ICP-OES法测定镍铜合金中的铝含量

易 勇

(四川省工业环境监测研究院，四川 成都 610046)

镍铜合金是以镍、铜为主要元素的合金材料，具有高温强度，高温抗疲劳，耐腐蚀性高、耐磨性好等优点，还具有良好的延展性、可锻造性，容易加工，无磁性，被广泛运用于航空、造船、电器、仪表、石油化工、医疗器械等领域。

国家标准《加工镍及镍合金化学成分和产品形状》(GB/T5235-2007)中规定测定铝含量2.3%-3.15%的方法只有YS/T325.5-2009(Na2EDTA滴定法)，但该方法操作步骤繁琐、耗时长、对实验条件和操作人员要求较高[1-2]。电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)具有灵敏度高、精密度好、干扰少、分析速度快等优点，广泛应用于金属材料检测。本文直接用ICP-OES法测定镍铜合金中的铝含量，通过对比选择最优分析谱线、标液加基体消除基体干扰，提高分析准确度和精密度。经回收率试验和精密度试验证明本方法简便快速、准确可靠，能满足镍铜合金中铝含量为1.00%-4.00%的分析测量需要。[3-5]

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

Optima 7000 DV型电感耦合等离子体发射光谱仪 (Perkin Elmer公司)；氩气(纯度99.999%)；AUY120型电子天平(SHIMADZU)。

Al标准溶液GSBG62006-90,1000ug/ml(国家钢铁材料测试中心钢铁研究总院)；Ni标准溶液GNM-SNI-001-2013,10.00mg/ml(国家有色金属及电子材料分析测试中心)；99.99%的基准铜粉(天津市美华泰克科技有限公司)；镍铜合金行业标准样品YSBS41507-2016,Al:2.81wt%(上海材料研究所)，该标准样品Al元素定值方法均采用的酸溶法。

盐酸(分析纯ρ=1.19 g/ml)；硝酸(分析纯ρ=1.42 g/ml)。

以上酸试剂均为分析纯试剂；水为二次去离子水。

1.2 实验步骤

1.2.1 标准溶液的配制

铜溶液的配制：10.0 mg/ml，称取1.0000 g(精确至0.1 mg)99.99%的基准铜粉于100 ml锥形瓶中，加入25 ml二级水、25 ml硝酸，在电热板上缓慢加热溶解。待试样充分溶解后将其冷却，移入100 ml容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。

带基体标准溶液的配制：吸取Cu溶液(10.0 mg/ml)3 ml、吸取Ni标准溶液(10.00 mg/ml)6 ml分别加入编号为1#-5#的5个100 ml的容量瓶中。在1#-5#的5个容量瓶中依次加入Al标准溶液(1000 ug/ml)0、1.0 ml、2.0 ml、3.0 ml、4.0 ml，再在5个容量瓶中分别加入10 ml硝酸、5 ml盐酸，用水稀释至刻度，混匀，备用。

不带基体标准溶液的配制：在6#-10#的5个容量瓶中依次加入Al标准溶液(1000 ug/ml)0、1.0 ml、2.0 ml、3.0 ml、4.0 ml，再在这5个容量瓶中分别加入10 ml硝酸、5 ml盐酸，用水稀释至刻度，混匀，备用。

1.2.2 样品的制备

准确称取两份0.1000 g(两份的称样量完全相同)从镍铜合金标准样品上制取的屑状样品分别装入编号为Y1#和Y2#的两个100 ml锥形瓶中，两个锥形瓶均加入10 ml二级水、10 ml硝酸、5 ml盐酸，在电热板上缓慢加热溶解。待试样充分溶解后将其冷却，移入100 ml容量瓶中，其中Y1#锥形瓶用水稀释至刻度，混匀，做为检测样品待测。在Y2#锥形瓶加入1.0 ml Al标准溶液(1000 ug/ml)，用水稀释至刻度，混匀，做为加标样品待测。

2 结果与讨论

2.1 分析谱线的选择

Optima 7000 DV型电感耦合等离子体发射光谱仪的工作软件已在方法编辑器中给出一系列推荐的Al元素特征发射谱线，再按照信噪比高、灵敏度适中等原则筛选出Al:396.153 nm；Al:394.401 nm；Al:237.313 nm；Al:167.022 nm；在仪器最佳的工作条件下用以上4条谱线检测1#-5#标准溶液，通过对谱图的检查，发现Al:167.022 nm的谱线强度非常弱，见图1。Al:396.153 nm的峰与Ni：396.212 nm的峰叠加，见图2。Al:394.401 nm的峰又与Ni：394.413 nm的峰叠加，见图3。Al:237.313 nm的谱线强度适中，且不受Ni、Cu等主要元素干扰，见图4。因此我们选择Al: 237.313 nm做为分析谱线。

图1 Al:167.022 nm的谱线

图2 Al:396.153 nm的峰与Ni：396.212 nm的峰叠加

2.2 基体干扰的讨论

分别用带基体标准溶液(Ni含量60%、Cu含量30%)1#-5#和不带基体标准溶液6#-10#做为系列标准曲线在Al:237.313 nm的谱线处测定Y1#镍铜合金检测样品的Al元素，结果见表1。

由表1可以看出用带基体标准溶液(Ni含量60%、Cu含量30%)1#-5#做标准曲线和用不带基体标准溶液6#-10#做标准曲线分别测定Y1#镍铜合金检测样品的Al元素，结果与标准值比较有明显的差异，这说明基体对分析元素是有影响的，为了更准确的检测，应配制与待测试样大致相同的基体。

图3 Al:394.401 nm的峰又与Ni：394.413 nm的峰叠加

图4 237.313 nm的谱线

图5 校正系数

表1 基体干扰的比对

2.3 校准方程与校正系数的讨论

用带基体标准溶液(Ni含量60%、Cu含量30%)1#-5#做为系列标准曲线得出的校准方程是y=20130x+2355.4，校正系数为0.999964，见图5。由此可以看出，在Al:237.313 nm的谱线处测定镍铜合金中的1.00%-4.00%的Al元素时具有很好的线性关系。

2.4 精密度实验与结果比较

用带基体标准溶液(Ni含量60%、Cu含量30%)1#-5#做为系列标准曲线在Al:237.313 nm的谱线处测定10次Y1#镍铜合金检测样品的Al元素，见表2。

表2 精密度实验与结果比较(n=10)

从表2可以看出，样品10次测定的平均值与其标准值几乎没有差别，且相对标准偏差为0.443%，由此可知该方法的的精密度和准确度都很好。

2.5 相对回收率

用带基体标准溶液(Ni含量60%、Cu含量30%)1#-5#做为系列标准曲线在Al:237.313 nm的谱线处测定Y2#加标样品中的Al元素，进行回收率试验，测得结果见表3。

表3 Al元素回收率试验结果

由表3可知，此方法测定镍铜合金中的Al元素的相对回收率为98.8%，证明此方法分析的数据准确、可靠。

3 结论

用本文所述的方法配制带基体标准溶液、处理试样，再用ICP-OES法在λ =237.313 nm处测量Al元素含量，操作简便，准确度、精密度很好，通过相对回收率试验，也证明此方法分析的数据准确、可靠。该测量方法准确、快速、高效，且能够取代传统Na2EDTA滴定法，可用于实际生产中的镍铜合金中Al元素含量为1.00%-4.00%的含量测定。