ICP-OES法測定低合金鋼中銅鎳元素方法研究*

陳小娟，南 源，馬雙政，張耀元，陳金定，李志蘭，梁益光，張澤佳，謝偉浩

(中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)公司，廣東 湛江 524057)

低合金鋼中最常用的合金元素為錳、硅、鉻和鎳。如果必須提高抗腐蝕性能，則向鋼種添加銅。這類元素(鉻和鎳除外)能提高強(qiáng)度極限，使塑性略有變化，降低沖擊韌性。

低合金鋼含鎳量不超過1%，鎳元素對鋼的增強(qiáng)不夠顯著，而對塑性和沖擊韌性卻有良好的影響，并且能提高鋼的抗脆性破環(huán)性能。低合金鋼種通常加入0.3%銅。在這種含量下，銅能改善耐腐蝕性能，并使強(qiáng)度性能有所提高。此外，這樣的銅含量對鋼的可焊性無不良作用，而且不會引起紅脆現(xiàn)象。電感耦合等離子體發(fā)射光譜法(ICP-OES)是一種分析速度快，準(zhǔn)確度、精密度高，可同時(shí)測定常量和微量的分析方法，選用ICP-OES測定銅和鎳元素含量也應(yīng)用的越來越頻繁[1-2]。國標(biāo)方法中對外標(biāo)法和內(nèi)標(biāo)法都有了相應(yīng)的規(guī)定，但是由于在標(biāo)準(zhǔn)溶液中，存在被測元素以外的共存元素影響被側(cè)元素的發(fā)光強(qiáng)度，使得標(biāo)準(zhǔn)溶液與被測樣品基底不一致的現(xiàn)象[3-4]。因此本文通過外標(biāo)法、內(nèi)標(biāo)法和標(biāo)準(zhǔn)加入法三種方法的驗(yàn)證比對，建立適合于低合金鋼中銅和鎳元素的測定方法。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 儀器與試劑

iCAP7400型電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀，賽默飛世爾。儀器譜線范圍：167～785 nm; 功率：1200 W；等離子氣流量：15 L/min；輔助氣流量：1.5 L/min；霧化氣流量：0.7 L/min；泵速：50 rate /min；垂直觀測，觀測高度：12 mm。

硝酸(優(yōu)級純)；鹽酸(優(yōu)級純)；高氯酸(分析純)；高純鐵(質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于99.98%，且待測含量已知)，鋼研納克檢測技術(shù)有限公司；25 μg/mL釔標(biāo)準(zhǔn)溶液，鋼鐵研究總院；100 mg/L銅標(biāo)準(zhǔn)溶液，鋼研納克檢測技術(shù)有限公司；100 mg/L鎳標(biāo)準(zhǔn)溶液，鋼研納克檢測技術(shù)有限公司。

1.2 試樣溶液的制備

準(zhǔn)確稱取0.50 g試料置于200 mL燒杯中，精確至0.1 mg，加10 mL水，5 mL硝酸，蓋上表皿，緩緩加熱至停止冒泡，加5 mL鹽酸，繼續(xù)加熱至完全溶解(如有不溶物，可加5 mL高氯酸溶解)。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線溶液的制備

1.3.1 外標(biāo)法標(biāo)準(zhǔn)溶液

稱取0.500 g高純鐵7份分別于200 mL燒杯中，按1.2步驟將其溶解，冷卻至室溫，將溶液轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中，分別加入1 mL，3 mL，5 mL，8 mL，10 mL銅、鎳標(biāo)準(zhǔn)溶液，用水稀釋至刻度，混勻。

1.3.2 內(nèi)標(biāo)法標(biāo)準(zhǔn)溶液

稱取0.500 g高純鐵7份分別于200 mL燒杯中，按1.2步驟將其溶解，冷卻至室溫，將溶液轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中，分別加入1 mL，3 mL，5 mL，8 mL，10 mL 銅、鎳標(biāo)準(zhǔn)溶液，加入10 mL釔標(biāo)準(zhǔn)溶液，用水稀釋至刻度，混勻[5-6]。

1.3.3 標(biāo)準(zhǔn)加入法標(biāo)準(zhǔn)溶液

稱取0.50 g試料4份置于200 mL燒杯中，按1.2步驟將其溶解，冷卻至室溫，將溶液轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中，分別加入1 mL，5 mL，10 mL銅、鎳標(biāo)準(zhǔn)溶液，用水稀釋至刻度，混勻。

2 結(jié)果與討論

2.1 分析譜線的選擇

在銅選擇的3條譜線中，224.700 nm譜線受鎳譜線(224.723 nm)的干擾。324.754 nm受鐵譜線(324.718 nm)和鎳譜線(324.846 nm)干擾，327.396 nm譜線存在鐵譜線(327.349 nm)，但干擾相對較小，選擇327.396 nm譜線。

在鎳選擇的3條譜線中，213.604 nm，216.556 nm，341.476 nm。選擇341.476 nm譜線。

2.2 精密度測試

稱取同一式樣分別進(jìn)行11次獨(dú)立實(shí)驗(yàn)和分析測定，對11次結(jié)果計(jì)算其相對標(biāo)準(zhǔn)偏差，數(shù)據(jù)見表1(0.5000 g樣品定容于100 mL容量瓶中)。由表1得知，測定Ni元素采用外標(biāo)法其相對標(biāo)準(zhǔn)偏差遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于內(nèi)標(biāo)法，而Cu元素采用標(biāo)準(zhǔn)加入法其相對標(biāo)準(zhǔn)偏差最小。

表1 外標(biāo)、內(nèi)標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)加入法測定結(jié)果及其相對標(biāo)準(zhǔn)偏差

2.3 準(zhǔn)確度測試

本文采用參加中實(shí)國金能力驗(yàn)證(國際比對)來驗(yàn)證其結(jié)果的準(zhǔn)確度，結(jié)果見表2。從表中得知，Cu元素采用標(biāo)準(zhǔn)加入法準(zhǔn)確度更高；外標(biāo)法和內(nèi)標(biāo)法測定Ni元素均可獲得準(zhǔn)確的測定結(jié)果。

表2 三種方法與能力驗(yàn)證結(jié)果比對

3 結(jié) 論

本文探索了電感耦合等離子發(fā)射光譜法中三種不同的實(shí)驗(yàn)分析方法(外標(biāo)法、內(nèi)標(biāo)法和標(biāo)準(zhǔn)加入法)測定低合金鋼中銅和鎳兩種元素含量過程中怎樣有效的消除鐵元素含量高及多元素共存等基底干擾。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：

(1)當(dāng)?shù)秃辖痄撝性禺?dāng)元素含量相對較高時(shí)，采用外標(biāo)法(如：鎳元素)測定結(jié)果相對更可靠；

(2)當(dāng)?shù)秃辖痄撝性禺?dāng)元素含量相對較低，且共存元素干擾較多(如：銅元素)時(shí)，可以采用標(biāo)準(zhǔn)加入法可以更有效的消除干擾。