2 结果与讨论
2.1 溶解体系的选择
合金钢材料中主要化学成分为铬、钴、镍和铁,常用合金钢其主要化学成分为铁、铬、镍,溶解合金钢的酸体系一般为HCl–HNO3(体积比3∶1)混合酸。但合金钢中加入铼后,由于铼只溶解于硝酸和硫酸,不溶于盐酸,因此需要增加硝酸的比例以增强混合酸的氧化性,使合金钢中铼的溶解更彻底。经试验确定使用HCl–HNO3(体积比1∶3)混合酸体系溶解合金钢样品。
2.2 分析谱线的选择
选择分析谱线的主要原则:待测元素含量高时选择次灵敏线,待测元素含量低时选择高灵敏线,同时要避免基体元素的干扰。测定合金钢中铼时ICP–OES推荐的第一分析线是227.525nm,合金钢基体材质对其附近的主要干扰元素有Ni和Fe,从图1中可看出干扰很严重;第二分析线是221.427nm,合金钢基体材质对其附近存在干扰但不明显,而在221.365nm处和221.320处分别有Fe和Ni元素的影响,背景基线明显被拉高(见图2),已影响到检测结果;第三分析线197.248nm和第四分析线185.802nm周围没有明显的基体元素干扰,见图3、图4。分析线197.248nm的灵敏度比分析线185.802nm灵敏度高。不同分析线时合金钢基体中铼的加标回收试验结果见表1。由表1及图3可知,分析线197.248nm时的加标回收率优及灵敏度较高,因此选择检测合金钢中铼的分析线为197.248 nm。
2.3 基体干扰与消除
ICP–OES定量分析基础是谱线强度与试样含量成正比,即I=ac。因此合金钢中铼的分析结果直接与样品的谱线发射净强度相关,只有标准溶液与样品溶液的净强度同在一个基体背景时,检测结果才可靠。光谱干扰在ICP发射光谱光源中比化学火焰光源要严重,是ICP发射光谱最主要的干扰类型。由于合金钢基体样品存在铁元素和镍元素,在检测高温合金中铼元素时,会出现不同程度的铁谱线、铬谱线和镍谱线重叠干扰,从而影响检测结果的准确性。为此配制标准溶液时采用基体匹配的方式来消除合金钢基体带来的光谱干扰。基体匹配方法有以下3种方式:
(1)直接用高纯物质按基体主成分含量比例配制标准溶液:用盐酸和硝酸混合酸对标准物质溶解,定容。按照样品中合金钢基体的含量水平,加入与样品相同水平的铼元素配制标准溶液,绘制标准曲线。
(2)直接购买含相同基体的标准物质,按样品处理方式配制标溶液:用盐酸和硝酸混合酸溶解与样品含量相近的标准高温合金样品,配制标准溶液,绘制标准曲线。
(3)采用标准加入法:样品用盐酸–硝酸混合酸溶解,分别加入相当于样品含量50%,100%,150%的待测元素,配制标准溶液,绘制标准曲线。本实验采用第1种基体匹配方法,直接用高纯物质按基体主成分含量比例配制系列标准溶液,绘制标准曲线。该方法适用面广,不象第2种方法去寻找相同基体的标准物质,同时也避免了第3种方法采用标准加入法每种样品都必须要配制标准曲线的麻烦。
2.4 线性方程与方法检出限
在优化的仪器工作条件下,用所建方法对1.3.2配制的系列标准工作溶液分别进行测定,以铼的质量浓度(X)为横坐标,以谱图强度(Y)为纵坐标进行线性回归,得线性方程Y=1234.4X+34.2,线性相关系数r=0.99998,线性范围为0.1~10.0mg/L。
重复测定空白溶液11次,计算空白信号测定值的标准偏差,以3倍标准偏差计算方法的检出限,得方法检出限为10mg/kg。
2.5 精密度试验
分别取3种不同铼含量的国家合金钢标准物质(钢研纳克分析检测技术有限公司),标准物质编号为YSBC11235–99,35CrMoAlTiRe,35MoVAlTiRe,按1.3实验方法进行处理,然后在1.2仪器工作条件下进行测定,平行测定6次,结果见表2。由表2可知,测定结果的相对标准偏差为0.72%~1.10%,说明所建方法的精密度良好。
2.6方法准确度试验
用所建方法对合金钢标准物质进行测定,结果见表3。由表3可知,3种标准物质的测定值与标准物质证给出的标称值相符,相对偏差小于1.00%。该实验方法准确性符合合金钢检测的相关要求。
3结语
建立了电感耦合等离子体原子发射光谱测定合金钢中铼含量的方法,该方法线性范围宽,操作流程简单,分析速度快,灵敏度高,方法的准确度和精密度好,满足合金钢中铼含量的检测要求。
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