation and complexmetric titration method.

inductively coupled plasma atomic emission spectrometry；5XXX series Al alloy；magnesia

O657.31；TH744.11

：A

：2095-1035（2015）02-0062-03

2014-12-03

：2015-02-05

田永紅，男，工程師，主要從事材料分析研究。Email：yh＿tian＠xbl.chalco.com.cn

10.3969/j.issn.2095-1035.2015.02.015