電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP－AES）測(cè)定鐵鎳軟磁合金中的鎳

陳美娜 羅仕蓮 黃中越 程石 李彩華

（廣東省冶金產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)中心，廣州510640）

1 引言

鐵鎳高導(dǎo)磁合金是在電源技術(shù)中應(yīng)用廣泛的軟磁合金材料。它具有高的初始磁導(dǎo)率和最大磁導(dǎo)率，并且損耗低，性能穩(wěn)定，在極低溫度下也能保持較高的初始磁導(dǎo)率。常見的鐵鎳合金由鎳（30%～88%）、鐵和添加少量的鉬、銅、鎢等元素組成［1］，主要根據(jù)鎳的含量進(jìn)行分類。因此準(zhǔn)確測(cè)定合金中的鎳含量對(duì)鐵鎳合金材料的判別和質(zhì)量控制十分重要。電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜（ICP－AES）法具有動(dòng)態(tài)線性范圍寬、精密度好、干擾水平低等優(yōu)點(diǎn)，是目前冶金行業(yè)中廣泛使用的分析方法［2］。近幾年用ICP－AES法測(cè)定鎳礦中的鎳含量已被廣泛報(bào)道［3］，也有用次靈敏線原子吸收光譜法測(cè)定合金中鎳的報(bào)道［4］。而采用丁二酮肟分光光度法和重量法［5－6］對(duì)鎳的分析，方法操作過程繁瑣，分析周期長(zhǎng)，工作效率較低，難以滿足現(xiàn)代冶金分析和材料研究的需要。使用ICP－AES法測(cè)定鐵鎳合金中的鎳含量，建立了快速準(zhǔn)確的分析方法，滿足生產(chǎn)應(yīng)用的需求。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 儀器與試劑

SPECTRO CIROS VISION全譜直讀等離子體發(fā)射光譜儀。

硝酸、硫酸、鹽酸均為優(yōu)級(jí)純，實(shí)驗(yàn)用水為二次去離子水。

釔標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液（1.00mg／mL）：稱取1.2699g三氧化二釔（質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于99.9%，先于1000℃灼燒1h，置于干燥器中冷卻至室溫），置于250mL燒杯中，加入50mL鹽酸（1＋1），加熱溶解，冷卻至室溫，移入1000mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻。

釔標(biāo)準(zhǔn)溶液（50.00μg／mL）：移取50mL釔標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液（1.00mg／mL）移入1000mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻。

鎳標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液（1000μg／mL），由國(guó)家鋼鐵材料測(cè)試中心鋼鐵研究總院提供。

2.2 儀器工作條件

高頻功率27.12MHz，輸出功率1400W，冷卻氣流量12.0L／min，輔助氣流量1.0L／min，載氣流量1.0L／min，霧化器壓力0.8MPa，蠕動(dòng)泵轉(zhuǎn)速2L／min，積分時(shí)間24s。

2.3 實(shí)驗(yàn)方法

2.3.1 試樣的制備與測(cè)定

稱取0.1000g試樣置于150mL燒杯中，加入20mL硝酸（1＋4），低溫加熱溶解完全，冷卻至室溫后加入10mL釔內(nèi)標(biāo)溶液（50.00μg／mL），移入200mL容量瓶中，定容至刻度線，搖勻待測(cè)。

2.3.2 工作曲線的繪制

在配制工作曲線時(shí)應(yīng)保證標(biāo)準(zhǔn)系列溶液和待測(cè)溶液的基體匹配，有效地消除基體效應(yīng)。故按照表1，選取5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣品按實(shí)驗(yàn)方法操作，建立工作曲線，其回歸方程為：Y＝－1.1897 X＋8.3083，相關(guān)系數(shù)r＝0.99983，曲線的相關(guān)性良好。

表1 標(biāo)準(zhǔn)樣品Table 1 Standard samples

3 結(jié)果與討論

3.1 高頻功率的影響

在載氣壓力為0.8MPa，流速為1.0L／min條件下，實(shí)驗(yàn)了輸出功率為1200，1300，1400，1500W時(shí)，待測(cè)譜線的強(qiáng)度、背景強(qiáng)度、強(qiáng)度濃度比等。結(jié)果表明功率增加，譜線強(qiáng)度增加，背景強(qiáng)度和強(qiáng)度濃度比增強(qiáng)，但信背比下降。而較高的高頻功率有利于降低基體效應(yīng)，即可忽略化學(xué)干擾。綜合考慮，選擇1400W為高頻功率，

3.2 最佳分析線

分析線的選擇直接影響測(cè)定的靈敏度和精密度。ICP－AES有較多的原子和離子譜線，當(dāng)樣品中存在高濃度的元素時(shí)，存在較多的譜線重疊干擾。因此在選擇譜線時(shí)，避免使用靈敏度高的譜線，而選用強(qiáng)度適宜的次靈敏線［7］。通過考察譜線的背景干擾、穩(wěn)定程度等因素的影響，確定Ni的分析線為221.647nm。

3.3 溶解酸的選擇［8］

實(shí)驗(yàn)采用硝酸（1＋4）、鹽酸（1＋1）、稀王水、硫酸（1＋4）等4種不同酸溶解樣品。結(jié)果表明，用鹽酸（1＋1）、稀王水、硫酸（1＋4）溶解試樣，樣品均溶解速度慢且不能完全溶解。而采用硝酸（1＋4）溶解試樣，樣品能完全溶解，有利于獲得穩(wěn)定的結(jié)果。

3.4 酸度的影響

在待測(cè)溶液中加入不同量的HNO3，考察酸度在上述工作條件下對(duì)分析結(jié)果的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，鎳的譜線強(qiáng)度隨HNO3濃度的增大變化不大。為了盡可能降低酸基體效應(yīng)，在試樣溶液中使用的酸量應(yīng)盡量少［9］。實(shí)驗(yàn)選擇使用 HNO3濃度為0.9mol／L。

3.5 內(nèi)標(biāo)元素的選擇

在測(cè)定高含量的主體元素Ni時(shí)，由于溶液稀釋量和黏度差異引起霧化效率的變化、儀器分析信號(hào)瞬間波動(dòng)等各種因素引起的譜線強(qiáng)度不穩(wěn)定，對(duì)檢測(cè)結(jié)果有顯著影響，因此采用內(nèi)標(biāo)法校正。加入內(nèi)標(biāo)元素后，被測(cè)元素與內(nèi)標(biāo)元素的信號(hào)變化是同步的，因此它們的比值基本不變，有利于提高測(cè)定的準(zhǔn)確度。

3.6 精密度實(shí)驗(yàn)

在選定的工作條件下，選取標(biāo)準(zhǔn)樣品7031分別測(cè)定6次，結(jié)果見表2。測(cè)得相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD為0.67%，表明該方法測(cè)定重復(fù)性好，精密度高。

表2 精密度試驗(yàn)Table 2 Precision tests（n＝6） ／%

3.7 回收率實(shí)驗(yàn)

在上述試樣中分別加入不同量的鎳標(biāo)準(zhǔn)溶液，按實(shí)驗(yàn)分析方法操作，測(cè)定方法的回收率，加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3所示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，方法的回收率在99.8%～100.1%之間，滿足分析測(cè)試要求，是準(zhǔn)確可靠的。

表3 回收率實(shí)驗(yàn)Table 3 Recovery tests（n＝6） ／%

3.8 樣品分析

用上述ICP－AES法和分光光度法分別對(duì)2個(gè)試樣進(jìn)行測(cè)定，分析結(jié)果見表4。

表4 樣品分析結(jié)果Table 4 Analytical results of the samples ／%

4 結(jié)語

研究結(jié)果表明，采用內(nèi)標(biāo)法的ICP－AES法與傳統(tǒng)的化學(xué)方法分析結(jié)果一致，但I(xiàn)CP－AES法更加簡(jiǎn)單、快速，并且準(zhǔn)確性高、精密度好，能夠滿足現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中快速測(cè)定高鎳含量的需求。

［1］徐澤瑋.電源技術(shù)中應(yīng)用的軟磁材料發(fā)展回顧和分析（一）［J］.金屬功能材料，2001，8（5）：1－7.

［2］阮桂色.電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜（ICP－AES）技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)展［J］.中國(guó)無機(jī)分析化學(xué)，2011，1（4）：15－18.

［3］何飛頂，李華昌，馮先進(jìn).電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP－AES）法測(cè)定紅土鎳礦中的 C d，Co，Cu，Mg，Mn，Ni，Pb，Zn，Ca 9種元素［J］.中國(guó)無機(jī)分析化學(xué)，2011，1（2）：39－41.

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

［5］王永利.過硫酸銨－丁二酮肟示差分光光度法測(cè)定鎳鐵中的鎳［J］.東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，29（4）：82－83.

［6］國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局.GB／T 223.25—1994鋼鐵及合金化學(xué)分析方法 丁 二酮肟重量法測(cè)定鎳量［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1994.

［7］羅仕蓮，程石，黃中越.ICP－AES法測(cè)定高錳不銹鋼的主量和次量元素［C］.SPECTRO光譜分析論文集，2007，8：86－90.

［8］溫笑蕾.丁二酮肟光度法替代重量法測(cè)定鎳含量［J］.化學(xué)工程師，2004，7（106）：33－34.

［9］辛仁軒.等離子體發(fā)射光譜分析［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011：130－177.