電感耦合等離子發(fā)射光譜法測定釓鐵合金中稀土雜質(zhì)量

黎 英 ，劉 鴻，潘建忠，蔡學(xué)建，賴 劍

（贛州有色冶金研究所分析研究室,江西 贛州 341000）

電感耦合等離子發(fā)射光譜法測定釓鐵合金中稀土雜質(zhì)量

黎 英 ，劉 鴻，潘建忠，蔡學(xué)建，賴 劍

（贛州有色冶金研究所分析研究室,江西 贛州 341000）

采用ICP-AES法直接測定釓鐵合金中14種稀土雜質(zhì)元素，實(shí)驗(yàn)對測定元素波長、標(biāo)準(zhǔn)系列配置方式以及進(jìn)樣濃度進(jìn)行了選擇，以基體匹配法校正基體對測定的影響，所測元素的標(biāo)加回收率為96%～108%，所測元素的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差小于3%，可滿足生產(chǎn)和檢測的需要.

電感耦合等離子發(fā)射光譜法；釓鐵合金；14種稀土雜質(zhì)元素

0 前 言

釓鐵合金主要用作釹鐵硼永磁體的添加劑，用以改善磁體性能.同時(shí)也用于核反應(yīng)堆的制管材料，磁致冷的工作介質(zhì)和磁光記錄材料儲氫合金基質(zhì)，以及用于特種鋼和有色合金添加劑等，隨著其在材料科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，釓鐵合金所含稀土雜質(zhì)對材料的性能影響就顯得日益重要，如何準(zhǔn)確測定釓鐵合金中的稀土雜質(zhì)元素是值得研究的一個(gè)重要課題.電感耦合等離子發(fā)射光譜法(ICP-AES）[1-2]作為微量元素檢測的一種有效手段，已經(jīng)在稀土分析檢測領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用[3-7].采用ICP-AES法，通過基體干擾，共存元素的干擾實(shí)驗(yàn)，優(yōu)選了14種稀土雜質(zhì)元素的測定分析線.確定了分析范圍，通過對樣品的加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)及精密度實(shí)驗(yàn)，建立了以等離子發(fā)射光譜法測定釓鐵合金中稀土雜質(zhì)量的分析方法.本方法具有測定范圍寬，分析速度快，精密度、準(zhǔn)確度高的優(yōu)點(diǎn).

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

Ultima 2電感耦合等離子發(fā)射光譜儀（HORIBA JY公司）.儀器主要參數(shù)：頻率40.68 MHz,全息光柵，刻線4320+2400/mm，焦距1 m，三層同心可拆卸炬管，射頻功率 1 kW，入射狹縫 20μm，出射狹縫 15μm，冷卻氣流量12 L/min，護(hù)套氣流量0.2 L/min，載氣流量0.8 L/min.試液提升量1mL/min，測定方式采用最大值.

鹽酸、硝酸均為優(yōu)級純，H2O2（30%），實(shí)驗(yàn)用水為超純水（18.25ΜΩ·cm）.

系列標(biāo)準(zhǔn)溶液：各標(biāo)準(zhǔn)基體濃度均為2mg/mL（釓 75%鐵 25%），其余鑭、鈰、鐠、釹、釤、銪、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥、釔濃度分別 0.00、1.00、2.00、5.00、10.00 μg/mL，介質(zhì) 5%鹽酸.

氬氣[w(Ar)≥99.99%].

1.2 分析步驟

稱取2.0000 g試樣于200mL燒杯中，加入40mL HCl（1+1），低溫加熱，分解完全，冷卻至室溫，移入100mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻.移取10mL于100mL容量瓶中，用鹽酸（1+19）稀釋至刻度，混勻.

將分析試液與標(biāo)準(zhǔn)系列溶液同時(shí)進(jìn)行氬等離子體光譜測定.

2 結(jié)果與討論

2.1 分析譜線的選擇

釓和鐵基體都是譜線復(fù)雜的富線光譜元素，都容易對雜質(zhì)元素分析線產(chǎn)生光譜重疊干擾[8].通過查閱相關(guān)資料及譜線表[9]，選擇若干條被測稀土元素較為靈敏的譜線，在本實(shí)驗(yàn)條件下，采用基體匹配法配制標(biāo)準(zhǔn)溶液（即模擬實(shí)際樣品的組成），對其進(jìn)行了考察，經(jīng)Profile描跡，分別繪制了系列標(biāo)準(zhǔn)的輪廓圖和工作曲線圖，分析研究了譜線的影響情況、工作曲線的相關(guān)系數(shù)、信噪比和強(qiáng)度，選擇14種稀土元素的分析譜線為：Y 371.029 nm、La 408.671 nm、 Ce 418.660 nm、Pr414.311 nm、Nd 401.225 nm、Sm 442.434 nm、Eu 381.965 nm、Tb 384.875 nm 、 Dy 353.170 nm、Ho 345.600 nm、 Er 337.271 nm、 Tm 313.126 nm、Yb 289.138 nm和 Lu 261.542 nm.

2.2 基體干擾實(shí)驗(yàn)

由于釓鐵合金產(chǎn)品中釓和鐵的含量不同 （釓含量為70%～80%，鐵含量為20%～30%），為了考察不同基體對測定的干擾，用實(shí)驗(yàn)選擇的標(biāo)準(zhǔn)系列測定基體濃度為2mg/mL的不同基體組分釓鐵溶液，加入準(zhǔn)確的稀土量，測定值見表1.

由表1可見不同的釓鐵組分對于測定分析結(jié)果一致，實(shí)驗(yàn)選擇了標(biāo)準(zhǔn)系列溶液為釓75%鐵25%的配置方式.

表1 標(biāo)準(zhǔn)系列溶液配置方式的選擇/%

2.3 非稀土元素干擾實(shí)驗(yàn)

在釓鐵基體2mg/mL（其中含釓75%鐵25%，其它14種稀土元素為0.2 μg/mL）中加入釓鐵稀土中常見的 9 個(gè)非稀土雜質(zhì)至mg（2 μg/mL）、Ca（2 μg/mL）、Al（2 μg/mL）、Mn（2 μg/mL）、Ni（2 μg/mL）、Cu（2 μg/mL）、Zn （2 μg/mL）、K （2 μg/mL）、Na（2 μg/mL）的混合液進(jìn)行測定，14種稀土元素的測定值均為0.2 μg/mL，因此，可以忽略非稀土雜質(zhì)對測定的影響.

2.4 基體濃度對測定結(jié)果的影響

實(shí)驗(yàn)考察基體組分相同（釓75%鐵25%）但進(jìn)樣濃度不同對測定的影響，在進(jìn)樣濃度為1mg/mL、2mg/mL和3mg/mL時(shí)進(jìn)行測定，測定結(jié)果表明，不同的進(jìn)樣濃度對于測定無明顯影響，實(shí)驗(yàn)選擇了進(jìn)樣濃度為2mg/mL.

2.5 功率的選擇

實(shí)驗(yàn)考察功率對測定的影響，在功率為900 W、950 W、1000 W、1050 W和1100 W時(shí)對標(biāo)準(zhǔn)和樣品進(jìn)行測定，各譜線的發(fā)射強(qiáng)度隨著功率的提高而增大，但對分析結(jié)果無影響.考慮譜線的發(fā)射強(qiáng)度和對儀器設(shè)備的影響，實(shí)驗(yàn)選擇功率為1000 W.

2.6 積分方式的選擇

測定的積分方式主要有高斯積分方式和最大值測定方式，高斯積分方式雖然有測量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，但由于測量點(diǎn)多，造成測量時(shí)間長，消耗試劑多.實(shí)驗(yàn)采用的是最大值測定方式，主要是因?yàn)楸粶y元素含量較低，采用該方式可以提高測量的靈敏度，同時(shí)縮短測量時(shí)間.因此本實(shí)驗(yàn)采用測定的積分方式為最大值測定方式.同時(shí)實(shí)驗(yàn)考察積分時(shí)間對測定的影響，在積分時(shí)間為1s、3s、5s對標(biāo)準(zhǔn)和樣品進(jìn)行測定，發(fā)現(xiàn)對分析結(jié)果無影響.考慮到時(shí)間和成本的節(jié)約，實(shí)驗(yàn)選擇積分時(shí)間為1 s.

2.7 檢出限

在選定的條件下，重復(fù)測定空白11次，計(jì)算其標(biāo)準(zhǔn)偏差（δ）,按 IUPAC 規(guī)定（LOD=3 δ）,計(jì)算各元素的檢出限，14種稀土元素的儀器檢測限均為0.3 μg/L，方法的檢測限均為0.15 μg/g.

3 分析方法的精密度和準(zhǔn)確度

3.1 分析方法的準(zhǔn)確度

為了考察方法的準(zhǔn)確度，實(shí)驗(yàn)采用標(biāo)準(zhǔn)加入法.分別在樣品2010-8-G溶液中加入不同量的標(biāo)準(zhǔn)溶液，測定回收率，結(jié)果見表2.

由表2可見，本法的標(biāo)加回收率為97%～108%.完全能滿足分析要求.

表2 準(zhǔn)確度試驗(yàn)/%

3.2 分析方法的精密度

實(shí)驗(yàn)選擇了模擬樣（在樣品2010-8-G測定溶液中加入1.00 μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液）進(jìn)行了11次平行測定，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見表3.由表3見RSD均小于3%，結(jié)果滿意.

3.3 對比試驗(yàn)

電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)是目前測定微量和痕量較為先進(jìn)的手段，實(shí)驗(yàn)采用該方法進(jìn)行比對，對模擬樣測定，比對結(jié)果見表4.

表3 模擬樣方法精密度試驗(yàn)/%

表4 比對試驗(yàn)/%

由表4可見，本實(shí)驗(yàn)方法與ICP-MS法樣品結(jié)果比對，參照GB/T18115-2006（單一稀土中稀土雜質(zhì)測定方法）的允差，兩方法的結(jié)果是一致的.

4 結(jié) 論

（1）通過實(shí)驗(yàn)，確立本法的最佳條件 ：有基體（釓75%鐵25%）匹配，進(jìn)樣濃度為2mg/mL，選擇14種稀土元素的分析譜線（Y 371.029 nm,La 408.671 nm,Ce 418.660 nm,Pr 414.311 nm,Nd 401.225 nm,Sm 442.434 nm,Eu 381.965 nm,Tb 384.87 nm 5,Dy 353.170 nm,Ho 345.60 nm,Er 337.271 nm,Tm 313.126 nm,Yb 289.138 nm,Lu 261.542 nm）.

（2）本法的標(biāo)加回收率為97%～108%，RSD小于3%.完全能滿足分析要求.

（3）建立了ICP-AES測定釓鐵合金中14種稀土雜質(zhì)元素的分析方法，方法準(zhǔn)確、快速、簡便，適用于日常分析檢測.

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Determination of rare earth impurities in Gd-Fe alloy by ICP-AES

LI Ying,LIU Hong,PAN Jian-zhong,CAI Xue-jian,LAI Jian

(Ganzhou Research Institute of Nonferrous Metallurgy,Ganzhou 341000,China)

This paper studies the determination of 14 rare earth impurities in Gd-Fe alloy by ICP-AES.The wavelength of determined elements,the standard series configuration and sample concentration were selected.Matrix matching method was applied to eliminate spectral interference of Gd-Fe alloy.The recoveries of standard addition can reach 97%～108%.The RSD of the trace elements is less than 3%.

ICP-AES;Gd-Fe alloy;14 rare earth impurities

O657；TF801.3

A

1674-9669（2011）06-0093-04

2011-09-05

黎 英（1975- ），女，工程師，主要從事化學(xué)光譜分析研究，E－mail:hellen036613@163.com.