ICP-OES法测定镍铬合金中Si，Mn，Fe，Ti，A1，Cu多种元素

Determination of Si，M n，Fe，Ti，AI，Cu in Ni-Cr alloy byInductively Coupl Plasma Optical Emission SpectrometryLV Chao ，ZENG Hao ，WANG Yongming ，XIA Qiankun(1.Beijing General Research Institute for Nonferrous Metals.Beijing 100088，China2.GrikinAdvanced Materials Co.，Ltd.，Beijing 102200，China)Abstract A method for determination of Si，M n，Fe，Ti，Al，Cu in Ni-Cr alloy by ICP-OES was establishedin this article.Sample dissolution method was determined and spectral lines were selected.The matrixmatching method was used to eliminate interference brought by the base of nickel and chromium in theseelements. The precision and accuracy of the method were tested. The results indicate that the relativestandard deviations(RSD)for each element are allless than 3%，and the recovery are all between 86.8 ～106.9 .The determination results for each element in the Ni-Cr alloy reference material are all consistentwith the standard values.The experiments show that this method is rapid，accurate and applicable to sire-ultaneous determination of multi-element in nickel-chromium alloy。

Keywords inductively coupled plasma optical emission spectrometer；Ni-Cr alloy；multi-element；simU1 taneouS determi nation0 前言镍基合金粉末冶金材料具有良好的高温强度、优良的耐磨损性、耐高温性、抗热震冲击性和抗氧化性能等特点，现已成功用于汽车发动机零部件的制造 。高电阻电热合金(高镍及铁铬铝)、高温合金、精密合金、耐热合金、特种合金、不锈钢等都是常用的镍铬合金。随着生产的发展，对镍铬合金的需求越来越大。为满足检测要求，迫切需要建立快速、灵敏和准确的分析方法 。对于镍铬合金 中的多元素含量分析，通常采用传统的化学分析方法，如测硅采用还原型硅钼蓝分光光度法L2]，测铜采用新亚铜灵三收稻日期：2012-08-24 修回日期 ：2012-l1-3O作者简介 ：吕超，女，助理工程师，主要从事 ICP方面金属材料检测研究。E-mail：lvehao###grikin.conl62 中国无机分析化学 2013年氯甲烷萃取分光光度法，测钴采用 R亚硝基盐分光光度法3]，测磷采用乙酸丁酯萃取分光光度法等 ]。

化学方法虽准确可靠 ，但操作繁琐费时、不能同时测定多元素，使用化学试剂较多，环境污染大。

电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-OES)不仅能在金属材料生产领域进行 日常分析测定 ，在 国家标准或行业标准方法 中，有色或黑色金属材料领域都有用 该技术作为主要 的检测 手段 的5]。采 用ICP-OES进行镍铬合金 中多元素同时分析的方法 ，文献中尚未见报道。ICP-OES具有检出限低、基体效应孝精密度高、线性范围宽等优点，使其得到越来越广泛的应用 ，成为金属材料成分分析中发展最快的测 试手 段之 - 6～。实 验提 出 采用 王水溶 解 ，ICP-OES测定镍铬合金中多元素含量，所建方法前处理过程简便，测定快速、准确、适用于镍铬合金中Si、Mn、Fe、Ti、Al、Cu的测定 。

1 实验部分1.1 仪器Optima 7000DV型电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-OES，美国 Perkin Elmer公司)；优普超纯水处理系统；EH20A PLUS型电热板(莱伯泰科公司)，ML204型 电子天平 (瑞士梅特勒-托利多公司)。

1.2 试剂与材料标准物质为材字700镍铬合金(GBw(E)o20O23)。

硅标准储备溶液 (500 mg/L)，锰 、铁 、钛、铝、铜标准储备溶液(1 000 mg/L)，均购于纳克公司。

盐酸(优级纯)，硝酸(优级纯)。所有实验用水为超纯水(电阻率≥18.2 MQ·cm)，王水(使用时现配)，高纯镍(99.99 )，高纯铬粉(99.99 )，氩气(> 99.996 )。

1.3 电感耦合等离子体原子发射光谱条件经试验确定仪器工作条件 如下：高频频 率4O.62 MHz，功率 1.3 kW，等离子气流量 15 L/min，辅助气流量 0.2 L/min，载气流量 0.8 L/min；溶液提升量 1.5 mL/min。

1.4 样品前处理准确称取 0.2 g(精确至 0.000 1 g)样品，置于100 mL烧杯 中，加入 10 mL王水 ，盖上表面皿 ，于电热板 160℃加热，直至镍铬合金完全溶解为透明溶液，冷却至常温后转入 50 mL容量瓶中，超纯水定容 ，摇匀。准确移取 1 mL定容后溶液于 50 mL容量瓶中，超纯水定容。根据各元素含量，将原液(稀释液)在仪器工作条件下进行测定。

1.5 样品测定将仪器的电源、氩气、空压机、冷却水打开，检查无误后点燃等离子体，仪器预热 30 rain后，开始测定～试剂空白，标准溶液，样品溶液分别引入仪器，由计算机采集数据，绘制标准曲线，根据回归方程分别计算出样品中各元素的含量。

2 结果与讨论2.1 前处理条件选择实验采用酸溶样方法对样品进行溶解。在镍铬样品中分别加入 10 mL硝酸溶液、10 mI 盐酸溶液和10 mL王水进行条件试验。实验结果表明硝酸无法溶解样品，盐酸和王水可以将样品完全溶解，但盐酸溶解样品所需时间较长。综合考虑样品溶解程度及溶解时问长短 ，故实验选用 10 mI 王水进行溶解 。

2.2 分析谱线选择针对基体元素对待测元素的谱线干扰情况，分别考察了镍、铬对待测元素的干扰情况，结果未发现存在光谱干扰现象。根据仪器推荐的分析谱线和样品中被测元素含量，对被测元素的纯标准溶液 、镍铬基体标准溶液、共存元素的混合标准溶液进行测定，比较信倍比和灵敏度，确定了合适的谱线，结果见表 1。

表 1 各元素分析谱 线Table 1 The spectral lines for each element元素 Si Mn Fe Ti A1 Cu分析波 251. 611 259.372 238.204 334.94O 396.1 53 327.393长/nm2.3 工作 曲线配制实 验 比 较 了 含 基 体 Ni(3.2 mg/mL)，Cr(0.8 mg/mI )和不 含基体配制 的工作 曲线 。标准系列溶 液 的质量 浓 度 为 0，0.1，0.25，1.0，5.0/xg/mL，结果见图1～6。各图中曲线 1、2分别为不含基体和含基体的工作曲线。

实验结果表明，基体使各元素的工作曲线斜率降低，说明基体对各元素存在抑制作用。因此，配制工作曲线时需进行基体匹配。各元素的工作曲线线性良好，相关系数为0.999 OO～o.999 99。

2.4 检出限实验以 Ni(3.2 mg/mL)和 Cr(0.8 mg/mL)配制基体混合溶液作为空白溶液，对 1o份空白溶液进行测定，以各待测元素测定结果的 3倍标准偏差求第 1期 吕超等：ICP-OES法测定镍铬合金中Si，Mn，Fe，Ti，Al，Cu多种元素 6330fx]O25('0020(，0o。 5oool0tMJ05xxl图 1 Si的工作 曲线 图Figure 1 The calibration curve for Si。

o 1 2 3 4 5浓度 ，( ·mL- )图 2 Mn的工作 曲线 图Figure 2 The calibration curve for M n。

2 5o02Oo0＆ I 500l(Xx)5 )浓度 ，( ·mL )图 3 Fe的工作 曲线 图Figure 3 The calibration curve for Fe。

表 2 各元素的检出限Table 2 Detection limit of each element999989999599998999952.5 方法精密度和加标 回收率对已知含量样品进行精密度和加标回收率测定，考察方法的重现性和准确性。采用所建方法测浓度，( ·mL- )图 4 Ti的工作曲线图Figure 4 The calibration curve for Ti。

浓度 ·mL。)图 5 Al的工作 曲线 图Figu re 5 The calibration curve for AI。

99992999949999799998浓度 ·mL )图 6 Cu的工作 曲线 图Figure 6 The calibration curve fo r Cu。

向样品中添加高、低两种浓度的标准溶液，按照所建方法测定各元素含量，计算加标回收率。实验结果表明，各元素测定结果的相对标准偏差 RSD均小于3.0 ，结 果 见 表 3。加 标 回 收 率 在 86.8 ～106.9 ，结果见表 4。

2.6 标准物质测定按照实验方法对镍铬合金标准物质(GBW(E)020023)中各元素含量进行测定，验证方法的准确性。实验结果表明，测定值均符合标准值规定，表明所建方法准确可靠，结果见表 5。

枷4 3 3 2 2 l l∞Qu彳f彳- 5 ，-、1 - ，r叫叶㈣ 珈4 3 3 2 2 1 l∞Q64 中国无机分析化学 2013年表 3 各元素的方法精密度Tabk 3 Method precision for each element /%表 4 各元素的加标 回收率Table 4 The addition recovery ratesfor each element /(mg·L )表 5 标准物质测定结果Table 5 Determination results of the reference materials/%3 结论实验通过基体匹配，谱线优选等方法基本消除了测定过程中可能存在的干扰。采用方法精密度和加标 回收率考察方法的重现性和准确性 ，各元素的RSD均小于 3 ，加标回收率在 86.8 ～106.9 ，对镍铬合金标准物质(GBW(E)020023)中各元素含量进行测定，测定值均符合标准值规定。实验结果表明，采用电感耦合等离子体原子发射光谱能准确，快速地同时测量镍铬合金中的 Si，Mn，Fe，Ti，A1，Cu元素，提高工作效率，满足生产需要。