铜合金元素分析

ICP-AES法同时测定铜合金中铁、锰、铅、锑、磷元素含量【摘 要】本文主要用ICP-AES法测定铜合金中Fe、Mn、Pb、Sb、P元素，结果表明铜合金中Fe、Mn、Pb、P元素的实验结果基本满意，实验结果中Sb的结果与推荐结果明显偏离。【关键词】铜合金 ICP-AES铜合金中Fe、Mn、Pb、Sb、P元素的传统分析方法多为元素滴定法或光度法，由于传统分析方法用时长、操作繁杂且干扰严重，已不能满足现代化生产的需要。ICP-AES是近年来发展起来的分析测试技术，具有快速、简便、检出限低、测量动态线性范围宽、无需化学分离即可同时分析多种元素、被测元素无明显干扰、基体效应小、精密度高、准确性好等优点。 本文用ICP-AES法对铜合金中Fe、Mn、Pb、Sb、P元素的分析方法进行了探讨。通过相互匹配的基体，选择了测定这5种元素的最佳分析参数与最佳分析谱线。本方法操作简便快速，准确性和稳定性较理想，与化学分析方法相比，提高了工作效率，降低了材料消耗，完全能满足科研生产的技术要求。1、材料与方法1.1、仪器与试剂仪器： ICP-AES、电子分析天平、电热板、锥形瓶、容量瓶等试剂：盐酸、硝酸、纯净水标准样品：铸造铜合金BY2003-1、BY2005-1、BY2007-11.2、SPS8000 ICP-AES工作条件http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/12/201312191704_483141_2352694_3.jpg1.3、标准溶液配制将铸造铜合金标准样品BY2005-1称取三份0.1022g、0.3055g、0.6295g，于150ml锥形瓶中，加入王水溶解后，定容于100ml容量瓶中，待用，理论浓度见下表。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/12/201312191704_483142_2352694_3.jpg1.4、样品制备称取铸造铜合金BY2003-1、BY2007-1样品各两份于100ml锥形瓶中，用水冲洗瓶壁，加入5ml硝酸、10ml盐酸，加热溶解样品，待样品澄清后，取下冷却，定容于100ml锥形瓶中待用。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/12/201312191705_483143_2352694_3.jpg2、结果与讨论2.1、分析谱线的选择用ICP-AES测定铜合金中Fe、Mn、Pb、Sb、P元素，综合考虑谱线强度、背景强度与谱线干扰，选择相应谱线如下表所示。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/12/201312191705_483144_2352694_3.jpg2.2、标准曲线绘制按照仪器条件，测定标准样品，绘制标准曲线，如下所示。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/12/201312191706_483145_2352694_3.jpg2.3、各元素检出限的计算连续测定空白样品6次，计算标准偏差，以三倍的空白标准偏差为检出限，结果如下表所示。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/12/201312191707_483146_2352694_3.jpg2.4、精密度计算将铜合金BY2003-1样品连续测定3次，计算精密度结果如下表所示。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/12/201312191707_483147_2352694_3.jpg2.5、实验结果http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/12/201312191708_483148_2352694_3.jpg3、结论3.1、样品用王水溶解后，可以完全澄清3.2、实验中Fe、Mn、Pb、Sb、P元素的检出限为0.001ug/ml-0.284ug/ml3.3、实验中Fe、Mn、Pb、Sb、P元素的精密度为0.50%-1.22%3.4、实验结果表明铜合金中Fe、Mn、Pb、P元素的实验结果基本满意，实验结果中Sb的结果与推荐结果明显偏离。

[align=center][b][url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Wp][color=#3333ff]原子吸收光谱[/color][/url]法测定铜合金中铅元素含量[/b][/align][b]摘 要：[/b]应用火焰[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Wp][color=#3333ff]原子吸收光谱[/color][/url]法测定铜合金中铅元素含量，结果表明：在0.0μg/mL～10.0μg/mL的线性范围内，线性方程为Abs=0.023927Conc+0.00075922，相关系数r=0.9997；检出限为0.0023%；相对误差范围在-0.29%～7.89%之间，精密度范围在0.68%～3.59%之间。[b]关键词：[/b][url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Wp][color=#3333ff]原子吸收光谱[/color][/url]法；铜合金；铅铜合金是重要的钢铁工业材料及机械零件，其中的杂质元素铅的含量高低是衡量其性能的一项重要指标。铜合金中铅元素的测定方法主要有极谱法、EDTA滴定法、[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Wp][color=#3333ff]原子吸收光谱[/color][/url]法、电感耦合等离子体发射光谱法等。纵观各种方法的优劣，对于单独测定铜合金中铅元素含量时，使用火焰[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Wp][color=#3333ff]原子吸收光谱[/color][/url]法是十分方便、快捷、准确的。1 实验部分1.1 实验材料及试剂硝酸（分析纯，西安化学试剂厂）；1000μg/mL铅、铜元素标准溶液（中国国家钢铁材料测试中心钢铁研究总院）；实验用水电阻率为18.2MΩcm的高纯水。1.2 实验仪器AA-6880型[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Wp][color=#3333ff]原子吸收[/color][/url]分光光度计（岛津企业管理(中国)有限公司）；铅元素空心阴极灯（北京曙光明电子光源仪器有限公司）；BSA623S-CW电子天平（赛多利斯公司）；其他玻璃器皿。1.3 仪器工作条件[img=,598,111]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/10/201810241031211079_4231_2352694_3.jpg!w598x111.jpg[/img]1.4 样品的溶解称取0.1g左右样品（准确至0.0001g）于150mL锥形瓶中，加入15mL硝酸（1:1），待剧烈反应停止，大量二氧化氮溢出后，在电热板上100℃左右加热至样品浓缩到2mL左右，冷却后定容至25mL比色管中，待测。2 结果与讨论2.1 校准曲线将浓度为1000μg/mL的铅元素标准溶液逐级稀释为0.0、0.1、0.2、0.4、0.8、2.0、4.0、10.0μg/mL的标准系列，在仪器工作条件下分别测定各个标准点的吸光度，以浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制火焰[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Wp][color=#3333ff]原子吸收光谱[/color][/url]法测定铜合金中铅元素含量的标准曲线，结果见图1所示。[img=,510,580]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/10/201810241032095119_214_2352694_3.jpg!w510x580.jpg[/img]从图1中结果可以看出，在0.0μg/mL～10.0μg/mL的线性范围内，火焰[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Wp][color=#3333ff]原子吸收光谱[/color][/url]法测定铜合金中铅元素含量的线性方程为Abs=0.023927Conc+0.00075922，相关系数r=0.9997。2.2 检出限在仪器工作条件下，将空白溶液连续测定6次，计算6次结果的标准偏差，三倍的标准偏差即为该方法的最低检测浓度，结果见表2所示。[img=,563,145]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/10/201810241033121299_3566_2352694_3.jpg!w563x145.jpg[/img]从表2中结果可以看出，该方法测定铜合金中铅的最低检出浓度为0.0900μg/mL，依据称样量为0.1000g，定容体积为25.0mL计算，该方法测定铜合金中铅元素含量的最低检出限为0.0023%。2.3 测定结果[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Wp][color=#3333ff]原子吸收光谱[/color][/url]法测定铜合金中铅元素的结果见表3所示。[img=,690,367]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/10/201810241033364237_2422_2352694_3.jpg!w690x367.jpg[/img]从表3中结果可以看出，火焰[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Wp][color=#3333ff]原子吸收光谱[/color][/url]法测定铜合金中铅元素含量的相对误差范围在-0.29%～7.89%之间，精密度在0.68%～3.59%之间。3 结论从以上结果可以看出，火焰[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Wp][color=#3333ff]原子吸收光谱[/color][/url]法在测定铜合金中铅元素含量时，具有测定结果准确，检出限低、测定速度快等优点。参考文献【1】GB/T 5121.3-2008，铜及铜合金化学分析方法第三部分：铅含量的测定.【2】[url=http://xueshu.baidu.com/usercenter/data/author?cmd=authoruri&wd=authoruri%3A%284a871b504e897bc4%29%20author%3A%28%E9%82%B9%E5%BE%B7%E9%9C%9C%29%20%E4%B8%AD%E5%9B%BD%E5%B7%A5%E7%A8%8B%E7%89%A9%E7%90%86%E7%A0%94%E7%A9%B6%E9%99%A2%E6%9C%BA%E6%A2%B0%E5%88%B6%E9%80%A0%E5%B7%A5%E8%89%BA%E7%A0%94%E7%A9%B6%E6%89%80][color=windowtext]邹德霜[/color][color=windowtext] [/color][/url],[url=http://xueshu.baidu.com/s?wd=authoruri%3A%282082ff224eb355e4%29%20author%3A%28%E6%9D%8E%E6%99%93%E5%AA%9B%29%20%E4%B8%AD%E5%9B%BD%E5%B7%A5%E7%A8%8B%E7%89%A9%E7%90%86%E7%A0%94%E7%A9%B6%E9%99%A2%E6%9C%BA%E6%A2%B0%E5%88%B6%E9%80%A0%E5%B7%A5%E8%89%BA%E7%A0%94%E7%A9%B6%E6%89%80&tn=SE_baiduxueshu_c1gjeupa&ie=utf-8&sc_f_para=sc_hilight%3Dperson&sort=sc_cited][color=windowtext]李晓媛[/color][color=windowtext] [/color][/url],[url=http://xueshu.baidu.com/s?wd=authoruri%3A%2850a203564f405060%29%20author%3A%28%E7%94%B0%E4%BC%A6%E5%AF%8C%29%20%E4%B8%AD%E5%9B%BD%E5%B7%A5%E7%A8%8B%E7%89%A9%E7%90%86%E7%A0%94%E7%A9%B6%E9%99%A2%E6%9C%BA%E6%A2%B0%E5%88%B6%E9%80%A0%E5%B7%A5%E8%89%BA%E7%A0%94%E7%A9%B6%E6%89%80&tn=SE_baiduxueshu_c1gjeupa&ie=utf-8&sc_f_para=sc_hilight%3Dperson&sort=sc_cited][color=windowtext]田伦富[/color][color=windowtext] [/color][/url],等. [url=http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=yjfx201803009][color=windowtext]火焰[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Wp][color=#3333ff]原子吸收光谱[/color][/url]法测定纯铜和铜合金中铅[/color][/url].[url=http://xueshu.baidu.com/usercenter/data/journal?cmd=jump&wd=journaluri%3A%28464edcbfc1ed7f38%29%20%E3%80%8A%E5%86%B6%E9%87%91%E5%88%86%E6%9E%90%E3%80%8B&tn=SE_baiduxueshu_c1gjeupa&ie=utf-8&sc_f_para=sc_hilight%3Dpublish&sort=sc_cited][color=windowtext]冶金分析[/color][/url],2018,38 (3):46-50.

[align=center][b]原子荧光光谱法测定铜合金中铋元素含量[/b][/align][align=center] —巧用"基体效应"简化国标法[/align][b]摘要：[/b]利用将标准系列中加入相应浓度的铜标液，原子荧光光谱法测定铜合金中铋元素含量。实验中称取0.1g左右样品，加入10mL硝酸将其溶解，加入10%硫脲—5%抗坏血酸溶液7.5mL，预处理样品。在20μg/L的铋标准溶液中加入6mL浓度为1000μg/mL的铜标液。实验结果表明：在0～20μg/L的线性范围内，该方法线性关系良好，校准曲线方程为I=138.1670*C+43.8572，相关性系数为0.9996，所测定的样品中铋元素含量结果的相对误差较小，范围在-4.3 %～7.7%之间，精密度在0.4%～4.7%之间。[b]关键词：[/b]原子荧光光谱法 铜合金中铋 国标方法 简化[b]1 问题提出1.1问题描述[/b]铜合金是重要的工业产品，其中杂质含量对于产品的性质有着重要的影响。铜及铜合金化学分析方法GB/T 5121.6-2008中规定了铜合金中铋含量的测定方法。其中第一种方法使用氢化物发生-无色散原子荧光光谱法进行测定。对于测定方法来说，原子荧光光谱法已经是一种成熟的测定铋的方法。但是对于样品的预处理方法，有以下一些见解。首先来看一下国家标准方法中的样品预处理方法。[b]1.2国标方法[/b][img=,653,375]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/09/201809171211122558_901_2352694_3.jpg!w653x375.jpg[/img][b]1.3改进设想[/b]从“1.2”中的国标方法描述可以看出，国标方法中的样品预处理方法主要分为7步，自身感觉该方法操作繁琐，对于实验员自身操作要求较高，还很有可能造成待测组分损失。因此就产生一个想法，能否将样品消解后，直接分取，加入硫脲+抗坏血酸溶液掩蔽干扰后直接进行测定。还有一个大胆的设想，若国家标准方法中的预处理是为了掩蔽铜元素对于样品测定的影响，是否可以在进行测定标注曲线配制时在标准溶液中加入铜基体，来消除铜元素对于测定过程的“基体效应”，以简化样品消解过程。为此，进行以下实验。[b]2 实验部分2.1实验材料[/b]（1）仪器设备AFS—930原子荧光光度计（北京吉天仪器有限公司）；AS—90自动进样器（北京吉天仪器有限公司）；电热板；其他玻璃器皿，等。（2）实验试剂1000μg/mL铜、铋标准储备液（国家钢铁材料测试中心钢铁研究总院）；盐酸（优级纯，洛阳昊华化学试剂有限公司）；硝酸（优级纯，成都科龙化工试剂厂）；抗坏血酸（分析纯，西陇化工股份有限公司）；硫脲（天津永晟精细化工有限公司）；硼氢化钾（分析纯，成都市科龙化工试剂厂）；氢氧化钠（分析纯，天津市标准科技有限公司）。10%硫脲—5%抗坏血酸溶液配制：称取10.0g硫脲，5.0g抗坏血酸于250mL烧杯中，加入100mL高纯水，溶解后备用。硼氢化钾溶液（15g/L）：称取5g氢氧化钾于1000mL纯净水中，将其溶解后加入15g硼氢化钾，摇匀。此溶液现配现用。[b]2.2仪器条件[/b]AFS—930原子荧光光度计的工作条件及自动进样器工作条件见表1及表2所示。[img=,690,269]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/09/201809171212136880_124_2352694_3.jpg!w690x269.jpg[/img][b]2.3样品预处理[/b]称取待测样品0.1g左右（精确至0.0001g）于150mL锥形瓶中，用少量超纯水冲洗瓶壁，加入10mL浓硝酸，放置样品几分钟，待大量气体溢出后，加热消解样品，待样品残余量大概为5mL后，取下样品冷却，定容至25mL比色管中，摇匀样品，备用。[img=,502,372]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/09/201809171212532509_4913_2352694_3.jpg!w502x372.jpg[/img]移取上述溶液2.50mL于25mL比色管中，加入5mL浓盐酸，加入7.5mL硫脲—抗坏血酸溶液，定容至25mL，摇匀后待测。[b]2.4标准溶液配制[/b]（1）未加铜基体将1000mg/L的铋标准溶液逐级稀释为100μg/L，准确吸取上述溶液5.0mL于25mL比色管中，加入加入5mL浓盐酸，加入7.5mL硫脲—抗坏血酸溶液，定容至25mL，摇匀后待测。此溶液中铋浓度为20μg/L。（2）加入铜基体将1000mg/L的铋标准溶液逐级稀释为100μg/L，准确吸取上述溶液5.0mL于25mL比色管中，加入加入5mL浓盐酸，加入7.5mL硫脲—抗坏血酸溶液，加入6.0mL1000μg/mL的铜标准溶液，定容至25mL，摇匀后待测。此溶液中铋浓度为20μg/L。[b]2.5样品测定[/b]分别在仪器工作条件下，将“步骤2.4”中两组标准溶液以5%盐酸为载流，硼氢化钾溶液（15g/L）为还原剂，测定各个标准溶液的荧光强度，并以浓度值为横坐标，荧光强度为纵坐标，绘制标准曲线，并在相应的标准曲线下测定各个样品的荧光值，并根据校准曲线计算相应的浓度值。[b]3 结果与讨论3.1消解用酸的选择[/b]分别选择盐酸、硝酸、王水和盐酸+双氧水四种消解方法溶解样品，结果见表3所示。[img=,690,123]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/09/201809171213476289_2590_2352694_3.jpg!w690x123.jpg[/img]从表3中结果可以看出，利用硝酸消解样品的方法适用于铜合金样品的消解。[b]3.2 10%硫脲—5%抗坏血酸溶液加入量的讨论[/b]取五个25mL比色管，分别加入2.5mL浓度为100ug/L的铋标准溶液，加入5.0mL盐酸，分别加入1.0mL、2.0mL、5.0mL、7.5mL、10.0mL10%硫脲—5%抗坏血酸溶，加入6mL浓度为1000μg/mL的铜标准溶液，摇匀，测定铋浓度。实验结果见图1所示。[img=,690,252]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/09/201809171214381234_3990_2352694_3.jpg!w690x252.jpg[/img]从图1中结果可以看出，当10%硫脲—5%抗坏血酸溶液加入量为7.5mL时，所测定的结果最为适宜。[b]3.3校准曲线[/b]将“2.4”步骤中的两组标准系列在“2.2”步骤中的工作条件下进行测定，结果见图2所示。[img=,690,462]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/09/201809171215150651_8250_2352694_3.jpg!w690x462.jpg[/img][align=center]图2 校准曲线[/align]从图2中的结果可以看出，两种方法所绘制的标准曲线的线性关系良好，校准曲线相关性系数均大于0.999。[b]3.4准确度实验[/b]将利用“步骤2.4”中的两套标准曲线条件下测定待测样品，结果见表4所示。[img=,690,197]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/09/201809171216425509_7672_2352694_3.jpg!w690x197.jpg[/img]从表4中结果可以看出，未加入铜标液的标准曲线所测定的样品中铋元素含量结果的相对误差较大，范围在-13.0%～-45.0%之间，方法准确度较低；而使用加入铜标液的标准曲线所测定的样品中铋元素含量结果的相对误差较小，范围在-4.3 %～7.7%之间，方法准确度较高。[b]3.5精密度实验[/b]称取所选定的待测样品三份，利用“步骤2.3”消解样品，利用加入铜标液的校准曲线测定样品含量，所测定样品的精密度结果见表5所示。[img=,690,172]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/09/201809171217232039_9513_2352694_3.jpg!w690x172.jpg[/img]从表中结果可以看出，该方法的精密度在0.4%～4.7%之间。[b]4 结论[/b]利用该方法测定铜合金中铋元素含量，可以通过将标准溶液中加入和待测样品中含量大致相同的铜标液，既简化了样品的消解方法，又能获得良好的检测结果。[b]参考文献[/b]铜及铜合金化学分析方法第6部分：铋含量的测定，GB/T 5121.6-2008.