電感耦合等離子體發射光譜法測定銅合金中高含量的鋅

王曉旋，蔣春宏、卜兆杰，王新梅，施本義

（蘭州蘭石檢測技術有限公司，甘肅 蘭州 730314）

銅合金是一種重要的合金，是制造某些機械零部件的重要材料。銅合金中鋅的百分含量有很大的范圍，最大可達到40%左右。根據國標GB/T 5121.11-2008，可以采用火焰原子吸收光譜法測含量 0.0020%～2.00%的鋅，采用 4-甲基-戊酮-2 萃取分離法分離鋅，然后用EDTA滴定法測定高含量的鋅。但是分離方法引入有機試劑，而且容量法過程長。國標GB/T5121.27-2008是采用電感耦合等離子體原子發射光譜法測定，但是范圍在0.00005%～7.00%。傳統測定方法中，主要采用氰化鉀這類有劇毒的化合物做掩蔽劑，用EDTA直接滴定鋅，但引入了劇毒物質。還有采用無毒的硫脲或硫代硫酸鈉做掩蔽劑測定鋅含量，但是在試驗中，過程繁瑣，滴定終點容易返，給實驗結果造成錯誤。

雷宏田用電感耦合等離子體發射光譜法測定硅青銅中低含量的鋅[1]。梁啟華采用ICP測定鑄銅合金中鋅、錳、鐵、鋁、鎳元素含量，但該文獻采用鹽酸-雙氧水溶解樣品，利用標準樣品配置工作曲線，但是沒有研究內標元素對測定的干擾[2]。華玲娣通過選用鋅的次靈敏線307.6nm,確定了儀器的最佳工作條件,采用火焰原子吸收法測定了銅合金中高含量的鋅[3]。陶俊等人也是用ICP測定銅合金中9中低含量的元素含量[4]。

1 試驗部分

1.1 儀器及試劑

Speck blue FMX 26型電感耦合等離子體發射光譜儀。

鋅標準儲備液：將高純鋅粒用稀鹽酸浸泡30min，待表面一層抗氧化膜清除掉以后，用超純水洗凈，經105℃烘干至恒重。稱取10.0000g，用30mLHCl（1+1）溶解，移入1L容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻，質量濃度為10mg/mL；移取鋅標準儲備溶液50mL于500mL容量瓶中，加鹽酸10mL，用水稀釋至刻度，搖勻，配制成質量濃度1mg/mL的標準工作溶液。

混酸溶液：HCl：HNO3：H2O（8:3:14）

氧化鑭內標溶液（0.5mg/mL）：稱取 0.2500g 高純氧化鑭，用 20mlHCl（1+1）溶解后，移入 500mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻，質量濃度為0.5mg·mL-1。

紫銅純度為99.99%，所用試劑均為分析純，試驗用水為去離子水。

1.2 儀器工作條件

等離子體功率1400w，冷卻氣流量13L/min,輔助氣流量 0.8L/min,霧化器流量 0.8L/min，泵速 30s/min，垂直等離子體矩。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品制備

稱取樣品 0.2000g，加入硝酸（1+1）溶液 10mL，加熱至樣品完全溶解，棕色黃煙充分趕走后,沿著三角瓶內壁用洗瓶洗凈，加熱煮沸，冷卻至室溫。統一加入內標溶液10mL，移入200mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻，在儀器工作條件下進行測定。

1.3.2 工作曲線

稱取 11份 0.2000g純銅用硝酸 （1+1）溶液10mL溶解，冷卻后，移入200mL容量瓶（預先準確加入鑭內標溶液2.5mg），分別加入鋅標準溶液，補加5mL濃鹽酸，定容，搖勻。此時工作曲線溶液的鋅的質量濃度分別為 0.0ppm，10.0ppm、20.0ppm、50.0ppm、100.0ppm、200.0ppm、300.0ppm、400.0ppm、500.0ppm、700.0ppm、800.0ppm。

2 結果與討論

2.1 分析譜線的選擇

在鋅的光譜線中，最靈敏線213.856nm，受Al、Cu、Fe、Ni、Ti、V 等的干擾；次靈敏線 202.548nm，受Al、Cr、Cu、Fe、Mg等的干擾， 只有次亞靈敏線206.200nm，僅受Ni干擾。由于最靈敏線和次靈敏線受到很多元素的干擾，尤其是銅作為基體也干擾鋅的測定，而鎳在銅合金中的含量極低，基本可以忽略，因此，選擇鋅的次亞靈敏線206.200nm進行測定。

2.2 內標元素的選擇

由于儀器的光學系統和電子系統等各個工作條件會隨時發生變化，并且溶液酸度，粘稠度和基體濃度的不同變化都會引起分析元素強度發生改變[5]。利用加入內標元素，形成與待測元素穩定的強度比，可以校正基體效應和分析信號的動態漂移，有效地減少或消除這種非光譜干擾帶來的誤差。根據內標元素的加入要求，本方法選用鑭做內標元素，分析譜線為426nm，準確加入5mL。

加內標元素與不加內標元素的試驗比較：稱取樣品（已知樣品含量）按照1.3節處理，分別加內標La2.5mg，測量及刪除內標La后進行測量，比較結果見表1。

表1 內標元素試驗

2.3 校準曲線和檢出限

按照儀器設定的工作條件對標準溶液系列進行測定，分別以鋅質量濃度為橫坐標，發射強度為縱坐標，進行線性回歸，鋅的線性范圍為0.015～960ppm，線性回歸方程為 y=4.3409e-005x-9.2949，相關系數為0.998。儀器最佳工作條件下對紫銅溶液連續測定11次，以3倍標準偏差計算方法中鋅元素的檢出限為0.0045ppm。以標準偏差的10倍確定鋅元素的測定下限為0.015ppm。

2.4 溶解酸的選擇

考慮到銅合金中錫元素在酸度較小情況下易析出偏錫酸沉淀的影響。含量較低的錫沉淀后不容易被觀察到，但對于檢測過程中，儀器的霧化效果及檢測濃度也會帶來數據的不穩定性，所以試驗過程中，分別比較了鹽酸（1+1）10mL，硝酸（1+1）10mL，王水20mL等溶解銅合金標準樣品，結果表明，選擇濃王水20mL，溶解樣品，測出鋅的含量比較穩定，且鋅元素的譜線強度沒有明顯變化。

3 樣品分析

3.1 按照實驗方法測定銅合金中標準樣品的鋅，見表2

表2 標準樣品中鋅的測定結果

3.2 加標回收試驗

按照實驗方法測定銅合金實際樣品中鋅含量，并進行加標回收試驗，見表3。

表3 加標回收試驗

4 小結

本文采用電感耦合等離子體原子發射光譜法測定銅合金中高含量的鋅元素, 采用濃王水溶解試樣，優化了檢測條件，對標準樣品進行檢測，其RSD＜1.5%，回收率在95%～104%之間。該方法使用簡便，線性范圍廣，精密度高，穩定性好，可很大提高檢測工作的效率。