ICP-OES測定5052鋁合金中鎂的測量不確定度評定

蘭標景，陸科呈，劉俊生

（廣西南南鋁加工有限公司，廣西 南寧 530031）

1 實驗部分

（1）主要儀器與試劑。iCAP6300型電感耦合等離子體原子發射光譜儀（ICP光譜儀），賽默飛世爾科技有限公司。

電子分析天平，BSA124S-W型，賽多利斯科學儀器有限公司。鋁合金光譜標樣，系列編號：5961、5962、5963、5964、5965，東北輕合金有限責任公司。

（2）ICP光譜儀工作參數。RF功率1150 W，霧化器氣體流量0.6 L/min，輔助氣流量0.5 L/min，分析轉速50 r/min。

（3）標準曲線系列。為減少基體干擾，確保結果的準確性，系列標準溶液中的基體、合金系列與待測試樣要求一致。系列標準溶液是取高純鋁、5961～5965鋁合金光譜系列標樣的鋁屑，然后用和試驗樣品一樣的溶樣方法、一樣的定容體積配制而成。

（4）實驗方法。在制樣過程按照《鋁及鋁合金化學分析方法第 25部分電感耦合等離子體原子發射光譜法》，樣品和標準系列均使用堿溶酸化法溶樣[1]。樣品溶樣過程具體如下：準確稱取5052鋁合金鋁屑樣品0.2009 g于聚四氟乙烯燒杯中，加6 mL NaOH（400 g/L），待劇烈反應停止后，低溫加熱至溶解完全，加25 mL鹽酸（1+1）和25 mL 硝酸（1+1）酸化，冷卻后，用容量瓶定容至500 mL。在ICP光譜儀選定的工作條件下，使用系列標準溶液進行校準，得到工作曲線；接著進行待測溶液的測定，利用工作曲線測定待測樣品中鎂的含量。

2 數學模型

按下式計算檢測結果：

其中：Y—樣品中鎂的質量百分比， %； f—樣品溶液的稀釋系數，本方法中f=1，無量綱；V—待測溶液的定容體積，mL；C0—樣品溶液中鎂的質量濃度值， mg/L； M—樣品質量，g；Δ—各種因素造成的重復性影響的修正值；X—數值修約[2]。

3 不確定度來源分析

由實驗方法的數學模型及其它有關信息分析，可判斷影響測定過程不確定度來源主要有以下幾方面：樣品的稱量過程、定容過程、工作曲線擬和、數值修約等。

根據測量不確定度傳播律公式，合成標準不確定度可表示為：

本實驗不進行稀釋過程，故稀釋系數f=1，其f引入的不確定度

4 標準不確定度分量的評定

4.1 稱量過程引入的標準不確定度u（M）

稱量過程的不確定度主要來自電子分析天平的準確性、分辨力和稱量過程的重復性，其中稱量過程的重復性將在各種因素造成的重復性影響修正值引入的不確定度分量中考慮。

（1）電子分析天平的準確性引入的標準不確定度分量u1（M）。電子分析天平校準證書給出的校準擴展不確定度U= 0.5 mg，故

（2）電子分析天平的分辨力引入的標準不確定度分量u2（M）。所用電子分析天平的分辨力為0.1 mg，按照均勻分布，則其引入的標準不確定度分量。

（3）稱量過程引入的標準不確定度u（M）。稱量過程引入的標準不確定度為天平準確性和分辨力引入的標準不確定度分量的合成，即

4.2 定容過程引入的標準不確定度u（V）

（1）容量瓶準確性引入的標準不確定度分量u1（V）。本實驗定容采用500 mL-A級容量瓶。根據JJG196-2006《常用玻璃量器》給出的不同計量器具的容量允差， 500 mL-A級容量瓶允差為±0.25 mL，按三角分布計算，所以其標準不確定度分量

（2）溫度變化引入的標準不確定度分量u2（V）。由于玻璃的體熱膨脹系數遠小于水的膨脹系數，故可忽略其影響。已知水的膨脹系數為2.1×10-4/℃，玻璃器具出廠校準溫度為20 ℃，本實驗使用溫度與校準溫度變化范圍為±6 ℃，按均勻分布計算，所以溫度變化引入的標準不確定度分量：

4.3 標準曲線擬合引入的標準不確定度u（C0）

實驗所用鎂系列標準溶液的濃度分別為8.55 mg/L、17.05 mg/L、23.60 mg/L、 33.10 mg/L、39.05 mg/L。用ICP光譜儀測定各濃度的譜線發射強度，每一濃度點測定3次，以質量濃度Cj為橫坐標，譜線強度Yj為縱坐標，進行線性擬合。

4.4 數值修約引入的標準不確定度u（x）

最終報告數值修約至小數點后兩位，故數值修約引入的標準不確定度為：

5 合成標準不確定度uc（Y）

由前述數學模型可知，合成標準不確定度可表示如下：

6 擴展不確定度

7 測量不確定度報告

電感耦合等離子體原子發射光譜法測定5052鋁合金中鎂的測量不確定度為0.05%，其測定結果可表示為：（2.51±0.05）%，置信概率P=95%。