ICP-AES基體匹配法測(cè)定高導(dǎo)電銅中的微量元素*

劉邦夫

(湖南省電子信息產(chǎn)業(yè)研究院，湖南 長(zhǎng)沙 410128)

高導(dǎo)電銅[1]是銅基合金，具有良好的物理性能，主要應(yīng)用于集成電路的引線框架、各類點(diǎn)焊、觸頭材料和電動(dòng)工具的換相器等，是一種重要的電學(xué)材料.微量元素的存在對(duì)高導(dǎo)電銅的性能產(chǎn)生影響，又因?yàn)榛w效應(yīng)且含量低，所以檢測(cè)方法繁瑣.筆者利用ICP-AES的高靈敏度、高精度和線性范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，以基體匹配法消除基體效應(yīng)，直接測(cè)定高導(dǎo)電銅中Ni，Mg，Be，Co和Si等微量元素含量，檢測(cè)效果良好.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器、試劑和材料

儀器：ICP-OES 7000DV(PerkinElmer 公司)；金蓉園JRY-D350-A電熱板；國(guó)之源 P60-CY實(shí)驗(yàn)用超純水.試劑：SPEX CertiPrep公司24混標(biāo)(1 000 mg/kg，內(nèi)含Ni，Mg，Be和Co等元素)；1 000 mg/kg Si單標(biāo)(國(guó)家計(jì)量院出品)；優(yōu)級(jí)純鹽酸和硝酸.材料：99.999%高純銅(國(guó)家計(jì)量院出品)；K55-R690高導(dǎo)電銅樣品(長(zhǎng)沙中坤電氣科技有限公司提供).

1.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液體積對(duì)基體效應(yīng)的影響

1.2.1 基體溶液的配制[2-3]稱取高純銅12.5 g于250 mL聚四氟乙烯燒杯中，置電熱板上加入20 mL鹽酸和20 mL硝酸在100 ℃下消解，冷卻后將消解液轉(zhuǎn)移到250 mL聚四氟乙烯容量瓶中，用去離子水定容，備用.

1.2.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制 用質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的硝酸液將1 000 mg/kg的24混標(biāo)標(biāo)液和Si單標(biāo)標(biāo)液分別配制成質(zhì)量比為100，200，500 mg/kg的標(biāo)準(zhǔn)液25 mL，備用.

1.2.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作 用基體溶液將標(biāo)準(zhǔn)溶液直接稀釋，分別配成25 mL質(zhì)量比分別為0.05,0.1,0.5，1.0，2.0 mg/kg的系列標(biāo)液，備用.

1.3 樣品前處理

1.3.1 樣品的消解 稱取0.5 g高導(dǎo)電銅樣品于100 mL聚四氟乙烯燒杯中，加入10 mL鹽酸和10 mL硝酸，置于電熱板上，100 ℃加熱消解約30 min.再升溫到230 ℃，加熱約30 min，得殘留液體約5 mL，冷卻.將液體轉(zhuǎn)移到10 mL聚四氟乙烯容量瓶中，用去離子水定容，用ICP-AES基體匹配法測(cè)定樣品中Ni，Mg，Be，Co，Si等元素，同時(shí)做空白實(shí)驗(yàn).各元素檢測(cè)分析線：Ni 231.604 nm，Mg 285.213 nm，Co 228.616 nm，Be 313.107 nm，Si 251.611 nm.功率1.3 kW，霧化器流量1 mL/min.

1.3.2 回收率的測(cè)定 稱取A，B 2份高導(dǎo)電銅樣品(質(zhì)量相同)，A樣品經(jīng)消解后，用ICP-AES基體匹配法測(cè)定；B樣品在消解前加入一定量的所測(cè)元素標(biāo)液，消解后用ICP-AES基體匹配法測(cè)定，并計(jì)算加標(biāo)回收率.

1.4 相對(duì)不確定度考察

按照文獻(xiàn)[4]方法建立元素含量檢測(cè)的教學(xué)模型，以質(zhì)量比mg/kg為單位計(jì)算各元素的含量，并考察測(cè)量的相對(duì)不確定度.相對(duì)不確定度的來(lái)源主要有：標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)引入的相對(duì)不確定度(f1)；稱量中天平引入的相對(duì)不確定度(f2)；容量瓶引入的相對(duì)不確定度(f3)；測(cè)定樣品時(shí)精密度引入的相對(duì)不確定度(f4)；回收率引入的相對(duì)不確定度(f5).合成相對(duì)不確定度

2 結(jié)果與討論

2.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液體積對(duì)基體效應(yīng)的影響

根據(jù)不同標(biāo)準(zhǔn)溶液制作的標(biāo)準(zhǔn)曲線得元素檢測(cè)結(jié)果(表1).

由表1可知，根據(jù)不同標(biāo)準(zhǔn)溶液制備的標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行檢測(cè)，同一元素的檢測(cè)結(jié)果幾乎沒(méi)有差別，即少量的標(biāo)準(zhǔn)溶液對(duì)基體效應(yīng)的影響可以忽略不計(jì).為了方便實(shí)驗(yàn)，筆者采用100 mg/kg的標(biāo)準(zhǔn)溶液制作標(biāo)準(zhǔn)曲線，檢測(cè)高導(dǎo)電銅樣品中各元素的含量.以質(zhì)量比計(jì)，各元素及其含量分別為：Ni 2.13 mg/kg，Mg 0.088 mg/kg，Be 0 mg/kg，Co 0 mg/kg，Si 0.22 mg/kg.

實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)Mg和Si的檢測(cè)必須在溶液制備好后0.5 h內(nèi)檢測(cè)，否則不但制作的標(biāo)準(zhǔn)曲線不符合要求，而且會(huì)增大檢測(cè)結(jié)果的誤差.

2.2 各元素的回收率

各元素的回收率見(jiàn)表2.

表2 各元素回收率

由表2可知，溶液中除Si以外的其他元素，含量越低的回收率也越低.重復(fù)性實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，各元素的回收率分別是：Ni 90%～108%，Mg 85%～110%，Be 85%～120%，Co 81%～118%，Si 80%～120%.所有檢測(cè)元素的回收率均在70%～120%之間，符合檢測(cè)回收率要求[5].

2.3 相對(duì)不確定度的評(píng)定

(1)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)引入的最大偏差為2%，服從均勻分布，則相對(duì)不確定度為

(2)電子天平計(jì)量報(bào)告給出的示值誤差為0.5 mg，最大稱量值200 g，屬B類不確定度，按均勻分布計(jì)算，相對(duì)不確定度為

(3)容量瓶為10 mL，屬A類不確定度，允許最大誤差為0.1%，服從均勻分布，則相對(duì)不確定度為

表3 各元素連續(xù)測(cè)定結(jié)果

表4 各元素平均回收率、標(biāo)準(zhǔn)偏差和相對(duì)不確定度

(6)當(dāng)置信概率為95%，擴(kuò)展因子К=2，擴(kuò)展系數(shù)為2時(shí)，擴(kuò)展不確定度U=2f，則高導(dǎo)電銅中各元素的擴(kuò)展相對(duì)不確定度UNi=5.52%，UMg=9.9%，UBe=9.36%，UCo=11.24%，USi=13.06%；各元素含量(以質(zhì)量比計(jì))的擴(kuò)展測(cè)量不確定度wNi=0.12 mg/kg，wMg=0.009 mg/kg，wSi=0.029 mg/kg.

3 結(jié)論

使用基體匹配ICP-AES法測(cè)定高導(dǎo)電銅中Ni，Mg，Be，Co和Si等微量元素含量并考察測(cè)量相對(duì)不確定度，結(jié)果表明:

(1)ICP-AES基體匹配法測(cè)定高導(dǎo)電銅中Ni，Mg，Be，Co和Si等微量元素的含量是可行的，能夠滿足分析檢測(cè)要求；

(2)基體匹配時(shí)加入的標(biāo)準(zhǔn)液由于所占體積相對(duì)較小，對(duì)整個(gè)基體匹配體系所產(chǎn)生的影響很小，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果幾乎不產(chǎn)生影響；

(3)隨著元素向輕金屬性和非金屬性的過(guò)度，用ICP-AES法檢測(cè)需要的條件越來(lái)越苛刻；

(4)Ni，Mg，Be，Co和Si的相對(duì)不確定度主要由檢測(cè)精密度和回收率引入，因此在檢測(cè)中須嚴(yán)格控制這2個(gè)因素的影響，減少誤差，使檢測(cè)數(shù)據(jù)更加可靠.