火花直讀光譜法測定鋁及鋁合金中的釩含量

陳國成 黎應芬

(廣東省佛山市質量計量監督檢測中心，廣東 佛山 528000)

火花直讀光譜法測定鋁及鋁合金中的釩含量

陳國成 黎應芬

(廣東省佛山市質量計量監督檢測中心，廣東 佛山 528000)

通過對測定條件的優化，采用高釩系列標準樣品建立分析程序，完成類型標準化，校驗后再進行測定，建立了火花直讀光譜法對鋁及鋁合金中的釩含量進行測定的方法。選用E2235高釩標準樣品進行標準化，所得測定值與標準值基本一致，相對標準偏差為2.9%(n=8)。結果表明，當測定元素含量不超過0.020%時，方法準確、可靠，適合于鋁及鋁合金中微量釩含量的測定。

鋁及鋁合金；釩；火花直讀光譜法；類型標準化

前言

鋁合金因其密度低，防腐性好，價格適中，加工性能優異等優點而被廣泛應用于家居門窗、建筑物、交通運輸及航空工業。鋁合金含有硅、鉻、鎳、鈦、銅、鋯、鋅、鎂、鐵、釩等雜質元素。通常，釩在鋁合金中所占比例不高，它主要起到輔助細化晶粒的作用[1-2]，故通過調節釩含量可以調控鋁合金的結構與性能。對鋁和鋁合金中微量元素含量的測定方法有X射線熒光光譜法[3]、分光光度法[4]、電感耦合等離子體原子發射光譜法[5]等。

1 實驗部分

1.1主要儀器

SPECTROLABM12火花直讀光譜儀(德國斯派克分析儀器公司)，電熱恒溫干燥箱，EXTM32型多功能機床(山東機床廠)。

1.2主要標準物質

E3202、K8011、N3104、E606、E604、E602、E2235鋁合金光譜標準樣品(西南鋁業公司)，6063BA鋁合金光譜標準樣品(鋼研納克檢測技術有限公司)。

1.3儀器工作條件

火花直讀光譜儀工作條件：環境溫度25 ℃，環境相對濕度70%，氬氣沖洗時間5 s，預燃時間15 s，積分時間10 s，氬氣靜態流量0.6 L/min，氬氣純度99.995%。

1.4實驗方法

按照GB/T 17432—2012標準的取樣方法制備好樣品及用于建立工作曲線的標準樣品，利用標準樣品所選定的工作條件下，激發該系列標準樣品，自動建立有效的工作曲線。為防止工作曲線的漂移，需利用標準樣品對儀器進行校準，必要時選擇相應的標準控制樣品與樣品同時進行測定，對試樣分析結果進行校準。結果由數據處理系統在工作曲線上直接讀出。

2 結果與討論

2.1試樣預處理

試樣預處理必須按照相關操作步驟進行，否則會影響測定的準確性。用車床加工過的試樣表面應無氣孔、無裂紋、無夾雜，而且保持光潔平整，紋理清晰。

2.2標準曲線的繪制

采用鋁合金標準光譜樣品(K8011，E606，E604)繪制標準工作曲線，其釩含量的具體質量百分數為：0.0090%、0.027%、0.125%。每個標樣激發三次，測定標準樣品中釩的相對強度，以釩310.2 nm為內標線，以釩含量為橫坐標，相對強度為縱坐標，制作標準曲線。

2.3高含量樣品類型標準化的建立

由于鋁合金品種豐富，不同品種中雜質元素如Mg、Cu、Zn、Mn等成分差異巨大，所以火花直讀光譜中設有幾條針對不同品種的常用分析曲線。但在分析過程中，有些樣品的釩含量較高，不在常用分析曲線范圍內，同時在分析程序中V元素只有一個物理通道——V4，造成了每次標準化后校正系數的輕微改變都會對高含量V的測定造成較大影響。所以對于高含量釩的檢測需要采用高釩系列標準樣品建立分析程序，完成類型標準化，進行校驗后再檢測，最后采用含量相近的標準控樣進行驗證。

2.4火花直讀光譜儀漂移的校正

火花直讀光譜儀通常情況下都很穩定，跡線漂移慢。但受環境因素的影響，如溫度的急劇變化，振動等，會發生微小的變化。為了監控V曲線校正后的漂移情況，參考YB/T 4143—2006檢測儀器的漂移中規定的判定方法。在測量其它樣品的同時，對E2235鋁標準樣品進行重復分析。具體的操作步驟為：首先激發E2235鋁標樣3點(若有異常點，則舍棄重新激發)取其平均值作檢測結果，并在每次測試完約10個樣品后，再檢測E2235鋁標準樣品，按此方法，對E2235測定10次依次記錄為C1，C2……C10，然后計算相關數值，具體見表1。

表1 曲線校正后的漂移計算Table 1 Drift calculation after curve correction

2.5精密度實驗

選用含釩量高的E2235鋁合金標準樣品進行精密度實驗，連續測定8次所得結果及測定值的相對標準偏差(RSD)見表2。由表2可知，方法重現性和準確度均能達到分析要求。

2.6實際樣品測定

為了驗證火花直讀光譜的準確性和可靠性，采用化學分析法和電感耦合等離子體發射光譜(ICP-OES)法對鋁合金中釩含量進行了測定。測定結果如表3所示。實驗表明，火花直讀光譜法的測定結果與化學分析法和ICP-OES法的測定結果基本一致。

表2 E2235標準樣品的檢測結果Table 2 Test results of E2235 standard samples /%

表3 三種分析方法的測定結果Table 3 Three analytical methods for the determination of the results(n=6) /%

3 結語

通過火花直讀光譜法測定條件的優化選擇，結果表明，用火花直讀光譜法測定鋁合金中的釩含量，當鋁合金中的釩含量不高于0.020%時，方法準確、可靠。

[1] 陳志國,楊文玲,王詩勇,等.微合金化鋁合金的研究進展[J].稀有金屬材料與工程 (RareMetalMaterialsAndEngineering),2010,39(8):1499-1504.

[2] 劉兵,彭超群,王日初,等.大飛機用鋁合金的研究現狀及展望[J]. 中國有色金屬學報 (TheChineseJournalofNonferrousMetals),2010,20(9):1705-1715.

[3] 田永紅,劉海生.電感耦合等離子體原子發射光譜法(ICP-AES)測定5XXX系鋁合金中的高鎂含量[J].中國無機分析化學(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2015,5(2):62-64.

[4] 國家標準化管理委員會.GB/T 20975.13—2008 鋁及鋁合金化學分析方法第13部分：釩含量的測定 苯甲酰苯胲分光光度法[S].北京:中國標準出版社,2008.

[5] 曹愛青.X射線熒光光譜法測定純鋁制品中的主要雜質元素[J].中國無機分析化學(ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry),2014,4(4):42-44.

DeterminationofVanadiumContentinAluminumandAluminumAlloysbySparkEmissionSpectrometry

CHEN Guocheng, LI Yingfen

(FoshanSupervisionandTestingCentreofQualityandMetrology,Foshan,Guangdong528000,China)

A method was developed for the determination of vanadium (V) in aluminum samples at optimized test conditions. A program was established for standardization and was used after verification. The analytical results agreed with the standard value for the high vanadium standard sample of E2235. The relative standard deviation of this method using spark emission spectrometry was 2.9% (n=8). The results show that the method is accurate for analyte concentration less than 0.020%. The proposed method is reliable and suitable for determining trace amounts of V in aluminum and aluminum alloys.

aluminum and aluminum alloy; vanadium; spark emission spectrometry; type standardization

10.3969/j.issn.2095-1035.2017.03.015

O657.31；TH744.11

A

2095-1035(2017)03-0059-03

2017-03-08

2017-06-13

陳國成，男，工程師，主要從事金屬物質的分析與檢測研究。E-mail: sscgc@163.com

本文引用格式：陳國成,黎應芬. 火花直讀光譜法測定鋁及鋁合金中的釩含量[J].中國無機分析化學,2017,7(3):59-61. CHEN Guocheng, LI Yingfen. Determination of Vanadium Content in Aluminum and Aluminum Alloys by Spark Emission Spectrometry [J].Chinese Journal of Inorganic Analytical Chemistry, 2017,7(3):59-61.